黃淮主推小麥品種主要農藝性狀配合力及遺傳效應分析

鄒少奎，殷貴鴻，唐建衛，王俊生，韓玉林，李順成，李楠楠

(1.周口市農業科學院/河南省小麥種質改良工程技術研究中心/河南省作物分子育種與生物反應器重點實驗室，河南周口 466001； 2.周口師范學院，河南周口 466001)

黃淮主推小麥品種主要農藝性狀配合力及遺傳效應分析

鄒少奎1，殷貴鴻1，唐建衛1，王俊生2，韓玉林1，李順成1，李楠楠1

(1.周口市農業科學院/河南省小麥種質改良工程技術研究中心/河南省作物分子育種與生物反應器重點實驗室，河南周口 466001； 2.周口師范學院，河南周口 466001)

為明確黃淮麥區主要推廣小麥品種的主要農藝性狀遺傳規律，通過不完全雙列雜交試驗研究了濟麥22、周麥22、矮抗58、西農979等8個小麥新品種9個主要農藝性狀(株高、有效穗數、單株生物學產量、穗長、有效小穗數、穗粒數、千粒重、單穗重、單株粒重)的遺傳力和配合力。結果表明，矮抗58、西農979和鄭麥366株高的一般配合力較低，濟麥22和矮抗58有效穗數的一般配合力較高，煙農19和鄭麥366穗粒數的一般配合力較高，周麥22和濟麥22千粒重的一般配合力較高，周麥22和煙農19的單株粒重、單株生物學產量和單穗重的一般配合力較高，新麥26和周麥22主莖穗長的一般配合力較高。周麥22/煙農19、濟麥22/西農979、濟麥22/鄭麥366、矮抗58/煙農19四個組合的9個主要農藝性狀的特殊配合力效應值均為正向效應。9個主要農藝性狀的狹義遺傳力差別較大，變化范圍為2.83%～97.39%，其中，株高的狹義遺傳力最高，達97.39%，其次為主莖穗長(72.07%)、千粒重(40.64%)，這三者在雜交育種時以低世代選擇效果較好；株高和單株生物學產量受加性效應(24.4、6.8)和顯性效應(6.1、14.67)共同作用，株高以加性效應為主，單株生物學產量以顯性效應為主；有效小穗數、千粒重和主莖穗長受加性效應(0.22、3.09、0.27)控制，穗粒數和單株粒重受顯性效應(8.88、6.29)控制。

普通小麥；黃淮麥區主推品種；配合力；遺傳效應；農藝性狀

在小麥育種和雜種優勢利用中，配合力和遺傳力是親本選配的重要指標。因此，正確合理評價親本主要性狀的遺傳力和配合力，對提高育種效率具有重要的指導作用。前人對育成的小麥品種(或核心親本)配合力和遺傳力的研究報道較多，盧 超等[1]對周麥18號、西農979、鄭麥366等優良親本進行配合力分析，發現周麥18號、陜麥94和許農5號的千粒重一般配合力較高，同時周麥18號和許農5號的穗下節長和穗莖長一般配合力效應值適中，認為兩者屬于綜合性狀優良的親本；李 偉[2]對川農16的遺傳評價認為，川農16的表現均優于川麥28和綿陽26；唐建衛等[3]研究表明，周麥16號和泛麥8號株高的一般配合力效應值為負值，能極顯著降低后代的株高，周麥16號千粒重的一般配合力效應值最高；王小亮等[4]對寧夏春小麥新種質資源研究表明，寧春39號、春節4號、04A810、04A812產量性狀的一般配合力及雜種優勢都較高，是理想的親本材料，可在小麥育種中重點利用。這些研究為深入了解各個麥區的重要小麥育種材料的性狀遺傳規律和指導育種實踐提供了豐富的資料。鑒于配合力和遺傳力對育種親本選擇和雜種優勢利用方面具有的重要指導作用，對不斷出現的優異小麥新品種及時進行配合力和遺傳力研究，有助于充分高效利用這些新品種資源進行高產多抗廣適育種。本研究以8個黃淮主推小麥品種進行不完全雙列雜交試驗，對株高、有效穗數、單株粒重等9個主要農藝性狀進行研究分析，以期掌握其遺傳規律，明確其在小麥育種中作為親本的利用價值，為今后黃淮麥區小麥遺傳改良提供技術參考。

