(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所/作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室, 江蘇 南京 210095)
·問題探討·
棉花復(fù)合雜交育成親本主要產(chǎn)量性狀的雜種優(yōu)勢及配合力分析
朱協(xié)飛
(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所/作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室, 江蘇 南京 210095)
為測定利用復(fù)合雜交育成的5個親本的育種應(yīng)用潛力,將5個親本與4個推廣品種采用不完全雙列雜交設(shè)計配制20個組合,對組合的產(chǎn)量及相關(guān)性狀的雜種優(yōu)勢進行分析,并對5個親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀進行配合力分析。結(jié)果:鈴數(shù)對產(chǎn)量的貢獻最大;A 1親本在鈴數(shù),A 2親本在衣分,A 3親本在鈴重,A 5親本在鈴重、衣分性狀上一般配合力(GCA)為正,A 5親本是一個較理想的親本;具有較高特殊配合力效應(yīng)(SCA)的組合有A 5×B 3、A 2×B 2、A 3×B 1。結(jié)論:利用復(fù)合雜交培育高配合力親本是可行的;但不同來源的親本在同一性狀,同一親本的不同性狀間一般配合力(GCA)是不同的;同一性狀的不同組合間,同一組合的不同性狀間特殊配合力(SCA)效應(yīng)也都存在大小或方向上的差異。
配合力; 產(chǎn)量; 中親優(yōu)勢; 超親優(yōu)勢
雜種優(yōu)勢是自然界中的普遍現(xiàn)象,親本的異質(zhì)性及互補能力是產(chǎn)生雜種優(yōu)勢的主要原因[1]。棉花雜種優(yōu)勢利用是提高棉花產(chǎn)量、改進纖維品質(zhì)、改變生育期及增強抗逆能力的有效途徑[2-4]。據(jù)統(tǒng)計,棉花雜種一代平均增產(chǎn)15%左右[5]。目前,大多數(shù)作物的雜交育種仍主要依靠大量隨機地配制組合,這種方法不僅費時費力,而且盲目性大。為了提高選擇親本和配制組合的預(yù)見性,開展雜種優(yōu)勢預(yù)測性研究具有十分重要的意義[6]。雜種優(yōu)勢利用實踐表明,選擇配合力高的品系是選育強優(yōu)組合的前提條件,親本的配合力高低是決定雜種優(yōu)勢的主要因素,是選育理想親本的重要依據(jù)。只有育出高配合力的親本,才有可能組配出強優(yōu)勢的雜交組合[7]。
本研究通過對5個利用復(fù)合雜交育成的棉花親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀的一般配合力和特殊配合力進行研究與分析,旨在評定這幾個新育成親本的利用價值,為選育強優(yōu)勢組合提供參考。
1.1 材 料
供試親本共9個,其中4個母本分別為徐棉21號(B 1)、蘇棉27(B 2)、蘇棉25(B 3)、泗棉5號(B 4),均為審定品種,分別來自育種單位。5個被測親本為父本,分別為:NAU-21(A 1)、NAU-27(A 2)、NAU-32(A 3)、NAU-33(A 4)、NAU-45(A 5)。其來源:利用長江流域優(yōu)良雜交種南抗3號、泗雜3號、鄂雜棉10號與黃河流域的中棉所29、魯棉研40號等優(yōu)良雜交種分別進行復(fù)合雜交,構(gòu)建多個原始群體,然后從群體中經(jīng)5~6代選擇,最終獲得的優(yōu)良親本。
1.2 方 法
2015年在安徽省當(dāng)涂縣姑熟鎮(zhèn)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)皖江基地進行試驗,試驗設(shè)計:采用苗床育苗大田移栽方式,于4月9日播種,5月7日移栽。隨機區(qū)組排列,設(shè)3次重復(fù),4行區(qū)。行長為5 m,行距為1 m,小區(qū)實際面積20 m2,折合密度為30 000株/hm2。試驗田的田間管理同大田生產(chǎn)一致。生育進程的記載參照長江流域棉花區(qū)試方案。性狀調(diào)查:在棉花打頂后調(diào)查單株鈴數(shù),每行選取10個單株調(diào)查數(shù),然后以平均數(shù)代表該性狀的值。吐絮收取25鈴棉花進行考種。考種項目包括單鈴重、衣分等。籽棉、皮棉產(chǎn)量為實收產(chǎn)量。
親本配合力方差,親本產(chǎn)量及相關(guān)性狀的一般配合力和組合特殊配合力方差分析,采用DPS統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析[8]。根據(jù)NCII方法進行配合力分析,按模型I(固定模型)估算一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)效應(yīng)值等。
2.1 產(chǎn)量及相關(guān)性狀試驗結(jié)果與雜種優(yōu)勢分析
