冬小麦穗部性状的配合力及遗传性分析

2014-04-29逯腊虎武计萍张婷王玉斌

农学学报 2014年11期

逯腊虎　武计萍　张婷　王玉斌

摘要：为了解小麦穗部性状的配合力，为杂交育种选择优良亲本提供依据，选用‘石4185、‘石H06-402、‘济麦22等9个黄淮麦区广泛推广的小麦品种为材料，采用Griffing完全双列杂交方法4，配制了36个杂交组合，对小麦杂种F1的穗长、结实小穗数、穗粒数、千粒重、穗粒重5个性状进行了田间考察。在此基础上对9个小麦品种进行了配合力分析，并对5个性状进行了遗传性分析。结果表明，‘石H06-402和‘烟农19穗粒数的一般配合力效应值较高，作亲本时都可增加后代的穗粒数；‘石4185和‘济麦22千粒重的一般配合力效应值较高，是提高千粒重的理想亲本。利用它们作亲本时都可有效提高后代的穗粒重。组合济麦22/运麦08-1、石H06-402/良星66和石4185/济麦22可作为大穗高产育种的重点组合。遗传力分析表明，穗长具有较高的遗传决定度和狭义遗传力，可在早代进行选择。穗粒重和千粒重狭义遗传力较低，加性效应较小，应适当推迟选择。小穗数和穗粒数的遗传符合显性模型，对其选择宜在高代进行。

关键词：冬小麦；穗部性状；配合力；遗传参数

中图分类号：S33 文献标志码：A 论文编号：2014-0132

Combining Ability and Heritability Analysis of Spike Characters in Winter Wheat

Lu Lahu， Wu Jiping， Zhang Ting， Wang Yubin

（Wheat Research Institute， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Linfen 041000， Shanxi， China）

Abstract： In order to study the combining ability of spike characters in winter wheat and select excellent parents for breeding， with 9 wheat varieties planted widely in Huang-huai wheat area of ‘shi4185， ‘shiH06-402， ‘jimai22 etc. as material， 36 cross combinations were compounded based on the diallel crossing system 4 of Griffing. Five wheat traits of spike length， kertile spikelets per spike， kernel per spike， thousand kernel weight and grain weight per spike were investigated， and on this basis combining ability analysis and heritability analysis were conducted on these traits. The results indicated that the general combining ability of kernel per spike of ‘shiH06-402 and ‘yannong19 were remarkably high， which could increase kernel per spike of progenies， and of thousand kernel weight of ‘shi4185 and ‘jimai22 was obviously large， which were ideal parents for improving thousand kernel weight. As parents， these varieties could effectively improve grain weight per spike. jimai22×yunmai18， shiH06-402×liangxing66， shi4185×jimai22 could be utilized as key cross for high-yield breeding. The heritability analysis showed that both heritability in broad sense and heritability in narrow sense of spike length were higher， and selection on this trait should be conducted from earlier generation. Heritability in narrow sense of thousand kernel weight and grain weight per spike was comparatively low， it showed that their additive genetic effect was small， so it was better to delay selective generations appropriately. Inheritance of kertile spikelets per spike and kernel per spike agreed with dominance model， selection on the two traits should be conducted in advanced generation.

