新选高粱亲本系的配合力及遗传力分析

高海燕，程庆军，田承华，高鹏，张俊珍，郭睿，范国华（山西省农业科学院高粱研究所，山西晋中030600）



新选高粱亲本系的配合力及遗传力分析

高海燕，程庆军，田承华，高鹏，张俊珍，郭睿，范国华
（山西省农业科学院高粱研究所，山西晋中030600）

摘要：为了筛选配合力和遗传力表现优良的亲本，选育强杂种优势的高产粒用高粱，选用3个新选不育系和6个新选恢复系，采用不完全双列杂交法，组配18个杂交组合，对亲本和杂交组合的生育期、株高、穗长、千粒重、穗粒重和产量6个主要农艺性状进行一般配合力（GCA）效应、特殊配合力（SCA）效应分析，并对其遗传参数进行估算。结果表明：不育系15512A在穗长、千粒重和产量上一般配合力较高，其相对效应值分别为2.4962、4.8319、2.6174。不育系15520A在株高、穗粒重和生育期上一般配合力较高，相对效应值分别为6.9927、5.7449、2.1595。恢复系15670、15652和15607的一般配合力较高。这些亲本可以在以后的育种和生产中加以利用。主要农艺性状的加性方差/基因型方差比值大小顺序依次为：穗长＞穗粒重＞株高＞生育期＞产量＞千粒重。从产量性状来看，15511A×15652是一个较优的杂交组合。

关键词：新选高粱；不育系；配合力；遗传力

0　引言

高粱是“三系”杂种优势明显的作物，培育优良亲本是杂种优势利用的关键，而衡量亲本利用价值最重要的参数是配合力［1-2］。配合力有一般和特殊之分。一般配合力由基因的加性效应决定。亲本的一般配合力效应值高说明与该性状有关的基因数量多，加性基因效应大，遗传较稳定［3］。特殊配合力是由基因的非加性效应决定的，受基因显性、超显性和上位性效应所控制［4］。亲本系配合力分析，有助于准确、迅速判断亲本系的利用价值和利用方式，而遗传参数的分析测定对育种方略有主要指导意义［5］。

有关高粱亲本的配合力及遗传力方面的研究有过许多报道，丁国祥等［6］对糯高粱籽粒淀粉含量及组分的配合力及遗传力进行了分析，结果表明，直链淀粉含量和支链淀粉含量以加性基因效应为主，总淀粉含量以非加性基因效应为主。李巍等［7］、周福平等［8］、尹学伟等［9］研究表明一般配合力效应在同一亲本各性状间及同一性状不同亲本间均存在明显差异，周福平等［8］认为穗长、生育期等的广义遗传力和狭义遗传力相差较大即遗传力较低，株高、穗粒重、千粒重和产量遗传力较高，受遗传型影响较大。张晓娟等［10］对糯高粱的品质性状配合力进行分析，结果表明：蛋白质、脂肪、淀粉性状受遗传型影响较大，而单宁则受环境影响较大。张阳等［11］认为亲本利用价值的大小与一般配合力和特殊配合力效应值的大小有关，这2个效应值都大的亲本才具有较大的利用价值。其次和特殊配合力变异度有关，变异度愈大，说明该亲本在与其他亲本杂交是可能出现特殊配合力估算极端的后代。段有厚等［12］对甜高粱茎秆含糖量和其他农艺性状进行了遗传分析，发现单株生物产量、穗粒重、茎粗和生育期的广义遗传力为中等，而锤度、单株茎秆重、出汁率等其他性状的广义遗传力都较高。这些研究结果对高粱的杂交选育和杂种优势的利用奠定了基础。

配合力遗传机理复杂，不同遗传背景材料差异性较大，为了筛选出配合力和遗传力表现优良的高粱亲本系，提高高粱育种效率，本研究以3个新选不育系和6个新选恢复系为材料，分析其生育期、株高、穗长、千粒重、穗粒重和产量6个主要农艺性状配合力和遗传力，以期为组配强杂种优势组合提供优良亲本，加快粒用高粱育种进程。

1　材料方法

1.1试验材料

参试材料分为2组，6个新选恢复系作父本为测验种P1，3个新选雄性不育系作母本为被测系P2，P1分别为：15638、15607、15627、15647、15670、15652，P2分别为：15511A、15512A、15520A。

1.2试验方法

参试材料采用组间不完全双列杂交法P2×P1，组配18个杂交组合。试验于2014年在山西省农业科学院高粱研究所试验基地榆次区修文镇进行。田间采用随机区组设计，5月3日播种，3次重复，小区面积3 m× 5 m，行距0.40 m，株距0.17 m。田间管理采用当地常规栽培方法。生育后期对亲本及其杂交组合进行田间主要农艺性状调查，成熟后取中间4行测产，风干脱粒，室内考种，调查方法依据《高粱种质资源描述规范和数据标准》［13］。

