小麥新品系配合力和遺傳力分析

于海濤 閆 美 徐 磊 李安飛

摘 要:采用8×6不完全雙列雜交,對8個小麥新品系的9個性狀進行配合力和遺傳力分析。結果表明,株高、穗長和穗下節間長以加性效應為主,而結實小穗數、總小穗數、穗粒數、單株穗數、單株粒重和百粒重以非加性效應為主。遺傳力分析表明,株高、穗長和穗下節間長廣義遺傳力和狹義遺傳力均較大,可在早代進行選擇,其它性狀早代選擇效果不佳。

關鍵詞:小麥; 品種(系); 配合力; 遺傳力

中圖分類號:S512.103.2 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2009)12-0024-05Analysis

小麥是我國的第二大糧食作物,選育新品種(系)提高小麥產量對我國農業的發展具有重大的作用[1]。配合力和遺傳力是雜交育種和雜種優勢利用中親本選配的重要指標,對于評價親本、正確選擇和提高育種效率都具有重要的指導意義。前人在小麥配合力研究中已經做了大量的工作,對早熟、粒重[2,3]、沉淀值[4]、冠層溫度[5]、穗部性狀[6]和產量性狀[7～10]等均進行了分析,為深入了解各個性狀的遺傳規律和指導育種工作積累了豐富的資料。本試驗選用了山東農業大學農學院新選育的8個新品系進行配合力和遺傳力分析,以了解其配合力和遺傳力,明確其作為親本在育種中的價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2006～2007年在山東農業大學農學實驗站進行。以山東農業大學選育的530001(A1)、530065(A2)、530170(A3)、530311(A4)、530319(A5)、530351(A6)、530385(A7)、530639(A8)共8個矮稈、抗病、大穗、早熟種質系為母本組,以濟麥20(B1)、藁城8901(B2)、山農919(B3)、山農5536(B4)、輝縣紅(B5)、山農990525(B6)6個品種(系)為父本組,組配8×6不完全雙列雜交。供試材料的農藝性狀情況見表1。試驗采用隨機區組設計,重復2次,每組合F1和親本種植2行,行長1.55 m,行距25 cm,粒距6.7 cm,人工點播。栽培管理措施按常規進行。

1.2 性狀調查

于成熟前各組合隨機取20個單莖,調查株高、穗長、結實小穗數、穗粒數、總小穗數、穗下節間長。完熟時每組合收獲10個單株考察單株穗數、單株粒重并計算百粒重。

1.3 統計分析

采用劉來福的不完全雙列雜交分析方法進行配合力模型分析[11],使用Excel和DPS軟件進行方差分析[12]。

2 結果與分析

2.1 各性狀配合力的方差分析

對不完全雙列雜交組合的9個性狀進行方差分析,結果表明:供試材料株高、穗長、結實小穗數、總小穗數、穗粒數、穗下節間長、單株穗數、單株粒重、百粒重9個性狀在F1組合間存在極顯著差異(表2)。因此可以對這9個性狀進行配合力分析。

由表2可知,株高、穗長、穗下節間長和百粒重4個性狀中除父本百粒重外其它的一般配合力差異達到極顯著或顯著水平,同時它們的特殊配合力差異均達到極顯著水平,表明這4個農藝性狀的遺傳同時受基因加性和非加性效應的共同作用。結實小穗數、總小穗數、穗粒數、單株穗數和單株粒重的一般配合力差異并不顯著,而特殊配合力差異達到極顯著,表明這5個性狀主要由非加性效應作用。由一般配合力和特殊配合力的方差比可以看出,株高、穗長、穗下節間長的一般配合力方差大幅度超過特殊配合力方差,而其余6個性狀的一般配合力方差略大于特殊配合力方差。表明株高、穗長和穗下節間長3個性狀的遺傳方差中,加性效應占主導地位;其余6個性狀的的遺傳方差中加性和非加性效應同等重要。

2.2 一般配合力效應

一般配合力是對基因加性效應的度量,某個親本某個性狀一般配合力效應值大,表明親本的加性基因效應高,向后代傳遞能力強,易于穩定遺傳和固定選取一般配合力高的親本,可望該親本在所配制的雜交組合中對該性狀產生較大的影響。從表3中可以看出,同一親本的不同性狀或同一性狀的不同親本的一般配合力效應值差別很大。就株高而言,母本組8個親本中A1、A2、A3、A5、A8都有降稈作用,A2的負效應值最大,降稈作用明顯,利于選育矮稈高產組合。就穗長而言,A8的配合力最大,其次是A1,利于選育大穗型組合。結實小穗數的一般配合力A1最高,A8的負效應值最大。總小穗數的一般配合力A7最大。穗粒數的一般配合力A8最大,其次為A7。單株穗數和單株粒重的一般配合力效應值A4均最高,A1、A2次之。百粒重的一般配合力A7最高,A5次之。