Key words： Winter Wheat； Spike Character； Combining Ability； Genetic Parameter

0 引言

小麦是世界上播种面积最大、产量最多和分布最广的粮食作物。目前全世界有35%～40%的人口以小麦作为主要粮食[1]，小麦的产量对全球的粮食安全至关重要。小麦的穗部是着生小麦籽粒的重要器官，研究穗部相关性状对提高小麦籽粒产量具有重要的意义[2]。有关小麦穗部相关性状的研究，目前国内外已有很多报道，王瑞等[3]认为穗长是穗部的一个重要性状，必要的穗长度是保证高穗粒数与高穗粒重的先决条件，在与主穗粒重的相关系数中，穗粒数远大于千粒重，穗粒数对主穗粒重的贡献较千粒重更大。许为刚等[4]、范永胜等[5]也认为在目前高产水平条件下，小麦产量的进一步提高主要依赖于穗粒数的增加，穗粒数的增加在穗部性状的改良中起着非常重要的作用，对小麦产量提高的贡献最大。胡延吉等[6]、李世清等[1]则认为穗粒重的提高与穗粒数和千粒重均有明显相关，随着品种产量水平的提高，影响穗重的主要因素是千粒重。前人的这些研究工作均为小麦育种提供了重要依据，但其结果并不尽相同，究其原因，主要是由于所用材料、研究方法和试验环境的不同所造成[7]。为了充分了解这些性状在育种中的作用，在育种工作中做到有的放矢，必须进一步对小麦穗部相关性状遗传机理做更深入的研究。

在杂交育种中，亲本性状的优劣及其遗传传递力是亲本选配时首先需要考虑的问题，而亲本本身的表型值与其杂种后代的相关并不密切[8]，从亲本的表型推断后代的表型难度较大。实践证明，配合力分析是衡量杂交组合中亲本各性状配合能力的一个指标，了解亲本各数量性状的配合力表现，对正确选择亲本和尽早确定优良组合具有重要意义[9]。同时，通过配合力分析进行主要性状遗传参数估算，对于了解性状的遗传规律并对其进行遗传改良具有重要作用。本研究以当前生产上大面积利用的9个优良品种为材料，采用完全双列杂交设计组配杂交组合，研究其穗部性状的配合力，并掌握这些性状的遗传规律，以期为小麦育种的亲本选配提供理论依据，指导育种实践。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验以当前黄淮麦区广泛推广的9个小麦品种‘石4185、‘石H06-402、‘济麦22、‘石麦15、‘科农199、‘运麦08-1、‘良星66、‘山农2149、‘烟农19为亲本，采用完全双列杂交法组配的36个F1代杂交组合为材料进行田间试验。

1.2 试验方法

试验于2012—2013年在山西农业科学院小麦研究所试验地进行。2012年春，以上述9个品种为亲本材料，按完全双列杂交方法4配制杂交组合36个。同年秋季，将36个组合F1代种植大田，试验采用随机区组设计，3次重复，2行区，行长2 m，行距20 cm，株距5 cm。管理措施同大田。小麦成熟后每个材料选取代表性植株5株，调查穗长、结实小穗数、穗粒数、穗粒重和千粒重，求平均值作为试验的原始数据。

1.3 统计方法

数据分析利用孔繁玲[10]和刘来福[11]介绍的完全双列杂交方法4，对9个小麦品种的36个杂交组合进行配合力分析，并对5个小麦穗部性状的进行遗传性分析，数据统计采用Excel和DPS7.05软件进行。

2 结果与分析

2.1 各性状的配合力方差分析

各性状的方差分析结果表明（表1），区组间的方差除了穗长达到显著水平外，其他性状均未达到显著水平，说明试验条件控制良好，试验结果准确可靠。5个小麦穗部性状的组合间差异均达到极显著水平，表明各性状在组合间存在着真实的、由基因型引起的可遗传差异。进一步对所有性状进行配合力方差分析，结果表明，各性状固定模型的一般配合力效应均存在极显著的差异，结实小穗数和穗粒数随机模型的一般配合力效应方差不显著，其他3个性状均达显著或极显著水平，特殊配合力效应方差在5个性状均存在极显著的差异，可进行亲本的一般配合力效应和组合的特殊配合力效应分析，并进一步进行遗传参数的估计和分析。

