粳型水稻光溫敏核不育系配合力及遺傳力研究

1、粳型水稻光溫敏核不育系配合力及遺傳力研究羅彥長(zhǎng)1李成荃1張端品2王守海1王德正1吳爽1(1安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所,合肥,230031,2華中農(nóng)業(yè)大學(xué)摘要選用6個(gè)粳型光敏核不育,7個(gè)粳型父本,按NC設(shè)計(jì),共配42個(gè)組合,對(duì)親本的一般配合力及雜種的特殊配合力、各性狀的遺傳力進(jìn)行了研究,結(jié)果如下:(1篩選了4個(gè)優(yōu)良的兩系親本材料,不育系中2個(gè)是29130S、3502S,父本中2個(gè)是41678和m p402。(2在本研究中各性狀的加性效應(yīng)均大于非加性效應(yīng),因此在粳雜親本選配上要注重選親本優(yōu)點(diǎn)多,缺點(diǎn)少,以期有利基因累加。(3粳雜中廣義遺傳力較高的有株高,穗長(zhǎng),著粒密度,千粒重,播始?xì)v期,達(dá)88.0

2、%92.1%。狹義遺傳力高有株高(84.5%、穗長(zhǎng)(85.0%,還有著粒密度、生育期、穗粒數(shù)等也都在70%以上,這些性狀早代選擇有效。文中還就兩系雜交粳稻育種等有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞粳型水稻;光、溫敏核不育系;配合力;遺傳力Studies on Combining Ability and H eritability in Japonica P(TG MRLuo Yanch ang et al(Rice Research Institute,AAAS,Hefei230031AbstractUsing N oth Carolina Design(NC,42F1were attem pted f

3、rom6japonica PG MS lines and7Japonica parents.The parentsG C A and combinationsSC A,heritability and com patibility were investigated.The main result was as follow:4g ood combinations were selectedin Japonica hybrid rice.They were29130S and3502S as male sterile lines and41678and m p402as male parent

4、s.G C A action is m ore im por2 tant than SC A action in10traits.In tw o-line japonica hybrid rice breeding,parent with a lot of g ood traits should be selected s o that advanta2 geous gene could be added up in F1.T raits with higher wide heritability in japonica groups were plant height,panicle len

5、gth,panicle density, 1000-grain weight and growth duration,accounting to88.1%-92.1%.T raits with higher narrow heritability were plant height,panicle length,panicle density,growth duration and number of grain per panicle,accounting to over70%.Those traits can be effectively selected in early generat

6、ion.S ome problems in tw o-line method of hybrid rice breeding had been discussed in the paper.K ey w ordsJaponica rice,P(TG MS,C ombining ability,Heritability光敏核不育水稻發(fā)現(xiàn)為水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用由三系法向兩系法發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)弱是親本的一般配合力及雜交組合的特殊配合力決定,配合力測(cè)定越顯得重要。關(guān)于兩系法雜交水稻配合力的研究已有不少報(bào)道14,多數(shù)研究結(jié)果表明:G CA和SCA對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)均有作用,所起作用的大小,不同研

7、究者得出的結(jié)果不盡相同57,也篩選了一批好的親本。但對(duì)近年育成的一批新的實(shí)用光、溫敏不育系進(jìn)行配合力測(cè)定尚今少見(jiàn)報(bào)道。本研究旨在測(cè)定參試的粳型光(溫敏不育系主要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量性狀的一般配合力和組合的特殊配合力,對(duì)參試親本的利用價(jià)值作出評(píng)價(jià),并預(yù)報(bào)一批品種間超高產(chǎn)組合,為兩系雜交水稻新組合的選育提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料6個(gè)粳型不育系為29130S、3502S、3516S、5088S、7001S、8087S,7個(gè)粳稻父本品種是2277、41678、m p402、R187、武育粳2號(hào)、秀水115、早161,其來(lái)源見(jiàn)表1。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)本研究設(shè)計(jì)按6×7NC設(shè)計(jì)。于1995年4月在

8、海注:國(guó)家863計(jì)劃和安徽省科技廳資助項(xiàng)目。作者簡(jiǎn)介:羅彥長(zhǎng)(1967-,男,安徽省無(wú)為縣人,副研究員,主要從事兩系雜交稻育種工作。收稿日期:2001207230南按設(shè)計(jì)手工配制42個(gè)雜交組合,獲得各組合F1種子。1.3田間試驗(yàn)方法于1995年5月至11月在安徽省農(nóng)科院水稻所試驗(yàn)田(合肥種植F1及CK(汕優(yōu)63,于5月10日播種,6月5日移栽,隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù),3行區(qū),單本植,每行12株,規(guī)格13.3cm×23.3cm,田間管理同一般試驗(yàn)田,成熟后去頭尾2株從中間取10株考種。1.4觀察和考種項(xiàng)目始穗期、株高、單株有效穗、穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、著粒密度、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率(%、千粒

