9个杂交水稻亲本配合力的研究

钟日超，陈跃进，杨远柱

(1.湖南人文科技学院，湖南娄底417000;2.湖南亚华种业科学研究院，湖南长沙410116)

中国是一个农业大国，是世界上主要的水稻生产国家，在中国近一半的人口中以稻米为主要食物;我国一直存在的“人多地少”这一基本国情决定了选育及提高粮食产量是永恒课题，这其中选育超高产优质新品系是提高单产的有效途径［1］.

杂交水稻的配合力研究是水稻杂种优势利用和株型育种的重要基础工作，也是水稻育种必不可少的方法之一.在选育优异亲本的方法上，配合力的数据分析与评价也有利于确定育种目标和育种的方向.杂种优势的研究与利用是杂交水稻发展的基础，而利用杂种优势育种，实质上是一种利用水稻亲本和组合的配合力效应来进行水稻育种方法.配合力在水稻育种应用中的的研究对象为水稻的主要农艺性状，因此在多年的研究以来，配合力在育种中应用特别是对水稻农艺性状的研究上已取得了比较深入的研究结果.配合力是可以遗传的，亲本配合力的高低决定着杂种优势的强弱;配合力效应在不同的水稻品种中的农艺性状表现有所不同，同时同一性状在不同的品种中也存在显著的差异;因此在选配杂交组合时，除了加强亲本的一般配合力选择外，还必须进行广泛的测交，才比较容易筛选出特殊配合力强的杂交组合［2］.

本文利用9个两系亲本进行配合力试验研究，以期能选育出具有高配合力的两系亲本以及具有优质、高产等性状的强优势杂交组合.

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料由湖南亚华种业科学研究院提供，包括由5个不育系(p)和4个恢复系(q)通过不完全分裂杂交配制的20个杂交组合.其中不育系选用近年来应用较广的隆科638S、晶4155S、C815S、Y58S、深08S.恢复系选用由湖南亚华种业科学研究院自主选育而成的6089、6081、6439-C730、5781.

1.2 试验方法

1.2.1 种植方式

将上述实验材料的5个不育系与4个恢复系，按照不完全分裂杂交方式配对杂交，在海南种植并进行测交获得F1代杂交组合20个.试验于2014年，在湖南亚华种业科学研究院宁乡基地试验田(E112.681118，N28.319117)进行，5月28日播种，6月29日移栽.田间种植设计采用随机区组设计，3次重复，每小区3行，每行7株，单本植，行距18 cm×18 cm.为防止边际效应对试验带来误差，本试验采用品种Y两优1号，在田间四周种植三行保护行.试验田块肥力水平中等，耕地时将地表推至均匀、平整，田间肥水管理及病虫防治按照宁乡县农业局发布的管理及防治通知进行.试验期间植株生长正常.

1.2.2 田间观察与数据记载

及时记录始穗期，并在成熟期每小区取最接近小区平均单株有效穗的具有代表性的3株进行考种，考察:播始历期、株高，结实率，穗长，单株有效穗，每穗总粒数、每穗实粒数，谷粒长宽比，千粒重，单株产量等主要农艺性状.并在后期进行农艺性状及配合力分析［3］.

1.2.3 统计分析方法

显著性测验与方差分析参照文献［4］中的统计分析方法.配合力相关分析方法参照文献［5］，后期计算采用EXCEL 2013及SPSS数据统计分析软件进行数据处理.

2 结果与分析

2.1 20个组合间显著性差异检测

对由以上4个恢复系和5个不育系通过不完全分裂杂交，共20个组合进行配合力分析，11个性状结果列于表1.在考察的11个性状中除每穗总粒数、每穗实粒数和单株产量3个性状外，20个组合的着粒密度达到了显著性水平，且其余7个性状组合间的遗传差异均达到了极显著水平，说明各个性状在20个组合间存在显著或极显著差异.父本一般配合力方差除单株产量、结实率、每穗实粒数及单株有效穗以外，其他性状的一般配合力方差均达到显著或者极显著性差异，母本除单株产量、每穗实粒数以外，其他性状的一般配合力方差也均达到显著或者极显著性差异.母本和父本的一般配合力方差除播始历期、单株产量外其余性状的一般配合力方差均大于相应性状的特殊配合力方差，这说明在试验中所研究的材料，性状的基因加性效应大于基因的非加性效应;同时也说明在育种杂交优势的选择中，亲本一般配合力的作用可能大于特殊配合力的作用.

