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強度對水稻育種有重要的指導作用。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)勢的強弱,只有選育出高配合力的親本,才有可能組配出具有強優(yōu)勢的雜交組合。在雜交粳稻育種中,正確選擇不育系和恢復系,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。本研究對這些新不育系與恢復系雜交產(chǎn)生的雜種F1主要農(nóng)藝性狀的配合力進行分析,旨在評定新不育系的利用價值,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中國古代恢復系供試材料包括12個BT型粳稻不育系(用同型保持系代替)、8個恢復系及其按NCⅡ遺傳交配設計配制的96個雜交組合。12個不育系為:六鹽A(A1)、鎮(zhèn)5132A(A2)、丹陽941A(A3)、秋豐A(A4)、98G26A(A5)、9520選系A(A6)、武運粳7號A(A7)、武育5021A(A8)、99-9A(A9)、99-12A(A10)、香粳8016A(A11)、95122A(A12)。8個恢復系為: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號為對照。1.2種植及配合力試驗2005年正季在南京、冬季在海南選用12個BT型粳稻不育系和8個恢復系為親本,按NCⅡ遺傳交配設計配制96個雜交組合。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)科學院糧食作物研究所試驗田,裂區(qū)試驗設計,恢復系為主區(qū),不育系為副區(qū),3次重復。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。抽穗時隔日觀察記載各小區(qū)抽穗期,成熟后在小區(qū)中間隨機取5個典型單株考種,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)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率(%)、千粒重(g)、單株產(chǎn)量(g)和收獲指數(shù)(%)。各組合競爭優(yōu)勢的計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行分析。數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析在Excel軟件上進行。結(jié)實率和收獲指數(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個組合13個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個主要性狀組合間的差異均達到極顯著水平,說明各性狀的基因型間存在著顯著的遺傳差異,可進一步進行配合力分析。以組合平均值為單位,對各性狀作配合力方差分析。結(jié)果表明,所研究的13個性狀,父本一般配合力方差和母本一般配合力方差均達極顯著水平。除單株穗數(shù)外各性狀的特殊配合力方差也均達到極顯著水平。說明除單株穗數(shù)主要受加性效應控制外,其余性狀同時受加性和非加性效應控制。2.2發(fā)展趨勢由表2可知,同一性狀不同親本間及同一親本不同性狀間的GCA效應差別都很大。綜合主要農(nóng)藝性狀的GCA效應來看,A1在播抽歷期、穗長、穗頸長、單株穗數(shù)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應均較好;A3在株高、單株穗數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量等性狀上的GCA效應均較好;A5、A9、A11和A12在主穗總粒數(shù)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應都較好。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)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應均較好;R2在播抽歷期、穗頸長、單株穗數(shù)、結(jié)實率、千粒重、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應均較好;R7在播抽歷期、株高、結(jié)實率、千粒重、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)等性狀上的GCA效應均較好。說明R1、R2、R4和R7是GCA較好的父本。從96個組合13個性狀的SCA效應的分析結(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;A7-武運粳7號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效應差異很大。如主穗實粒數(shù)A4×R6組合SCA效應值最高(76.81),而A4×R5組合SCA效應值卻是最低的(-66.94),這說明SCA表現(xiàn)異常復雜。其中組合A6×R3在穗長、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)上有最高或較高的SCA效應,A4×R7組合在主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率、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,而且在其他性狀上的SCA效應也都較好。因此,這兩個組合是多個性狀SCA效應得到較好結(jié)合的組合。另外,組合的SCA效應與其親本的GCA效應并不對應,親本的GCA效應高的性狀,其組合SCA效應不一定高;親本的GCA效應低的性狀,其組合SCA效應也并不一定低。