|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
几个优良籼稻亲本品质性状的配合力和杂种优势分析 戴正元，
李爱宏， 刘广青， 张洪熙 （江苏里下河地区农业科学研究所，扬州，225007） 摘要：以3个不育系和10个恢复系为材料，采用NCII交配设计研究10个米质性状的配合力和杂种优势。结果表明：1)大多数品质性状的量值介于双亲之间，除粒重表现一定的超高亲优势、垩白度和粒宽表现一定的正向平均优势外，其他品质性状优势不明显。2)杂种稻米的品质性状主要受不育系或恢复系的影响，其中粒长、粒宽和直链淀粉含量3个性状，不育系的影响要高于恢复系；而对于整精米率、粒重、垩白率、垩白度和糊化温度，则恢复系的影响要高于不育系。3)就优质育种的利用价值而言，不育系以广占63-4S为好，恢复系以扬稻6号为好，R527、镇恢084次之，用上述亲本选配的杂交组合米质较好；恢复系特青、盐恢559表现为一般配合力效应低，特殊配合力方差小，优质育种利用价值不大。 关键词：水稻；亲本；品质；杂种优势；配合力 Combining
ability and heterosis analysis for rice quality traits in some elite
parents DAI
Zheng-yuan, LI Ai-hong,
LIU Guang-qing, ZHANG
Hong-xi (Liaxiahe Agricultural Research Institute of Jiangsu Province,
Yangzhou, 225007, China) Abstract: Thirty hybrids and their 13 parents (3 male sterile lines and 10
restorer lines) were employed to study the combining ability and
heterosis for rice quality. The results showed that: (
i
) Most quality traits of rice hybrids had
the measurements between their parents and no significant heterosis
except the grain weight showed the over-high-parent heterosis, grain
chalkiness had positive average heterosis. (
ii
) Male sterile lines and restorer lines had a great effect on the
hybrid rice quality. Grain length, grain width and amylose content
heavily depended on the male sterile lines, but head
rice
rate,
grain weight, chalky grain rate, grain chalkiness and alkali spreading
value greatly depended on the restorer lines compared with the male
sterile lines. (
iii
)
Parents of guangzhan 63-4S, yangdao 6, R527 and zhenhui 084 had good GCA
and SCA for quality traits and can be widely used for breeding new
quality hybrids. Parents of teqing and yanghui 559 showed the low GCA
and SCA and less significance for rice quality breeding. Key
words: Rice; parent; quality; heterosis; combining ability
杂交水稻的产量优势在增加粮食产量、解决人们的温饱问题上发挥了极其重要的作用。随着经济的不断发展，人民生活水平的日益提高，人们对稻米品质的要求也愈来愈高，育成既高产又优质的水稻品种或组合已成为育种工作的首要任务。育种实践表明，一个高配合力的亲本往往会导致一批优异的杂交水稻组合的育成，所以针对不同性状，对优良亲本开展配合力评价有着至关重要的作用和必要性。对于杂交水稻稻米品质改良及遗传分析，前人做了大量的研究工作［1~10］，但对不同亲本品质性状配合力的研究和评价还不多。本文选用生产上广泛应用的优良杂交水稻亲本，配制杂交组合，对品质性状的杂种优势进行了初步分析，对各亲本品质性状的配合力进行综合评价，以期为优质高产杂交水稻育种提供参考。 1 材料与方法 1.1
供试材料 选用有代表性的3个光温敏核不育系培矮64S、广占63-4S和蜀光612S作母本，生产上广为应用的扬稻6号等10个优良恢复系（见表4）作父本，按NCII设计配成3×10=30个杂种组合，2000年种植F1和13个亲本作为供试材料，每一材料种6行，每行20株，株行距16.7×23.3㎝，2次重复。5月5日播种，6月10日移栽，常规肥水管理。 1.2