1 材料與方法

供試材料為濟麥22、周麥22、矮抗58、西農979、新麥26、鄭麥366、煙農19、邯6172(表1)，這8個小麥品種于2014-2015年度在黃淮麥區推廣面積共計532.2萬hm2，具有較好的代表性。采用不完全雙列雜交設計，配成n(n-1)/2共28個組合。2014年10月，將各組合的F1和親本共36個材料種植在河南省周口市農業科學院小麥試驗田，采取隨機區組設計，3次重復，2行區，行長2 m，行距20 cm，株距10 cm，每穴2粒點播，三葉期定苗，保證每穴1株苗。田間管理按大田常規進行，整個生育期氣象條件良好，非常適合小麥生長發育。成熟時每小區拔取中間10株進行考種，計算10株的平均值，以考查株高、有效穗數、單株生物學產量、穗長、有效小穗數、穗粒數、千粒重、單穗重、單株粒重共9個主要性狀。配合力分析參照Griffing[5]不完全雙列雜交的分析方法進行，數據處理采用DPS軟件[6]和Excel軟件。

2 結果與分析

2.1 參試親本及其雜交組合的主要性狀值

不同親本及其雜交組合的各性狀值變化幅度較大(表2)。在8個小麥品種中，新麥26的株高最高(77.6 cm)，矮抗58的株高最低(57.1 cm)；在28個雜交組合中，新麥26/煙農19的株高最高(78.1 cm)，其次為新麥26/邯6172(76.4 cm)，最矮的組合是矮抗58/鄭麥366(62.3 cm)。新麥26的有效穗數最多(9.9個)，其次為邯6172(9.8個)、濟麥22(9.3個)和周麥22(8.8個)，煙農19最少(7.1個)；雜交組合矮抗58/煙農19的有效穗數最多(10.5個)，其次為濟麥22/鄭麥366(9.8個)和新麥26/鄭麥366(9.8個)，組合鄭麥366/煙農19最少(5.8個)。邯6172的單株生物學產量最高(56.8 g)，其次為周麥22(49.7 g)和新麥26(48.1 g)，矮抗58最低(40.6 g)；雜交組合周麥22/煙農19的單株生物學產量最高(61.1 g)，組合煙農19/邯6172次之(54.7 g)，西農979/鄭麥366最低(35.8 g)。周麥22的有效小穗數最多(21.3個)，其次為煙農19(19.9個)和西農979(19.6個)，新麥26最少(17.7個)；雜交組合矮抗58/西農979和矮抗58/鄭麥366的有效小穗數最高，均為21.3個，其次為周麥22/西農979和濟麥22/矮抗58，均為21.1個，濟麥22/新麥26最少(19.2個)。邯6172的穗粒數最多(50.8粒)，其次為周麥22(49.9粒)和煙農19(49.5粒)，新麥26最低(42.2粒)；雜交組合矮抗58/鄭麥366的穗粒數最多(57.7粒)，組合鄭麥366/煙農19次之(57.2粒)，組合新麥26/鄭麥366最少(43.6粒)。周麥22和煙農19的單穗重最大(2.8 g)，矮抗58最低(2.1 g)；雜交組合周麥22/煙農19的單穗重最大(3.1 g)，其次為周麥22/鄭麥366、新麥26/煙農19、鄭麥366/煙農19，單穗重均為3.0 g，最少的組合是西農979/鄭麥366、新麥26/鄭麥366和鄭麥366/邯6172，單穗重均為2.4 g。周麥22的千粒重最高(55.6 g)，其次為煙農19(55.7 g)，鄭麥366最低(49.5 g)；組合周麥22/煙農19的千粒重最高(59.9 g)，其次是組合周麥22/新麥26(58.4 g)，組合矮抗58/鄭麥366最低(50.7 g)。邯6172的單株粒重最高(26.3 g)，其次是周麥22(24.6 g)，矮抗58最低(18.3 g)；組合周麥22/煙農19和矮抗58/煙農19的單株粒重最高，均為30.0 g，組合周麥22/濟麥22次之(25.6 g)，組合西農979/鄭麥366和鄭麥366/邯6172同為最低，僅為16.3 g。新麥26的主莖穗長最長(10.3 cm)，其次為周麥22(9.3 cm)，矮抗58最短(7.7 cm)；組合新麥26/鄭麥366的主莖穗長最長(10.1 cm)，周麥22/新麥26次之(9.7 cm)，組合矮抗58/邯6172最短(7.6 cm)。