9、重、單株谷重。1.5統(tǒng)計(jì)方法以小區(qū)為單位,以小區(qū)內(nèi)各單株平均數(shù)為代表進(jìn)行分析。根據(jù)固定模型,配合力估算按劉來(lái)福的方法9,參考K emthrone方法10;根據(jù)隨機(jī)模型,遺傳力的估計(jì)按照劉來(lái)福的方法9。計(jì)算在Intel386DX計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。2結(jié)果與分析2.1方差分析對(duì)42個(gè)組合10個(gè)性狀方差分析(表2表明:10性狀組合間差異均達(dá)極顯著水平,除每穗總粒數(shù)的特殊配合力未達(dá)=0.05顯著水平(但達(dá)=0.10顯著水平外,其余9個(gè)性狀的特殊配合力也均達(dá)顯著或極顯著差異;按固定模型測(cè)驗(yàn)表明:10個(gè)性狀父、母本一般配合力均達(dá)顯著或極顯著水平,可對(duì)這10個(gè)性狀的一般配合力和特殊安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2001,29(4

10、:417-421 Journal of Anhui Agricultural Sciences配合力效應(yīng)估算;按隨機(jī)模型分析,F測(cè)驗(yàn)表明株有效穗的一般配合力未達(dá)顯著水平,其余9個(gè)性狀的一般配合力差異達(dá)顯著或極顯著,達(dá)到隨機(jī)模型的條件,可對(duì)這9個(gè)性狀進(jìn)行遺傳力估算。表1供試親本的類(lèi)型和來(lái)源親本類(lèi)型來(lái)源供種單位29130S粳、光敏農(nóng)墾58S/津346宇/高宇華中農(nóng)業(yè)大學(xué)3502S粳、光敏7001S/Pecos安徽省農(nóng)科院水稻所3516S粳、光敏7001S/5047S安徽省農(nóng)科院水稻所5088S粳、光敏農(nóng)墾58S/農(nóng)虎26湖北省農(nóng)科院糧作所7001S粳、光敏農(nóng)墾58S/917安徽省農(nóng)科院水稻所808

11、7S粳、光敏7001S/早107安徽省農(nóng)科院水稻所2277粳型常規(guī)種安徽安徽省農(nóng)科院水稻所41678粳型常規(guī)種華農(nóng)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)mp402粳型常規(guī)種P23大粒/皖恢9號(hào)安徽省農(nóng)科院水稻所R187粳型常規(guī)種江蘇晚粳512系選湖北省農(nóng)科院糧作所武育粳2號(hào)粳型常規(guī)種中丹1號(hào)/7951/中丹1號(hào)/揚(yáng)稻1號(hào)安徽省農(nóng)科院水稻所秀水115粳型常規(guī)種東選4號(hào)/農(nóng)田/立波/矮粳23安徽省農(nóng)科院水稻所早161粳型恢復(fù)系上海育成安徽省農(nóng)科院水稻所表2兩系雜交粳稻10個(gè)性狀方差分析性狀組合間母本一般配合力父本一般配合力特殊配合力機(jī)誤自由度415630822.2親本各性狀的一般配合力效應(yīng)值與評(píng)價(jià)對(duì)13個(gè)參試親本的一般配合

12、力效應(yīng)估計(jì)值列于表3,由表3可見(jiàn),不育系和父本都存在質(zhì)和量的差異,同一親本不同性狀的一般配合力大小不一,這是由親本不同性狀的遺傳特點(diǎn)不同所致,同一性狀不同親本的一般配合力也不同,各有正負(fù)表現(xiàn),表明同一性狀在不同親本中同樣存在差異,13個(gè)參試親本各具特色。從不育系一般配合力效應(yīng)看,29130S配組早熟性好,植株略高,穗大粒多,結(jié)實(shí)率好,千粒重偏低,產(chǎn)量較高,單株谷重的一般配合力(1.537在母本中居第2位。3502S配組植株略高,分蘗強(qiáng),穗數(shù)多,粒數(shù)較少,千粒重高,產(chǎn)量高,單株谷重的一般配合力效應(yīng)為2.342,在6個(gè)母本中為最大,且其特殊配合力方差也大(表中省略,最有利用價(jià)值。3516S易配穗粒