表1 配合力方差分析Tab.1 Variance analysis of combining ability

2.2 一般配合力相对分析

各亲本主要农艺性状的一般配合力相对效应值见表2.由表2分析出，同一亲本不同性状或同一性状不同亲本之间的GCA效应值表现都有较大差异.不育系中，Y58S除在穗长、单株有效穗、谷粒长宽比的相对效应值较高以外其他性状中都处于较低或最低的GCA效应值，C815S在每穗总粒数及着粒密度2个性状上表现最为优秀.隆科638S除在结实率、每穗实粒数、单株有效穗及着力密度4个性状上表现一般外，在其他农艺性状中都表现较好.深08S及晶4155S在结实率上表现较好.恢复系在不同性状上的GCA效应值也不尽相同.在播始历期、单株产量、结实率、穗长、单株有效穗、谷粒长宽比、株高的GCA效应值无明显差异.而在着粒密度、每穗总粒数和每穗实粒数差异性显著.

单株有效穗、每穗总粒数、结实率、千粒重是产量构成的直接因素.分析表2中4个性状的一般配合力相对效应值可以看出，在5个不育系中仅有晶4155S的4个性状的GCA效应值全为正值，说明以晶4155S为测配母本的后代中，对产量性状有较好的基因加性作用，F1代的产量将会较高.亲本间每穗总粒数及单株有效穗的相对效应值差异较大，两者区间分别为-12.19 ～8.06、-8.19 ～13.26，且其中 Y58S 同时具有最大的每穗总粒数负效应值及单株有效穗正效应值，表明以Y58S为母本所配的后代，可以选育到产量性状差异较大的组合.父本中6089和6439-C730在产量性状中的表现较其他两个父本有明显优势，而父本5781的4个性状的GCA效应值全为负效应值，表明以6089、6439-C730为测配父本的后代中，对产量性状有较好的基因加性作用，5781为父本测配的组合的产量将会较低.

隆科638S和晶4155S两个不育系及6089和6439-C730两个恢复系在产量性状配合力表现及综合性状表现都比较好.是四个具有较好应用前景的亲本材料.

表2.亲本一般配合力相对效应值Tab.2 Relative effect values of the general combining ability of parents

2.3 组合间特殊配合力相对效应分析

特殊配合力效应值反映了杂交组合中非加性效应的大小，是评定组合优劣的重要指标.组合间的SCA相对效应值结果列于表3.从表3中可以看出，一个亲本与不同的亲本杂交，其SCA相对效应值有很大差异.同时，同一组合不同性状间，同一性状不同组合间的SCA相对效应值同样有很明显的不同.播始历期性状以C815S/6349-c730、C815S/5781、Y58S/5781的SCA相对效应值较高.单株产量以 C815S/6089、Y58S/6439-C730、隆科638S/5781组合的SCA相对效应值较高，且各个组合间的差异较大.每穗总粒数及每穗实粒数以C815S/6089相对效应值最高，Y58S/6089相对效应值最低.结实率以Y58S/6439-C730相对效应值最高，C815S/6439-C730相对效应值最低.C815S/6089除了播始历期和单株有效穗株高的相对效应值为负值外其他都为正值，且在单株产量、每穗实粒数、每穗总粒数及着粒密度都占有最高效相对应值.千粒重、穗长、单株有效穗、谷粒长宽比、着粒密度、株高同样也表现了较大的差异性.

隆科638S/5781、C815S/6089两个组合在产量性状中表现突出，且在其他农艺性状中都有良好的表现，是两个具有高产、优质特性潜力的杂交组合，具有较好的应用前景.

