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        青稞植株抗倒伏遺傳分析

        2015-12-25 12:21:44楊敬軍雷小利馬海財(cái)
        甘肅農(nóng)業(yè)科技 2015年10期
        關(guān)鍵詞:遺傳力穗長(zhǎng)青稞

        楊敬軍,張 靜,雷小利,馬海財(cái)

        (1.甘肅民族師范學(xué)院,甘肅 合作 747000;2.寧夏回族自治區(qū)固原市種子管理站,寧夏 固原756000)

        青稞是禾本科大麥屬的一種禾谷類作物,因其內(nèi)外穎殼分離,籽粒裸露,故又稱裸大麥、元麥、米大麥[1-2]。青稞在青藏高原具有悠久的栽培歷史,距今已有3500a[3]。青稞主要分布在我國(guó)西藏、青海、四川甘孜州和阿壩州、云南迪慶、甘肅甘南等海拔4 200~4 500 m的青藏高寒地區(qū)。青稞是西藏四寶之首糌粑的主要原料。影響青稞產(chǎn)量的因素除了產(chǎn)量三要素外,最重要的是倒伏,因?yàn)榍囡纫话愕柠滎惛禍\、莖稈薄而軟,種植的環(huán)境條件差,在成熟期容易倒伏,所以倒伏問題就成為青稞增產(chǎn)的主要影響因素。在分子水平上對(duì)青稞的研究早在20世紀(jì)90年代已經(jīng)開始,如青稞SSR標(biāo)記遺傳多樣性研究和種質(zhì)篩選、青稞A-PAGE單體醇溶蛋白多態(tài)性研究、青稞B組醇溶蛋白遺傳多樣性研究和青稞淀粉粒蛋白差異研究等。然而針對(duì)青稞抗倒伏遺傳分析的研究尚未見報(bào)道。

        1 材料與方法

        選取甘肅民族師范學(xué)院通過多年自交選育的自交系GMY-1(高稈、穗下節(jié)間長(zhǎng)、植抗倒伏性弱、穗長(zhǎng))作父本,GMY-2(矮稈、穗下節(jié)間短、抗倒伏性強(qiáng)、穗短)作母本,2012年雜交獲得F1,2013年自交獲得F2群體,2013年在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江浦試驗(yàn)基地對(duì)以上4個(gè)群體同時(shí)進(jìn)行了種植,F(xiàn)2、F1、2個(gè)親本各種50行,行距為15 cm,行長(zhǎng)為50 cm,每行播量30粒。田間管理同普通大田。在成熟期分別調(diào)查了株高、穗下節(jié)間長(zhǎng)度、植株抗倒伏性(本研究采用電風(fēng)扇標(biāo)準(zhǔn)二檔風(fēng)力直吹30 min計(jì)數(shù)的方式來測(cè)定青稞抗倒伏性,即在青稞灌漿后20 d,澆適量水后對(duì)每個(gè)小區(qū)用3臺(tái)臺(tái)式電風(fēng)扇直吹30 min后,統(tǒng)計(jì)倒伏株率)和穗長(zhǎng)。利用R統(tǒng)計(jì)工具分別對(duì)株高、穗下節(jié)間長(zhǎng)短、植株抗倒伏性強(qiáng)度和穗長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)通過加權(quán)法估算環(huán)境方差(VE),進(jìn)而估算了4個(gè)性狀的遺傳力大小。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 雙親及其雜交后代群體植株性狀的表現(xiàn)

        從表1、表2可以看出,親本GMY-2與親本GMY-1相比,親本GMY-2表現(xiàn)植株矮、穗下節(jié)間短、抗倒伏性強(qiáng)。雜種F1的4個(gè)性狀都表現(xiàn)出正向雜交優(yōu)勢(shì),尤其是抗倒伏性表現(xiàn)出明顯的超親優(yōu)勢(shì),超親率達(dá)到41.20%,表明F1的雜交優(yōu)勢(shì)明顯,特別是抗倒伏性。然而F2由于基因分離,3個(gè)性狀(株高、穗下節(jié)間長(zhǎng)度、抗倒伏性)居于雙親之間,穗長(zhǎng)低于雙親??梢娎糜H本GMY-2進(jìn)行抗倒伏育種行之有效。

        表1 親本及其雜交后代植株性狀的表現(xiàn)

        表2 雜交后代F1優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)

        2.2 親本及其雜交后代群體植株性狀變異性分析

        從表3可以看出,高稈自交系GMY-1的株高變異系數(shù)明顯高于GMY-2,而其穗下節(jié)間長(zhǎng)度、植株抗倒伏性強(qiáng)度和穗長(zhǎng)變異系數(shù)低于GMY-2,表明GMY-1的株高高于GMY-2,而穗下節(jié)間長(zhǎng)度短于GMY-2,植株抗倒伏性強(qiáng)度強(qiáng)于GMY-2,穗長(zhǎng)短于GMY-2。2個(gè)親本的雜交種F1整齊度較高,除穗長(zhǎng)的變異系數(shù)略高于GMY-1外,其余3個(gè)性狀(株高、穗下節(jié)間長(zhǎng)度和植株抗倒伏性)的變異系數(shù)都小于雙親。在所調(diào)查的4個(gè)性狀中,株高的變異系數(shù)最小,為7.46%,變異區(qū)間為75.60~112.12 cm;植株抗倒伏性的變異系數(shù)較小,為8.56%,變異區(qū)間為15.23%~26.52%;穗下節(jié)間長(zhǎng)度的變異系數(shù)較大,為10.32%,變異區(qū)間為45.46~51.16 cm;穗長(zhǎng)的變異系數(shù)最大,為11.92%,變異區(qū)間為9.52~12.64 cm。說明所調(diào)查的4個(gè)性狀的雜交優(yōu)勢(shì)非常明顯。而到了F2代,由于等位基因的大量分離,各個(gè)性狀變異性變大。從表2可以看出,株高和穗長(zhǎng)變化較明顯,其變化范圍分別為75.60~110.15 cm和5.89~12.56 cm,變異系數(shù)分別高達(dá)32.70%和31.10%。以上說明,到了F2群體后,各個(gè)性狀的變異不僅取決于各個(gè)基因型的差異,而且還受各環(huán)境作用的影響。

