粳型水稻光温敏核不育系配合力及遗传力研究

1、粳型水稻光温敏核不育系配合力及遗传力研究罗彦长1李成荃1张端品2王守海1王德正1吴爽1(1安徽省农业科学院水稻研究所,合肥,230031,2华中农业大学摘要选用6个粳型光敏核不育,7个粳型父本,按NC设计,共配42个组合,对亲本的一般配合力及杂种的特殊配合力、各性状的遗传力进行了研究,结果如下:(1筛选了4个优良的两系亲本材料,不育系中2个是29130S、3502S,父本中2个是41678和m p402。(2在本研究中各性状的加性效应均大于非加性效应,因此在粳杂亲本选配上要注重选亲本优点多,缺点少,以期有利基因累加。(3粳杂中广义遗传力较高的有株高,穗长,着粒密度,千粒重,播始历期,达88.0

2、%92.1%。狭义遗传力高有株高(84.5%、穗长(85.0%,还有着粒密度、生育期、穗粒数等也都在70%以上,这些性状早代选择有效。文中还就两系杂交粳稻育种等有关问题进行了讨论。关键词粳型水稻;光、温敏核不育系;配合力;遗传力Studies on Combining Ability and H eritability in Japonica P(TG MRLuo Yanch ang et al(Rice Research Institute,AAAS,Hefei230031AbstractUsing N oth Carolina Design(NC,42F1were attem pted f

3、rom6japonica PG MS lines and7Japonica parents.The parentsG C A and combinationsSC A,heritability and com patibility were investigated.The main result was as follow:4g ood combinations were selectedin Japonica hybrid rice.They were29130S and3502S as male sterile lines and41678and m p402as male parent

4、s.G C A action is m ore im por2 tant than SC A action in10traits.In tw o-line japonica hybrid rice breeding,parent with a lot of g ood traits should be selected s o that advanta2 geous gene could be added up in F1.T raits with higher wide heritability in japonica groups were plant height,panicle len

5、gth,panicle density, 1000-grain weight and growth duration,accounting to88.1%-92.1%.T raits with higher narrow heritability were plant height,panicle length,panicle density,growth duration and number of grain per panicle,accounting to over70%.Those traits can be effectively selected in early generat

6、ion.S ome problems in tw o-line method of hybrid rice breeding had been discussed in the paper.K ey w ordsJaponica rice,P(TG MS,C ombining ability,Heritability光敏核不育水稻发现为水稻杂种优势利用由三系法向两系法发展奠定了物质基础。杂种优势强弱是亲本的一般配合力及杂交组合的特殊配合力决定,配合力测定越显得重要。关于两系法杂交水稻配合力的研究已有不少报道14,多数研究结果表明:G CA和SCA对杂种优势的表现均有作用,所起作用的大小,不同研

7、究者得出的结果不尽相同57,也筛选了一批好的亲本。但对近年育成的一批新的实用光、温敏不育系进行配合力测定尚今少见报道。本研究旨在测定参试的粳型光(温敏不育系主要经济产量性状的一般配合力和组合的特殊配合力,对参试亲本的利用价值作出评价,并预报一批品种间超高产组合,为两系杂交水稻新组合的选育提供理论依据。1材料和方法1.1试验材料6个粳型不育系为29130S、3502S、3516S、5088S、7001S、8087S,7个粳稻父本品种是2277、41678、m p402、R187、武育粳2号、秀水115、早161,其来源见表1。1.2试验设计本研究设计按6×7NC设计。于1995年4月在

8、海注:国家863计划和安徽省科技厅资助项目。作者简介:罗彦长(1967-,男,安徽省无为县人,副研究员,主要从事两系杂交稻育种工作。收稿日期:2001207230南按设计手工配制42个杂交组合,获得各组合F1种子。1.3田间试验方法于1995年5月至11月在安徽省农科院水稻所试验田(合肥种植F1及CK(汕优63,于5月10日播种,6月5日移栽,随机区组排列,3次重复,3行区,单本植,每行12株,规格13.3cm×23.3cm,田间管理同一般试验田,成熟后去头尾2株从中间取10株考种。1.4观察和考种项目始穗期、株高、单株有效穗、穗长、每穗总粒数、着粒密度、每穗实粒数、结实率(%、千粒

9、重、单株谷重。1.5统计方法以小区为单位,以小区内各单株平均数为代表进行分析。根据固定模型,配合力估算按刘来福的方法9,参考K emthrone方法10;根据随机模型,遗传力的估计按照刘来福的方法9。计算在Intel386DX计算机上运行。2结果与分析2.1方差分析对42个组合10个性状方差分析(表2表明:10性状组合间差异均达极显著水平,除每穗总粒数的特殊配合力未达=0.05显著水平(但达=0.10显著水平外,其余9个性状的特殊配合力也均达显著或极显著差异;按固定模型测验表明:10个性状父、母本一般配合力均达显著或极显著水平,可对这10个性状的一般配合力和特殊安徽农业科学,2001,29(4