2.2 一般配合力效应分析

9个亲本各性状的一般配合力效应值列于表2，从表2可以看出，不同亲本在同一性状上一般配合力效应存在较大差异，同一亲本在不同性状间的一般配合力效应也各有不同。多重比较的结果表明，‘山农2149穗长的一般配合力效应值（0.6119）显著大于其他品种，作亲本时可有效提高后代的穗长；‘石H06-402和‘烟农19在穗粒数（1.9352、1.7423）和穗粒重（0.0910、0.1090）2个性状上均具有较高的一般配合力效应值，但其千粒重的一般配合力效应值（-0.0462、0.4814）都比较低，利用它们作亲本时都可同时增加后代的穗粒数和穗粒重，其穗粒重的提高主要是由于穗粒数的增加。‘石H06-402的结实小穗数的一般配合力效应值（0.4796）也显著高于其他品种，说明它是通过提高结实小穗数来增加穗粒数，而‘烟农19的结实小穗数的一般配合力效应值较低，它可能是通过小花数的增加来增加穗粒数；‘石4185和‘济麦22在穗粒重（0.0614、0.1014）和千粒重（1.1529、1.8705）这2个性状上均具有较高的一般配合力效应值，而它们在结实小穗数和穗粒数2个性状的一般配合力效应均较低，说明这2个品种都可通过增加千粒重来提高穗粒重。这些品种的一般配合力效应各有其特点，用作亲本时在后代中都比较容易选育出穗粒重较大的品种，在实际的育种工作中，根据育种目标充分利用这些品种特点，会有事半功倍的效果。

2.3 特殊配合力效应分析

本试验共组配36个组合，其特殊配合力效应值列于表3，从表3可以看出，特殊配合力效应在同一性状的差异较大，不同性状间表现突出的组合大多不相同。穗长的特殊配合力效应表现突出的组合为科农199/良星66（0.3667）、石麦15/山农2149（0.3524）、济麦22/运麦08-1（0.3298）和石H06-402/良星66（0.3119），结实小穗数的特殊配合力效应表现突出的组合为石H06-402/科农199（0.6792）、石麦15/山农2149（0.6339）和石4185/运麦08-1（0.6244），穗粒数的特殊配合力效应表现突出的组合为石H06-402/良星66（4.5643）、济麦22/运麦08-1（3.7048）和济麦22/科农199（3.3786），穗粒重的特殊配合力效应表现突出的组合为济麦22/运麦08-1（0.3440）、石H06-402/良星66（0.2979）和石4185/济麦22（0.2155），千粒重的特殊配合力效应表现突出的组合为济麦22/运麦08-1（3.1561）、石4185/良星66（2.2608）和石4185/济麦22（2.1142）。其中组合济麦22/运麦08-1的2个性状穗粒数和千粒重均具有较高的特殊配合力效应值，它的穗粒重的特殊配合力效应最大；组合石H06-402/良星66尽管千粒重的特殊配合力较低，但其穗粒数的特殊配合力达到了4.5643，所以该组合的穗粒重的特殊配合力也较高；组合石4185/济麦22的穗粒数的特殊配合力较低，但千粒重的特殊配合力较高，该组合穗粒重的特殊配合力也较高；组合济麦22/科农199尽管具有较高的穗粒数的特殊配合力效应值，但其千粒重的特殊配合力效应为负效应，它的穗粒重的特殊配合力效应仍然较低。