以單株產(chǎn)量為例,將兩組親本GCA效應值分別劃分為高、中、低3種類型,SCA效應最高的5個組合A3×R4、A3×R2、A4×R7、A1×R5和A6×R3,雙親GCA效應配組類型分別有高×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)為了更準確評價參試親本的利用價值,計算了各親本的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)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率和單株產(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。恢復系SCA方差的表現(xiàn)也類似。這說明對于某一親本而言,用它配制的組合只能在某個或某些性狀上出現(xiàn)比較突出的組合。2.4不正交試驗結(jié)果以86優(yōu)8號為對照,計算了96個組合F1的競爭優(yōu)勢,并對雙親GCA效應及其組合SCA效應與競爭優(yōu)勢進行相關(guān)分析(表5)。由表5可知,競爭優(yōu)勢與親本GCA效應和組合SCA效應在13個性狀上都達到了極顯著正相關(guān)。這表明一個雜交組合的優(yōu)勢既受不育系和恢復系GCA效應的支配,又受組合SCA效應的影響。這與前人的研究結(jié)果一致。所以,育種時必須在選擇高的GCA基礎上,再篩選高的SCA,才能獲得雜種優(yōu)勢強的組合。2.5加性效應作用由表6可以看出各類配合力對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%,說明在這幾個性狀上加性效應作用占主導地位。主穗實粒數(shù)、結(jié)實率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)的GCA方差和SCA方差較為接近,說明這幾個性狀同時受加性效性和非加性效應的影響。GCA方差中不育系和恢復系所占的比重因性狀而異。在大多數(shù)性狀上,恢復系的GCA方差所占比重比不育系大,說明恢復系基因型對GCA方差的貢獻大。但不育系在穗長、穗頸長、結(jié)實率和收獲指數(shù)等性狀上的貢獻比恢復系大,而且對千粒重和單株產(chǎn)量也有較大的影響。因此,要選擇雜種優(yōu)勢強、綜合性狀優(yōu)的雜交組合,恢復系是關(guān)鍵,但同時也應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。2.6特殊配合力對雜交稻產(chǎn)量和產(chǎn)量的影響一個親本在育種上的利用價值,主要與其GCA效應和SCA方差有關(guān)。按莫惠棟親本利用價值的分類方法進行分類,將親本劃分成4種類型:第Ⅰ類,一般配合力效應高,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,一般配合力效應低,特殊配合力方差大,這類親本有一定利用價值;第Ⅳ類,一般配合力效應低,特殊配合力方差小,這類親本幾乎沒有利用價值?；谶@一分類原則,將12個不育系和8個恢復系的13個主要農(nóng)藝性狀分別歸類。歸類時,因為在育種中要求熟期較早,植株較矮,因而播抽歷期和株高這兩個性狀的一般配合力效應按相反的方向排列。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-一般配合力效應高,特殊配合力方差大;Ⅱ-一般配合力效應高,特殊配合力方差小;Ⅲ-一般配合力效應低,特殊配合力方差大;Ⅳ-一般配合力效應低,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個性狀中有幾個性狀是互補的,有幾個性狀都是第Ⅰ類或第Ⅱ類(即均好),有幾個性狀都是第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)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率和收獲指數(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)、主穗實粒數(shù)和結(jié)實率均屬Ⅰ、Ⅱ類親本,所以A1、A3、A5、A9、A11和A12是比較理想的不育系?；謴拖礡1的單株穗數(shù)、主穗二次枝梗數(shù)、主穗總粒數(shù)、主穗實粒數(shù)、結(jié)實率和收獲指數(shù),R2的單株穗數(shù)、結(jié)實率、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)和主穗實粒數(shù),以及R7的結(jié)實率和千粒重均屬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個組合,雙親產(chǎn)量類別至少有一個為第Ⅰ類型或第Ⅱ類型。而產(chǎn)量最低的5個組合,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情況來看,產(chǎn)量最高的5個組合中,要么性狀之間互補很好(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,且性狀之間互補又好(A3×R2)。而產(chǎn)量最低的5個組合中,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優(yōu)勢組合的重要基礎,而親本間的性狀互補對雜種優(yōu)勢的作用也不容忽視。3討論3.1加性效應和非加性效應的共同作用供試材料的13個農(nóng)藝性狀,GCA方差均達極顯著水平,SCA方差除單株穗數(shù)外,也都達極顯著水平。說明在這些性狀的遺傳中,除單株穗數(shù)主要受加性效應影響外,其他性狀均同時受加性效應和非加性效應的影響。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,說明在這幾個性狀上,親本的基因加性效應作用占主導地位。而主穗實粒數(shù)、結(jié)實率、單株產(chǎn)量和收獲指數(shù)的GCA方差與SCA方差較為接近,說明這幾個性狀受加性效應和非加性效應的共同作用。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),前人已有過一些報道。本研究涉及的13個性狀中,各性狀親本GCA效應與組合SCA效應具有相對獨立性。由配合力和競爭優(yōu)勢的相關(guān)分析可知,競爭優(yōu)勢與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