不同遺傳特點和組合配合力對甘蔗產(chǎn)量的影響

不同遺傳特點和組合配合力對甘蔗產(chǎn)量的影響

陳如凱等人總結(jié)了20世紀60年代的聯(lián)合計數(shù)模型。它用于評估家庭和篩選組合。Hogarth和Wu發(fā)現(xiàn)雙列雜交過程中在遺傳方差估算上存在嚴重偏倚,影響配合力分析效果。ComstockheRobinson提出了NC-Ⅱ遺傳交配設(shè)計,克服了甘蔗雙列雜交存在的問題,受到甘蔗育種者的廣泛采用。近年來,澳大利亞甘蔗試驗總局(BSES)采用家系選擇技術(shù)體系,受到國內(nèi)外育種家的青睞,其理論依據(jù)是“家系的遺傳力高于個體的遺傳力”,其育種體系成功率高、育種效益好,在評價親本及組合選配效果明顯高于常規(guī)評價方法。目前,國內(nèi)已有甘蔗育種機構(gòu)借鑒該家系評價方法對我國甘蔗親本及組合進行評價。海南甘蔗育種場是我國甘蔗育種源頭,是全國甘蔗育種及雜交制種基地和廣東省甘蔗種質(zhì)資源庫建設(shè)平臺,在親本利用和親本創(chuàng)制方面起著重要作用。今后將配制重要親本雜交組合,創(chuàng)新親本及新引親本試探性雜交組合,借鑒澳大利亞家系試驗法,借助R軟件及相關(guān)程序,計算親本的一般配合力和組合的特殊配合力,對我國甘蔗重要親本、創(chuàng)新親本及新引親本進行系統(tǒng)評價,為合理利用甘蔗親本及組合選配提供科學依據(jù),為加速甘蔗親本更新、親本創(chuàng)制和新品種選育進程提供理論基礎(chǔ)。1材料和方法1.1試驗材料參試親本35個,其中引進親本3個,國內(nèi)親本32個。共配制雜交組合24個,作母本19個,作父本11個,同時作母本和父本5個。1.2雜交室和培養(yǎng)2008-2009年雜交季節(jié)根據(jù)35個親本的開花情況在海南甘蔗育種場對所配制的24個雜交組合進行雜交。操作規(guī)程如下:分別取上述35個本在孕穗期小筆管至大筆管階段進行高壓包,待高壓包莖出根且形態(tài)正處于要開花(未揚)時砍下甘蔗,移至雜交溫室內(nèi)進行嚴格套袋,袋后置于雜交溫室單元格中,單元格上下左右用布罩住。自交期間,雜交溫室溫度控制在25~28℃,濕度控制在80%~100%,經(jīng)過7~14d(視花期而定)花期結(jié)束后,移至雜交成熟區(qū)進行養(yǎng)直至花穗成熟。2009年3月,24個組合皆成功獲得雜交種子。1.3實生苗的放養(yǎng)2009年3月20日播種,5月15日假植,6月18日從各組合隨機取60株實生苗,按隨機完全區(qū)組設(shè)計定植于廣州甘蔗糖業(yè)研究所海南甘蔗育種場創(chuàng)新圃,單行區(qū),每行定植20株,行長4.0m,株距0.2m,行距1.3m,3次重復。田間栽培按常規(guī)管理。1.4有效莖、單莖重和蔗莖產(chǎn)量計算2009年12月25日,分別從各小區(qū)內(nèi)選取連續(xù)的10個單株,并測定每株叢有效莖、株高、莖徑、錘度,并分別以有效莖(千條/hm2)=行有效莖×15×667/(4×1.3),單莖重=(0.7854×莖徑2×株高×1.0g/cm-3)/1000,蔗莖產(chǎn)量(t/hm2)=單莖重×有效莖×10-6,估算有效莖、單莖重和蔗莖產(chǎn)量。1.5研究方法標準差和變異系數(shù)計算用Excel2007完成;采用R軟件,按照線型模型X=block+(1|female)+(1|male)+(1|female∶male)估算親本一般配合力和組合特殊配合力。