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        不同細(xì)胞質(zhì)類型雜交水稻產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢(shì)分析

        2011-08-28 10:13:34朱旭東嚴(yán)欽泉彭靈佳朱子亮
        作物研究 2011年5期
        關(guān)鍵詞:雜種優(yōu)勢(shì)細(xì)胞質(zhì)粒數(shù)

        趙 菊,朱旭東,嚴(yán)欽泉,彭靈佳,肖 敏,朱子亮,周 洲

        (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,長沙 410128)

        雜種優(yōu)勢(shì)是生物界的一種普遍現(xiàn)象,利用雜種優(yōu)勢(shì)可大幅度提高作物產(chǎn)量和改良作物品質(zhì),具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。雜種優(yōu)勢(shì)的研究與利用是雜交水稻發(fā)展的基礎(chǔ)。前人對(duì)水稻雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了一系列的研究,認(rèn)為產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出較強(qiáng)的正向雜種優(yōu)勢(shì)[1~9];但也有研究認(rèn)為每穗實(shí)粒數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)微弱,或具有負(fù)向優(yōu)勢(shì),結(jié)實(shí)率、千粒重、株高表現(xiàn)為負(fù)向超親優(yōu)勢(shì)和負(fù)向?qū)φ諆?yōu)勢(shì)[10~12]。但未見不同細(xì)胞質(zhì)類型組合雜種優(yōu)勢(shì)比較的有關(guān)報(bào)道。本研究用 6種細(xì)胞質(zhì)類型的10個(gè)不育系和10個(gè)恢復(fù)系,采用不完全雙列雜交配制 100個(gè)組合,對(duì)不同細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配組合的雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行研究,以期為強(qiáng)優(yōu)組合的選育提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料及其來源

        以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所提供的野敗型(珍汕97A,福伊 A,Y99A,分別用 A1、A2和 A3表示 ),印尼水田谷型(Ⅱ -32A,優(yōu) IA,中 9A,分別用 A4、 A5和 A6表示 ),岡型 (岡 46A,用 A7表示 ),D型 (D62A,用 A8表示),矮敗型(協(xié)青早 A,用 A9表示 )和 K型 (K17A,用 A10表示)等 10個(gè)不育系和 005,132,471,379,388,389,478,密陽 46,明恢 63,恩恢58等 10個(gè)恢復(fù)系 (分別用 R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9和 R10表示 )為研究材料,其中前7個(gè)是新育成的恢復(fù)系,后 3個(gè)系生產(chǎn)中應(yīng)用面積較大的恢復(fù)系,按不完全雙列雜交方法設(shè)計(jì),配制 100個(gè)組合(以汕優(yōu) 63為對(duì)照),加上 10個(gè)保持系和 10個(gè)恢復(fù)系,共 120個(gè)材料。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        于2006年5月中旬在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場種植。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù),重復(fù)間留走道;每小區(qū)種植 3行,每行 10蔸,單本栽植,密度 20 cm×20 cm,小區(qū)間不留走道。田間管理同一般大田生產(chǎn)。

        1.3 測定項(xiàng)目及方法

        120份材料成熟后,每份材料隨機(jī)抽取中間5個(gè)代表性單株,風(fēng)干后按常規(guī)方法進(jìn)行室內(nèi)考種,考查其單株有效穗數(shù)、株高、穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和單株產(chǎn)量。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        用 Excel計(jì)算超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì):

        式中:F1—雜種一代的表現(xiàn)型值;HP—高值親本的表現(xiàn)型值;CK—對(duì)照汕優(yōu) 63的表現(xiàn)型值。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 超親優(yōu)勢(shì)

        2.1.1 供試組合 8個(gè)性狀的超親優(yōu)勢(shì)

