尋培之,沈村義,劉建豐
(1.湖南省瀏陽市農(nóng)業(yè)局,湖南 瀏陽 410300;2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻所 ,湖南 長沙 410128)
構(gòu)成水稻產(chǎn)量的三要素是穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重。隨著20世紀(jì)50年代末60年代初矮化育種和70年代雜交水稻育種的成功應(yīng)用,水稻產(chǎn)量依賴單位面積上穗數(shù)的增加而使產(chǎn)量大幅度提高。但隨著施肥水平的提高,靠穗數(shù)增加而增產(chǎn)的作用越來越小。近年來的超高產(chǎn)育種著重培育偏大穗的品種和雜交稻組合,也有研究者認(rèn)為,在超高產(chǎn)育種中,首先應(yīng)考慮品種(組合)的分蘗力和成穗率,一定穗數(shù)的基礎(chǔ)上,盡量提高粒重,而片面強(qiáng)調(diào)大穗是不恰當(dāng)?shù)摹S醒芯空哒J(rèn)為,應(yīng)在保證一定穗數(shù)和粒數(shù)的基礎(chǔ)上,以提高粒重為重點(diǎn)突破口,力爭使千粒重達(dá)到35~40 g。已有研究表明,水稻千粒重每提高1g,可增加產(chǎn)量400.1 kg/hm2。因此有必要對水稻大粒種質(zhì)資源以及粒重的遺傳規(guī)律進(jìn)行深入研究。粒重的遺傳,過去已有很多研究,都認(rèn)為粒重受多基因的加性效應(yīng)所控制。符福鴻的研究結(jié)果表明,粒重性狀同時受父母本的影響。沈錦驊的研究表明,粒重性狀的遺傳率較高。石春海和申宗坦認(rèn)為粒重以顯性效應(yīng)為主。但前人對雜交水稻千粒重性狀的遺傳研究較少。該研究旨在了解千粒重性狀的遺傳規(guī)律,為雜交水稻超高產(chǎn)育種提供參考。
不育系:龍S 、C815S、培矮64S、和A、金23A、H28A、898A、Ⅱ32A;恢復(fù)系:9311、R196、R115、26H116、26H479、26H132、26301、26071、明恢63、R527、特秈占13和R358。利用不育系和恢復(fù)系配制雜交組合18個。遺傳力研究采用大粒親本26301(千粒重為30.89 g)和小粒親本特秈占13(千粒重為19.97 g)的F2代和F3代的千粒重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2007 年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田按一季晚稻栽培季節(jié)要求分別種植所有的親本和雜種F1。每小區(qū)種植10×10株,隨機(jī)排列,重復(fù)3次。移栽時,每穴一株,每小區(qū)3 行,株行距為20 cm×20 cm,小區(qū)間空一行作走道。試驗(yàn)地肥力中上水平,地力均勻,田間管理及時、一致。成熟后取每小區(qū)中間5株,充分風(fēng)干后脫粒,晾干至水分含量為13.5%時隨機(jī)取飽滿粒1000粒稱千粒重,重復(fù)3次,誤差超過1%時重新稱取。不育系千粒重以保持系的千粒重代替。
2007年種植大粒親本26301與小粒親本26071的F2群體,稱取59個單株的千粒重。2008年種植59個單株的株系,每株系種植11株,成熟后取10個單株完全風(fēng)干稱取各單株千粒重,方法同前。
顯性度(h)用來分析F1的顯性程度,采用勢能比法測定:h=2(F1-MP)/(P1-P2)。 均親優(yōu)勢率(%)=100×(F1-MP)/MP。超親優(yōu)勢率(%)=100×(F1-P1)/P1, 其中F1為雜種一代值、MP為雙親平均值、P1為大值親本值、P2為小值親本值。廣義遺傳力H2按方差分析法估算:H2=Vg/Vp=(V1-V2)/[V1+(r-1)V2],其中V1為品種(組合)間方差、V2為誤差、Vg為遺傳方差、Vp為表型方差、r為重復(fù)數(shù)。采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
對18個組合雜種一代籽粒千粒重性狀進(jìn)行方差分析(表1),結(jié)果表明:千粒重性狀的品種間差異達(dá)到極顯著水平,說明品種間千粒重存在明顯的基因型差異。進(jìn)一步利用方差進(jìn)行廣義遺傳力估算,得出的廣義遺傳力值H2為98.96%。以特秈占13(小粒)/26301(大粒)組合的雜種F2代和F3代的籽粒千粒重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析,得出的相關(guān)系數(shù)為0.825,也就是遺傳率為82.5%。由此可見,水稻千粒重的遺傳力較高,這與前人的研究結(jié)果一致。意味著在大粒親本材料選育過程中需要在低世代進(jìn)行選擇。
表1 雜種一代粒重方差分析表
從表2可以看出,均親優(yōu)勢率-5.48%~9.50%,其中10個雜交組合表現(xiàn)正向均親優(yōu)勢;15個組合的超親優(yōu)勢率是負(fù)值,其余3個組合表現(xiàn)不同程度的正向超親優(yōu)勢。顯性度代表雙親配組后雜種一代產(chǎn)生的相對優(yōu)勢和顯性效應(yīng),但顯性度值的大小并不代表優(yōu)勢的大小,因?yàn)楫?dāng)母本和父本值相差越小時顯性度的值越大。因此可把︱h︱﹥1時,看作F1有超顯性效應(yīng);當(dāng)0<h<1時,為正向部分顯性;當(dāng)-1<h<0時,為負(fù)向部分顯性;當(dāng)h=1或-1時,為正向或負(fù)向完全顯性。由此可見,參試的18個雜交組合中只有3個組合表現(xiàn)超顯性效應(yīng),7個組合表現(xiàn)正向部分顯性效應(yīng),其他組合均表現(xiàn)負(fù)向部分顯性效應(yīng)。
由此可以得出結(jié)論:雜交一代千粒重大部分情況下會超過雙親平均值,并偏向大值親本,但很少會超過大值親本,極少數(shù)情況下會出現(xiàn)超顯性效應(yīng)。
表2 雜種一代與其親本的千粒重
在雜交稻推廣前,常規(guī)品種植株大多偏高、穗數(shù)偏少,那時增加穗數(shù)是增產(chǎn)的主要途徑,而雜交稻的主要優(yōu)勢是分蘗力強(qiáng)、有效穗多,因此而獲得產(chǎn)量的大幅度提高。隨著施肥水平的提高,靠穗數(shù)增加而增產(chǎn)的作用越來越小,因此近年來的超高產(chǎn)育種偏重于粒數(shù)的增加。但隨著一些大穗型水稻品系的育成,在穩(wěn)定一定數(shù)量穗數(shù)的基礎(chǔ)上,提高粒重應(yīng)是水稻超高產(chǎn)育種策略的側(cè)重點(diǎn)。而要大幅度提高雜交稻的千粒重,必須重視父母本千粒重的提高,因?yàn)榇蟛糠蛛s交一代的千粒重高于父母本平均值,并偏向大值親本。在大粒水稻親本選育過程中,應(yīng)該在早世代著重對粒重性狀進(jìn)行選擇。
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