表1 供試品種及其雜交組合Table 1 Cultivars and cross combinations of experimental materials

2.2 一般配合力(GCA)效應分析

經方差分析可知，各性狀在基因型間存在極顯著差異(表3)，可進行一般配合力和特殊配合力分析。

8個親本的GCA存在正向和負向兩種效應(表4)。對于株高而言，矮抗58的GCA效應值最低(-4.71)，其次是西農979和鄭麥366，說明選用矮抗58、西農979和鄭麥366作為親本，對降低后代株高均具有較好的作用。對于有效穗數而言，濟麥22的GCA效應值最大(0.45)，矮抗58次之(0.37)，說明選用濟麥22和矮抗58作為親本，有利于選育高成穗數的雜交后代。對于單株生物學產量而言，周麥22的GCA效應值最高(2.55)，煙農19次之(2.09)，這2個品種可以增加雜交后代的生物學產量。對于有效小穗數而言，周麥22的GCA效應值最高(0.54)，西農979次之(0.29)，新麥26最低(-0.77)，說明周麥22和西農979作為親本，能夠增加雜交后代的有效小穗數。對于穗粒數而言，煙農19的GCA效應值最大(2.52)，鄭麥366次之(1.22)，濟麥22最低(-2.30)，說明選用煙農19和鄭麥366作為親本，有利于增加后代的穗粒數。對于單穗重而言，煙農19的GCA效應值最大(0.19)，周麥22次之(0.15)，矮抗58最低(-0.09)，說明選用煙農19和周麥22作為親本，有利于提高雜交后代的單穗重。對于千粒重而言，周麥22的GCA效應值最大(2.21)，煙農19次之，鄭麥366最低(-2.32)，說明選用周麥22和煙農19為親本，有利于增加雜交后代的千粒重。對于單株粒重而言，周麥22的GCA效應值最大(1.37)，煙農19次之(0.73)，西農979最低(-1.87)，說明選用周麥22和煙農19作為親本，有利于雜交后代提高單株粒重。對于主莖穗長而言，新麥26的GCA效應值最大(0.70)，周麥22次之(0.21)，說明選用新麥26和周麥22作為親本，有利于增加雜交后代的單穗長度，選育出大穗型新品種。

表2 供試小麥親本及其雜交組合的性狀值Table 2 Trait value of parents and the diallel cross combinations

2.3 特殊配合力(SCA)效應分析

特殊配合力主要受基因的非加性效應(顯性效應和上位性效應)控制。由表5可知，同一性狀不同組合間的特殊配合力效應值差異較大，既存在正向效應，也存在負向效應；同一組合不同性狀之間亦有正、負向效應都存在的情況，這與雜交組合中的兩個親本有直接關系。

