水稻b型水稻車工林主要農(nóng)藝性狀的配合力分析

水稻b型水稻車工林主要農(nóng)藝性狀的配合力分析

研究親生父母的適當(dāng)強(qiáng)度對(duì)水稻育種有重要的指導(dǎo)作用。配合力在親本選育和組合選配中起著重要作用。親本的配合力高低決定雜種優(yōu)勢(shì)的強(qiáng)弱,只有選育出高配合力的親本,才有可能組配出具有強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的雜交組合。在雜交粳稻育種中,正確選擇不育系和恢復(fù)系,并盡早探明組合的優(yōu)劣,是雜交粳稻育種的重要環(huán)節(jié)。我們利用部分生產(chǎn)上大面積推廣的粳稻品種和新品系回交轉(zhuǎn)育了一批新的BT型粳稻不育系。本研究對(duì)這些新不育系與恢復(fù)系雜交產(chǎn)生的雜種F1主要農(nóng)藝性狀的配合力進(jìn)行分析,旨在評(píng)定新不育系的利用價(jià)值,為今后三系雜交粳稻親本選育和組合選配提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1中國古代恢復(fù)系供試材料包括12個(gè)BT型粳稻不育系(用同型保持系代替)、8個(gè)恢復(fù)系及其按NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)配制的96個(gè)雜交組合。12個(gè)不育系為:六鹽A(A1)、鎮(zhèn)5132A(A2)、丹陽941A(A3)、秋豐A(A4)、98G26A(A5)、9520選系A(chǔ)(A6)、武運(yùn)粳7號(hào)A(A7)、武育5021A(A8)、99-9A(A9)、99-12A(A10)、香粳8016A(A11)、95122A(A12)。8個(gè)恢復(fù)系為:C418(R1)、J16(R2)、K119(R3)、晚161(R4)、湘晴(R5)、R187(R6)、C76(R7)、P-77(R8)。以雜交組合86優(yōu)8號(hào)為對(duì)照。1.2種植及配合力試驗(yàn)2005年正季在南京、冬季在海南選用12個(gè)BT型粳稻不育系和8個(gè)恢復(fù)系為親本,按NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)配制96個(gè)雜交組合。2006年正季將F1及親本(不育系用同型保持系代替)種植在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所試驗(yàn)田,裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì),恢復(fù)系為主區(qū),不育系為副區(qū),3次重復(fù)。每小區(qū)種植3行,每行10株,株行距13cm×27cm。5月15日播種,6月16日移栽。按大田常規(guī)栽培技術(shù)管理。抽穗時(shí)隔日觀察記載各小區(qū)抽穗期,成熟后在小區(qū)中間隨機(jī)取5個(gè)典型單株考種,考查的性狀有播抽歷期(d)、株高(cm)、穗長(cm)、穗頸長(cm)、單株穗數(shù)、主穗一次枝梗數(shù)、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率(%)、千粒重(g)、單株產(chǎn)量(g)和收獲指數(shù)(%)。各組合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的計(jì)算參考袁隆平介紹的方法。配合力按照莫惠棟和劉來福等介紹的固定模型進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析在Excel軟件上進(jìn)行。結(jié)實(shí)率和收獲指數(shù)經(jīng)反正弦轉(zhuǎn)換。2結(jié)果與分析2.1性狀間遺傳差異分析96個(gè)組合13個(gè)性狀的方差分析和配合力方差分析結(jié)果列于表1。方差分析結(jié)果表明,13個(gè)主要性狀組合間的差異均達(dá)到極顯著水平,說明各性狀的基因型間存在著顯著的遺傳差異,可進(jìn)一步進(jìn)行配合力分析。以組合平均值為單位,對(duì)各性狀作配合力方差分析。結(jié)果表明,所研究的13個(gè)性狀,父本一般配合力方差和母本一般配合力方差均達(dá)極顯著水平。除單株穗數(shù)外各性狀的特殊配合力方差也均達(dá)到極顯著水平。說明除單株穗數(shù)主要受加性效應(yīng)控制外,其余性狀同時(shí)受加性和非加性效應(yīng)控制。2.2發(fā)展趨勢(shì)由表2可知,同一性狀不同親本間及同一親本不同性狀間的GCA效應(yīng)差別都很大。