籼型三系杂交水稻亲本9个农艺性状配合力及遗传力分析

肖春光，谭美林， 罗招等，张家洪，胡继田，冯明友，赵其安

籼型三系杂交水稻亲本9个农艺性状配合力及遗传力分析

肖春光，谭美林， 罗招等，张家洪，胡继田，冯明友，赵其安

（安顺市农业科学院， 贵州 普定 562109）

采用5 ×5 不完全双列杂交的方法，分析杂交水稻亲本9个主要农艺性状的遗传力、配合力及F1的优势表现， 得到如下结论：杂交组合各性状竞争优势大小在母本方面以加性效应为主，在父本方面除穗长、结实率以加性效应为主外，其余性状以非加性效应为主，所以需用具有较高的一般配合力和特殊配合力的亲本，才能配组出强优势的杂交组合；杂交稻配组强优势同时受到亲本的一般配合力和特殊配合力控制。一般配合力与母本自身的表现值呈极显著正相关；各性状的狭义遗传力由大到小的趋势是： 播始历期＞穗长＞千粒重＞每穗实粒数＞每穗总实粒数＞单株粒重＞结实率＞单株有效穗＞株高。

杂交水稻；农艺性状；配合力；遗传力；优势表现；亲本

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.07.002

杂交水稻因其产量高，适应性强，抗性好等优点，迅速被人们认可并大面积推广，为中国乃至世界的粮食安全做出了极大的贡献。从开始推广至今，为了杂交水稻组合各性状与亲本间存在的遗传关系及亲本各性状对后代性状的影响，以便缩小遗传育种的工作量，有的放矢地快速配组出优良组合，提高工作效率，缩短育种年限，针对杂交水稻亲本性状的配合力、遗传力及其F1代的优势表现作了大量研究［1-6］。对杂交水稻新组合的选育过程，也就是对亲本配合力、遗传力及F1优势表现筛选的过程［7-9］。安顺市农业科学院专家在近些年的杂交转育过程中，育成大量表现稳定的恢复系材料及少量不育系，为了弄清这些材料在农艺性状上的遗传规律，对其农艺性状的遗传力、配合力及F1代优势表现进行分析，为配组出优势组合及对杂种优势的运用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

以安顺市农业科学院选育的1个不育系14H-64A （A1）和4个应用面积较大的不育系安丰A（A2）、川谷A（A3）、中9A（A4）和13A（A5）为母本（P1），以安顺市农业科学院4个恢复系安恢1079（R1）、安恢833（R2）、安恢860（R3）、安恢858（R4）和1个大面积应用的恢复系成恢177（R5）为父本（P2）。

1.2 设计与方法

采用P×q不完全双列杂交的方法配制25个新组合，并分别收获其F1代种子。于2014年正季在安顺市农科院试验田种植杂种F1代及对照品种香早优2017（CK1）和中优169（CK2）。试验用随机区组设计方法，设置3个重复， 4月24日播撒干谷，采用湿润育秧方法，6月18日移栽，单行区种植，每行插10株，株距16.5 cm，行距30 cm，移栽后采用大田管理方法。黄熟后选取中间6株，分别考察穗长、千粒重、每穗总粒数、单株有效穗、结实率、株高、每穗实粒数、单株粒重和播始历期等主要农艺性状。

按照P×q不完全双列杂交试验的要求完成分析。采用固定模型给出的算式估算出配合力效应值，采用随机模型来估算各方差分量及遗传参数，结实率利用Excel 2007经反正弦平方根转换。用DPS（v7.05版）软件进行有关数据处理。

2 结果与分析

2.1 配合力方差分析及性状值方差分析

对本批组合的9个农艺性状及其配合力进行方差分析（表1），结果显示9个农艺性状在组合间存在极显著差异。可以断定，性状的遗传在参试各组合间的表现明显有着差异。接下来对农艺性状进行配合力分析，除P2的单株有效穗方差外其余一般配合力（GCA）方差均存在极显著差异，特殊配合力方差有5个达极显著水平，并且特殊配合力（SCA）方差明显小于一般配合力（GCA）方差。这说明，试验涉及的亲本材料各农艺性状在F1代的表现由加性效应和非加性效应共同控制，且以加性效应的影响为主。