13、數(shù)較多的組合,著粒較密,生育期較遲,千粒重偏低,產(chǎn)量中等。5088S配組對(duì)控制F1株高有明顯作用,生育期遲,穗粒數(shù)少,千粒重高,產(chǎn)量較低。7001S配組株高偏高,穗長(zhǎng)粒多,但結(jié)實(shí)率和千粒重低,產(chǎn)量較低。8087S配組植株較高,千粒重較高,產(chǎn)量中等。從綜合性狀看,不育系中3502S、29130S是優(yōu)良的親本值得在兩系粳雜中加以應(yīng)用,同時(shí)也可看出兩系育種選育水平在不斷提高,這些新育成的光敏不育系明顯優(yōu)于第1代產(chǎn)品(生產(chǎn)上正在大面積應(yīng)用的7001S和5088S。從父本的單株產(chǎn)量一般配合力看,41678為最好(G CA =5.720,其次是m p402(G CA=2.548,值得在兩系粳雜中加以選用。

14、41678配組的主要特點(diǎn)是穗大粒多取勝,植株較高,生育期偏遲。m p402早熟,結(jié)實(shí)率高,粒大取勝。R187配組一般生育期較遲,植株較高,穗數(shù)較多,著粒較密,結(jié)實(shí)率和千粒重偏低。武育粳2號(hào)配組早熟,植株較矮,穗粒數(shù)較少,千粒重較高,產(chǎn)量偏低。秀水115配組植株較矮,穗數(shù)較多,千粒重偏低,早161配組生育期較814安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2001年遲,穗數(shù)較少,穗總粒數(shù)多,結(jié)實(shí)率較低,千粒重較高。表3兩系粳雜13個(gè)親本10個(gè)性狀的一般配合力效應(yīng)著粒密度穗實(shí)粒結(jié)實(shí)率千粒重單株谷重-0.76733-17.6333-0.220 1.52333-2.61533-1.44533-17.8033 5.0263-0.48

15、133-3.4833-0.69533 4.442 4.69833 2.38633 2.54831.57133 6.4643-1.518-1.75933 1.087注:Sei.為母本標(biāo)準(zhǔn)誤差,Se.j為父本標(biāo)準(zhǔn)誤差。2.3組合的特殊配合力表4列出了42個(gè)組合產(chǎn)量性狀特殊配合力效應(yīng)的估計(jì)值,表中單株谷重特殊配合力較高的組合依次為7001S/m p402(6.648、3502S/m p402(5.620,5088S/武育粳2號(hào)(4.899、8087S/秀水115(4.686、3516S/早161(4.413,均與0有顯著差異(=0.05,在42個(gè)組合中產(chǎn)量位次依次為第5、2、22、7、9位,可見(jiàn)特殊

16、配合好的組合產(chǎn)量未必都高,在兩系粳雜中更應(yīng)重視一般配合力的作用,一個(gè)在生產(chǎn)上利用價(jià)值較高的兩系粳雜組合,其雙親的一般配合力好,當(dāng)然其組合的特殊的配合力也不能差。2.4主要性狀的配合力和遺傳力對(duì)兩系雜交粳稻而言,主要性狀的一般配合力皆比特殊配合力方差大(表5,其中播始?xì)v期、株高、穗長(zhǎng)、穗總粒、著粒密度、穗實(shí)粒、千粒重一般配合力占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),加性效應(yīng)占86.4%94.4%,非加性(顯性或上位性效應(yīng)僅占5.6%13.6%,因此在兩系粳雜中,對(duì)于生育期,株高,穗子大小,粒重這4個(gè)性狀通過(guò)親本性狀選配對(duì)配組后F1具有較好的預(yù)見(jiàn)性,又一次證明袁隆平在粒重問(wèn)題上提出的“以飽攻飽”的策略在粳稻上是正確的。結(jié)實(shí)率

17、的加性效應(yīng)占59.9%,非加性效應(yīng)占40.1%,單株谷重加性效應(yīng)占63.8%,非加性效應(yīng)占36.2%,與王才林(1986研究結(jié)果基本一致,因此選育兩系雜交粳稻,研究一般配合力更為重要。除結(jié)實(shí)率外,多數(shù)性狀甚至包括產(chǎn)量性狀可以根據(jù)一般配合力的好壞預(yù)測(cè)F1的表現(xiàn)。另一方面,單株谷重加性效應(yīng)與非加性的比例為1.76,加性效應(yīng)占優(yōu)勢(shì),這部分優(yōu)勢(shì)可以通過(guò)常規(guī)育種的辦法加以91429卷4期羅彥長(zhǎng)等粳型水稻光溫敏核不育系配合力及遺傳力研究利用,隨著常規(guī)育種水平不斷提高,大部分具有加性效應(yīng)的基因聚合常規(guī)品種中,雜種優(yōu)勢(shì)主要來(lái)源非加性效應(yīng),這部分效應(yīng)又比較有限,粳型雜交水稻的育種難度將會(huì)越來(lái)越大。這和粳型雜交水

