冬小麦主要农艺性状的杂种优势和配合力分析

2014-09-10王玉斌逯腊虎武计萍李大鹏

山西农业科学 2014年7期

王玉斌，逯腊虎，武计萍，张婷，李大鹏

（1.山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2.临汾继农种子公司，山西临汾041000）

小麦是我国最主要的粮食作物之一。随着经济发展和人口增长，小麦的需求量呈急剧增长趋势。在不可能继续增加耕地面积的情况下，小麦总产量的增加必须依靠单产水平的大幅度提高来实现[1-2]。杂种优势的利用是发掘农作物生产潜力最有效的育种手段之一[3-6]，实现杂种优势利用可以大幅度提高作物产量[5-6]。小麦杂种优势利用的关键是选配强优势组合[7]，人们对小麦强优势组合选配的研究主要集中于研究亲本配合力，通过配合力评价对小麦杂交种进行亲本选择和组合评价。

本研究利用9个普通小麦品种作亲本组配完全双列杂交组合36个，对其F1材料的主要农艺性状进行杂种优势和配合力分析，研究小麦F1重要农艺性状杂种优势的遗传规律，以期指导小麦杂交育种过程中优势组合的选配，并为小麦杂种优势的利用提供理论指导。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为当前生产上广泛推广的9个小麦品种运麦 08-1、石麦 15、石 H06-402、良星 66、山农 2149、科农 199、石 4185、济麦 22、烟农 19。

1.2 试验设计

试验于2011—2013年在山西省农业科学院小麦研究所试验地进行。2011年春季，以9个小麦品种为亲本材料，按照完全双列杂交方法4配制杂交组合36个。同年秋季，将36个组合F1连同9个亲本材料点播种植于大田中，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。

1.3 调查项目及方法

小麦成熟后每个材料选取代表性植株10株，调查株高、穗长、单株穗数、结实小穗数、穗粒数、千粒质量、穗粒质量和单株粒质量8个性状，计算平均值作为试验的原始数据。

杂种优势＝（F1－MP）/MP×100%，其中，F1为杂交组合的性状值，MP为中亲值。

配合力分析参照刘来福等[8-9]的完全双列杂交方法4进行，数据利用DPS软件和Excel程序分析。

2 结果与分析

2.1 杂种优势分析

由表1可知，各性状均表现为正向杂种优势，说明小麦的农艺性状普遍存在杂种优势。8个性状的平均杂种优势从大到小排序为穗粒质量＞单株穗数＞千粒质量＞株高＞穗粒数＞单株粒质量＞结实小穗数＞穗长，由此可以看出，穗粒质量和单株穗数的杂种优势对产量的杂种优势贡献最大。

表1 各组合杂种优势表现%

各性状杂种优势的变异幅度也各有不同，其中，单株粒质量的杂种优势最小值为-50.24%，最大值为52.25%，其变异幅度在各性状中最大；单株穗数的变异幅度为-15.93%～36.36%；穗粒质量的变异幅度为-4.36%～24.96%；这些性状均具有较高的变异幅度。有的性状虽然平均杂种优势不是很大，但变异幅度较大，也容易出现表现突出的组合，如单株粒质量尽管平均杂种优势较小，仅为4.01%，但由于其变异幅度大，该性状的杂种优势如组合石4185/济麦22、石麦15/良星66和石麦15/烟农19分别达到了52.25%，46.63%和44.79%，同时，组合济麦22/石麦15和石麦15/良星66的单株穗数的杂种优势也分别达到了33.61%和36.36%。说明这些性状中尽管有些组合存在一定的负向优势，但也有正向优势值较高的组合，通过亲本的合理选配仍能获得这些性状的强优势组合。

2.2 配合力分析

2.2.1 各性状配合力方差分析各性状方差分析结果（表2）表明，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。8个小麦农艺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真实的、由基因型引起的可遗传差异。

表2 各性状的配合力方差分析

进一步对所有性状进行固定模型的配合力方差分析，结果表明，各性状的一般配合力效应均存在极显著差异，株高、单株穗数和单株粒质量的特殊配合力效应方差不显著，说明这3个性状的变异主要来源于一般配合力效应。其他性状的特殊配合力效应方差均存在显著或极显著差异，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。

2.2.2 各性状的配合力效应分析及亲本评价一般配合力是一个亲本在其所有组合中表现的平均配合效应，是亲本配合能力的一个指标，对于正确选配亲本、评定组合都意义重大。在杂种优势利用研究中，除了要求较高的一般配合力外，特殊配合力方差也是判断亲本优良的一个指标，该值大的亲本，在F1的组合中一般会出现表现突出的组合。

