不同大麦品种(系)产量相关性状的杂交优势及配合力研究

陈晓东，季昌好，赵 斌，朱 斌，王 瑞

(安徽省农业科学院作物研究所/安徽省农作物品质改良重点实验室，安徽合肥 230031)

杂交优势已被成功应用于水稻[1-2]、玉米[3]等作物的生产，为人类粮食安全作出了巨大贡献。大麦杂交优势早被应用[4-5]，其大小在性状间、棱型间存在差异[6]。配合力是指导作物杂交组合亲本选配的一项重要依据，分为一般配合力(general combining ability,GCA)与特殊配合力(special combining ability,SCA)[7]。已有研究表明，大麦株高[8]、开颖角度[9]、产量[10-13]等性状的配合力在品种间有显著差异。Zhang 等[14]采用8个大麦保持系与9个恢复系配制成72个杂交组合，对主要农艺及产量构成性状的配合力进行了分析，发现GCA与SCA在亲本与组合间均存在显著差异；F1表型与配合力及杂交优势显著相关。本课题组前期研究发现，大麦GCA与SCA在基因型间及性状间表现不同[15]。

大麦的杂交优势和配合力与亲本的基因组成有关[16]，参试品种不同可能会导致结果不尽相同。本研究以我国不同产区大麦品种(系)为亲本配制组合，对产量相关性状的杂交优势及其配合力表现进行比较，以期为不同大麦杂交育种及亲本选配提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试的亲本材料是选自我国不同大麦产区具代表性的17份大麦品种(系)，具体见表1。

表1 参试大麦亲本材料名称、皮裸、棱型及来源Table 1 Information of barley parents in this experiment

1.2 试验设计

将亲本按NCⅡ设计配制成72个F1。于2013-2015连续两年将大麦亲本及F1材料种植于安徽省农业科学院试验基地，随机排列，每份材料种1行，行长2 m，行距0.25 m，株距0.05 m，3次重复。田间管理同当地大田。

1.3 测定指标和方法

成熟期，参试材料每重复取样10株，测定株高、穗下节间长、穗长、单株穗数、穗粒数、千粒重及单株粒重7个产量相关性状。

测定被测性状的中亲优势(MPH)与超亲优势(HPH)。

MPH =(F1-MP)/MP；HPH =(F1-HP)/HP，式中，F1是杂种一代测定值，MP是双亲平均值，HP是高亲测定值。一般配合力(GCA)与特殊配合力(SCA)估算参照本课题组研究方法[15]。

1.4 统计分析

采用Excel和SAS/STAT 9.1[17]软件对数据进行统计、整理和相关分析。

2 结果与分析

2.1 杂交优势表现

由表2可知，7个被测产量相关性状的MPH与HPH值两年表现一致。所有性状的MPH平均值都为正值，其中，千粒重两年表现均较高，2014、2015年分别为0.29、0.26，而单株穗数与穗粒数表现较低，其余4个性状的MPH均值在0.15以上。HPH两年的平均值除穗粒数呈负值外，其余6个性状均为正值，其中，株高与千粒重较高，2014、2015年分别为0.15、0.10与0.18、0.19。从正向组合比例来看，株高最高，2014、2015年的MPH与HPH正向组合比例分别达1.00、1.00与0.97、0.95；其次是穗下节间长、穗长及千粒重，其MPH与HPH正向组合比例均达0.65以上；单株粒重2014、2015年的MPH正向组合比例分别是0.85、0.66，但HPH相应较低；单株穗数与穗粒数的MPH与HPH正向组合比例较低，两年均在0.65以下。以变异系数来衡量杂种优势变异，穗粒数与单株穗数的MPH与HPH变异较大，其次是单株粒重与千粒重，其余3个性状变异较小。

2.2 配合力表现

配合力分析结果(表3)显示，各被测性状的GCA与SCA值两年表现一致。从配合力效应绝对值来看，株高、穗粒数及千粒重的GCA与SCA效应值较高，穗下节间长、穗长、单株穗数及单株粒重相对较低。GCA与SCA标准差比较显示，株高变异最大，2014、2015年分别是6.21、5.97与7.11、5.74，其次是穗粒数与千粒重,而穗下节间长、穗长、单株穗数及单株粒重相对较小。

2.3 F1表型与配合力的相关性

杂交F1表型与配合力相关分析结果(表4)表明，除千粒重在2013-2014年度未检测到F1表型与父本GCA显著相关，其余性状F1表型与父本GCA、母本GCA及总GCA两年均显著或极显著正相关。F1表型与组合SCA的相关性在所有性状中两年均呈极显著正相关(表5)。说明杂种F1表型与GCA及SCA密切相关。

表4 F1产量相关性状表型值与一般配合力(GCA)的相关分析 Table 4 Correlation analysis of F1 performance and GCA for yield related traits

表5 F1产量相关性状表型值与特殊配合力(SCA)的相关分析Table 5 Correlation analysis of F1 performance and SCA for yield related traits

3 讨 论

本研究表明，大麦不同性状杂交优势正向组合比例不同，其中株高的杂交优势最为普遍，与前人研究结果一致[15,18-19]，这可能与穗下节间长、穗长正向优势普遍存在有关[8]。千粒重正向优势较为普遍，而单株穗数与穗粒数正向优势较低。穗粒数与单株穗数变异较大，其中，穗粒数HPH变异系数为负值，主要与其负向组合数多有关，在小麦上也有类似报道[20]。因此，大麦育种亲本选配时要注意控制株高，结合育种目标对千粒重的要求，选择F1杂交强优势组合，对其后代穗粒数与单株穗数的改良应加强选择力度。

配合力是衡量作物亲本选配的一项重要依据，在基因型与环境间存在广泛变异[8-9]。本研究发现，大麦株高、穗粒数及千粒重配合力变异较大。因此，在产量改良上可先考虑此类性状，以差异亲本进行组配，加强组合筛选，可提高优良后代出现比例；两年度所有性状F1表型基本与双亲GCA、总GCA及SCA呈显著或极显著正相关，与Zhang等[14]报道一致，说明基因加性及非加性效应普遍存在。本研究未对GCA与SCA效应大小进行比较，已有研究发现，不同性状基因加性与非加性效应不同[21]。配合力表现复杂，相关遗传基础有待进一步研究。