不同株系制种对大豆杂交种农艺性状的影响

白志元，张瑞军，雷梦林，卫保国

（山西省农业科学院农作物品种资源研究所，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室，山西太原030031）

不同株系制种对大豆杂交种农艺性状的影响

白志元，张瑞军，雷梦林，卫保国

（山西省农业科学院农作物品种资源研究所，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室，山西太原030031）

选用来源于山西、安徽2个恢复系材料的各5个株系与2个不育系所制的20个杂交种为材料，研究了不同株系所制杂交种农艺性状间的差异，不同地区恢复系所制杂交种单株粒质量的差异以及杂交种不同农艺性状间的相关性。结果表明，不同株系所制杂交种农艺性状各指标变异系数差异较大，株高、主茎节数、百粒质量和每荚粒数变异系数较小，株质量、分枝数、单株粒数、总荚数和单株粒质量变异系数较大，不同来源的不育系受此影响程度有所差异；安徽的恢复系材料与2个不育系所制的杂交种单株粒质量都优于山西材料，表明地理关系较远的亲本间杂交杂种优势更明显；单株粒质量与株高、株质量、主茎节数和分枝数呈极显著正相关；百粒质量与每荚粒数、株高、主茎节数呈极显著负相关，与单株粒数、总荚数、分枝数相关系数不显著。

杂交大豆；不同株系；农艺性状

杂种优势是生物界普遍存在的一种现象，利用杂种优势是提高作物产量和改良品质最有效的途径之一[1]，在植物杂种优势机理和预测杂种优势方面已提出了诸多理论[2-3]。杂种优势已在玉米、高粱、向日葵、油菜、水稻等作物上被广泛应用，在主要作物中，只有大豆杂种优势利用研究相对滞后。自从育成大豆细胞质雄性不育系后，大豆杂种优势利用已成为可能[4-5]。我国在杂交大豆研究领域处于国际领先水平，建立了杂交大豆生产的三系配套体系。杂交育种研究表明，不同类型大豆的杂交组合杂种优势存在明显差异，亲本的亲缘关系对大豆杂种优势有着重要的影响，地理远缘的亲本间杂交会产生明显的杂种优势[6-7]。杂交大豆产业化有2项瓶颈技术：高效繁种制种技术和强优势组合的筛选。学者们利用三系材料开展了大量的基础研究，包括传粉昆虫种类，昆虫授粉效率，高异交率父本性状、光合特性与产量的关系，行距、行比配置、恢复基因标记定位等[8-14]。山西省农业科学院农作物品种资源研究所杂交大豆课题组经过30余年的攻关，对这2项技术进行了有效的突破，在繁种制种技术上，形成了杂交大豆生产所需的规范繁制种技术，2014，2015年连续2 a经过专家组鉴定，制种产量平均达1 405.5 kg/hm2，繁种产量达1 174.5 kg/hm2；在强优势组合的筛选上，筛选出了多个优势组合，2014年审定了1个杂交大豆品种——晋豆48[15]。然而，在多年恢保鉴定中，山西省农业科学院农作物品种资源研究所大豆课题组发现保持的材料较多，恢复的材料较少，而且多数恢复的杂交组合增产优势不明显，与大豆生产上推广的常规种比较没有特别高的产量优势。因此，筛选强优势恢复系成为研究中的主要攻关方向，在筛选恢复系的过程中，发现同一材料的不同株系所制的杂交种在杂种优势上有所不同，且不同株系对所制杂交种的影响也未见报道。

本研究是以来源于山西、安徽2个恢复系材料的各5个株系与2个不育系所制的20个杂交种为材料，研究不同株系所制杂交种农艺性状间的差异，不同地区恢复系所制杂交种单株粒质量的差异以及杂交种不同农艺性状间的相关性，以期为利用各地收集的材料配置大豆杂交种，选配优势组合提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

以Sxcms1A和Jlsxcms1A这2个山西改良不育系为母本，山西、安徽2个恢复系材料的各5个株系（代号分别为SXR-1，SXR-2，SXR-3，SXR-4，SXR-5，AHR-1，AHR-2，AHR-3，AHR-4，AHR-5）为父本，2013年采用山西省农业科学院农作物品种资源研究所杂交大豆课题组创制的“杂交大豆多媒介高异交调控繁制种技术”[16]制种而成。