對于株高而言，西農979/新麥26組合的SCA效應值最低(-7.16)，其次是鄭麥366/邯6172(-4.04)、鄭麥366/煙農19(-3.69)，這三個組合的負向作用較大，降稈作用最為突出；新麥26/鄭麥366(4.58)、濟麥22/鄭麥366(3.63)、濟麥22/西農979(3.39)和矮抗58/煙農19(3.32)的正向作用較大，表現降稈不突出。對于有效穗數而言，其SCA效應值的變化范圍為-1.82～1.98，以矮抗58/煙農19組合表現最好，鄭麥366/煙農19組合表現最差，說明選用矮抗58/煙農19組合能增加后代的有效穗數。對于單株生物學產量而言，其SCA效應值的變化范圍為-9.20～9.78，表現最佳的組合為矮抗58/煙農19，其次為周麥22/煙農19(8.50)，表現最差的為鄭麥366/邯6172，說明矮抗58/煙農19和周麥22/煙農19能較好地增加后代單株生物學產量。對于有效小穗數而言，組合矮抗58/鄭麥366 SCA效應最好(1.08)，其次是西農979/邯6172(0.81)，組合煙農19/邯6172表現最差(-0.52)，說明組合矮抗58/鄭麥366能較好地增加后代有效小穗數。對于穗粒數而言，矮抗58/鄭麥366組合的SCA效應值最高(8.13)，其次是新麥26/煙農19(5.65)，組合新麥26/鄭麥366表現最差(-5.78)，說明組合矮抗58/鄭麥366能較好地增加穗粒數。對于單穗重而言，各組合SCA效應值之間相差不大，與穗粒數的分析結果一致，均是組合矮抗58/鄭麥366最好，組合新麥26/鄭麥366最差。對于千粒重而言，其矮抗58/西農979組合的SCA效應值最高(2.76)，其次為新麥26/鄭麥366(2.23)、濟麥22/矮抗58(2.15)、周麥22/煙農19(2.11)，說明這4個組合能較好地增加后代千粒重；表現最差的組合為鄭麥366/煙農19(-1.83)。對于單株粒重而言，矮抗58/煙農19的SCA效應值最大(6.46)，其次是周麥22/煙農19(5.6)，說明這兩個組合有助于提高后代單株粒重；鄭麥366/邯6172表現最差，其SCA值為-4.74。對于主莖穗長而言，新麥26/鄭麥366的SCA效應值最大(0.72)，其次是濟麥22/西農979(0.69)和濟麥55/矮抗58(0.60)，說明選用這3個組合有助于增加后代的單穗長度；西農979/新麥26組合表現最差，其SCA效應值為-0.77。

表3 各組合農藝性狀的方差分析Table 3 Variance analysis of agronomic traits of cross combinations

**表示在0.01水平上顯著。

** indicates significant difference at 0.01 level.

從品種角度分析，周麥22、濟麥22、矮抗58、新麥26四個品種的多個性狀在幾個組合中均表現出較高的SCA效應值，如周麥22/濟麥22在單株生物學產量、穗粒數性狀中表現優良，周麥22/煙農19在單株生物學產量、千粒重、單株粒重、主莖穗長性狀中表現較好，周麥22/邯6172在株高、單株生物學產量、千粒重性狀中的表現突出；如濟麥22/西農979在株高、單株生物學產量、穗粒數、單株粒重性狀中表現較好，濟麥22/鄭麥366在株高、有效穗數、單株生物學產量、單株粒重性狀中表現優良；如矮抗58/新麥26在單株生物學產量、穗粒數、單株粒重性狀中較為突出，矮抗58/煙農19在株高、有效穗數、單株生物學產量、單株粒重性狀中表現優異；如新麥26/鄭麥366在株高、有效穗數、單株生物學產量、千粒重、單株粒重性狀中表現優良，新麥26/邯6172在株高、穗粒數、千粒重性狀中表現突出。育種實踐中，如果以株高為育種目標，組合周麥22/邯6172、濟麥22/西農979、濟麥22/鄭麥366、矮抗58/煙農19、新麥26/鄭麥366和新麥/邯6172在株高性狀上表現正向效應，株高可能增加，故需要綜合考慮這幾個組合的優劣性，保證育種后代的綜合性狀優異。