性状测定 按照优质稻谷标准GB/T1791-1999的方法进行稻米加工品质、外观品质和蒸煮食用品质等品质性状的测定和分析[11]。 1.3
统计分析 杂种优势计算与配合力方差分析见参考文献［12，13］。对于亲本利用价值的评价，根据徐辰武等提出的方法[ 5]，考虑到稻米品质性状有的要求量值愈大愈好，有的要求量值愈小愈好，因而采用10个性状综合评分。具体是：首先计算出各亲本的一般配合力(GCA)效应，然后根据其差异显著性给以不同秩次。对于要求量值大的性状(糙米率、完整精米率、粒长、粒重、碱消值和胶稠度)按从大到小排序，而对要求量值小的性状(粒宽、垩白率、垩白度、直链淀粉含量)则按从小到大排序，愈好的亲本其秩次愈小。最后以各亲本在10个性状上综合得分(秩次之和)作为该亲本在一般配合力效应方面利用价值的评定指标。对特殊配合力(SCA)方差则按从大到小排序，愈大秩次愈小，同样以10个性状的综合得分作为该亲本在特殊配合力方面利用价值的评定指标。 2 结果与分析 2.1
稻米品质性状的杂种优势 杂种稻米各品质性状的杂种优势显著性测验结果列于表1。表中同时列出了杂种的3种优势。从中可以看出：①杂种稻米的大多数品质性状介于双亲之间；②除杂种稻米粒重有显著的超高亲优势，粒宽、垩白度有极显著的正向平均优势外，其余性状均未见显著的杂种优势。可见稻米品质性状的杂种优势并不象产量性状那样普遍存在。 2.2
稻米品质性状的配合力分析 2.2.1
配合力方差分析
杂种稻米各品质性状的配合力方差分析列于表2，由此可以看出：除糙米率和直链淀粉含量2个性状的不育系一般配合力方差未达显著水平外，其余性状不论是不育系一般配合力还是恢复系的一般配合力以及特殊配合力均有显著或极显著的差异。 分析不育系、恢复系及其互作对杂种稻米各品质性状方差的贡献率(见表3)：①对于糙米率和胶稠度，恢复系对杂种基本无影响，这2个性状主要受不育系，特别是不育系与恢复系互作效应的影响；②杂种的粒长、粒宽和直链淀粉含量3性状，主要受不育系和恢复系的共同影响，但以不育系的影响更大；③整精米率、粒重、垩白率、垩白度和糊化温度5性状，恢复系影响要大于不育系及不育系与恢复系之间的互作效应。 表1
10个品质性状的杂种优势及显著测验 Table.1 Heterosis
and significance test for 10 quality traits of hybrid rice
*和**分别表示0.05和0.01水平显著，以下相同。MP、HP和LP分别表示中亲值、高值亲本和低值亲本。 *
and
**
indicate the significance at 0.05 and 0.01 level, respectively, the same
as below. MP, HP and LP represent the mid-parent value, high-parent
value and low-parent value, respectively. 表2
各品质性状的配合力方差分析 Table.2
Variance analysis of combining ability for rice hybrid quality traits
RL， RL 和S×R分别表示不育系、恢复系和杂交组合 SL,
RL and S×R indicate the sterile lines, restorer lines and
interaction of SL×RL,
respectively. 表3
不育系、恢复系及其互作对杂种各品质性状方差的贡献率 Table.3
Contribution rate of quality trait variances from SL, RL and their
interaction
注：负值由试验误差引起，可看作0 Note:
Negative value caused by error and can be treated as zero 2.2.2 供试亲本利用价值的综合评定
根据不同品质指标要求量值的大小或高低，进行综合评分，各亲本的一般配合力效应和特殊配合力方差的秩次分别列于表4和表5。由此可以看出：①供试不育系中，广占63-4S一般配合力效应好，特殊配合力方差大，为本试验中较好的优质不育系，培矮64S和蜀光612S一般配合力效应较好，但培矮64S的特殊配合力方差要大于蜀光612S，因而，就优质育种的利用价值而言，培矮64S要高于蜀光612S。②供试父本中，扬稻6号一般配合力效应最好，特殊配合力方差最大，为本试验中最好的两系杂交稻配组父本；R527、镇恢084一般配合力效应较好；特殊配合力方差较大，亦是较好的优质杂交稻父本；特青和盐恢559一般配合力效应差、特殊配合方差小，就优质育种而言，利用价值低，以之作父本，很难配制出优质杂交组合。 表4
不同亲本稻米品质性状的一般配合力效应秩次 Table.4 Order of GCA effect of different parents
for rice quality traits
表5
不同亲本稻米品质性状的特殊配合力方差秩次 Table.5 Order of SCA variance of different
parents for rice quality traits
3
讨论 3.1