表3 特殊配合力相对效应值Tab.3 Relative effect value of the specific combining ability

2.4 亲本配合力基因型方差、群体配合力基因型方差及遗传力

在试验研究的所有性状的基因型方差、群体配合力方差及遗传力结果列于表4.由表4可知两种配合力的相对重要性随着性状的不同而有明显的不同与差异.着粒密度的Vg和Vs都接近于50%，说明这个性状的遗传同时受基因的加性效应和非加性效应的影响.在播始历期、单株产量、结实率、每穗实粒数、穗长和株高6个性状中的Vg/Vs都小于1，说明这些性状中非加性遗传居主导地位.其他性状的Vg/Vs均大于1，说明在这些性状中基因的加性遗传起主导地位，育种上则需对这些性状的选择以亲本的选择更为重要.进一步分析基因型方差可以看出，不同性状受不育系和恢复系的作用不尽相同.单株产量受不育系的作用较为明显，播始历期、每穗总粒数、千粒重、着粒密度和株高等性状，恢复系的作用较为明显.根据配合力方差分析结果，估算了所测性状的遗传力，于表4所示.各个性状间的遗传力存在较大的差异.每穗总粒数、千粒重、谷粒长宽比3个性状具有中等或较高的遗传力，这说明这些性状由亲本传给杂种的能力较强，而受环境影响比较小.株高、着粒密度则具有中等遗传力，且受环境影响较大.其他性状遗传力偏低.广义遗传力由小到大的顺序是:单株有效穗＜每穗实粒数＜结实率＜单株产量＜每穗总粒数＜着粒密度＜谷粒长宽比＜株高＜穗长＜播始历期＜千粒重;狭义遗传力由小到大的顺序是:穗长＜每穗实粒数＜结实率＜株高＜单株产量＜单株有效穗＜着粒密度＜每穗总粒数＜谷粒长宽比＜播始历期＜千粒重.

表4 基因型方差、群体配合力方差及遗传力Tab.4 Genotype variance，group combining ability variance and heritability

3 小结与讨论

本试验结果表明，同一亲本不同性状或者同一性状不同亲本之间的GCA与SCA表现都有较大差异.所研究的11个性状中有1个性状达到显著性差异，有7个性状达到极显著差异，而GCA及SCA相对效应值差异均依组合及性状的不同而变化，两者之间没有明显的对应关系，无明显规律.

隆科638S和晶4155S两个不育系及6089和6439-C730两个恢复系在产量性状上的配合力表现及综合性状表现都比较好;是四个具有较好应用前景的亲本材料.隆科638S/5781、C815S/6089两个组合在产量性状中表现突出且在其他农艺性状中都有良好的表现，是两个具有高产潜力的杂交组合，具有较好的应用前景.

广义遗传力由小到大的顺序是:单株有效穗＜每穗实粒数＜结实率＜单株产量＜每穗总粒数＜着粒密度＜谷粒长宽比＜株高＜穗长＜播始历期＜千粒重;狭义遗传力由小到大的顺序是:穗长＜每穗实粒数＜结实率＜株高＜单株产量＜单株有效穗＜着粒密度＜每穗总粒数＜谷粒长宽比＜播始历期＜千粒重.不同的性状受到亲本不育系与恢复系遗传力的影响是不一样的，且存在着较大的差异;单株产量受不育系遗传力的作用较为明显，因此在后代产量性状的改良中要注重对不育系亲本的选育;同时在产量性状中单株产量、结实率、每穗实粒数受非加性遗传居主导地位，表明产量性状受环境的影响和特定基因的影响共同作用;因此在对不育系亲本选育的同时，仍需通过广泛的测交才可能较为容易得到具有高产特性的杂交组合.

［1］袁隆平.超级杂交水稻育种研究的进展［J］.中国稻米，2008，(01):1-3.

［2］陈小龙，吴俊，邓启云，等.超级杂交水稻的配合力研究进展［J］.湖南农业科学，2013，(03):4-7.

［3］胡荣华，王牡丹，王海凤，等.杂交稻新恢复系主要农艺性状的配合力分析［J］.亚热带农业研究，2011，7(02):73-78.

［4］莫惠栋.P×q 交配模式的配合力分析［J］.江苏农学院学报，1982，3(03):51-57.

［5］王和寿，陈健勇.若干杂交稻亲本的配合力分析［J］.亚热带农业研究，2008，4(01):1-5.