2.3 特殊配合力效應

特殊配合力主要是受基因非加性效應控制,即基因的顯性和上位性效應。從表4中可以看出,同一性狀不同組合間差異較大,且各個性狀的變異范圍較大。就株高而言其變異范圍為-20.13~17.40,A5B5組合株高SGA最低,降稈效果明顯;穗長的變異范圍-14.36~8.96,A4B5組合穗長SGA最高;結實小穗數的變異范圍-12.86~9.63,A2B5和A8B5組合SGA最高;總小穗數的變異范圍-12.47~8.79,A5B2組合的SGA最高;穗粒數的變異范圍-22.40~18.42,A2B3組合的SGA最高;穗下節間長的變異范圍-16.87~8.45,組合A5B1的SGA最高;單株穗數的變異范圍-37.32~74.62,其變異范圍最大,組合A4B2的SGA最高,并且該組合株高SGA為負效應,其它性狀除百粒重外均有較大的正效應;單株粒重的變異范圍-38.97~30.42,組合A4B4的SGA最高;百粒重的變異范圍-26.56~32.53,組合A1B2的SGA最高。 從表4還可看出,A4B4組合各個產量性狀的特殊配合力雖然都不是最高,但是單株粒重、單株穗數和百粒重的特殊配合力均為正效應,并且存在一定的降稈作用;該組合實際單株產量雖然不是最高,但是相對來說也較優(25.54 g)。其余組合某一性狀也有很好的表現,在選配組合時可以考慮它們某一性狀的特殊配合力。

2.4 配合力基因型方差和遺傳力的估計

遺傳力是表示數量性狀遺傳過程中遺傳決定與環境影響相對重要性的數量指標,是重要的遺傳和育種參數。進一步分析各性狀的配合力基因型方差和遺傳力(表5)可以看出,株高、穗長、結實小穗數和穗下節間長的Vg(%)大于Vs(%),

說明這5個性狀的加性作用相對于非加性作用更重要,而其它5個性狀的Vs(%)遠遠大于Vg(%),說明在這5個性狀中,非加性成分(顯性和上位性)更為重要。廣義遺傳率(h2b):單株粒重>百粒重>株高>穗下節間長>穗長>穗粒數>總小穗數>單株穗數>結實小穗數;狹義遺傳率(h2n):穗下節間長>株高>結實小穗數>穗長>百粒重>單株穗數>總小穗數>單株粒重>穗粒數。9個性狀中有8個的廣義遺傳率大于50%,其中株高、穗長、穗下節間長、單株粒重和百粒重皆在90%以上,表明株高、穗長、穗下節間長、單株粒重和百粒重這5個性狀受環境的影響較小。株高、穗下節間長的狹義遺傳率為69.5%和75.87%,可在早期進行選擇。穗長的狹義遺傳率中等,宜在F4代進行選擇。結實小穗數、總小穗數、穗粒數、單株穗數、單株粒重和百粒重的廣義遺傳率較大,但狹義遺傳率較低,說明加性遺傳效應較小,顯性效應和上位性效應較大,應該適當提高選擇的代數。

3 討論與結論

對新育成的優良品系進行配合力和遺傳力分析可以幫助我們深入了解新品系各個性狀的遺傳規律,同時為以后利用這些品系提供理論依據。前人在不同地區對不同的優良品系進行了大量的配合力和遺傳力分析,因為所選材料的不同導致其結果存在較大差異。歐俊梅等(2000)[13]認為,株高、穗長、穗粒數和千粒重為加性和非加性效應共同作用,主要受加性基因控制。何良榮等(2001)[8]研究表明,株高、每穗小穗數以加性效應為主。龐紅喜等(2000)[9]則發現株高、穗長、每穗小穗數、穗粒數和千粒重的加性、顯性效應均重要。曹亞萍等(2000)[10]指出,株高受基因加性、非加性和母體效應的共同作用,以加性效應占優勢;千粒重取決于加性和非加性效應,穗粒數由加性效應控制,而穗粒重存在明顯的核質互作。姚金保等(2003)[3]認為千粒重符合加性—顯性模型,以加性效應為主。

本試驗選用山東農業大學新選育的抗病、高產新品系作為母本,通過配合力和遺傳力分析評價其在育種中的應用價值,為以后的育種工作奠定基礎。研究表明,在產量性狀方面母本的一般配合力要大于父本即母本對于后代產量的影響要大于父本;在株高方面,A1、A2、A3、A5和A8均具有較好的降稈作用,且A1、A2、A3和A5親本本身株高均低于70 cm,利于選育矮稈、高產品種。A1(530001)親本的穗長GCA較大,結實小穗數的GCA最大,可以作為大穗、多小穗型親本。A2株高的GCA最低,因此可以作為矮源親本。A4單株穗數和單株粒重的GCA均最高,可以作為多穗、高產親本。A5、 A6和A7其它性狀的GCA表現一般,但它們的百粒重配合力很高,可以作為大粒型親本。A8在穗粒數上GCA最大,可以作為多穗材料。

通過試驗發現,株高、穗長、結實小穗數和穗下節間長這4個性狀由加性效應和非加性效應共同作用,其中以加性效應為主,這和前人的研究基本一致。同時發現總小穗數、穗粒數、單株粒重、單株穗數和百粒重5個性狀主要受非加性效應影響,其中總小穗數、穗粒數和單株粒重3個性狀非加性效應占遺傳方差的90%以上。非加性效應包括顯性效應和上位性效應,其中顯性效應是不能夠穩定遺傳到后代的,而研究表明上位性效應在遺傳效應中具有重要地位并且在自花授粉作物中可以穩定遺傳。如果上位性存在,將會給育種選擇帶來額外收益[14]。因此為了進一步明確本試驗新品系的利用價值,需要研究上位性在這些性狀中的作用。

參 考 文 獻:

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