不同株系制種對大豆雜交種農藝性狀的影響

白志元，張瑞軍，雷夢林，衛保國

（山西省農業科學院農作物品種資源研究所，農業部黃土高原作物基因資源與種質創制重點實驗室，雜糧種質資源發掘與遺傳改良山西省重點實驗室，山西太原030031）

不同株系制種對大豆雜交種農藝性狀的影響

白志元，張瑞軍，雷夢林，衛保國

（山西省農業科學院農作物品種資源研究所，農業部黃土高原作物基因資源與種質創制重點實驗室，雜糧種質資源發掘與遺傳改良山西省重點實驗室，山西太原030031）

選用來源于山西、安徽2個恢復系材料的各5個株系與2個不育系所制的20個雜交種為材料，研究了不同株系所制雜交種農藝性狀間的差異，不同地區恢復系所制雜交種單株粒質量的差異以及雜交種不同農藝性狀間的相關性。結果表明，不同株系所制雜交種農藝性狀各指標變異系數差異較大，株高、主莖節數、百粒質量和每莢粒數變異系數較小，株質量、分枝數、單株粒數、總莢數和單株粒質量變異系數較大，不同來源的不育系受此影響程度有所差異；安徽的恢復系材料與2個不育系所制的雜交種單株粒質量都優于山西材料，表明地理關系較遠的親本間雜交雜種優勢更明顯；單株粒質量與株高、株質量、主莖節數和分枝數呈極顯著正相關；百粒質量與每莢粒數、株高、主莖節數呈極顯著負相關，與單株粒數、總莢數、分枝數相關系數不顯著。

雜交大豆；不同株系；農藝性狀

雜種優勢是生物界普遍存在的一種現象，利用雜種優勢是提高作物產量和改良品質最有效的途徑之一[1]，在植物雜種優勢機理和預測雜種優勢方面已提出了諸多理論[2-3]。雜種優勢已在玉米、高粱、向日葵、油菜、水稻等作物上被廣泛應用，在主要作物中，只有大豆雜種優勢利用研究相對滯后。自從育成大豆細胞質雄性不育系后，大豆雜種優勢利用已成為可能[4-5]。我國在雜交大豆研究領域處于國際領先水平，建立了雜交大豆生產的三系配套體系。雜交育種研究表明，不同類型大豆的雜交組合雜種優勢存在明顯差異，親本的親緣關系對大豆雜種優勢有著重要的影響，地理遠緣的親本間雜交會產生明顯的雜種優勢[6-7]。雜交大豆產業化有2項瓶頸技術：高效繁種制種技術和強優勢組合的篩選。學者們利用三系材料開展了大量的基礎研究，包括傳粉昆蟲種類，昆蟲授粉效率，高異交率父本性狀、光合特性與產量的關系，行距、行比配置、恢復基因標記定位等[8-14]。山西省農業科學院農作物品種資源研究所雜交大豆課題組經過30余年的攻關，對這2項技術進行了有效的突破，在繁種制種技術上，形成了雜交大豆生產所需的規范繁制種技術，2014，2015年連續2 a經過專家組鑒定，制種產量平均達1 405.5 kg/hm2，繁種產量達1 174.5 kg/hm2；在強優勢組合的篩選上，篩選出了多個優勢組合，2014年審定了1個雜交大豆品種——晉豆48[15]。然而，在多年恢保鑒定中，山西省農業科學院農作物品種資源研究所大豆課題組發現保持的材料較多，恢復的材料較少，而且多數恢復的雜交組合增產優勢不明顯，與大豆生產上推廣的常規種比較沒有特別高的產量優勢。因此，篩選強優勢恢復系成為研究中的主要攻關方向，在篩選恢復系的過程中，發現同一材料的不同株系所制的雜交種在雜種優勢上有所不同，且不同株系對所制雜交種的影響也未見報道。

本研究是以來源于山西、安徽2個恢復系材料的各5個株系與2個不育系所制的20個雜交種為材料，研究不同株系所制雜交種農藝性狀間的差異，不同地區恢復系所制雜交種單株粒質量的差異以及雜交種不同農藝性狀間的相關性，以期為利用各地收集的材料配置大豆雜交種，選配優勢組合提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

以Sxcms1A和Jlsxcms1A這2個山西改良不育系為母本，山西、安徽2個恢復系材料的各5個株系（代號分別為SXR-1，SXR-2，SXR-3，SXR-4，SXR-5，AHR-1，AHR-2，AHR-3，AHR-4，AHR-5）為父本，2013年采用山西省農業科學院農作物品種資源研究所雜交大豆課題組創制的“雜交大豆多媒介高異交調控繁制種技術”[16]制種而成。

