甜高粱新选亲本系的配合力及遗传力分析

张志鹏，朱凯，邹剑秋，张飞，柯福来，王艳秋

（辽宁省农业科学院高粱研究所，辽宁沈阳110161）

甜高粱（Sorghum bicolor（L.）Beauv）是粒用高粱的一个变种，其茎秆液汁丰富，含糖量高，抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄，是重要的可再生能源作物，同时也是重要的糖料、饲料作物［1］，在世界范围内受到广泛的重视［2］。甜高粱为短日照C4 植物，生长能力强，有“高能作物”之称，有利于促进边际性土地增产增效［3］。

亲本材料在生物产量、含糖量和抗性方面的突破是得到高产、高糖、多抗甜高粱杂交种的基础［4～6］。亲本配合力好是选育优质杂交种的基础，配合力表现优异的亲本或品系选育出优异杂交种的概率显著提高，因而众多育种者都将配合力作为衡量亲本是否具有利用价值的主要参数［7，8］。农艺性状是评价杂交种的直接手段，利用农艺性状选择育种是最直接的育种方法。恢复系是组配杂交高粱不可或缺的组成部分，恢复系性状与配合力的提高是高粱杂交种更新换代的保证，因此优良恢复系选育是推动高粱杂交种抗性与杂种优势提高的主要动力。

因此，本文通过对3 个甜高粱恢复系与8 个甜高粱不育系的主要性状进行配合力及遗传力分析，以期通过科学、准确的评价分析生物量、株高、茎粗、茎汁出汁率、含糖锤度、倾斜率、倒折率等主要农艺性状的遗传特性，为选育优良的杂交甜高粱新品种提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料以8 个自选不育系7050A2、LS3A1、LA1-16、654A3、7409A1、L4-A3、9198A3、TX3989E为母本，以3 个自育甜高粱恢复系LTR108、M81-E/ICSV298、LN2 为父本。

1.2 试验设计

2017 年秋于辽宁省海南南繁基地，利用8 个不育系和3 个恢复系，按照不完全双列杂交（NCII 设计）组配24 个杂交组合。2018 年春于辽宁省农业科学院试验基地进行田间性状测定，试验采用完全随机区组设计，3 次重复，每小区行长4 m，4 行，行距 0.6 m，株距22 cm。

1.3 测定方法

生物产量：成熟期，每小区去边行选中间2 行（取样面积4.8 m2）用数显电子秤称重，保留整数。

含糖锤度：蜡熟期，整株榨汁，用PAL-1 型糖度计测定汁液含糖锤度。

茎汁出汁率：在蜡熟期每小区随机取10 株样本，去叶片、根部、穗部后，用榨汁机整株压榨2 次后的出汁量所占比重。

倾斜率：指0°＜倾斜角度≤15°的植株占总株数的百分率。

倒折率：指倾斜角度≥45°的植株与倒折植株之和占总株数的百分比，倒折率=（倾斜角度≥45°的植株数+倒折植株数）/总株数×100%。

1.4 数据处理与分析

利用Excel 2010 和SPSS18.0 进行统计分析，估算各性状的一般配合力（GCA）、特殊配合力（SCA）和群体遗传参数。

2 结果与分析

2.1 主要农艺性状配合力方差分析

对3 个恢复系及其8 个异质细胞质不育系组配的24 个组合F1 代7 个性状进行方差分析，各性状差异均达极显著差异（表1）。对主要农艺性状配合力的方差分析表明，不育系只有茎汁出汁率差异极显著，恢复系生物量、株高、茎粗、茎汁出汁率、含糖锤度、倾斜率、倒折率等性状均呈显著或极显著差异，说明恢复系基因型差异是决定杂交种各性状间差异的主要因素［9，10］。可见，在甜高粱杂交选育过程中，恢复系的选择及应用尤为重要，应根据育种目标，科学合理地利用亲本资源选配杂交组合。

表1 主要农艺性状方差分析（F 值）Table 1 Variance analysis of main agronomic traits（F value）

2.2 主要农艺性状一般配合力分析

2.2.1 恢复系主要农艺性状一般配合力分析

从表 2 可以看出，在恢复系中，LTR108 的生物量、株高、茎粗、茎汁出汁率、含糖锤度等农艺性状GCA 相对效应值为正值，极显著高于M81-E/ICSV298、LN 2，后两者的一般相应值均为负值；LTR108 倾斜率和倒折率的GCA 相对效应值为负值，而 M81-E/ICSV298、LN 2 为正值，表明 LTR108恢复系在抗倒伏方面优于其他两个。以上结果表明，恢复系LTR108 能够提高生物量，增加茎高和茎粗，提高茎汁出汁率和含糖锤度，降低倾斜率和倒折率，是综合性状理想的亲本材料［11～14］。

2.2.2 不育系主要农艺性状一般配合力分析

8 个甜高粱不育系7 个被测性状中，生物量、株高、茎粗、茎汁出汁率、含糖锤度等农艺性状GCA相对效应值为正值的是L4-A3。同时，其倾斜率和倒折率效应值为负，是综合性状理想的不育系材料。生物量性状GCA 相对效应值最高为9198A3（402.13），TX3989E 为最低（-665.43）；株高性状GCA 相 对 效 应 值 以 654A3为 最 高（19.69），TX3989E 为最低（-20.51）；茎粗性状 GCA 相对效应 值 以 7050A2最 高（0.07），TX3989E 为 最 低（-0.14）；茎汁出汁率性状GCA 相对效应值以7050A2为最高（3.12），TX398 9E 最低（-6.26）；含糖锤度性状GCA 相对效应值以LS3A1为最高（0.44），LA1-16 最低（-0.87）；倾斜率性状 GCA相对效应值以 TX398 9E 为最高（8.29），LS3A1最低（-5.12）；倒折率性状GCA 相对效应值以TX3989E 为 最 高（8.18），7409A1为 最 低（-4.16）（表 3）。