1.2 试验设计

试验于2014年在山西省农业科学院东阳基地进行。采用隔离设计，田间小区种植，2行区，行长5 m，行距0.5 m，株距0.15 m，各材料之间种2行对照晋豆19，随机区组排列，3次重复。田间管理按常规方法进行，成熟收获后进行室内考种。

1.3 数据分析

利用Microsoft Office Excel 2003进行标准差及变异系数等统计分析，利用SPSS 17.0软件进行大豆主要农艺性状间的相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同株系制种对Jlsxcms1A，Sxcms1A（山西改良不育系）×SXR（山西材料）杂交种农艺性状的影响

由表1可知，以Jlsxcms1A细胞质雄性山西改良不育系为母本的杂交组合，不同株系所制杂交种农艺性状各指标变异系数差异较大。其中，株高、主茎节数、百粒质量和每荚粒数的变异系数较小，未达到10%，而在株质量、分枝数、单株粒数、总荚数和单株粒质量上，变异系数达到26%以上，特别是单株粒质量和总荚数的变异系数分别达到了30.0%和30.6%。

表1 不同株系制种对Jlsxcms1A×SXR杂交种农艺性状的影响

表2 不同株系制种对Sxcms1A×SXR杂交种农艺性状的影响

由表2可知，以Sxcms1A细胞质雄性山西改良不育系为母本的杂交组合，不同株系所制杂交种农艺性状各指标变异系数的差异也较大。总体来看，各指标变异系数与Jlsxcms1A为不育系的类似，但其在单株粒数、总荚数和单株粒质量上变异系数比Jlsxcms1A为不育系的要小，分别为21.8%，20.5%，21.5%。这说明不同株系对所制杂交种的农艺性状有影响，但不同的不育系受其影响程度不同。

2.2 不同株系制种对Jlsxcms1A，Sxcms1A（山西改良不育系）×AHR（安徽材料）杂交种农艺性状的影响

由表3可知，以Jlsxcms1A细胞质雄性山西改良不育系为母本的杂交组合，不同株系所制杂交种农艺性状各指标的变异系数差异较大。其中，株高、主茎节数、百粒质量和每荚粒数的变异系数较小，未达到15%，而在株质量、分枝数、单株粒数、总荚数和单株粒质量上，变异系数达到26%以上，特别是单株粒质量达到了34.6%的变异系数。

从表4可以看出，以Sxcms1A细胞质雄性山西改良不育系为母本的杂交组合，不同株系所制杂交种农艺性状各指标的变异系数差异也较大。

总体来看，AHR不同株系与SXR不同株系所制杂交种变异系数类似，然而Sxcms1A为不育系所制杂交种的变异系数普遍低于Jlsxcms1A的，说明Jlsxcms1A不育系所制杂交种受株系影响较大。

表3 不同株系制种对Jlsxcms1A×AHR杂交种农艺性状的影响

表4 不同株系制种对Sxcms1A×AHR杂交种农艺性状的影响

2.3 不同地区的材料对所制杂交种单株粒质量的影响

从表5可以看出，山西改良不育系Sxcms1A和Jlsxcms1A，与恢复系所制的杂交种，安徽材料单株粒质量杂种优势明显优于山西材料，其比对照晋豆19增产幅度分别达到35.9%，12.2%，而山西材料优势不明显，甚至低于晋豆19。这说明在一定范围内，亲缘关系越远，杂种优势越明显。

表5 不同地区的材料对所制杂交种单株粒质量的影响

2.4 杂交种不同农艺性状间的相关分析

由表6可知，大豆产量构成因素百粒质量与每荚粒数、株高、主茎节数呈极显著负相关，与单株粒数、总荚数、分枝数相关系数不显著；单株粒数与总荚数、每荚粒数、单株粒质量、株高、株质量、主茎节数和分枝数均呈极显著正相关；总荚数与单株粒质量、主茎节数、分枝数、株高和株质量均呈极显著正相关，与每荚粒数相关系数不显著；单株粒质量与株高、株质量、主茎节数和分枝数呈极显著正相关。这说明株高、株质量、主茎节数和分枝数等的杂种优势有利于杂交大豆产量的提高，但往往会使百粒质量下降。所以，在杂交大豆育种实践中，提高株高、单株粒数的同时还应注意对百粒质量的选择，要综合考虑选育优良杂交种。