2.4 遺傳參數的估算

不同性狀所受的加、顯性效應不同(表6)。狹義遺傳力差別較大，變化范圍為2.83%～97.39%，其中株高的狹義遺傳力最高，達97.39%，其次為主莖穗長(72.07%)和千粒重(40.64%)，這三者在雜交育種時以低世代選擇效果較好，同時三者的遺傳決定度(顯性方差比例)相對也較高，在考慮雜種F1代性狀構成中也不可忽視；單穗重(18.14%)、單株生物學產量(13.14%)、單株粒重(6.52%)、穗粒數(6.10%)和有效穗數(2.83%)雖然狹義遺傳力較低，但這5個性狀的顯性遺傳均相對較高，因此，應用雜交優勢提高產量時，應結合親本綜合性狀表現，重點考慮這幾個性狀對F1代的影響。

表4 供試小麥品種的一般配合力效應值Table 4 Comparison of general combining abilities among wheat cultivars

同行數據后不同小寫字母表示品種間差異顯著(P<0.05)。

Different small letters following data in same row indicated the difference between cultivars was significant at 0.05 level.

表5 供試小麥品種在不同雜交組合中的特殊配合力效應值Table 5 Specific combining abilities of cultivars in different cross combinations

表6 供試小麥品種不同性狀的遺傳參數Table 6 Genetic parameters of different agronomic traits of eight wheat cultivars

3 討 論

在作物育種中，選準綜合性狀優良的親本尤為重要。對親本各農藝性狀進行配合力與遺傳效應分析，深入了解親本各數量性狀的遺傳規律，對于正確選擇親本、盡早確定優良組合和提高育種效率都具有重要意義[7]。前人對小麥品種配合力和遺傳力的研究很多，但由于生態區域和試驗選用的材料不同，其研究結果既有相同，又有不同，或者趨勢相同，如大部分性狀同時受加性和顯性作用，只是相對比例差異而已。歐俊梅等[8]研究認為，株高、穗長、穗粒數和千粒重受加性和非加性效應共同作用，主要以加性效應為主。龐紅喜等[9]認為株高、穗長、每穗小穗數受加性效應為主，而穗粒數、千粒重受非加性效應為主。李 偉等[10]研究表明，穗長、穗粒數、小穗數、穗粒重主要受加性效應作用，株高和千粒重明顯受加性和非加性共同作用。于海濤等[11]研究認為，穗長和結實小穗數以加性效應為主，穗粒數和千粒重主要受非加性效應影響。本研究結果表明，株高性狀受加性效應和顯性效應共同作用，但以加性效應為主，與歐俊梅等[8]、龐紅喜等[9]和李 偉等[10]的研究結果一致。有效小穗數和主莖穗長受加性效應控制，與于海濤等[11]的研究結果一致。千粒重性狀受加性效應為主，與歐俊梅等[8]的研究結果一致，與龐紅喜[9]、于海濤等[11]的結果不一致。穗粒數受顯性效應控制，與歐俊梅等[9]和李 偉等[10]的研究結果不一致。分析這些結果的異同性，可能是受不同的地理條件、生產條件、生態環境以及選用不同材料的影響，不同地區的育種者選育的優異新品系在農藝性狀表現上各有側重，同時，選用材料之間的親緣關系的遠近也可能導致結果有較大差異，因此，對新品系進行配合力和遺傳力分析，利于深入了解其優良農藝性狀的遺傳規律，為更好地利用這些新品系奠定理論基礎。周麥22是河南省周口市農科院選育的半冬性小麥新品種，2007年通過國家審定，該品種突出優點是高產、穩產、多抗、廣適，目前周麥22年推廣面積河南省第一、國內第二，已累計推廣670萬hm2，已被國內其他育種單位廣泛用作雜交育種的骨干親本。目前，以周麥22為親本選育出的小麥新品種如周麥26、存麥8號、新麥32、鄭麥1860、中育1215、中育1220等已經通過國家審定或正在參加國家試驗的小麥新品種50多個，應用前景十分廣闊，育種實踐與本研究結果吻合。