綜合主要農(nóng)藝性狀的GCA效應(yīng)來看,A1在播抽歷期、穗長、穗頸長、單株穗數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應(yīng)均較好;A3在株高、單株穗數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量等性狀上的GCA效應(yīng)均較好;A5、A9、A11和A12在主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應(yīng)都較好。說明A1、A3、A5、A9、A11和A12是GCA較好的母本。R1和R4在穗長、穗頸長、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應(yīng)均較好;R2在播抽歷期、穗頸長、單株穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應(yīng)均較好;R7在播抽歷期、株高、結(jié)實(shí)率、千粒重、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應(yīng)均較好。說明R1、R2、R4和R7是GCA較好的父本。從96個(gè)組合13個(gè)性狀的SCA效應(yīng)的分析結(jié)GCA,Generalcombiningability;SCA,Specificcombiningability;DSH,Daysfromsowingtoheading(d);PH,Plantheight(cm);PL,Paniclelength(cm);PNL,Paniclenecklength(cm);PP,Numberofpaniclesperplant;PBMP,Numberofprimarybranchesofmainpanicle;SBMP,Numberofsecondarybranchesofmainpanicle;GMP,Numberofgrainsofmainpanicle;FGMP,Numberoffilledgrainsofmainpanicle;SSR,Seedsettingrate(%);TGW,1000-grainweight(g);GWP,Grainweightperplant(g);HI,Harvestindex(%).Thesameasinthetablesbelow.A1-六鹽A;A2-鎮(zhèn)5132A;A3-丹陽941A;A4-秋豐A;A5-98G26A;A6-9520選系A(chǔ);A7-武運(yùn)粳7號(hào)A;A8-武育5021A;A9-99-9A;A10-99-12A;A11-香粳8016A;A12-95122A;R1-C418;R2-J16;R3-K119;R4-晚161;R5-湘晴;R6-R187;R7-C76;R8-P-77。下同。A1,LiuyanA;A2,Zhen5132A;A3,Danyang941A;A4,QiufengA;A5,98G26A;A6,9520XuanxiA;A7,Wuyunjing7A;A8,Wuyu5021A;A9,99-9A;A10,99-12A;A11,Xiangjing8016A;A12,95122A;R1,C418;R2,J16;R3,K119;R4,Wan161;R5,Xiangqing;R6,R187;R7,C76;R8,P-77.Thesameasinthetablesbelow.果(表3)看出,同一親本所配組合間以及同一組合不同性狀間的SCA效應(yīng)差異很大。如主穗實(shí)粒數(shù)A4×R6組合SCA效應(yīng)值最高(76.81),而A4×R5組合SCA效應(yīng)值卻是最低的(-66.94),這說明SCA表現(xiàn)異常復(fù)雜。其中組合A6×R3在穗長、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)上有最高或較高的SCA效應(yīng),A4×R7組合在主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)上有最高或較高的SCA效應(yīng),而且在其他性狀上的SCA效應(yīng)也都較好。因此,這兩個(gè)組合是多個(gè)性狀SCA效應(yīng)得到較好結(jié)合的組合。另外,組合的SCA效應(yīng)與其親本的GCA效應(yīng)并不對(duì)應(yīng),親本的GCA效應(yīng)高的性狀,其組合SCA效應(yīng)不一定高;親本的GCA效應(yīng)低的性狀,其組合SCA效應(yīng)也并不一定低。以單株產(chǎn)量為例,將兩組親本GCA效應(yīng)值分別劃分為高、中、低3種類型,SCA效應(yīng)最高的5個(gè)組合A3×R4、A3×R2、A4×R7、A1×R5和A6×R3,雙親GCA效應(yīng)配組類型分別有高×中、高×高、低×中、高×低、中×低5種類型。在SCA效應(yīng)低的雜交組合中也有類似情況。2.3sca方差的表現(xiàn)為了更準(zhǔn)確評(píng)價(jià)參試親本的利用價(jià)值,計(jì)算了各親本的SCA方差。由表4可以看出,親本不同性狀的SCA方差有很大差異。