18、稻優(yōu)勢(shì)一般不如秈稻的實(shí)際基本一致。表442個(gè)組合產(chǎn)量性狀的特殊配合力效應(yīng)值母本父本227741678M p402R187武育粳2號(hào)秀水115早161注:Se為2.333。9個(gè)性狀中,廣義遺傳力由大到小順序?yàn)橹旮吆退腴L(zhǎng)分別達(dá)92.1%和91.1%,其次是著粒密度、千粒重和播始?xì)v期,分別為89.0%、88.0%和84.1%,再次為穗實(shí)粒數(shù)、穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率,分別為78.5%、78.2%和75.9%,最小的是單株谷重,為53.4%,除千粒重外,狹義遺傳力最高的是穗長(zhǎng)(85.0%和株高(84.5%,其他由高到低分別為著粒密度(76.9、播始?xì)v期(74.7、穗總粒(73.8%、穗實(shí)粒(71.7%、結(jié)實(shí)率

19、(45.5%、單株谷重(34.0。千粒重由于某些組合成熟較遲,而造成灌漿不足,飽滿度降低,因而對(duì)狹義遺傳力的估算結(jié)果可能產(chǎn)生一定的影響,尚需在今后的研究中予以校正。表5兩系雜交粳稻方差分量、配合力和遺傳力估算性狀方差分量母本f2父本m2母×父f m2配合力一般配合力Vg/%特殊配合力Vs/%遺傳力廣義h B/%狹義h n/%狹義遺傳力高的性狀,其雜交后代相對(duì)來(lái)說(shuō)較易穩(wěn)定,早代選擇效果較好,所以粳粳交后代以株高(84.5%、穗長(zhǎng)(85.0%為主要間接指標(biāo),結(jié)合著粒密度(76.9%、生育期(74.7%、穗粒數(shù)(71.7%73.8%等其他性狀的變異動(dòng)態(tài),將不失為提高粳稻選擇效率的途徑之一。

20、3小結(jié)與討論3.1供試親本利用價(jià)值評(píng)價(jià)3502S為粳型廣親和光敏不育系,不育性經(jīng)華中農(nóng)大鑒定(1994,曾漢來(lái)等,在14h24下穩(wěn)定不育,12h28轉(zhuǎn)為可育,自交結(jié)實(shí)率為5.55%,比培矮64S的結(jié)實(shí)率1.65%要高,繁殖較培矮64S容易,廣親和性已通過(guò)揚(yáng)州大學(xué)鑒定,在配合力測(cè)定中兩組均表現(xiàn)正向效應(yīng),且在粳雜中較為突出。根據(jù)筆者的觀察,3502S的穎殼較厚,開(kāi)花習(xí)性不好,可能制種較難。29130S在本試驗(yàn)表現(xiàn)突出,配組主要特點(diǎn)是早熟,植株較高,穗大粒多,產(chǎn)量高,該不育系于1995年8月22日通過(guò)省級(jí)技術(shù)鑒定。屬中粳型光敏核不育系,在武漢5月1520日播種,8月10日前后始穗,播始?xì)v期85d,不

21、育性穩(wěn)定,育性轉(zhuǎn)換明顯,配組優(yōu)勢(shì)強(qiáng),易于制種(1996,華農(nóng)水稻雜優(yōu)室,是粳型水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用中較好的母本。父本中以41678和m p402較好,值得在兩系雜交粳稻選育中加以利用。3.2使用模型問(wèn)題本試驗(yàn)所用材料是選出來(lái)的,一般應(yīng)采用固定模型分析,重點(diǎn)對(duì)參試親本的利用價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。但本試驗(yàn)材料樣本較多,類(lèi)型差別也較大,達(dá)到隨機(jī)模型分析條件,可代表兩系雜交粳稻群體的隨機(jī)樣本,所以又進(jìn)行隨機(jī)模型分析,其結(jié)果可在粳雜中加以推廣應(yīng)用。3.3結(jié)果與分析王才林對(duì)粳三系雜交稻的研究結(jié)果表明:抽穗期、株高、穗數(shù)的加性作用80%以上,每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等加性作用占50%80%仍起主要作用6;周開(kāi)達(dá)等024安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2001年報(bào)道,株高、有效穗、每穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量等16個(gè)性狀,加性作用在54.84%98.97%5;而徐靜斐等對(duì)秈型三系雜交稻的配合力分析表明:單株產(chǎn)量的加性效應(yīng)占35.36%,非加性效應(yīng)占64.64%10;陳順輝對(duì)兩系亞種間配合力分析結(jié)果:基因的加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)對(duì)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)都起作用,對(duì)單株產(chǎn)量基因的非加性效應(yīng)起主導(dǎo)作用。對(duì)株高而言,基因的加性效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)3。本研究的結(jié)果與王才林、周開(kāi)