        每穗總粒數(shù)性狀具有正向超親優(yōu)勢(shì)的組合數(shù)占供試組合數(shù)的比例最高,為 73.33%,其次是穗長和每穗實(shí)粒數(shù),均為58.33%,單株產(chǎn)量和株高也比較高,分別為 41.67%和46.67%,最少的是單株有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率,分別只有5%和8.33%。從表1可以看出,同一性狀不同組合間和同一組合不同性狀間超親優(yōu)勢(shì)差異很大。從同一性狀來看,如產(chǎn)量性狀組合間超親優(yōu)勢(shì)極差為 71.57個(gè)百分點(diǎn),其中以 KA/R5(K17A/R388)單株產(chǎn)量超親優(yōu)勢(shì)最大,為 43.40%,DRA(矮敗型)/R5(R388)超親優(yōu)勢(shì)最小,為-28.17%。從同一組合來看,以單株產(chǎn)量超親優(yōu)勢(shì)最大的 KA/R5為例,8個(gè)性狀的超親優(yōu)勢(shì)大小依次為每穗總粒數(shù)>每穗實(shí)粒數(shù)>單株產(chǎn)量>穗長>株高>千粒重>結(jié)實(shí)率>單株有效穗數(shù);在各性狀所有供試組合的超親優(yōu)勢(shì)中分別排在第 2位、第 1位、第 1位、第 13位、第 39位、第 41位、第 18位和第47位。綜合單株穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量等產(chǎn)量構(gòu)成因素看,超親優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最好的組合是 DA/R7,其次是 GA/R9,居第 3的是 GA/R3。

        表 1 8個(gè)性狀前 5名和后 5名組合的超親優(yōu)勢(shì) (%)Table 1 The over-parent heterosis on 8traits of the frontal 5and latter 5combinations

        2.1.2 不同細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配系列組合 8個(gè)性狀的超親優(yōu)勢(shì)

        從表 2可以看出,不同細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配組合,在穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和單株產(chǎn)量幾個(gè)性狀上的超親優(yōu)勢(shì)比較強(qiáng),其具有正向超親優(yōu)勢(shì)組合的比例分別達(dá)到100%,83.3%,66.67%和66.67%。超親優(yōu)勢(shì)最弱的是單株有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率,供試組合均不具有正向超親優(yōu)勢(shì)。從表2同樣可發(fā)現(xiàn),同一性狀不同細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配系列組合間及同一細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配系列組合不同性狀間超親優(yōu)勢(shì)差異明顯。從同一性狀來看,如單株產(chǎn)量超親優(yōu)勢(shì)的變異幅度為-7.11%~11.67%,GA所配系列組合的超親優(yōu)勢(shì)最強(qiáng),WA最弱;從同一組合來看,以單株產(chǎn)量超親優(yōu)勢(shì)最大的GA為例,8個(gè)性狀超親優(yōu)勢(shì)強(qiáng)弱依次為每穗總粒數(shù)>每穗實(shí)粒數(shù)>單株產(chǎn)量>株高>千粒重>穗長>結(jié)實(shí)率>單株有效穗,在各性狀中分別居第 3位、第 1位、第 1位、第 2位、第 1位、第 6位、第 1位和第 3位。綜合來看,以 GA不育系配組超親優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最好,其次是 DA。

        表2 不同細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配系列組合8個(gè)性狀平均數(shù)的超親優(yōu)勢(shì)(%)Table 2 The over-parent heterosis on 8traits of combinations fromdifferent sterility lines of different cytoplasms types

        2.1.3 不同恢復(fù)系所配組合8個(gè)性狀的超親優(yōu)勢(shì)