1.2 試驗設計

試驗于2014年在山西省農業科學院東陽基地進行。采用隔離設計，田間小區種植，2行區，行長5 m，行距0.5 m，株距0.15 m，各材料之間種2行對照晉豆19，隨機區組排列，3次重復。田間管理按常規方法進行，成熟收獲后進行室內考種。

1.3 數據分析

利用Microsoft Office Excel 2003進行標準差及變異系數等統計分析，利用SPSS 17.0軟件進行大豆主要農藝性狀間的相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同株系制種對Jlsxcms1A，Sxcms1A（山西改良不育系）×SXR（山西材料）雜交種農藝性狀的影響

由表1可知，以Jlsxcms1A細胞質雄性山西改良不育系為母本的雜交組合，不同株系所制雜交種農藝性狀各指標變異系數差異較大。其中，株高、主莖節數、百粒質量和每莢粒數的變異系數較小，未達到10%，而在株質量、分枝數、單株粒數、總莢數和單株粒質量上，變異系數達到26%以上，特別是單株粒質量和總莢數的變異系數分別達到了30.0%和30.6%。

表1 不同株系制種對Jlsxcms1A×SXR雜交種農藝性狀的影響

表2 不同株系制種對Sxcms1A×SXR雜交種農藝性狀的影響

由表2可知，以Sxcms1A細胞質雄性山西改良不育系為母本的雜交組合，不同株系所制雜交種農藝性狀各指標變異系數的差異也較大。總體來看，各指標變異系數與Jlsxcms1A為不育系的類似，但其在單株粒數、總莢數和單株粒質量上變異系數比Jlsxcms1A為不育系的要小，分別為21.8%，20.5%，21.5%。這說明不同株系對所制雜交種的農藝性狀有影響，但不同的不育系受其影響程度不同。

2.2 不同株系制種對Jlsxcms1A，Sxcms1A（山西改良不育系）×AHR（安徽材料）雜交種農藝性狀的影響

由表3可知，以Jlsxcms1A細胞質雄性山西改良不育系為母本的雜交組合，不同株系所制雜交種農藝性狀各指標的變異系數差異較大。其中，株高、主莖節數、百粒質量和每莢粒數的變異系數較小，未達到15%，而在株質量、分枝數、單株粒數、總莢數和單株粒質量上，變異系數達到26%以上，特別是單株粒質量達到了34.6%的變異系數。

從表4可以看出，以Sxcms1A細胞質雄性山西改良不育系為母本的雜交組合，不同株系所制雜交種農藝性狀各指標的變異系數差異也較大。

總體來看，AHR不同株系與SXR不同株系所制雜交種變異系數類似，然而Sxcms1A為不育系所制雜交種的變異系數普遍低于Jlsxcms1A的，說明Jlsxcms1A不育系所制雜交種受株系影響較大。

表3 不同株系制種對Jlsxcms1A×AHR雜交種農藝性狀的影響

表4 不同株系制種對Sxcms1A×AHR雜交種農藝性狀的影響

2.3 不同地區的材料對所制雜交種單株粒質量的影響

從表5可以看出，山西改良不育系Sxcms1A和Jlsxcms1A，與恢復系所制的雜交種，安徽材料單株粒質量雜種優勢明顯優于山西材料，其比對照晉豆19增產幅度分別達到35.9%，12.2%，而山西材料優勢不明顯，甚至低于晉豆19。這說明在一定范圍內，親緣關系越遠，雜種優勢越明顯。

表5 不同地區的材料對所制雜交種單株粒質量的影響

2.4 雜交種不同農藝性狀間的相關分析

由表6可知，大豆產量構成因素百粒質量與每莢粒數、株高、主莖節數呈極顯著負相關，與單株粒數、總莢數、分枝數相關系數不顯著；單株粒數與總莢數、每莢粒數、單株粒質量、株高、株質量、主莖節數和分枝數均呈極顯著正相關；總莢數與單株粒質量、主莖節數、分枝數、株高和株質量均呈極顯著正相關，與每莢粒數相關系數不顯著；單株粒質量與株高、株質量、主莖節數和分枝數呈極顯著正相關。這說明株高、株質量、主莖節數和分枝數等的雜種優勢有利于雜交大豆產量的提高，但往往會使百粒質量下降。所以，在雜交大豆育種實踐中，提高株高、單株粒數的同時還應注意對百粒質量的選擇，要綜合考慮選育優良雜交種。