表3 亲本各性状的一般配合力效应（G i）和特殊配合力效应方差（S ij2）

由表3可知，株高的一般配合力负向效应较高的亲本为石 H06-402（-1.201 3）、济麦 22（-1.308 5）和运麦08-1（-2.815 6），用这些品种作亲本时均可有效降低后代的株高。石麦15和济麦22单株穗数的一般配合力效应较高，分别为0.622 2，0.417 5，这2个品种作亲本的组合普遍具有较高的单株穗数的杂种优势，其所配合的组合分别有6，5个单株穗数的杂种优势超过了15%，且组合石麦15/良星66的单株穗数杂种优势最高，为36.36%，济麦22/石麦15的杂种优势达到33.61%（表1）。穗粒数的一般配合力效应较高的亲本为石H06-402和烟农19，分别为1.935 2和 1.742 3，且石H06-402具有较大穗粒数的特殊配合力方差，为4.554 2，说明该亲本不仅所配组合一般均具有较高的穗粒数杂种优势，且其中很可能出现特别突出的组合。济麦22和石4185千粒质量的一般配合力效应较高，分别为1.870 5和1.152 9，且均具有较高的特殊配合力方差（3.437 1，3.205 2），说明这 2个品种所配合的组合中均易出现千粒质量杂种优势比较突出的组合。由表1还可知，组合石4185/济麦22具有最高的千粒质量杂种优势（11.91%），其次为组合济麦22/运麦08-1（11.14%）。济麦22和烟农19单株粒质量的一般配合力效应较高，分别为1.281 4和1.182 2，由它们作亲本的2个组合石4185/济麦22和石麦15/烟农19均具有较高的单株粒质量杂种优势（52.25%，44.79%）；同时它们的穗粒质量的一般配合力效应也比较高，其中济麦22所配组合仅有一个为负向杂种优势，烟农19所组配的8个组合均为正向杂种优势，这2个品种均可有效提高后代的穗粒质量，可作为提高小麦穗粒质量的种质材料。

3 讨论与结论

小麦杂种优势利用作为小麦增产的最后一道屏障，有着极其重要的研究价值[8-9]。本研究结果表明，当前生产上广泛推广的9个小麦品种8个性状的平均杂种优势均表现为正向优势，说明小麦的农艺性状普遍存在杂种优势。其中，穗粒质量和单株穗数的杂种优势对产量贡献最大，说明在杂交种的优势组合选育上，应有效提高小麦的穗粒质量和单株穗数，要注重利用大穗、多蘖的亲本，最大程度地挖掘穗粒质量和单株穗数的增产潜力。另外，单株粒质量虽然平均杂种优势不是很大，但变异幅度较大，也容易出现表现突出的组合，本试验结果表明，最高的正向和负向杂种优势均出现于该性状，组合石H06-402/运麦08-1的单株粒质量杂种优势仅为-50.24%，但组合石4185/济麦22的优势却达到了52.25%，说明这些性状中尽管有些组合存在一定的负向优势，但也有正向优势值较高的组合，通过亲本的合理选配仍能获得这些性状的强优势组合。

在杂种优势的利用研究中探讨亲本组配规律，有利于获得强杂种优势的组合[10]。杂种优势的大小既来源于双亲的一般配合力，又依赖于双亲的特殊配合力[11-12]。亲本选配时，在选择优良农艺性状的基础上，还需对亲本进行配合力测定，根据配合力的高低作进一步选择，才能选出农艺性状优良、配合力高、表型整齐一致、能稳定遗传的优良亲本[12-16]。

本研究结果表明，济麦22在单株穗数、千粒质量、穗粒质量和单株粒质量这4个性状上均有较高的一般配合力，并且千粒质量的特殊配合力方差较大，烟农19一般配合力较高的也有穗粒数、穗粒质量和单株粒质量3个性状，用这2个品种作亲本时，较易育出杂种优势高的杂交小麦品种。另外，石4185的千粒质量和石麦15的单株穗数性状均具有较高的一般配合力，在实际育种工作中，可根据育种目标有目的地加以利用。

［1］林建丽，朱正歌，高建伟.植物杂种优势研究进展[J].华北农学报，2009，24（增刊）：46-56.

［2］赵永厚.冬小麦不同组合F1代主要性状杂种优势分析[J].吉林农业科学，2007（4）：12-16.

［3］张彩霞，柴守城.六倍体小黑麦T型细胞质雄性不育体系杂种优势与配合力的研究[J].西北植物学报，2005，25（5）：898-902.

［4］许永财，相吉山.春小麦主要农艺性状杂种优势与配合力研究[J].青海大学学报，2007，25（2）：4-9.

［5］郝志萍，吕慧卿，曹昌林，等.杂种优势遗传机理的假说[J].山西农业科学，2007，35（5）：6-10.

［6］景小兰，李金梅，张福耀，等.作物杂种优势的生理生化研究进展[J].中国农学通报，2008，24（2）：233-237.

［7］张建诚，弓陆身，王秋叶，等.CHA杂种小麦生态型及强优势组合选配模式初探[J].山西农业科学，1994，22（1）：6-10.

［8］刘来福，毛盛贤，黄远樟.作物数量遗传[M].北京：农业出版社，1984：211-242.

［9］孔繁玲.植物数量遗传学 [M].北京：中国农业大学出版社，2005：123-126.

［10］赵献林，康明辉.几个小麦品种（系）产量性状的配合力分析[J].华北农学报，1995，10（增刊）：38-41.

［11］Wang SQ，Guo J.Study on heterosisand combiningability in agronomic traitsof barley varieties[J].Barley Science，1996（1）：16-18.

［12］潘家驹.作物育种学总论 [M].北京：中国农业出版社，1994：82-93.