10、:417-421 Journal of Anhui Agricultural Sciences配合力效应估算;按随机模型分析,F测验表明株有效穗的一般配合力未达显著水平,其余9个性状的一般配合力差异达显著或极显著,达到随机模型的条件,可对这9个性状进行遗传力估算。表1供试亲本的类型和来源亲本类型来源供种单位29130S粳、光敏农垦58S/津346宇/高宇华中农业大学3502S粳、光敏7001S/Pecos安徽省农科院水稻所3516S粳、光敏7001S/5047S安徽省农科院水稻所5088S粳、光敏农垦58S/农虎26湖北省农科院粮作所7001S粳、光敏农垦58S/917安徽省农科院水稻所808

11、7S粳、光敏7001S/早107安徽省农科院水稻所2277粳型常规种安徽安徽省农科院水稻所41678粳型常规种华农华中农业大学mp402粳型常规种P23大粒/皖恢9号安徽省农科院水稻所R187粳型常规种江苏晚粳512系选湖北省农科院粮作所武育粳2号粳型常规种中丹1号/7951/中丹1号/扬稻1号安徽省农科院水稻所秀水115粳型常规种东选4号/农田/立波/矮粳23安徽省农科院水稻所早161粳型恢复系上海育成安徽省农科院水稻所表2两系杂交粳稻10个性状方差分析性状组合间母本一般配合力父本一般配合力特殊配合力机误自由度415630822.2亲本各性状的一般配合力效应值与评价对13个参试亲本的一般配合

12、力效应估计值列于表3,由表3可见,不育系和父本都存在质和量的差异,同一亲本不同性状的一般配合力大小不一,这是由亲本不同性状的遗传特点不同所致,同一性状不同亲本的一般配合力也不同,各有正负表现,表明同一性状在不同亲本中同样存在差异,13个参试亲本各具特色。从不育系一般配合力效应看,29130S配组早熟性好,植株略高,穗大粒多,结实率好,千粒重偏低,产量较高,单株谷重的一般配合力(1.537在母本中居第2位。3502S配组植株略高,分蘖强,穗数多,粒数较少,千粒重高,产量高,单株谷重的一般配合力效应为2.342,在6个母本中为最大,且其特殊配合力方差也大(表中省略,最有利用价值。3516S易配穗粒

13、数较多的组合,着粒较密,生育期较迟,千粒重偏低,产量中等。5088S配组对控制F1株高有明显作用,生育期迟,穗粒数少,千粒重高,产量较低。7001S配组株高偏高,穗长粒多,但结实率和千粒重低,产量较低。8087S配组植株较高,千粒重较高,产量中等。从综合性状看,不育系中3502S、29130S是优良的亲本值得在两系粳杂中加以应用,同时也可看出两系育种选育水平在不断提高,这些新育成的光敏不育系明显优于第1代产品(生产上正在大面积应用的7001S和5088S。从父本的单株产量一般配合力看,41678为最好(G CA =5.720,其次是m p402(G CA=2.548,值得在两系粳杂中加以选用。

14、41678配组的主要特点是穗大粒多取胜,植株较高,生育期偏迟。m p402早熟,结实率高,粒大取胜。R187配组一般生育期较迟,植株较高,穗数较多,着粒较密,结实率和千粒重偏低。武育粳2号配组早熟,植株较矮,穗粒数较少,千粒重较高,产量偏低。秀水115配组植株较矮,穗数较多,千粒重偏低,早161配组生育期较814安徽农业科学2001年迟,穗数较少,穗总粒数多,结实率较低,千粒重较高。表3两系粳杂13个亲本10个性状的一般配合力效应着粒密度穗实粒结实率千粒重单株谷重-0.76733-17.6333-0.220 1.52333-2.61533-1.44533-17.8033 5.0263-0.48

15、133-3.4833-0.69533 4.442 4.69833 2.38633 2.54831.57133 6.4643-1.518-1.75933 1.087注:Sei.为母本标准误差,Se.j为父本标准误差。2.3组合的特殊配合力表4列出了42个组合产量性状特殊配合力效应的估计值,表中单株谷重特殊配合力较高的组合依次为7001S/m p402(6.648、3502S/m p402(5.620,5088S/武育粳2号(4.899、8087S/秀水115(4.686、3516S/早161(4.413,均与0有显著差异(=0.05,在42个组合中产量位次依次为第5、2、22、7、9位,可见特殊