2.4 遗传参数估计及分析

为了对小麦的穗部性状做进一步深入研究，利用随机模型对各性状分别进行了遗传方差成分和遗传力估计。各性状的遗传参数估值列于表4，从表4可以看出，穗长、千粒重和穗粒重3个性状虽然都是加-显性遗传模型，但总遗传方差中加性方差和显性方差成分的比例并不相同，穗长的加性方差和显性方差分别为0.1705和0.0218，加性方差成分远大于显性方差，说明上下代之间固定遗传的成分较大，由显性方差引起的遗传变异较小，为部分显性遗传。穗粒重和千粒重的加性方差和显性方差分别为（0.0090、0.0149）和（1.1706、2.2960），它们的显性方差成分大于加性方差成分，上下代之间固定遗传的成分较小，为超显性遗传。结实小穗数和穗粒数的一般配合力随机模型的方差不显著（表1），说明它们的表型方差中仅包含显性方差和环境方差，为显性遗传模型。遗传力方面，穗长具有较高的遗传决定度（72.55%）和狭义遗传力（64.31%），该性状受环境影响较小，可在早代进行选择。穗粒重和千粒重虽然遗传决定度较高（45.89%、61.19%），但其狭义遗传力较低（17.27%、20.66%），这2个性状在早代进行选择时，效果往往不是很好，可适当推迟选择。结实小穗数和穗粒数的遗传决定度较低，受环境影响较大，且检测不到狭义遗传力，对其选择宜在高代进行，或通过其他相关性状进行选择。

3 结论与讨论

试验对9个小麦品种的5个穗部性状进行了配合力分析发现，‘石4185、‘石H06-402、‘济麦22和‘烟农19的一般配合力效应都较高，这些品种用作亲本时在后代中比较容易选育出大穗高产的品种，但‘石H06-402和‘烟农19是通过增加穗粒数来提高穗粒重，‘石4185和‘济麦22则是通过增加千粒重来提高穗粒重，在育种实践中，要根据它们各自的特点有目的地加以利用。其他品种穗粒重的一般配合力效应虽然较低，但如果它们所配的组合的特殊配合力方差较大（此结果本文中没有涉及），后代中仍然有望选育出较好品系。

特殊配合力效应由基因的非加性效应决定，不能稳定地遗传给后代，其作用主要表现在杂种F1代，对小麦的杂种优势利用研究具有重要的意义。2个一般配合力效应较高的品种，若它们之间的特殊配合力效应也较大，一般来说这2个品种组配的杂交种应该具有较强的杂种优势。本试验中，穗粒重的特殊配合力效应表现突出的组合为济麦22/运麦08-1、石H06-402/良星66和石4185/济麦22。何良荣等[12]认为，凡产量的一般配合力较好的亲本，产量构成因素中往往有一二个表现良好的一般配合力，特殊配合力也是如此，在以上组合中，组合济麦22/运麦08-1的2个性状穗粒数和千粒重均具有较高的特殊配合力效应值，组合石H06-402/良星66的穗粒数的特殊配合力最高，达到了4.5643，组合石4185/济麦22千粒重的特殊配合力较高。

遗传力作为亲代和子代相似程度的指标，反映的是亲代性状传递给后代能力的大小，根据性状遗传力的高低可预期选择的效果。前人利用不同的材料在不同的环境下对小麦性状的遗传力做了大量的研究，庞红喜等[13]指出穗长、穗粒数和粒重的遗传力较高，且主要受加性效应的基因控制，说明对这3个穗部性状的选择效应较大。李伟等[14]研究得出，穗长、每穗粒数、千粒重的狭义遗传力均大于50%，同时各性状广义遗传力和狭义遗传力相差不大，因此这些性状加性成分的作用更突出。穗粒重和结实小穗数的狭义遗传力较小，在早代选择效果较差。于海涛等[15]认为，穗长和结实小穗数以加性效应为主，穗粒数和百粒重主要受非加性效应影响。卢超等[16]认为，千粒重主要受加性效应影响，其狭义遗传力低于50%。本试验的研究结果表明，穗长具有较高的遗传决定度和狭义遗传力，分别达到了72.55%和64.31%，该性状受环境影响较小，且加性方差成分较大，可在早代进行选择。千粒重和穗粒重2个性状的遗传决定度较大，但其狭义遗传力较小，分别为20.66%和17.27%，在早代进行选择时，效果往往不是很好，应适当推迟选择。结实小穗数和穗粒数的遗传决定度较小，且其表型方差中仅包含显性方差和环境方差，遗传组分中无加性方差成分，这2个性状宜在高代选择，或通过其他相关性状进行选择。

参考文献

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