供試品種及其雜交組合F1的產(chǎn)量及相關(guān)性狀結(jié)果見表1。由表1可知,20個組合在鈴數(shù)、鈴重、衣分、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量這5個性狀上的平均數(shù)均高于2個親本的平均數(shù),其中單株鈴數(shù)比A親本高2.4個,比B親本高2.1個;鈴重比A、B親本高0.1 g;衣分比A親本高0.6%,比B親本高0.8%個;籽棉產(chǎn)量比A親本高360 kg/hm2,比B親本高333 kg/hm2;皮棉產(chǎn)量比A親本高172.5 kg/hm2,比B親本高166.5 kg/hm2。結(jié)果表明,A、B親本配制的雜交種無論是產(chǎn)量還是產(chǎn)量相關(guān)因素均高于親本。
表1 親本及其雜交組合的產(chǎn)量及相關(guān)性狀結(jié)果
組合/親本鈴數(shù)(個/株)鈴重(g)衣分(%)籽棉(kg/hm2)皮棉(kg/hm2)A1×B128.05.840.83882.01584.0A1×B229.85.242.63751.51600.5A1×B326.25.342.33367.51423.5A1×B428.16.240.14102.51644.0A2×B124.95.743.03435.01476.0A2×B230.55.343.23852.01662.0A2×B326.75.344.53393.01507.5A2×B426.96.440.14092.01641.0A3×B127.96.040.83981.01624.5A3×B228.35.343.93621.01588.5A3×B326.75.641.73589.51497.0A3×B425.76.541.64012.51669.5A4×B126.45.840.93658.51498.5A4×B227.75.841.83832.51603.5A4×B326.85.242.13351.01410.0A4×B426.26.142.53802.51615.5A5×B126.06.341.13900.01603.5A5×B226.75.644.53579.01591.5A5×B326.36.042.93756.01611.0A5×B427.26.243.13930.01693.5A124.75.642.43297.01399.5A223.75.841.03312.01357.5A326.05.739.53576.01413.0A426.25.741.63568.51485.0A523.55.543.43163.51372.5B124.45.940.93439.51405.5B226.75.343.23409.51471.5B323.95.740.43309.01336.5B425.45.741.13484.51432.5F1平均數(shù)27.25.842.23744.01578.0A平均數(shù)24.85.741.63384.01405.5B平均數(shù)25.15.741.43411.01411.5
進一步分析20個組合5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀的中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢(見表2)發(fā)現(xiàn),鈴重中親優(yōu)勢11個為正,超親優(yōu)勢10個為正;衣分中親優(yōu)勢12個為正,超親優(yōu)勢8個為正。單株鈴數(shù)中親優(yōu)勢全部為正,超親優(yōu)勢18個為正;籽棉產(chǎn)量中親優(yōu)勢19個為正,超親優(yōu)勢18個為正;皮棉產(chǎn)量中親優(yōu)勢全部為正,超親優(yōu)勢19個為正。表明組合雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)在性狀之間存在較大差異,同一性狀的雜種優(yōu)勢又因組合不同而不同。整體來看,雜交組合主要產(chǎn)量性狀的中親優(yōu)勢、超親優(yōu)勢是普遍存在的。
表2 各組合雜種優(yōu)勢分析
組合 鈴數(shù) 鈴重 衣分 籽棉 皮棉 中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢A1×B114.313.51.2-1.7-1.8-3.815.312.912.912.7A1×B216.012.0-4.0-6.5-0.1-1.311.910.011.48.7A1×B37.85.9-6.0-6.52.4-0.32.01.84.11.7A1×B412.310.89.18.2-3.8-5.521.017.816.114.7A2×B13.52.2-1.8-2.95.04.81.8-0.16.95.0A2×B221.014.2-5.1-9.22.6-0.114.613.017.513.0A2×B312.211.9-8.7-9.29.38.52.52.412.011.1A2×B49.66.010.79.8-2.4-2.420.417.517.614.5A3×B111.07.43.21.11.5-0.213.511.315.315.0A3×B27.56.0-3.1-6.53.61.73.71.210.28.0A3×B37.02.6-2.6-2.3-0.43.34.30.48.96.0A3×B40.1-1.214.614.61.51.113.712.217.316.5A4×B14.20.6-0.3-2.3-0.7-1.64.42.63.60.9A4×B25.13.65.51.8-1.3-3.29.87.48.48.0A4×B37.12.4-9.6-9.42.71.2-2.6-6.10.0-5.0A4×B41.4-0.16.76.72.72.27.86.610.78.8A5×B18.86.810.06.0-2.5-5.318.113.415.414.0A5×B26.40.03.11.22.72.58.95.011.98.1A5×B310.910.16.44.92.4-1.216.113.519.017.4A5×B411.27.110.18.22.0-0.718.212.820.718.2