2.2 一般配合力效应分析

从表2中可以看出，在同一农艺性状的不同亲本间及同一亲本的不同性状间一般配合力效应均有明显差异，说明亲本的加性效应在同一农艺性状的不同组合间及不同农艺性状的同一组合间的影响有明显差异。母本中A3（川谷A）在穗长、每穗总粒数2个性状有较高的GCA值，A4（中9A）在株高、每穗实粒数、单株粒重3个性状GCA值较大，A5（13A）在结实率、千粒重和播始历期等3个性状的一般配合力值较高。父本中R1（安恢1079） 每穗总粒数、在穗长、每穗实粒数等3个性状有较高的GCA值，R4（安恢858）在单株有效穗、播始历期等2个性状的GCA值较大，R5（成恢177）在株高、结实率和千粒重等3个性状的GCA值较高。可以知道，由不同亲本杂交，亲本的农艺性状在其杂交后代的遗传表现会出现较明显的差异。川谷A、中9A、13A、安恢1079、安恢858和成恢177一般配合力具有较好表现，其余亲本自身各有优势，如在单株有效穗这一性状的GCA值上A1（14H-64A）是5个母本中最高的，在单株粒重这一性状上R2（R833）的一般配合力为5个父本中最高。

2.3 特殊配合力效应分析

从表3中可以发现，特殊配合力效应在不同新组合的同一农艺性状间及同一新组合的不同农艺性状间的表现有着显著差异，说明亲本基因互作具有多样性。A1×R2在株高、单株有效穗、每穗实粒数、结实率等农艺性状具有较高或最高的特殊配合力效应值，但A1×R4在株高、穗长、单株粒重、千粒重、每穗实粒数和结实率等农艺性状的特殊配合力效应值较低，类似的结果也出现在不同新组合的其他农艺性状的特殊配合力相对效应值上。

2.4 GCA与SCA及F1代竞争优势的关系

比较双亲一般配合力效应值与新组合特殊配合力效应值发现，一般配合力效应值高低与特殊配合力效应值的高低没有严格的相关关系，例如A2和R3这两个亲本，在每穗总粒数、株高、每穗实粒数和结实率等农艺性状一般配合力（GCA）值较低的情况下，新配组合A2×R3却有较高的特殊配合力（SCA）值。

表1　配合力方差分析及性状值方差分析

表2　各农艺性状一般配合力（GCA）效应值

表3　25个组合9个农艺性状的特殊配合力（SCA）相对效应值

对亲本一般配合力与竞争优势进行相关性分析，并用参试25个组合9个农艺性状的平均值同本试验设立的两个对照的竞争优势比较（表4），结果发现各组合性状竞争优势值与母本一般配合力（GCA）值表现出极显著正相关性（P＜0.01），且相关系数高达1.000 0，而所配组合各性状竞争优势的大小与父本的相关系数大小不一，株高、穗长、单株有效穗、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重、单株粒重和播始历期的相关系数分别为-0.550 0、-0.830 0、-0.610 0、-0.460 0、-0.740 0、1 .000 0、0.490 0、-0.640 0和-0.010 0，但组合的竞争优势的大小与特殊配合力的强弱表现不一定一致，如株高，母本A1和父本R2 的GCA效应值都较低，而新配制的组合A1×R2的特殊配合力（SCA）值为组合中最高，其值高达5.55%，而与香早优2017（CK1）和中优169（CK2）的竞争优势分别为-3.62 %和-7.84%。因此，在配制杂交水稻新组合时，要想获得强优势的杂交组合，亲本必须具有较高的一般配合力。

2.5 方差分析与遗传力估算

采用固定模型给出的算式对各农艺性状的特殊配合力基因型方差（Vs）、一般配合力基因型方差（Vg）、一般配合力方差中父本和母本所占的比重、一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）基因型方差在总方差中的比重进行估算（表5），理清双亲互作对其杂交后代农艺性状的影响力度，结果可以得出，一般配合力（GCA）基因型的方差在全部农艺性状中所占比远超过50%以上，说明本次研究的性状主要受加性效应控制。

从表5还可以得出，在不同的农艺性状上，双亲一般配合力（GCA）基因型方差的作用不同。母本对穗长、单株有效穗、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株粒重的贡献率大于父本，而父本对株高、每穗总粒数和播始历期的贡献率较大。与此同时，从特殊配合力（SCA）基因型方差所占的比重看，单株有效穗和单株粒重等性状受较大的双亲互作作用。更进一步说明，要想获得强优势的杂交新组合，必须选用一般配合力和特殊配合力均较高的双亲进行杂交。

从表6关于9个农艺性状遗传力的结果可以看出，各农艺性状的狭义遗传力有较大相差，9个农艺性状的狭义遗传力由大及小依次为播始历期＞穗长＞千粒重＞每穗实粒数＞每穗总实粒数＞单株粒重＞结实率＞单株有效穗＞株高。单株粒重、株高、单株有效穗和结实率等的广义遗传力（h2B）和狭义遗传力（h2N）值相差较大，说明本试验的这些性状受非加性遗传作用的控制。