2結(jié)果與分析2.1性狀間及性狀差異24個組合F1群體5個性狀的平均值列于表1,組合間平均株高變幅為195.6~252.6cm,有11個組合超過總平均值(220.3);平均莖徑為1.80~2.45cm,有15個組合超過總平均值(2.21);平均有效莖為45.54~123.78千條/hm2,有12個組合超過總平均值(78.70);平均錘度為20.04%~22.87%,有13個組合超過總平均值(21.33);蔗莖產(chǎn)量為33.52t~106.98t/hm2,有15個組合超過總平均值(66.57);這些性狀中蔗莖產(chǎn)量和有效莖變異系數(shù)較大,株高和莖徑變異系數(shù)較小,錘度變異系數(shù)最小。對后代材料的蔗莖產(chǎn)量、株高、莖徑、有效莖和錘度5個性狀按母本、父本和組合進行分類方差分析(表2)。結(jié)果分析表明,株高、莖徑和有效莖在母本、父本和組合間均表現(xiàn)出極顯著的差異,說明株高、莖徑和有效莖皆極顯著地受母本、父本和雜交組合的影響。蔗莖產(chǎn)量在母本和組合間均表現(xiàn)出顯著的差異,說明蔗莖產(chǎn)量顯著地受母本和組合間的影響。錘度在母本間表現(xiàn)出顯著的差異,說明錘度顯著地受母本的影響。2.2情況4對fps的表達蔗莖產(chǎn)量是由株高、莖徑和有效莖等因子構(gòu)成的,糖分高低跟錘度密切相關(guān)。因此,本研究選擇蔗莖產(chǎn)量和錘度進行配合力分析。一般配合力效應反映親本在雜交組合中的平均表現(xiàn),是由基因加性效應引起的,其大小和符號表示加性基因作用的程度和方向。由表3可知,母本對F1蔗莖產(chǎn)量和錘度的一般配合力間存在明顯的差異,說明不同母本對F1性狀的貢獻率不同。CP88-2143、ROC10、ROC26、桂糖00-122、粵糖00-318和云蔗99-113在蔗莖產(chǎn)量和錘度的一般配合力均出現(xiàn)正效應,作母本易把高產(chǎn)高糖傳遞給后代。ROC22、福農(nóng)01-0108、崖城97-40、崖城98-2和粵糖91-976蔗莖產(chǎn)量一般配合力為正效應,錘度一般配合力為負效應,作母本易把高產(chǎn)傳遞給后代。HOCP95-988、ROC25、粵糖93-159和粵糖99-66錘度一般配合力為正效應,蔗莖產(chǎn)量配合力為負效應,作母本易把高糖傳遞給后代。LCP85-384、桂糖94-119、崖城98-11和云蔗94-343蔗莖產(chǎn)量和錘度的一般配合力均為負效應,不宜作生產(chǎn)性母本。由表4可知,父本的一般配合力在F1的蔗莖產(chǎn)量和錘度間存在明顯的差異,說明不同父本對F1性狀的貢獻率不同。內(nèi)江57-416、崖城93-26、粵糖91-976及粵糖00-319蔗莖產(chǎn)量和錘度一般配合力均表現(xiàn)出正效應,作父本易把高產(chǎn)高糖傳遞給后代。桂糖00-122和內(nèi)江92-244蔗莖產(chǎn)量一般配合力為正效應、錘度一般配合力為負效應,作父本易把高產(chǎn)傳遞給后代。CP84-1198蔗莖產(chǎn)量一般配合力為負效應,錘度一般配合力為正效應,作父本易把高糖傳遞給后代。ROC22、崖城94-32、粵糖73-204和粵糖93-159蔗莖產(chǎn)量和錘度一般配合力均為負值,不宜作生產(chǎn)性父本。2.3-133cp鋼的制備特殊配合力效應是由基因的非加性效應決定,受基因間的顯性、超顯性和上位性效應所控制,是評價雜交組合和篩選優(yōu)良組合的重要依據(jù)。由表5可知,24個組合中CP88-2143×粵糖00-319、ROC10×粵糖91-976、ROC26×崖城93-26、桂糖00-122×ROC22、粵糖91-976×ROC22、粵糖93-159×內(nèi)江57-416、云蔗99-113×CP84-1198蔗莖產(chǎn)量和錘度的特殊配合力均達到正效應,是較為理想的高產(chǎn)高糖組合。ROC22×內(nèi)江92-244、福農(nóng)01-0108×粵糖93-159、崖城97-40×ROC22、崖城98-2×桂糖00-122、粵糖00-318×ROC22組合蔗莖產(chǎn)量特殊配合力為正效應,錘度特殊配合力為負效應,是較為理想的高產(chǎn)組合。