1.3数据统计分析

采用Excel 2003和DPS 7.05软件，按不完全双列杂交试验的要求进行数据处理，配合力分析和遗传参数估算采用唐启义等［14］的方法。

2　结果与分析

2.1各性状配合力方差分析

18个组合6个主要农艺性状的配合力方差见表1。由表1可知，各性状在区组间差异均不显著，在组合、父本、母本和父母本互作间存在极显著差异。6个性状在组合间均达到极显著差异，表明基因效应间存在极显著差异。除千粒重外，其余5个性状在父本间差异达到极显著水平，株高、穗粒重和生育期在母本间存在极显著差异，除穗长外，产量、株高、穗粒重、千粒重和生育期在父母本互作间存在极显著差异。

表1　新选高粱主要农艺性状的方差分析

2.2一般配合力分析

由表2可以看出，不育系和恢复系各性状间的一般配合力明显不同。同一亲本的不同性状和同一性状的不同亲本间一般配合力效应存在明显差异，表明不同亲本在不同性状上的加性效应不同。株高一般配合力较高的不育系有15520A，恢复系有15670和15652，穗长一般配合力较高的不育系有15512A，恢复系有15652和15670，穗粒重一般配合力较高的不育系有15520A，恢复系有15670、15627、15607和15652，千粒重一般配合力较高的不育系有15512A和15511A，恢复系有15652和15670，生育期一般配合力较高的有15520A，恢复系一般配合力较高的有15670和15607，产量一般配合力较高的有15512A，恢复系有15670和15607。

总体来看，不育系中一般配合力较高的为15512A 和15520A。不育系15512A在穗长、千粒重和产量上一般配合力均较高，不育系15520A在株高、穗粒重和生育期上一般配合力均有较高的优势，两个不育系配制的杂交种表现出高产，高穗粒重的特点。而不育系15511A除千粒重外，其他性状的一般配合力表现一般。

恢复系中一般配合力较高的为15670、15652和15607。恢复系15670在株高、穗长、穗粒重、千粒重、生育期和产量6个性状上一般配合力均较高，所配制的杂交种表现出产量最高，穗粒重最高的特性，穗长和千粒重仅次于15652，恢复系15652在株高、穗长、穗粒重和千粒重上一般配合力较高，所配制的杂交种表现出穗长和千粒重最高的特性。15607在穗粒重、生育期和产量上一般配合力较高，所配制的杂交种表现出生育期适中，产量较高的特性。其他3个恢复系一般配合力表现一般。

2.3特殊配合力分析

特殊配合力分析如表3所示，同一性状不同组合及同一组合的不同性状间特殊配合力差异较大，表明基因互作的复杂性和多样性。株高的特殊配合力效应值以15520A×15647最高（4.9817），而15511A×15647最低（-6.9927），穗长的特殊配合力效应值以15511A× 15652最高（4.6316），而15511A×15627最低（-5.1128），穗粒重的特殊配合力效应值以15520A×15607最高（6.5401），而15520A×15670最低（-5.7669），千粒重的特殊配合力效应值变异较大，从-11.1345（15520A×15627）～18.9076（15511A×15627），产量的特殊配合力变异幅度最大，从-19.7362（15520A×15652）～11.7821（15511A× 15652），而生育期的特殊配合力效应值变异幅度最小，从- 1.0269（15511A×15647）～2.0085（15520A×15647）。特殊配合力变异度愈大，杂交时该性状可能出现特殊配合力估算极端的后代，表明产量的杂种优势最强，而生育期的优势不强，在亲本选择和杂交种组配时，不仅注重一般配合力的作用，特殊配合力的作用也非常重要。

表2　新选高粱亲本主要农艺性状的一般配合力相对效应值

表3　各杂交组合的特殊配合力极值

2.4遗传参数分析

新选高粱主要农艺性状的加性方差/基因型方差比值大小顺序依次为：穗长＞穗粒重＞株高＞生育期＞产量＞千粒重，广义遗传力结果为：产量＞生育期＞株高＞穗粒重＞千粒重＞穗长，狭义遗传力结果为：株高＞穗粒重＞生育期＞穗长＞产量＞千粒重。千粒重的广义遗传力和狭义遗传力相差较大，表明非加性效应较大，千粒重通过双亲遗传给后代的能力较差，比较容易受环境因素的影响，而株高、穗长、穗粒重、生育期和产量加性效应较大，遗传力较高。

3　结论与讨论

本试验中筛选出一般配合力较高的亲本，包括不育系15512A在穗长、千粒重和产量上一般配合力较高，其相对效应值分别为2.4962、4.8319、2.6174；15520A在株高、穗粒重和生育期上一般配合力较高，其相对效应值分别为6.9927、5.7449、2.1595。恢复系15670在6个性状上一般配合力均较高，15652在株高、穗长、穗粒重和千粒重上一般配合力较高，15607在穗粒重、生育期和产量上一般配合力较高。从产量性状来看，15511A×15652可能是一个较优的杂交组合，特殊配合力效应值为11.7821。针对某一性状有目的地进行选择，这些亲本都是今后选育品种中优异的种质资源，对双亲的优异性状互补杂交，有可能选育出杂种优势强的组合。