2.2 組合間差異顯著性檢驗
對20個雜交組合及9個親本的5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀進行方差分析,結(jié)果見表3。從表3可看出,5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀均達極顯著水平,表明這5個性狀在各雜交組合及親本間存在真實的遺傳差異,可進一步作配合力方差分析。
表3 產(chǎn)量及相關(guān)性狀方差分析
變異來源自由度鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉區(qū)組間20.910.000.12117.2029.45處理間288.16??0.39??5.22??939.92??152.88??誤差560.380.020.2251.1610.21總變異86
注:“*”和“**”分別表示在0.05和0.01水平差異顯著。下同。
2.3 配合力方差分析
對20個雜交組合及9個親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀進行配合力方差分析(見表4)。結(jié)果表明:組合間各性狀的方差均達到極顯著水平,說明各性狀的基因型間存在顯著的遺傳差異;被測親本(A)鈴數(shù)、衣分的方差均達到顯著水平,鈴重、籽棉、皮棉產(chǎn)量均達極顯著水平,表明各性狀的一般配合力(GCA)在參試親本間差異顯著或極顯著;親本A、B所有性狀的特殊配合力(SCA)達到極顯著水平,表明這些產(chǎn)量及相關(guān)性狀的特殊合力對F1雜種的表現(xiàn)有明顯的作用。
表4 產(chǎn)量及相關(guān)性狀配合力方差分析
變異來源自由度鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉區(qū)組20.580.010.0492.3616.67組合195.48??0.52??5.16??749.04??87.02??B33.920.274.33214.2865.45A414.11?2.32??12.68?2760.83??326.41??A×B123.85??0.15??3.56??424.34??34.36??誤差380.450.020.1856.8811.52
2.4 配合力效應(yīng)分析
2.4.1 親本的一般配合力效應(yīng)(GCA)
9個親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀的一般配合力效應(yīng)見表5,從表5可看出,各親本一般配合力效應(yīng)都有明顯差異,表明各親本在這些性狀上的加性效應(yīng)是不同的。5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀上的GCA效應(yīng)值:A 1親本有2個為正,分別是鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量;A 2親本有2個為正,分別是鈴數(shù)、衣分;A 3親本有4個為正,分別是鈴數(shù)、鈴重、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量;A 5親本有4個為正,分別是鈴重、衣分、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量。說明這幾個親本在以上性狀上具有加性效應(yīng)。綜合起來看,A 5親本盡管在鈴數(shù)上呈負效應(yīng),但其他4個性狀均呈正效應(yīng),且效應(yīng)值較大,是一個較理想的親本。
表5 各親本的一般配合力效應(yīng)值
親本鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉A13.25-2.31-1.730.84-0.91A20.40-1.881.20-1.38-0.34A30.001.45-0.401.521.12A4-1.44-1.16-0.78-2.23-2.90A5-2.213.901.711.253.02B1-1.832.43-2.020.72-1.28B25.32-5.662.44-0.472.03B3-2.30-5.321.23-6.75-5.52B4-1.198.55-1.656.504.77
2.4.2 各組合的特殊配合力效應(yīng)(SCA)