如A1在株高和單株產(chǎn)量上的SCA方差在所有不育系中是最高的,而在主穗二次枝梗數(shù)和主穗總粒數(shù)上的SCA方差均較低。A4在主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和單株產(chǎn)量上的SCA方差均較高,而在穗長、單株穗數(shù)上的SCA方差較低?；謴?fù)系SCA方差的表現(xiàn)也類似。這說明對(duì)于某一親本而言,用它配制的組合只能在某個(gè)或某些性狀上出現(xiàn)比較突出的組合。2.4不正交試驗(yàn)結(jié)果以86優(yōu)8號(hào)為對(duì)照,計(jì)算了96個(gè)組合F1的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),并對(duì)雙親GCA效應(yīng)及其組合SCA效應(yīng)與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行相關(guān)分析(表5)。由表5可知,競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與親本GCA效應(yīng)和組合SCA效應(yīng)在13個(gè)性狀上都達(dá)到了極顯著正相關(guān)。這表明一個(gè)雜交組合的優(yōu)勢(shì)既受不育系和恢復(fù)系GCA效應(yīng)的支配,又受組合SCA效應(yīng)的影響。這與前人的研究結(jié)果一致。所以,育種時(shí)必須在選擇高的GCA基礎(chǔ)上,再篩選高的SCA,才能獲得雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)的組合。2.5加性效應(yīng)作用由表6可以看出各類配合力對(duì)F1性狀形成的作用。播抽歷期、株高、穗長、穗頸長、單株穗數(shù)、主穗一次枝梗數(shù)、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)和千粒重的GCA方差所占比重均很高,為66.62%～84.82%,說明在這幾個(gè)性狀上加性效應(yīng)作用占主導(dǎo)地位。主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)的GCA方差和SCA方差較為接近,說明這幾個(gè)性狀同時(shí)受加性效性和非加性效應(yīng)的影響。GCA方差中不育系和恢復(fù)系所占的比重因性狀而異。在大多數(shù)性狀上,恢復(fù)系的GCA方差所占比重比不育系大,說明恢復(fù)系基因型對(duì)GCA方差的貢獻(xiàn)大。但不育系在穗長、穗頸長、結(jié)實(shí)率和收獲指數(shù)等性狀上的貢獻(xiàn)比恢復(fù)系大,而且對(duì)千粒重和單株產(chǎn)量也有較大的影響。因此,要選擇雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)、綜合性狀優(yōu)的雜交組合,恢復(fù)系是關(guān)鍵,但同時(shí)也應(yīng)重視不育系在主要產(chǎn)量性狀上的重要作用及雙親的互作效應(yīng)。2.6特殊配合力對(duì)雜交稻產(chǎn)量和產(chǎn)量的影響一個(gè)親本在育種上的利用價(jià)值,主要與其GCA效應(yīng)和SCA方差有關(guān)。按莫惠棟親本利用價(jià)值的分類方法進(jìn)行分類,將親本劃分成4種類型:第Ⅰ類,一般配合力效應(yīng)高,特殊配合力方差大,這是最理想的親本;第Ⅱ類,一般配合力效應(yīng)高,特殊配合力方差小,這是較好的親本;第Ⅲ類,一般配合力效應(yīng)低,特殊配合力方差大,這類親本有一定利用價(jià)值;第Ⅳ類,一般配合力效應(yīng)低,特殊配合力方差小,這類親本幾乎沒有利用價(jià)值?；谶@一分類原則,將12個(gè)不育系和8個(gè)恢復(fù)系的13個(gè)主要農(nóng)藝性狀分別歸類。歸類時(shí),因?yàn)樵谟N中要求熟期較早,植株較矮,因而播抽歷期和株高這兩個(gè)性狀的一般配合力效應(yīng)按相反的方向排列。由表7可知,按單株產(chǎn)量分,A1、A3、A12、R2和R4屬Ⅰ類親本,是最理想的親本;A5、A9、A11、R1和R7為Ⅱ類,也是較好的親本;A4、A6、A10、R3和R5是Ⅲ類親本,只能利Ⅰ-一般配合力效應(yīng)高,特殊配合力方差大;Ⅱ-一般配合力效應(yīng)高,特殊配合力方差小;Ⅲ-一般配合力效應(yīng)低,特殊配合力方差大;Ⅳ-一般配合力效應(yīng)低,特殊配合力方差小。GroupⅠ,BothGCAandvarianceofSCAarehigh;GroupⅡ,GCAishighbutvarianceofSCAislow;GroupⅢ,GCAislowbutvarianceofSCAishigh;GroupⅣ,BothGCAandvarianceofSCAarelow.