若干籼型杂交稻亲本的农艺性状配合力分析

刘龙钦，江文清，梁康迳，周仕全，谢冬容，邱慧明，饶溶晖，马妙明 ，彭吕清

（1.福建省南平市农业科学研究所，福建建阳354200；2.福建农林大学，福建福州350002）

水稻作为最重要的粮食作物之一，是全球近30亿人赖以生存的粮食作物。自20世纪70年代成功培育出三系杂交稻以来，选育出大量杂交水稻新品种，大大促进了杂交水稻生产的发展［1］。然而，杂交水稻研究面临新的难题和挑战，其中产量水平要取得显著突破存在一定的困难［2-3］。种质资源是育种的基础，杂交水稻的发展得益于育种材料的突破［4］，配合力对于亲本的选育及配组、对于杂交水稻育种起着至关重要的作用［5-11］。研究利用5个不育系和5个恢复系进行不完全双列杂交，配组了25个杂交组合，通过对亲本以及杂交组合的一些重要性状进行研究与分析，分析了一般配合力和特殊配合力，探讨亲本的配合力以及数量性状的遗传规律，为选育高产的籼型杂交水稻新组合提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用的5个籼型三系不育系为天丰A、谷丰A、宜香1A、圣丰1A和圣丰2A，其中天丰A、谷丰A和宜香1A为生产上大面积应用的不育系，圣丰1A和圣丰2A为南平市农科所新育成的2个不育系； 5个籼型恢复系为南恢716、南恢516、南恢125、南恢06和南恢5648，均由南平市农科所育成，按照不完全双列杂交，共配制25个组合。

1.2 试验方法

试验于2013年在福建省南平市农科所的南山试验基地中进行。试验田的肥力中等偏上，地力分布比较均匀。5月15日播种5个恢复系亲本、25个杂交组合，6月15日移栽，采用完全随机区组设计，3次重复，小区面积是13.32 m2，株行距23.33 cm×23.33 cm，小区之间不留走道。田间管理方式与当地主栽杂交稻的管理方式一致。

农艺性状的测定：在水稻成熟期，测定其株高、穗长、单株有效穗、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重、单株产量、结实率等8个农艺性状。

1.3 统计分析方法

配合力、遗传率等的分析方法是参照刘来福［12］等人所介绍的方法，所有的实验数据采用excel、spss软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 杂种一代及其恢复系亲本的农艺性状的表型值分析

杂种一代及其恢复系亲本的农艺性状的平均表型值和变异系数列于表1。由表1的结果可以看出，杂种一代及其恢复系亲本的8个农艺性状存在不小的差异，变异范围较大。杂种一代的8个农艺性状的变异系数均大于恢复系亲本。此结果说明，杂种一代农艺性状的变异程度较大。杂种一代的平均表型值在单株有效穗、单株产量和千粒重这3个农艺性状上表现优异于亲本的表现，其平均值分别为10.2穗、42.3 g 、29.0 g；而在穗长、穗总粒数和穗实粒数这3个农艺性状的表现，亲本会优于其杂种一代，分别为26.1 cm、179.9 粒、135.9粒，分别比杂种一代相应性状平均值增加0.5 cm、6.8粒、5.6粒，这可能是因为亲本自身是属于大穗型，而使得其杂种一代在穗长、穗总粒数、穗实粒数这3个农艺性状的表现难以超过亲本。

2.2 杂种一代农艺性状的方差和配合力分析

25个杂交组合的8个农艺性状进行方差分析和配合力方差分析（表2），8个农艺性状组合间的遗传差异均达极显著水平，进一步对其进行配合力分析，结果表明，不育系和恢复系一般配合力方差和不育系×恢复系特殊配合力方差在株高、穗长、单株有效穗、结实率等性状上的差异均达显著或极显著水平，说明这些性状均受加性和非加性效应的影响。不育系和恢复系同一性状的一般配合力方差都大于其特殊配合力方差，说明一般配合力对这些性状的表现影响比特殊配合力的作用更大。

为了更深入地了解不育系、恢复系双亲及其互作对杂种一代各性状的影响，根据随机模型估算各性状的一般配合力基因型遗传方差和特殊配合力基因型遗传方差，及一般配合力和特殊配合力基因型遗传方差在总遗传方差中的比重（Vg%，Vs%），一般配合力遗传方差中不育系、恢复系所占的比重（Vg1%，Vg2%），结果见表3。从表3可以看出，一般配合力基因型遗传方差在8个农艺性状中所占比重均在60%以上，说明在这些性状中，亲本的基因加性效应对杂种一代的性状表达起主导作用。在一般配合力基因型遗传方差中不育系、恢复系所占的比重因性状而异，通过对不育系、恢复系在杂种一代组合的一般配合力遗传方差中所占比重的比较，恢复系基因型遗传方差在株高、穗长、单株产量、穗总粒数和穗实粒数这5个性状上比不育系对一般配合力方差所作贡献大，说明恢复系的一般配合力在这些性状表达方面起主导作用。而不育系在单株有效穗数、千粒重这2个性状中比恢复系对一般配合力方差所作贡献大，说明不育系的一般配合力在这些性状表达方面起主导作用。但不育系在结实率这一性状上和恢复系所作贡献相对接近。同时，从特殊配合力基因型遗传方差所占比重（Vs%）来看，8个农艺性状均在20%以上，说明不育系、恢复系双亲的互作在这些性状上所起的作用是不容忽视的。