20個組合5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀的特殊配合力(SCA)效應(yīng)見表6。在20個組合中,5個性狀的特殊配合力(SCA)效應(yīng)表現(xiàn)全部為正的有1個組合,即A 1×B 1;4個性狀為正的有2個組合,即A 1×B 4、A 5×B 3;3個性狀為正的有6個組合,即A 1×B 2、A 2×B 2、A 2×B 3、A 3×B 1、A 3×B 3、A 4×B 2;2個性狀為正的有6個組合,即A 1×B 3、A 2×B 4、A 3×B 4、A 4×B 4、A 5×B 1、A 5×B 4;僅1個性狀為正的有5個組合,即A 2×B 1、A 3×B 2、A 4×B 1、A 4×B 3、A 5×B 2。從性狀方面看,鈴數(shù)為正的有11個,鈴重為正的有9個,衣分為正的有10個,籽棉產(chǎn)量為正的有9個。結(jié)果表明:同一性狀的不同組合間,同一組合的不同性狀間特殊配合力(SCA)效應(yīng)都存在大小或方向上的差異,這表明基因互作方式的多樣性。綜合起來看,具有較高SCA的組合有A 5×B 3、A 2×B 2、A 3×B 1,這3個組合在多個性狀上呈正效應(yīng),且效應(yīng)值較大。
表6 各組合的特殊配合力效應(yīng)值
組合鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉A1×B11.830.460.492.122.64A1×B21.19-1.270.38-0.190.32A1×B3-4.580.120.73-4.15-3.29A1×B41.560.69-1.612.220.33A2×B1-6.86-1.132.71-7.60-4.80A2×B26.62-1.13-1.284.713.72A2×B30.24-1.473.02-1.261.47A2×B4-0.013.73-4.454.16-0.39A3×B14.71-0.40-0.834.093.15A3×B2-1.08-3.292.06-4.35-2.41A3×B30.520.40-1.941.11-0.69A3×B4-4.153.290.70-0.85-0.05A4×B10.39-1.27-0.14-0.77-0.88A4×B2-1.977.40-2.465.032.50A4×B32.57-3.93-0.61-1.52-2.16A4×B4-0.99-2.203.21-2.730.54A5×B1-0.072.34-2.232.17-0.11A5×B2-4.76-1.711.29-5.20-4.12A5×B31.254.88-1.215.834.67A5×B43.59-5.522.15-2.79-0.43
配合力是評價親本利用價值的重要指標(biāo)[9],一般配合力呈加性效應(yīng),能夠穩(wěn)定遺傳。本研究通過對5個親本一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)分析,結(jié)果表明: 1) 同性狀的不同親本間,同一親本的不同性狀間一般配合力(GCA)不同。就本研究而言,A 1親本在鈴數(shù),A 2親本在衣分,A 3親本在鈴重,A 5親本在鈴重、衣分性狀上一般配合力(GCA)為正,利用這些親本配制雜交種在這些性狀上獲得高優(yōu)勢組合的可能性要大。綜合起來看,A 5親本盡管在鈴數(shù)上呈負效應(yīng),但其他4個性狀均呈正效應(yīng),且效應(yīng)值較大,是一個較理想的親本。 2) 20個同一性狀的不同組合間,同一組合的不同性狀間特殊配合力(SCA)效應(yīng)都存在大小或方向上的差異。因此在配制雜交種時除了要考慮親本一般配合力(GCA)外,還應(yīng)考慮基因互作方式的多樣性,即特殊配合力大小。3) 通過對20個組合的雜種優(yōu)勢分析,鈴重、衣分的中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢在不同性狀上表現(xiàn)不同,而20個組合的鈴數(shù)普遍具有中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢。就本研究而言,雜交組合籽棉、皮棉產(chǎn)量的增加主要得益于鈴數(shù)的貢獻。因此在選擇親本時要充分考慮親本鈴數(shù)對組合的影響。
復(fù)合雜交涉及的親本多,雜種遺傳構(gòu)成復(fù)雜,后代分離嚴(yán)重,提供選擇的機會多。本研究用于構(gòu)建原始群體的2個雜交種來源于不同棉區(qū),所涉及的4個親本親緣關(guān)系遠,更容易產(chǎn)生性狀互補,為培育高配合力親本最終育成強優(yōu)勢組合打下了基礎(chǔ)。從研究結(jié)果看,利用復(fù)合雜交培育高配合力親本是一條有效途徑。
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Analyses of Heterosis and Combining Ability of Main Yield Traits of Multiple-crossing Cotton Parents in Breeding
ZHUXiefei
2017-03-26
國家科技支撐計劃項目(2011 AA 10 A 102);國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金(CARS-18-01)。
朱協(xié)飛(1963—),男,江蘇人;高級農(nóng)藝師,研究方向:棉花種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種;E-mail:fxx615@njau.edu.cn。
10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.10.069
S 562
A
1001-4705(2017)10-0069-04