本研究結果表明，株高具有較高的狹義遺傳力，高達97.39%，且以加性效應為主，該性狀受環境影響較小，在實際育種工作中可在早代進行選擇。單穗重、單株粒重、穗粒數3個性狀的遺傳決定度較大(分別為44.49%、37.46%、36.66%)，但其狹義遺傳力較小(分別為18.14%、6.52%、6.10%)，進行早代選擇往往效果不佳，可采取中高世代選擇。利用常規雜交育種做到各個性狀都達到預期的育種目標是很難的，很多性狀間都存在負相關性，關鍵是通過尋找親本各性狀間的平衡點，以保證所選組合綜合性狀優良。本研究的結果有利于育種者深入了解黃淮麥區大面積推廣的品種特性和遺傳規律，并認識到好品種并非就是好親本。另外，本研究可以進一步對F2代進行遺傳力分析，更深層次了解品種特性及遺傳規律，從而服務和指導育種實踐。

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Combining Ability and Genetic Effect Analysis of Main Agronomic Traits of Cultivars in Huanghuai Wheat Region

ZOU Shaokui1,YIN Guihong1,TANG Jianwei1,WANG Junsheng2,HAN Yulin1,LI Shuncheng1,LI Nannan1

(1.Zhoukou Academy of Agricultural Sciences/Wheat Germplasm Improvement Engineering Research Center of Henan Province/Key Laboratory of Crop Molecular Breeding and Bioreactor of Henan Province,Zhoukou,Henan 466001,China; 2.Zhoukou Normal University,Zhoukou,Henan 466001,China)

To dissect the hereditary ability for main agronomic traits of cultivars in Huanghuai wheat region,eight varieties,such as Zhoumai 22,Jimai 22,Aikang 58,Xinong 979,Xinmai 26,Zhengmai 366,Yannong 19 and Han 6172,were employed to evaluate the general and specific combining ability in diallel crossing system. The results indicated that tested parents behaved variously for different agronomic traits. For example,Aikang 58,Xinong 979 and Zhengmai 366 with low general combining ability were beneficial to lower plant height of hybrids; the combining ability of Jimai 22 and Aikang 58 was higher so as to increase the spike number of hybrids; Yannong 19 and Zhengmai 366 with higher combining ability were beneficial to increase kernel per spike; and Zhoumai 22 and Jimai 22 with higher combining ability were good to increase thousand kernel weight. The narrow heritability of agronomic traits varied greatly,with a range of 2.83% to 97.39%. Among them,the narrow heritability of plant height was the highest,up to 97.39%,followed by that of main stem spike length(72.04%),and thousand kernel weight(40.64%).The three traits were suggested to be selected at low generation in breeding program. Plant height and biological yield per plant were affected by the combination of additive effect(24.4 and 6.8,respectively) and dominant effect(6.1 and 14.67). The plant height was mainly controlled by additive effect,while the yield per plant and kernel number were mainly controlled by dominant effect.Additionally,traits of valid spikelets,thousand kernel weight and main stem spike length were controlled by the additive effect(0.22,3.09 and 0.27,respectively),while kernel per spike and grain weight per plant were controlled by dominant effect (8.88 and 6.29).

Common wheat; Cultivars in Huanghuai wheat region; Combining ability; Genetic constitution; Agronomic traits

10.7606/j.issn.1009-1041.2017.06.03

時間：2017-06-07

2016-12-20

2017-03-15

河南省重大科技專項(151100110400);河南省現代農業產業技術體系建設專項(20130199-ny)

E-mail：zoushaokui2015@163.com

殷貴鴻(E-mail：yinguihong2008@163.com)

S512.1；S330

A

1009-1041(2017)06-0730-09

網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170607.1004.006.html