        從表 3可以看出,不同恢復(fù)系所配系列組合在每穗總粒數(shù)、穗長、每穗實(shí)粒數(shù)性狀上具有較強(qiáng)的超親優(yōu)勢(shì),其具有正向超親優(yōu)勢(shì)組合的比例分別達(dá)到90.0%,70.0%和 60.0%,產(chǎn)量性狀具有正向超親優(yōu)勢(shì)組合的比較大,其比例也有40.0%。最弱的是單株有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率,供試組合均不具有正向超親優(yōu)勢(shì)。從表3還可以看出,同一性狀不同恢復(fù)系所配系列組合間和同一恢復(fù)系所配系列組合不同性狀間超親優(yōu)勢(shì)存在明顯差異。從同一性狀來看,如單株產(chǎn)量超親優(yōu)勢(shì)的變異幅度為-12.77%~15.28%,超親優(yōu)勢(shì)最大的是 R8所配系列組合,最弱的是 R4;從同一組合來看,以單株產(chǎn)量超親優(yōu)勢(shì)最大的恢復(fù)系 R8所配系列組合為例,8個(gè)性狀組合間超親優(yōu)勢(shì)依次為每穗實(shí)粒數(shù)>單株產(chǎn)量>穗長>株高>每穗總粒數(shù)>千粒重>結(jié)實(shí)率>單株有效穗數(shù),其超親優(yōu)勢(shì)在各性狀中分別居第 2位、第 1位、第 4位、第 1位、第 9位、第 5位、第 1位和第 9位。綜合單株產(chǎn)量、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和單株穗數(shù)等幾個(gè)產(chǎn)量主要構(gòu)成因素來看,以 R5所配組合的超親優(yōu)勢(shì)最強(qiáng),R8次之。

        比較表 2和表 3可以看到,在單株穗數(shù)、株高、穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和單株產(chǎn)量 8個(gè)性狀上不同細(xì)胞質(zhì)類型所配系列組合間超親優(yōu)勢(shì)的極差除株高和每穗總粒數(shù)外,其它性狀均小于不同恢復(fù)系所配系列組合間超親優(yōu)勢(shì)極差,恢復(fù)系與不同細(xì)胞質(zhì)類型所配系列組合超親優(yōu)勢(shì)極差的差值分別為0.44,-4.53,10.93,-1.35,25.07,12.41,9.49和9.27百分點(diǎn),說明,在大多數(shù)性狀上恢復(fù)系對(duì)組合超親優(yōu)勢(shì)的影響大于細(xì)胞質(zhì)類型。

        2.2 對(duì)照優(yōu)勢(shì)

        2.2.1 供試組合 8個(gè)性狀的對(duì)照優(yōu)勢(shì)

        每穗實(shí)粒數(shù)性狀具有正向?qū)φ諆?yōu)勢(shì)的組合數(shù)占供試組合數(shù)的比例最高,為 85.00%,其次是每穗總粒數(shù)和穗長,分別為 80%和 75%,結(jié)實(shí)率也比較高,為68.33%,最低的是千粒重和單株有效穗,分別只有1.67%和3.33%。從表4可以看出,與超親優(yōu)勢(shì)一樣,同一性狀不同組合間和同一組合不同性狀間對(duì)照優(yōu)勢(shì)差異很大。從同一性狀看,單株產(chǎn)量組合間對(duì)照優(yōu)勢(shì)的變異幅度為-40.65%~ 38.66%,對(duì)照優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的組合是 GA/R9,最弱的是 DRA/R5;從同一組合看,如單株產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的 GA/R9(岡型 /明恢63),8個(gè)性狀的對(duì)照優(yōu)勢(shì)大小依次為每穗實(shí)粒數(shù)>單株產(chǎn)量>每穗總粒數(shù)>結(jié)實(shí)率>穗長>株高>單株有效穗數(shù)>千粒重,其對(duì)照優(yōu)勢(shì)在各性狀中分別排在第7位、第1位、第 7位、第 22位、第25位、第13位、第 3位和第8位。綜合單株產(chǎn)量、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和單株有效穗數(shù)幾個(gè)產(chǎn)量主要構(gòu)成因素看,對(duì)照優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最好的組合是GA/R9,其次是 DA/R7,居第 3的是 DA/R9。

        表3 不同恢復(fù)系所配系列組合8個(gè)性狀的超親優(yōu)勢(shì)(%)Table 3 The over-parent heterosis on 8traits of combinations from different restorer lines

        表 4 8個(gè)性狀前 5名和后 5名組合的對(duì)照優(yōu)勢(shì) (%)Table4 The contrast heterosis on8traits of the frontal5and latter5combinations