表4　25个组合9个农艺性状的F1竞争优势

表5　亲本9 个主要性状的基因型方差的贡献率

表6　9个农艺性状的广义遗传力和狭义遗传力

3 讨论与展望

试验结果因受到环境因素的影响可能会造成一定的偏差，该分析只为试验所涉及的亲本在配制新组合时提供依据，通过试验可以看出双亲间一般配合力的大小与其配制组合的特殊配合力的大小没有严格的相关性，因此应该更加注重组合的特殊配合力的表现，以期配制出优质高产的新组合，从试验中还可以看出，对于不同的双亲杂交而言，其F1代新组合在各农艺性状的遗传表现上受加性和非加性基因共同作用。新配组合的竞争优势与母本一般配合力之间均呈极显著性正相关，据此，在进行新组合的配制时，应选择具有较高的一般配合力的母本，并综合考虑特殊配合力与亲本农艺性状优势互补的效应。研究还表明，株高、单株有效穗、结实率、单株粒重等的广义遗传力（h2B）的值和狭义遗传力（h2N）的值有较大差异，说明这些农艺性状由于受到环境因素的影响较大，造成了性状通过双亲直接遗传给后代的能力较弱的情况。 随着科研技术手段的提高，科研工作的目标性越来越强，所考虑的外界因素会越来越多，对亲本在F1代中性状和品质的遗传研究越来越趋于合理，这将会大大缩短水稻的育种年限，提高科研人员的工作效率，为中国乃至世界的粮食安全和百姓生活质量的提高做出重大的贡献。

［1］ 谭美林，冯明友，张家洪，等. 杂交水稻亲本主要农艺性状配合力及遗传力分析［J］. 贵州农业科学，2009，37（3）：6-8.

［2］ 涂诗航，张水金，董瑞霞，等. 籼型三系杂交水稻亲本主要农艺性状配合力及遗传力分析［J］. 福建农林大学学报，2008，37（3）：230-234.

［3］ 施伏芝，罗志祥，苏泽胜，等. 几个籼型不育系和恢复系的配合力分析［J］. 杂交水稻，2003，18（5）：56-59.

［4］ 唐文邦，陈 势，雷东阳，等. 籼型三系杂交水稻产量及生育期的配合力分析［J］. 湖南农业科学，2007，（1）：28-31.

［5］ 蔡巨广，方珊茹， 郑燕梅，等. 杂交水稻配合力的研究概况［J］. 福建稻麦科技，2006，24（3）：44-47.

［6］ 冯明友，徐宗俦，张克龙，等. 杂交水稻恢复系主要农艺性状配合力及遗传力分析［J］. 种子， 2001，（增刊）：13-16.

［7］ 李 兴，陈学渊，况坝根， 等. 几个杂交水稻亲本的配合力分析［J］.贵州科学，2005 ，23（增刊）：57-60.

［8］ 陈建民，罗家密，欧育磊， 等. 几个转基因抗虫水稻种质产量性状的配合力研究［J］. 江西农业大学学报（自然科学版），2006，28（4）：488-492.

［9］ 张利华，王建军，李旭晨，等. 籼型三系杂交水稻主要农艺性状的配合力分析［J］. 浙江农业学报，2003，15（1）：1-7.

（责任编辑：肖 亮）

Analysis of the Combining Ability and Heritability in Some Parents of Three-Line Indica Hybrid Rice Based on Nine Agronomic Characters

XIAO Chun-guang，TAN Mei-lin，LUO Zhao-deng，ZHANG Jia-hong，HU Ji-tian，FENG Ming-you，ZHAO Qi-An
（Anshun Agricultural Institute， Puding 562109，PRC）

The combining ability and heritability of 9 major agronomic characters of 10 rice parents and their F1 heterosis were analyzed by the 5×5 NCⅡgenetic mating design .The results showed that the additive effect was principally played an important role in all characters in female parents， while the non-additive effect was larger in all characters but Panicle Length（PL） and Seeds Setting Rate（SSR） in male parent. Thus，to get the breeding strong advantage of hybrid combinations， must choose the parents with high general combining ability （GCA） and special combining ability （SCA）. The advantages of hybrid rice were influenced by both general combining ability （GCA）and special combining ability（SCA）， and the general combining ability （GCA） had significant positive correlation with the performance of the female parent. The narrow sense heritability ranged from high to low as following order as DIH， PL，TWG，PSP，SP，GWP，SSR，NETP and PH，respectively.

hybrid rice； agronomic character； combining ability； heritability； heterosis； parent

S511

A

1006-060X（2016）07-0004-05

2016-02-02

贵州省重大专项（黔科合重大专项字［2013］6023-4-3）

肖春光（1986-），男，贵州紫云县人，研究实习员，在读硕士生，研究方向为：水稻遗传育种与栽培。

罗招等