配合力的遗传相当复杂，育种中综合性状优良的材料往往不是配合力最优的材料，杂种优势最强的组合其双亲不一定都有最好的一般配合力，亲本一般配合力高的组合的特殊配合力并不一定高［15］。如本试验中：15511A和15652产量的一般配合力都很低，分别为-1.4401和-5.8513，但15511A×15652组合的特殊配合力却是所有组合中最高的，为11.7821，15520A和15670穗粒重的一般配合力较高，分别为5.7449和26.8794，但15520A×15670穗粒重的特殊配合力却最低，为-5.7669。由此可见，亲本的一般配合力和其组合的特殊配合力间并无必然的联系。对于大多数性状的配合力来说，组合的特殊配合力强，其亲本或者是亲本之一的一般配合力较高，亲本的有利基因对于获得强的杂种优势还是有一定作用的。这与倪先林等［15］的研究结果相一致，而周福平等［8］认为，一般配合力的表现与亲本自身表现基本一致。亲本表现好，一般配合力也高。王艳秋等［16］认为，亲本性状好、一般配合力高的亲本容易组配出好的杂交种。本试验中，15511A的一般配合力不是很高，但是15511A×15652组合的产量性状的特殊配合力最高。这可能是由于试验材料的遗传背景不同所致。

遗传方差中只有加性方差能够稳定遗传。狭义遗传力指加性方差在表型方差中所占的百分比，用来衡量某种变异的传递能力。株高、穗长、穗粒重、生育期和产量的狭义遗传力均较高，表明这5个性状的加性效应比较突出，由亲本传递给后代的能力较强，可在早世代进行选择，而千粒重的狭义遗传力较低，说明这个性状的非加性效应明显，传递后代的能力较弱，容易受气候条件和栽培环境的影响，进行千粒重选择时可在较高世代完成。这与闫凤霞等［17］的研究结果一致，而周福平等［8］、杨旭东等［18］认为株高、穗粒重、千粒重和产量遗传力较高，不容易受环境影响。这与本试验结果略有差异，可能是由于试验材料选择的不同所导致，在今后的试验中应加大试验材料的数量。

表4　主要农艺性状的遗传参数分析

参考文献

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Combining Ability and Heritability of New Sorghum Parental Lines

Gao Haiyan, Cheng Qingjun, Tian Chenghua, Gao Peng, Zhang Junzhen, Guo Rui, Fan Guohua
（Sorghum Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Jinzhong 030600, Shanxi, China）

Abstract:In order to select parental lines with high combining ability and heritability, and breed strong heterosis and high yield grain sorghum, 18 crossing combinations were made by 3 new sterile lines and 6 new restorer lines with incomplete diallel cross method. General combining ability（GCA）effects and special combining ability（SCA）were used to analyze 6 main agronomic traits including the growth period, plant height, spike length, 1000 grain weight, grain weight per spike and yield. The result showed that the general combining ability of sterile line 15512A was higher in spike length, 1000 grain weight and yield, and the relative effect value of these traits was 2.4962, 4.8319, and 2.6174, respectively. The general combining ability of sterile line 15520A was higher in plant height, grain weight per spike and growth period, and the relative effect value of these traits was 6.9927, 5.7449, and 2.1595, respectively. The general combining ability of restorer line 15670, 15652 and 15607 were relatively high. These parental lines could be applied to breeding and production in the future. The order of the ratio of additive genetic variance to genotype variance of the 6 main agronomic traits was: spike length＞grain weight per spike＞plant height＞growth period＞yield＞1000 grain weight. In view of yield trait, 15511A×15652 was a better heterotic pattern.

Key words:New Sorghum; Sterile Lines; Combining Ability; Heritability

中图分类号：S3

文献标志码：A论文编号：cjas15110021

基金项目：现代农业产业技术体系“国家高粱产业化技术体系建设”（CARS-06-01-01）；农业科技成果转化资金项目“机械化栽培高粱新品种晋杂35号中试与示范”（2014GB2A300009）；“十二五”国家科技支撑计划项目“优质高粱高效生产技术研究与示范”（2014BAD07B02）；酿造专用高粱育种及利用山西省科技创新重点团队（2014131015）。

第一作者简介：高海燕，女，1981年出生，山西昔阳人，助理研究员，硕士，主要从事酿造高粱育种工作。

通信地址：030600山西省晋中市榆次区蕴华西街238号高粱研究所，E-mail：anni_1981@126.com。 030600山西省晋中市榆次区蕴华西街238号高粱研究所，E-mail：anni_1981@126.com。

通讯作者：程庆军，男，1970年出生，山西昔阳人，研究员，硕士，主要从事酿造高粱育种工作。

收稿日期：2015-11-24，修回日期：2016-02-24。