2.3 一般配合力分析

由表4可知，对于母本来说，不育系天丰A的8个性状在所有组合均表现出正效应，谷丰A有7个表现出正效应（穗实粒数上表现出负效应）；对于父本来说，南恢716、南恢125、南恢5648在8个性状上有7个组合表现出正效应。可见，不育系中天丰A和谷丰A，恢复系中南恢716、南恢125和南恢5648在这8个农艺性状上表现出较好的一般配合力。

表1 杂种一代及亲本的8个农艺性状的平均值

表2 所配组合的8个农艺性状的方差和配合力分析（均方值）

表3 所配组合农艺性状的基因型方差，恢复系、不育系及其互作对杂种一代各性状方差的贡献率

表4 亲本的8个农艺性状的一般配合力相对效应值

2.4 特殊配合力分析

由表5的分析结果可知，特殊配合力的相对效应值（sca）就同一个不育系与不同恢复系杂交，或同一个恢复系与不同不育系杂交，组合的sca在不同性状之间或同一性状在不同组合之间都有较大的差异。如就单株有效穗而言，圣丰2A/南恢716组合的sca最高（16.17），而圣丰2A×南恢125组合的sca却最低（-8.75）；又如，千粒重宜香1A×南恢516组合的sca较高（45.96），宜香1A×南恢716组合的sca却较低（-11.62）。说明特殊配合力表现较为复杂。

此外，对亲本一般配合力和组合特殊配合力效应值进行比较分析，发现一般配合力高的亲本配制出的组合其特殊配合力不一定高，表现出两者之间没有明显的对应关系。如一般配合力较好的不育系天丰A与恢复系南恢125配组，在株高、单株产量、结实率和千粒重上表现较低的特殊配合力。但一般配合力较差的亲本配组，其组合的特殊配合力也普遍较低，如一般配合力较差的不育系圣丰1A、圣丰2A与恢复系南恢516配组，其特殊配合力在多数性状上表现较差的特殊配合力。由此可见，尽管特殊配合力在水稻杂种优势的利用中有重要的意义，但其表现与亲本一般配合力之间没有明显的对应关系。因此，在杂交组合选配时，广泛测交配组是一项必不可少的工作。只有在选择一般配合力较高的亲本基础上，通过广泛测交配组，才能获得特殊配合力较高的强优势组合。

表5 不同杂交组合的特殊配合力相对效应值

3 结论与讨论

研究中8个性状一般配合力和特殊配合力差异均达显著或极显著水平，说明这些性状的遗传是由加性和非加性基因共同控制。一般配合力基因型遗传方差在8个性状中所占比重较大，在这些性状中，亲本的基因加性效应对杂种一代的性状形成起主导作用。而特殊配合力基因型方差在8个性状中的比重较大（Vs%＞20%），说明这些性状中，不育系、恢复系双亲的互作在这些性状上所起的作用也是不容忽视的。

关于杂交稻亲本的一般配合力与亲本表现型的关系，前人也作过一些研究，但结论存在差异。本研究根据配合力的分析，表现出同一种性状的一般配合力的方差均大于该性状的特殊配合力的方差，这说明一般配合力在这些性状上的表现作用比特殊配合力的作用影响更大。同一个组合在不同性状之间、同一个性状在不同组合之间的特殊配合力的相对效应值存在明显差异，这与前人研究的结果是一致的［7-9］。本研究在亲本的利用上，优先考虑亲本的配合力的表现。其中，不育系的一般配合力在单株有效穗、千粒重这些性状上起主导作用，而恢复系在株高、穗长、单株产量、穗总粒数和穗实粒数等性状上起重要作用，但亲本基因互作对杂种一代性状的影响不容忽视。

研究中产量及其相关性状的一般配合力和特殊配合力不育系以天丰A和谷丰A较好，恢复系以南恢125、南恢5648和南恢716较好。

［1］闵绍揩，申宗坦，熊振民．水稻育种学［M］．北京：中国农业科技出版社，1996．

［2］袁隆平．杂交水稻学［M］．北京：中国农业出版社，2002．

［3］易俊良，陈立云．水稻超高产育种研究进展［J］．湖南农业科学，2006（1）：20-23．

［4］刘金波，宋兆强，王宝祥，等．几个新选育杂交水稻不育系和恢复系的主要农艺性状的配合力分析［J］．西南农业学报，2016，29（2）：209-213．

［5］邓云，周仕全，许卿，等．广亲和恢复系的配合力及杂种优势研究［J］．江西农业学报，2017，27（6）：40-44．

［6］郑轶，杨德卫，涂诗航，等．我国杂交水稻相关性状配合力、遗传力研究进展［J］．福建农业学报，2014，29（9）：926-933．

［7］宋宇，邹小云，贺浩华，等．籼型三系杂交水稻产量及其相关性状的配合力分析［J］．江西农业学报，2014，26（5）：719-725．

［8］蒋利和．杂交水稻主要性状的相关性及配合力研究［D］．广西大学，2002．

［9］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.

［10］洪德林，杨开晴，潘恩飞．粳稻不同生态类型间F1的杂种优势及亲本的配合力分析［J］．中国水稻科学，2002，16（3）：216-220.

［11］栗学俊，韦鹏霄，吕志仁．杂交水稻产量性状配合力研究［J］．广西植物，2004，24（1）：91-96.

［12］刘来福，程书肖．生物统计［M］．北京：北京师范大学出版社，1988．