16、配合好的组合产量未必都高,在两系粳杂中更应重视一般配合力的作用,一个在生产上利用价值较高的两系粳杂组合,其双亲的一般配合力好,当然其组合的特殊的配合力也不能差。2.4主要性状的配合力和遗传力对两系杂交粳稻而言,主要性状的一般配合力皆比特殊配合力方差大(表5,其中播始历期、株高、穗长、穗总粒、着粒密度、穗实粒、千粒重一般配合力占绝对优势,加性效应占86.4%94.4%,非加性(显性或上位性效应仅占5.6%13.6%,因此在两系粳杂中,对于生育期,株高,穗子大小,粒重这4个性状通过亲本性状选配对配组后F1具有较好的预见性,又一次证明袁隆平在粒重问题上提出的“以饱攻饱”的策略在粳稻上是正确的。结实率

17、的加性效应占59.9%,非加性效应占40.1%,单株谷重加性效应占63.8%,非加性效应占36.2%,与王才林(1986研究结果基本一致,因此选育两系杂交粳稻,研究一般配合力更为重要。除结实率外,多数性状甚至包括产量性状可以根据一般配合力的好坏预测F1的表现。另一方面,单株谷重加性效应与非加性的比例为1.76,加性效应占优势,这部分优势可以通过常规育种的办法加以91429卷4期罗彦长等粳型水稻光温敏核不育系配合力及遗传力研究利用,随着常规育种水平不断提高,大部分具有加性效应的基因聚合常规品种中,杂种优势主要来源非加性效应,这部分效应又比较有限,粳型杂交水稻的育种难度将会越来越大。这和粳型杂交水

18、稻优势一般不如籼稻的实际基本一致。表442个组合产量性状的特殊配合力效应值母本父本227741678M p402R187武育粳2号秀水115早161注:Se为2.333。9个性状中,广义遗传力由大到小顺序为株高和穗长分别达92.1%和91.1%,其次是着粒密度、千粒重和播始历期,分别为89.0%、88.0%和84.1%,再次为穗实粒数、穗总粒数和结实率,分别为78.5%、78.2%和75.9%,最小的是单株谷重,为53.4%,除千粒重外,狭义遗传力最高的是穗长(85.0%和株高(84.5%,其他由高到低分别为着粒密度(76.9、播始历期(74.7、穗总粒(73.8%、穗实粒(71.7%、结实率

19、(45.5%、单株谷重(34.0。千粒重由于某些组合成熟较迟,而造成灌浆不足,饱满度降低,因而对狭义遗传力的估算结果可能产生一定的影响,尚需在今后的研究中予以校正。表5两系杂交粳稻方差分量、配合力和遗传力估算性状方差分量母本f2父本m2母×父f m2配合力一般配合力Vg/%特殊配合力Vs/%遗传力广义h B/%狭义h n/%狭义遗传力高的性状,其杂交后代相对来说较易稳定,早代选择效果较好,所以粳粳交后代以株高(84.5%、穗长(85.0%为主要间接指标,结合着粒密度(76.9%、生育期(74.7%、穗粒数(71.7%73.8%等其他性状的变异动态,将不失为提高粳稻选择效率的途径之一。

20、3小结与讨论3.1供试亲本利用价值评价3502S为粳型广亲和光敏不育系,不育性经华中农大鉴定(1994,曾汉来等,在14h24下稳定不育,12h28转为可育,自交结实率为5.55%,比培矮64S的结实率1.65%要高,繁殖较培矮64S容易,广亲和性已通过扬州大学鉴定,在配合力测定中两组均表现正向效应,且在粳杂中较为突出。根据笔者的观察,3502S的颖壳较厚,开花习性不好,可能制种较难。29130S在本试验表现突出,配组主要特点是早熟,植株较高,穗大粒多,产量高,该不育系于1995年8月22日通过省级技术鉴定。属中粳型光敏核不育系,在武汉5月1520日播种,8月10日前后始穗,播始历期85d,不

21、育性稳定,育性转换明显,配组优势强,易于制种(1996,华农水稻杂优室,是粳型水稻杂种优势利用中较好的母本。父本中以41678和m p402较好,值得在两系杂交粳稻选育中加以利用。3.2使用模型问题本试验所用材料是选出来的,一般应采用固定模型分析,重点对参试亲本的利用价值进行评价。但本试验材料样本较多,类型差别也较大,达到随机模型分析条件,可代表两系杂交粳稻群体的随机样本,所以又进行随机模型分析,其结果可在粳杂中加以推广应用。3.3结果与分析王才林对粳三系杂交稻的研究结果表明:抽穗期、株高、穗数的加性作用80%以上,每穗总粒数、结实率、千粒重等加性作用占50%80%仍起主要作用6;周开达等024安徽农业科学2001年报道,株高、有效穗、每穗粒数、单株产量等16个性状,加性作用在54.84%98.97%5;而徐静斐等对籼型三系杂交稻的配合力分析表明:单株产量的加性效应占35.36%,非加性效应占64.64%10;陈顺辉对两系亚种间配合力分析结果:基因的加性效应和非加性效应对性状的杂种优势表现都起作用,对单株产量基因的非加性效应起主导作用。对株高而言,基因的加性效应占优势3。本研究的结果与王才林、周开