杂种稻米的品质性状非常复杂，具有世代特征和倍数特性。一方面，杂种稻谷是生长在F1代植株上的子代，其生长发育必然受到F1代植株基因型的影响，但从世代上讲已是F2代，部分性状处于可能发生分离的世代；另一方面，稻米的品质性状是一个胚乳性状，还受到三倍体胚乳基因型的影响。已有研究表明稻谷的粒长、粒宽和粒重等外观品质性状受母体植株基因型控制，而直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度等蒸煮食用品质主要受F2胚乳基因型决定[14]。从这个角度讲，粒长、粒宽和粒重等性状表现的杂种优势应该仍是F1植株的优势，而直链淀粉含量、胶稠度等品质性状所表现的杂种优势应该是F2籽粒的优势。本研究结果显示，除稻米粒重有一定程度的超高亲优势、粒宽和垩白度有一定的正向平均优势外，杂种稻米的其它大多介于双亲之间，无明显杂种优势，亦从另一侧面支持了上述结论。因为，F2与F1世代相比，纯合基因位点的比率增多，杂合度下降，这可能是大多数品质性状在杂种组合中不存在显著超亲优势的一个重要原因。同时揭示杂种稻米品质性状杂种优势并不象产量性状那样普遍存在，在双亲品质不理想的情况下，通过杂种优势利用来达到改良品质的目的较难实现。 3.2
前人针对双亲对杂交稻品质的影响已有较多研究，但不同品质性状究竟主要是受母本影响，还是受父本影响，亦或是受双亲的互作影响，不同的研究结论并不完全一致[7~9，15]。本研究所测定的10个品质性状中，粒长、粒宽和直链淀粉含量3性状，不育系的影响要高于恢复系，而整精米率、粒重、垩白率和糊化温度，则表现为恢复系的影响要高于不育系。上述结果与前人研究有相同之处，亦有相悖之处，这可能与不同研究者所用的试验材料不同有关。但有一点是肯定的，即杂交稻的品质性状主要受不育系或恢复系的影响，这就暗示杂交稻的品质育种，应充分重视双亲品质性状的改良。同时，考虑到大多数品质性状F2胚乳世代的分离，在双亲均优质的基础上，还应考虑双亲间相同品质性状的差异性，尽量选用相同胚乳性状差异小的亲本，从而减少遗传分离。这一点与杂交稻产量育种中重视双亲间产量构成性状的互补性有较大差异。 3.3 稻米的品质性状是一个综合性状,涉及到许多指标,因而对其综合评价非常重要。就育种应用的利用价值而言，本研究中的不育系广占63-4S，表现为一般配合力效应好，特殊配合力方差大，所配组合米质综合性状好；而恢复系扬稻6号表现为一般配合力效应最好，特殊配合力方差最大（研究还表明扬稻6号在产量性状等方面也表现出优良的配合力，另文发表)，是一个有着极大利用价值的恢复系。育种实践也验证了这一点，以其作父本已配制出优质两系杂籼组合“两优培九”、“丰两优1号”、“扬两优6号”和优质红莲型三系杂籼组合“粤优938”、“”红莲优6号等［16~20］。此外，R527、镇恢084也有较好的一般配合力效应和较大的特殊配合力方差，是较好的优质恢复系。在今后的育种工作和生产实践中，应加强上述亲本的配组应用，培育优质杂籼组合，从而提高杂交稻品质育种的整体水平。 参考文献 [1] 周开达，黎汉云，李仁端,等. 杂交水稻主要性状配合力、遗传力的初步研究. 作物学报，1982，8(3):15~18 [2] 汤圣祥. 我国杂交水稻蒸煮与食用品质的研究.中国农业科学, 1987，20(5):17~22 [3] 王才林，汤玉庚. 杂交粳稻米质性状的配合力.江苏农业科学, 1989，5(1):11~17 [4] 莫惠栋. 我国稻米品质的改良.中国农业科学,1993，26(4):8~14 [5] 徐辰武. 稻米品质性状的遗传研究.南京农业大学博士论文，1996 [6] 王守海. 水稻胚乳直链淀粉含量的遗传研究.安徽农业科学，1992，20(2):114~117 [7] 张利华,王林友,王建军. 籼型杂交稻稻米碾磨品质与外观品质的配合力及遗传力研究. 核农学报，2003，17（6）:417~422 [8] 方平平，徐锦斌，林荔辉,等. 优质杂交籼稻蒸煮品质性状的遗传研究. 江西农业大学学报，2004，26（5）:709~713 [9]
郭咏梅,
卢义宣,
刘晓利,等.
杂交籼稻稻米主要品质性状的遗传改良． 西南农业学报，2003，16（2）：17~21 [10]
石英尧，陈多璞，孟宪梅，等.
早籼稻加工和外观品质杂种优势表现的研究． 安徽农业科学，2001，29（3）：273~276 [11] 中华人民共和国国家标准——优质稻谷GB/T17891-1999 [12] 何光华. 水稻籽粒蛋白质、游离氨基酸含量的配合力与杂种优质分析． 作物学报，1996，22(2)：192~196 [13]
莫惠栋. P×Q交配模式的配合力分析．江苏农学院学报，1975，3（3）：51~57 [14] 敖雁，徐辰武，莫惠栋. 籼型杂交水稻品质性状的数量遗传分析. 遗传学报，2000，27（8）：706~712 [15] 廖优明，周坤炉，阳和华，等. 籼型三系杂交水稻米质现状研究． 杂交水稻，1999，14(6)：35~38 [16] 缪炳良，黄宝才，张支明，等. 优质高产杂籼新组合粤优938的选育与应用． 江苏农业科学，1999，(4)：16~17 [17] 吕川根，邹江石. 两系法亚种间杂交稻两优培九的选育与应用．杂交水稻，2000，15（2）：4~5 [18] 张红林. 优质籼型两系法杂交水稻丰两优1号．中国种业，2001，（6）：38 [19] 谭长乐，张洪熙，戴正元，等. 优质、高产两系法杂交籼稻新组合——扬两优6号． 江苏农业学报，2003，19（4）：227 [20] 张银祖，龙新明，高登东，等. 杂交中稻新组合红莲优6号，中国种业，2002，（9），39 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