表6 雜交種不同農藝性狀間的相關分析

3 結論與討論

不同株系所制雜交種農藝性狀各指標變異系數差異較大，株高、主莖節數、百粒質量和每莢粒數變異系數較小，株質量、分枝數、單株粒數、總莢數和單株粒質量變異系數較大，不同來源的不育系受此影響的程度有所差異。在雜交大豆育種體系中，我們首先從各地廣泛收集材料，測定恢保關系，各材料按單株種植，繁殖成不同株系，利用株系與不育系進行制種，通過本研究明確了此方法的意義，這可能是大豆品種適應性與生產地區的生態條件、特別是氣候條件關系密切[17]所致，雖為同一個品種，但其通過株系繁殖，差異仍然存在。

本研究中山西改良不育系與安徽和山西的恢復系材料所制的雜交種，安徽材料與2個不育系所制雜交種的單株粒數都優于山西材料。這與學者們[5]關于雜交育種研究得出的親本間的遺傳差異是產生雜種優勢的根本原因，親本間的親緣關系較遠，雜種表現強優勢的可能性較大的結果相同。這將啟示把已有大豆材料劃分出不同的雜種優勢群體，將有助于強優勢組合的篩選。

國內外已報道了不少有關大豆主要農藝性狀間的相關性研究，但因生態條件、試驗材料及方法的不同往往導致結果存在差異。劉念析等[18]通過對中黃24×華夏3號衍生的含有169個F7∶8株系的重組自交系群體農藝性狀的相關性研究得出，株高與主莖節數、分枝數、百粒質量均呈極顯著正相關，主莖節數與分枝數、有效莢數呈極顯著正相關，分枝數與百粒質量呈極顯著負相關。陳學珍等[19]通過對以中、美、日、韓4國大豆品種作親本，組配成21個雜交組合，對F2農藝性狀進行相關分析，結果表明，單株莢數、單株粒數與單株產量呈極顯著正相關；百粒質量與單株產量相關不明顯，與單株莢數、單株粒數呈顯著負相關。本研究表明，單株粒質量與株高、株質量、主莖節數和分枝數呈極顯著正相關；百粒質量與每莢粒數、株高、主莖節數呈極顯著負相關，與單株粒數、總莢數、分枝數相關系數不顯著。本研究的結論與陳學珍等[19]的研究結果相差不大，與劉念析等[18]的結果有所差異，除試驗材料存在差異外，另一個原因可能是本研究與前者研究的材料皆是F2，而后者是穩定的株系材料。這說明在育種實踐中，要選育雜交種提高大豆產量時，以提高株高、單株粒數的同時還應注意對百粒質量的選擇，要綜合考慮選育出產量高、商品性好的優良雜交種。

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Effects of Different Strains Seed Production on Agronomic Traits of Soybean Hybrids

BAI Zhiyuan，ZHANGRuijun，LEI Menglin，WEI Baoguo
（KeyLaboratoryofCrop Gene Resources and GermplasmEnhancement on Loess Plateau,MinistryofAgriculture，Shanxi KeyLaboratoryofGenetic Resources and Genetic Improvement ofMinor Crops，Institute ofCrop Germplasm Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Hybrid materials produced by Shanxi,Anhui two restorers each five strains and two steriles were used to analyze hybrid agronomic traits and correlations.The results showed that variation coefficients of agronomic traits were different among hybrids of different strains,which of plant height,main stem nodes,100-seed quality and seed number per pod were small,which of plant quality, branches,seed number,pod number and grain yield per plant were bigger.Effect degree was different between sterile lines.Hybrid grain yield per plant produced by Anhui materials and two sterile lines were better than the Shanxi ones.It showed that geographical distant cross between parents would cause obvious heterosis.Grain yield per plant and plant height,plant quality,main stemnodes and branches were positively correlated.100-seed quality and seed number per pod,plant height and main stem nodes showed significant negative correlation,which was not significant with seed number,pod number,branches.

hybrid soybean;different strains;agronomic traits

S565.1

A

1002-2481（2016）08-1055-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.01

2016-04-06

山西省科技攻關項目（20140311005-1）

白志元（1985-），男，山西五臺人，助理研究員，碩士，主要從事大豆雜種優勢利用研究工作。衛保國為通信作者。