表6 杂交种不同农艺性状间的相关分析

3 结论与讨论

不同株系所制杂交种农艺性状各指标变异系数差异较大，株高、主茎节数、百粒质量和每荚粒数变异系数较小，株质量、分枝数、单株粒数、总荚数和单株粒质量变异系数较大，不同来源的不育系受此影响的程度有所差异。在杂交大豆育种体系中，我们首先从各地广泛收集材料，测定恢保关系，各材料按单株种植，繁殖成不同株系，利用株系与不育系进行制种，通过本研究明确了此方法的意义，这可能是大豆品种适应性与生产地区的生态条件、特别是气候条件关系密切[17]所致，虽为同一个品种，但其通过株系繁殖，差异仍然存在。

本研究中山西改良不育系与安徽和山西的恢复系材料所制的杂交种，安徽材料与2个不育系所制杂交种的单株粒数都优于山西材料。这与学者们[5]关于杂交育种研究得出的亲本间的遗传差异是产生杂种优势的根本原因，亲本间的亲缘关系较远，杂种表现强优势的可能性较大的结果相同。这将启示把已有大豆材料划分出不同的杂种优势群体，将有助于强优势组合的筛选。

国内外已报道了不少有关大豆主要农艺性状间的相关性研究，但因生态条件、试验材料及方法的不同往往导致结果存在差异。刘念析等[18]通过对中黄24×华夏3号衍生的含有169个F7∶8株系的重组自交系群体农艺性状的相关性研究得出，株高与主茎节数、分枝数、百粒质量均呈极显著正相关，主茎节数与分枝数、有效荚数呈极显著正相关，分枝数与百粒质量呈极显著负相关。陈学珍等[19]通过对以中、美、日、韩4国大豆品种作亲本，组配成21个杂交组合，对F2农艺性状进行相关分析，结果表明，单株荚数、单株粒数与单株产量呈极显著正相关；百粒质量与单株产量相关不明显，与单株荚数、单株粒数呈显著负相关。本研究表明，单株粒质量与株高、株质量、主茎节数和分枝数呈极显著正相关；百粒质量与每荚粒数、株高、主茎节数呈极显著负相关，与单株粒数、总荚数、分枝数相关系数不显著。本研究的结论与陈学珍等[19]的研究结果相差不大，与刘念析等[18]的结果有所差异，除试验材料存在差异外，另一个原因可能是本研究与前者研究的材料皆是F2，而后者是稳定的株系材料。这说明在育种实践中，要选育杂交种提高大豆产量时，以提高株高、单株粒数的同时还应注意对百粒质量的选择，要综合考虑选育出产量高、商品性好的优良杂交种。

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Effects of Different Strains Seed Production on Agronomic Traits of Soybean Hybrids

BAI Zhiyuan，ZHANGRuijun，LEI Menglin，WEI Baoguo
（KeyLaboratoryofCrop Gene Resources and GermplasmEnhancement on Loess Plateau,MinistryofAgriculture，Shanxi KeyLaboratoryofGenetic Resources and Genetic Improvement ofMinor Crops，Institute ofCrop Germplasm Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Hybrid materials produced by Shanxi,Anhui two restorers each five strains and two steriles were used to analyze hybrid agronomic traits and correlations.The results showed that variation coefficients of agronomic traits were different among hybrids of different strains,which of plant height,main stem nodes,100-seed quality and seed number per pod were small,which of plant quality, branches,seed number,pod number and grain yield per plant were bigger.Effect degree was different between sterile lines.Hybrid grain yield per plant produced by Anhui materials and two sterile lines were better than the Shanxi ones.It showed that geographical distant cross between parents would cause obvious heterosis.Grain yield per plant and plant height,plant quality,main stemnodes and branches were positively correlated.100-seed quality and seed number per pod,plant height and main stem nodes showed significant negative correlation,which was not significant with seed number,pod number,branches.

hybrid soybean;different strains;agronomic traits

S565.1

A

1002-2481（2016）08-1055-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.01

2016-04-06

山西省科技攻关项目（20140311005-1）

白志元（1985-），男，山西五台人，助理研究员，硕士，主要从事大豆杂种优势利用研究工作。卫保国为通信作者。