        2.2.2 不同細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配系列組合的對(duì)照優(yōu)勢(shì)

        從表 5可以看出,不同不育系所配系列組合在每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、每穗總粒數(shù)、穗長性狀上具有較強(qiáng)的對(duì)照優(yōu)勢(shì),其具有正向?qū)φ諆?yōu)勢(shì)組合的比例分別達(dá)到 100.0%,100.0%,83.33%和 83.33%,產(chǎn)量性狀也具有一定正向?qū)φ諆?yōu)勢(shì),其比例為16.67%。最弱的是單株有效穗數(shù)和千粒重,供試組合均不具有正向?qū)φ諆?yōu)勢(shì)。從表5還可以看出,同一性狀不同細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配系列組合間和同一細(xì)胞質(zhì)類型不育系所配系列組合不同性狀間對(duì)照優(yōu)勢(shì)差異明顯。從同一性狀看,如單株產(chǎn)量系列組合間對(duì)照優(yōu)勢(shì)變幅為-18.36%~2.86%,對(duì)照優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)的是DA所配系列組合,最弱的是WA所配系列組合;從同一組合看,以單株產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)最大的DA為例,8個(gè)性狀對(duì)照優(yōu)勢(shì)強(qiáng)弱依次為每穗實(shí)粒數(shù)>每穗總粒數(shù)>穗長>結(jié)實(shí)率>株高>單株產(chǎn)量>千粒重>單株有效穗數(shù),其對(duì)照優(yōu)勢(shì)在各性狀中分別居第 1位、第 1位、第 1位、第 2位、第 1位、第 1位、第4位和第6位。綜合單株產(chǎn)量、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和單株穗數(shù)等幾個(gè)產(chǎn)量主要構(gòu)成因素看,以 DA所配組合效果最好,GA型次之。

        2.2.3 不同恢復(fù)系所配系列組合的對(duì)照優(yōu)勢(shì)

        從表 6可以看出,不同恢復(fù)系所配系列組合在每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、穗長和結(jié)實(shí)率性狀上具有較強(qiáng)的對(duì)照優(yōu)勢(shì),其具有正向?qū)φ諆?yōu)勢(shì)組合的比例分別達(dá)到 100.0%,100.0%,90.0%和 80.0%,產(chǎn)量性狀也具有一定的正向超親優(yōu)勢(shì),其比例為20.0%。最弱的是單株有效穗數(shù)和千粒重,供試組合均不具有正向超親優(yōu)勢(shì)。從表6還可以看出,同一性狀不同恢復(fù)系所配系列組合間和同一恢復(fù)系所配系列組合不同性狀間對(duì)照優(yōu)勢(shì)明顯差異較大。如單株產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)變幅為-20.24%~10.65%,R9所配系列組合對(duì)照優(yōu)勢(shì)最強(qiáng),R8最弱;從同一組合看,如單株產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)最大的恢復(fù)系 R9所配系列組合,8個(gè)性狀對(duì)照優(yōu)勢(shì)差異大小依次為每穗實(shí)粒數(shù)>單株產(chǎn)量>結(jié)實(shí)率>每穗總粒數(shù)>穗長>株高>單株有效穗數(shù)>千粒重,其對(duì)照優(yōu)勢(shì)在各性狀中分別排在第 5位、第 1位、第1位、第7位、第8位、第5位、第1位和第1位。綜合單株產(chǎn)量、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和單株穗數(shù)等幾個(gè)產(chǎn)量主要構(gòu)成因素看,以R9配組效果較好,其次是 R7。

        比較表 5和表 6可以看到,在單株穗數(shù)、株高、穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和單株產(chǎn)量 8個(gè)性狀上不同細(xì)胞質(zhì)類型所配系列組合間對(duì)照優(yōu)勢(shì)的極差除株高、每穗總粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)外,其它性狀均小于不同恢復(fù)系所配系列組合間對(duì)照優(yōu)勢(shì)極差,恢復(fù)系與不同細(xì)胞質(zhì)類型所配系列組合對(duì)照優(yōu)勢(shì)極差的差值分別為 9.09,-1.75,0.29,-19.6,-11.32,1.41,0.13,9.67個(gè)百分點(diǎn),說明,在多數(shù)性狀上恢復(fù)系對(duì)組合對(duì)照優(yōu)勢(shì)的影響大于細(xì)胞質(zhì)類型。