表中后3列的數(shù)字分別表示第1列組合的雙親13個(gè)性狀中有幾個(gè)性狀是互補(bǔ)的,有幾個(gè)性狀都是第Ⅰ類或第Ⅱ類(即均好),有幾個(gè)性狀都是第Ⅲ類或第Ⅳ類(即均差)。Thedataofthelastthreerowsindicatedhowmanycharactersarecomplementary,goodandpoorofparentalgroupsinthefirstrow.用其特殊配合力。各產(chǎn)量構(gòu)成性狀中,A1和A12的單株穗數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和收獲指數(shù),A3的單株穗數(shù)和千粒重以及A5、A9和A11的主穗一次枝梗數(shù)、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均屬Ⅰ、Ⅱ類親本,所以A1、A3、A5、A9、A11和A12是比較理想的不育系?；謴?fù)系R1的單株穗數(shù)、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和收獲指數(shù),R2的單株穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和收獲指數(shù),R4的主穗一次枝梗數(shù)、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)和主穗實(shí)粒數(shù),以及R7的結(jié)實(shí)率和千粒重均屬Ⅰ、Ⅱ類親本。因此,R1、R2、R4和R7是比較好的父本。以單株產(chǎn)量為例,將所配96個(gè)組合中產(chǎn)量位于前5位和后5位的組合、單株產(chǎn)量、產(chǎn)量位次、產(chǎn)量構(gòu)成因子類別分別列于表8。比較各組合的單株產(chǎn)量和雙親產(chǎn)量類別發(fā)現(xiàn),產(chǎn)量最高的5個(gè)組合,雙親產(chǎn)量類別至少有一個(gè)為第Ⅰ類型或第Ⅱ類型。而產(chǎn)量最低的5個(gè)組合,雙親產(chǎn)量類別都為第Ⅲ類或者第Ⅳ類?？梢娨话闩浜狭Φ母叩驮陔s交稻育種中的重要性。再從產(chǎn)量構(gòu)成因子的親本類別及雙親類別互補(bǔ)情況來看,產(chǎn)量最高的5個(gè)組合中,要么性狀之間互補(bǔ)很好(A8×R1);要么雙親優(yōu)良性狀較多(A12×R1、A9×R1、A11×R1);或者雙親既有較多的優(yōu)良性狀,且性狀之間互補(bǔ)又好(A3×R2)。而產(chǎn)量最低的5個(gè)組合中,雙親在大多數(shù)性狀上均表現(xiàn)很差。表明高配合力的親本是選育強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合的重要基礎(chǔ),而親本間的性狀互補(bǔ)對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的作用也不容忽視。3討論3.1加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的共同作用供試材料的13個(gè)農(nóng)藝性狀,GCA方差均達(dá)極顯著水平,SCA方差除單株穗數(shù)外,也都達(dá)極顯著水平。說明在這些性狀的遺傳中,除單株穗數(shù)主要受加性效應(yīng)影響外,其他性狀均同時(shí)受加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的影響。其中播抽歷期、株高、穗長、穗頸長、單株穗數(shù)、主穗一次枝梗數(shù)、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)和千粒重的GCA方差比較大,說明在這幾個(gè)性狀上,親本的基因加性效應(yīng)作用占主導(dǎo)地位。而主穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)的GCA方差與SCA方差較為接近,說明這幾個(gè)性狀受加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的共同作用。這與前人的研究結(jié)果不盡相同,可能與所用材料不同有關(guān)。3.2gca與sca的關(guān)聯(lián)關(guān)于組合SCA高低與親本GCA大小是否相關(guān),前人已有過一些報(bào)道。本研究涉及的13個(gè)性狀中,各性狀親本GCA效應(yīng)與組合SCA效應(yīng)具有相對(duì)獨(dú)立性。由配合力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的相關(guān)分析可知,競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與GCA和SCA均存在極顯著正相關(guān)。因此,在雜交粳稻的育種中,不僅要注意親