HOCP95-988×ROC22、LCP85-384×ROC22、ROC25×崖城94-32、ROC25×粵糖91-976、粵糖93-159×CP84-1198、粵糖93-159×ROC22、粵糖99-66×ROC22組合蔗莖產(chǎn)量特殊配合力為負效應,錘度特殊配合力為正效應,是較為理想的高糖組合。福農(nóng)01-0108×ROC22、桂糖94-119×粵糖91-976、崖城98-11×粵糖93-159、崖城98-11×粵糖93-159、粵糖93-159×粵農(nóng)73-204、云蔗94-343×ROC22組合蔗莖產(chǎn)量和錘度的特殊配合力均為負效應,不宜作生產(chǎn)性雜交組合使用。3討論3.1莖徑、株高、錘度本研究結(jié)果表明,各性狀變異系數(shù)大小順序為蔗莖產(chǎn)量>有效莖>莖徑>株高>錘度。錘度的遺傳主要受母本加性基因效應所制約,蔗莖產(chǎn)量主要受母本加性基因效應和非加性基因效應所制約,株高、莖徑和有效莖受父母本加性基因效應和非加性基因效應所制約。3.2雙組分和高糖親本通過一般配合力分析,本研究將參試親本劃分為糖能兼用親本、能源甘蔗親本和高糖親本。糖能兼用親本:母本為CP88-2143、ROC10、ROC26、桂糖00-122、粵糖00-318和云蔗99-113;父本為內(nèi)江57-416、崖城93-26、粵糖91-976和粵糖00-319。能源甘蔗親本:母本為ROC22、福農(nóng)01-0108、崖城97-40、崖城98-2和粵糖91-976;父本為桂糖00-122和內(nèi)江92-244。高糖親本:母本為HOCP95-988、ROC25、粵糖93-159和粵糖99-66;父本為CP84-1198。3.3roc2的組合經(jīng)對組合特殊配合力分析,本研究將雜交組合劃分為高產(chǎn)高糖組合可作糖能兼用的優(yōu)良組合加以利用、高生物量組合可作為優(yōu)良的能源甘蔗雜交組合加以利用和高糖組合可作為糖料專用組合加以利用。高產(chǎn)高糖組合:CP88-2143×粵糖00-319、ROC10×粵糖91-976、ROC26×崖城93-26、桂糖00-122×ROC22、粵糖91-976×ROC22、粵糖93-159×內(nèi)江57-416和云蔗99-113×CP84-1198。高生物量組合:ROC22×內(nèi)江92-244、福農(nóng)01-0108×粵糖93-159、崖城97-40×ROC22、崖城98-2×桂糖00-122和粵糖00-318×ROC22。高糖組合:HOCP95-988×ROC22、LCP85-384×ROC22、ROC25×崖城94-32、ROC25×粵糖91-976、粵糖93-159×CP84-1198、粵糖93-159×ROC22和粵糖99-66×ROC22。本研究中粵糖91-976作父本具有較高的蔗莖產(chǎn)量和錘度配合力,但在桂糖94-119×粵糖91-976組合中卻出現(xiàn)了蔗莖產(chǎn)量和錘度特殊配合力均為負效應的現(xiàn)象。LCP85-384作母本,ROC22作父本在蔗莖產(chǎn)量和錘度配合力均出現(xiàn)負效應,但在組合LCP85-384×ROC22中錘度特殊配合力卻出現(xiàn)了正效應。說明兩個高配合力配制的組合不一定會出現(xiàn)高的特殊配合力。一個雜交組合的優(yōu)劣,不僅取決于雙親的一般配合力效應,還取決于組合的特殊配合力效應。Hogarth等曾報道了父母本gca×環(huán)境的顯著互作效應,甘蔗品種與親本都具有明顯的地域適應性,本試驗在海南甘蔗育種場完成,試驗環(huán)境較大程度代表海南蔗區(qū)選育種特點,試驗結(jié)果對海南蔗區(qū)及具有相似生態(tài)特點的蔗區(qū)選育種有一定的指導意義。此外,本試驗中實生苗群體數(shù)量存在著極限性,所得到的結(jié)論跟實際存在著誤差,如:ROC22作母本,桂糖94-1