        2.3 植株性狀的遺傳分析

        從表4可以看出,與親本GMY-2相比,高稈自交系GMY-1的穗長(zhǎng)和穗下節(jié)間長(zhǎng)變異性很小,不易受環(huán)境條件的影響,而植株抗倒伏性和株高變異性較大,表明這些性狀的穩(wěn)定性較差。從遺傳力來看,株高的遺傳力最高,為74.45%;其次是穗下節(jié)間長(zhǎng)度的遺傳力,為63.18%;植株抗倒伏性的遺傳力居第3,為60.75%;穗長(zhǎng)的遺傳力最低,僅為17.92%。說明親本的株高、穗下節(jié)間長(zhǎng)度和植株抗倒伏性對(duì)后代有較大的影響,因此,雙親的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)性狀適宜進(jìn)行遺傳改良。

        表3 親本及其雜交后代植株性狀的變異性分析

        表4 植株不同性狀的方差分析與遺傳參數(shù)

        3 小結(jié)與討論

        1)以2個(gè)抗倒伏性差異顯著的自交系GMY-1和GMY-2為基礎(chǔ)性材料,分別對(duì)雙親(GMY-1、GMY-2)、雜交一代(F1)和雜交二代(F2)等不同群體的株高、植株抗倒伏性、穗下節(jié)間長(zhǎng)度和穗長(zhǎng)4個(gè)性狀進(jìn)行遺傳分析的結(jié)果表明,GMY-2表現(xiàn)植株矮、穗下節(jié)間短、植株抗倒伏性高、穗較短;除穗長(zhǎng)外,雜種F1均表現(xiàn)正向雜交優(yōu)勢(shì),而F2代各性狀明顯衰退。在所調(diào)查的性狀中,不同世代變異明顯,F(xiàn)1表現(xiàn)高度一致,F(xiàn)2出現(xiàn)大量分離現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)超親現(xiàn)象,同一世代不同性狀之間也有差異,株高變異相對(duì)其它3個(gè)性狀較大,而穗長(zhǎng)短變化不明顯。株高、穗下節(jié)間長(zhǎng)度和抗倒伏性的遺傳力相對(duì)較高,均達(dá)60%以上,適合早代進(jìn)行遺傳改良;而穗長(zhǎng)遺傳力較低,僅為17.92%,適合晚代進(jìn)行遺傳改良。

        2)青稞抗倒伏性是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀,受很多因素的影響[4]。然而,關(guān)于抗倒伏性的測(cè)定,目前國(guó)內(nèi)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)五花八門[5]。本研究模擬青稞在成熟季節(jié)高原上風(fēng)大雨多的自然環(huán)境,通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)該方法能夠反映不同品種抗倒伏的差異性,以青稞植株倒伏率來表示,越大說明抗倒伏能力越差。青稞的抗倒伏性與很多因素有關(guān)[6],例如品種、成熟期的環(huán)境,株高以及穗下節(jié)間長(zhǎng)度等,但選擇合適的測(cè)定時(shí)間和恰當(dāng)?shù)臏y(cè)定方法最能反映該品種的抗倒伏性,一般青稞抗倒伏性最好的時(shí)間在成熟期,此時(shí)穗部重量達(dá)到最高值,最能反映該品種的抗倒伏性強(qiáng)弱[7]。

        [1] 桑安平,劉梅金,郭建煒,等.青稞第3輪全國(guó)區(qū)試合作點(diǎn)結(jié)果[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技,2013(9):41-42.

        [2] 閔 康,王文軍,此里卓瑪.青稞抗倒伏技術(shù)研究[J]. 大麥與谷類科學(xué),2014(1):13-14.

        [3] 強(qiáng)小林,劉順華,羅布卓瑪.西藏大麥地方品種群體的主要性狀特征[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),1997(1):12-14.

        [4] 馬得泉,徐廷文,顧茂芝,等.西藏野生大麥的分類和分布[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),1987,20(2):1-6.

        [5] 胡建東,鮑雅萍,羅福和,等.作物莖稈抗倒伏性測(cè)定技術(shù)研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,34(1):77-80.

        [6] 袁志華,馮寶萍.作物莖稈抗倒伏的力學(xué)分析及綜合評(píng)價(jià)探討[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2002(11):30-31.

        [7] 吳曉強(qiáng),余耀輝.作物莖稈抗倒性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的力學(xué)分析[J]. 農(nóng)機(jī)化研究,2012(2):31-32.

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