        3 討論與結(jié)論

        (1)林炎照等認(rèn)為秈型雜交稻主要產(chǎn)量性狀具有明顯的雜種優(yōu)勢(shì)[13]。朱鎮(zhèn)等認(rèn)為三系雜交粳稻的雜種優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在單株穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒重等方面[4]。張宏根等研究認(rèn)為,雜交粳稻普遍存在較強(qiáng)的中親優(yōu)勢(shì),多數(shù)性狀的超親優(yōu)勢(shì)不強(qiáng)[14]。本研究從不同細(xì)胞質(zhì)類型的角度進(jìn)行,供試組合單株穗數(shù)和千粒重兩個(gè)性狀的表現(xiàn)與前人的研究結(jié)果不一樣,這可能與本研究所采用的恢復(fù)系大多為大穗型,其單株穗數(shù)不多,千粒重不大有較大的關(guān)系。供試組合的每穗實(shí)粒數(shù)大多具有很強(qiáng)的正向超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì),穗長和每穗總粒數(shù)也具有較強(qiáng)的正向超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì),結(jié)實(shí)率具有的正向?qū)φ諆?yōu)勢(shì)比較強(qiáng),其它性狀大部分組合超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì)都比較弱,其中單株穗數(shù)和結(jié)實(shí)率的超親優(yōu)勢(shì)及千粒重和單株穗數(shù)和對(duì)照優(yōu)勢(shì)最弱。

        表6 不同恢復(fù)系所配系列組合8個(gè)性狀的對(duì)照優(yōu)勢(shì)(%)Table 6 The contrast heterosis on 8traits of combinations from different restorer lines

        (2)前人對(duì)雜交稻組合的雜種優(yōu)勢(shì)研究較多[4,5,7,9,11~13],但從不同的細(xì)胞質(zhì)類型和不同的恢復(fù)系所配系列組合來研究雜種優(yōu)勢(shì)卻少有報(bào)道,對(duì)其進(jìn)行研究將有助于了解細(xì)胞質(zhì)類型和不同恢復(fù)系所配系列組合的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn),對(duì)強(qiáng)優(yōu)組合的篩選有一定的參考價(jià)值。本研究結(jié)果表明,大多數(shù)不育系所配系列組合的穗長、每穗總粒數(shù)、產(chǎn)量和每穗實(shí)粒數(shù)的超親優(yōu)勢(shì)比較強(qiáng),穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率的對(duì)照優(yōu)勢(shì)較強(qiáng),單株產(chǎn)量也具有一定的超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì),其它性狀的超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì)都比較弱。6種細(xì)胞質(zhì)類型中以岡型和D型所配系列組合超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最好;大多數(shù)恢復(fù)系所配系列組合的每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、穗長和結(jié)實(shí)率的對(duì)照優(yōu)勢(shì)比較強(qiáng),其它性狀的超親優(yōu)勢(shì)和對(duì)照優(yōu)勢(shì)都比較弱。10個(gè)恢復(fù)系中以R388所配系列組合的超親優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最好,密陽46次之,明恢63所配系列組合的對(duì)照優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最強(qiáng),R478次之。

        (3)在前人的研究中,未發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)類型和恢復(fù)系對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的影響方面的報(bào)道,只是在親本的配合力方面有大量的報(bào)道[15,16],但結(jié)論并不完全一致。本研究從不同細(xì)胞質(zhì)類型和恢復(fù)系雜種優(yōu)勢(shì)的極差大小來看,供試組合的 8個(gè)性狀中大多數(shù)恢復(fù)系對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的影響大于細(xì)胞質(zhì)類型。

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