表2 恢复系农艺性状的一般配合力效应Table 2 General combining ability effect of the main agronomic traits of the restorer lines

因而，如果仅考虑单一性状选择亲本材料，不育系9198A3是增加生物量的理想亲本材料；不育系654A3是增加株高的理想亲本材料；不育系L4-A3是增加茎粗的理想亲本材料；不育系7050A2是增加茎汁出汁率的理想亲本材料；不育系LS3A1是增加含糖锤度的理想亲本材料；不育系LS3A1是降低倾斜率的理想亲本材料；不育系L4-A3是降低倒折率的理想亲本材料。

表3 不育系主要农艺性状的一般配合力效应Table 3 General combining ability effect of main agronomic traits of sterile lines

2.3 主要农艺性状特殊配合力分析

在高产组合育种中，特殊配合力也是选育品种的一个重要参考指标。由表4 可知，本试验组配的杂交组合，其农艺性状的SCA 效应值差异较大。有13 个组合的生物量SCA 效应值为正值，其中以LA1-16/LTR108 组合的 SCA 效应值最高（663.53）。株高SCA 效应值表现为正值的组合11 个，其中以654A3/LTR108 组合的SCA 效应值最高（39.96）；茎粗SCA 效应值表现为正值的组合13 个，其中以LA1-16/LTR108 组合的 SCA 效应值最高（0.14）；茎

2.4 主要农艺性状相关遗传参数分析

由表5 可知，茎粗的一般配合力方差最高，为59.81%，表明该性状以加性基因效应为主。生物汁出汁率SCA 效应值表现为正值的组合13 个，其中以TX3989E/M81-E/ICSV298 组合的SCA 效应值最高（6.26）；含糖锤度SCA 效应值表现为正值的组合 13 个，其中以 7050A2/M81-E/ICSV298 组合的 SCA 效应值最高（0.57）；倾斜率 SCA 效应值表现为负值的组合13 个，其中以TX3989E/M81-E/ICSV298 组合的 SCA 效应值最低（-10.43）；倒折率SCA 效应值表现为负值的组合9 个，其中以TX3989E/M81-E/ICSV298 组合的 SCA 效 应 值 最低（-9.29）。量、株高、茎汁出汁率、含糖锤度、倾斜率和倒折率的特殊配合力较高，分别为75.5%、55.21%、88.73%、94.99%、62.67%、70.69%，表明这些农艺性状以非加性基因作用为主。从遗传力上看，亲本系生物量、株高、茎汁出汁率、含糖锤度、倾斜率、倒折率的广义遗传力均在85%以上，表现较高；而狭义遗传力较低［15］。

表4 各组合主要农艺性状特殊配合力相对效应值Table 4 Special combining ability effect value of main agronomic traits of each combination

3 讨论与结论

配合力是杂种优势利用中反应亲本应用价值的主要指标，配合力高的亲本材料组配出优良杂交种的可能性显著提高。本试验结果表明，参试甜高粱3 个恢复系中LTR108 自身农艺性状优良，不仅一般配合力效应值高，特殊配合力效应值也有较高表现。此研结论与周福平等［8］的究研究结果基本一致。本研究还发现表现优良的杂交组合LA1-16/LTR108 和 654A3/LTR108 是生物量、株 高 、茎粗、茎汁出汁率、含糖锤度、倾斜率和倒折率等综合性状表现优良的杂交组合，遗传了恢复系LTR108 的优良性状。此研究结果与张晓娟等［16］的结论相吻合，但与王艳秋等［17］的研究结果略有差异，可能是因为试验材料不同所致。此外，从单个性状的一般配合力分析，不育系9198A3是增加生物量的理想亲本材料；不育系654A3是增加株高的理想亲本材料；不育系7050A2是增加茎汁出汁率的理想亲本材料；不育系LS3A1是增加含糖锤度和降低倾斜率的理想亲本材料，也反映了恢复系LTR108 与多种类型不育系都具有较好的配合力合遗传力。

表5 主要农艺性状相关遗传参数Table 5 Genetic parameters related to main agronomic traits

此外，在研究的甜高粱7 个主要农艺性状中，与恢复系LTR108 组配的后代茎粗性状一般配合力的方差较大，说明该性状起主要作用的可能是加性效应，生物量、株高、茎汁出汁率、含糖锤度、倾斜率和倒折率等性状的特殊配合力效应值较大，特殊配合力与变异度有关系，变异度越大，该亲本与其他亲本杂交时，出现极端后代的可性越大，如茎汁出汁率、含糖锤度等表现优良的654A3/LTR108 杂交组合。

综上所述，在甜高粱选育时，关注亲本的自身性状的同时，也要注重亲本目标性状的一般配合力和特殊配合力。恢复系LTR108 能够提高生物量，增加茎高和茎粗，提高茎汁出汁率和含糖锤度，降低倾斜率和倒折率，是各性状理想亲本材料。