冬小麦主要农艺性状的杂种优势和配合力分析

王玉斌，逯腊虎，武计萍，张 婷，李大鹏

（1.山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2.临汾继农种子公司，山西临汾041000）

小麦是我国最主要的粮食作物之一。随着经济发展和人口增长，小麦的需求量呈急剧增长趋势。在不可能继续增加耕地面积的情况下，小麦总产量的增加必须依靠单产水平的大幅度提高来实现[1-2]。杂种优势的利用是发掘农作物生产潜力最有效的育种手段之一[3-6]，实现杂种优势利用可以大幅度提高作物产量[5-6]。小麦杂种优势利用的关键是选配强优势组合[7]，人们对小麦强优势组合选配的研究主要集中于研究亲本配合力，通过配合力评价对小麦杂交种进行亲本选择和组合评价。

本研究利用9个普通小麦品种作亲本组配完全双列杂交组合36个，对其F1材料的主要农艺性状进行杂种优势和配合力分析，研究小麦F1重要农艺性状杂种优势的遗传规律，以期指导小麦杂交育种过程中优势组合的选配，并为小麦杂种优势的利用提供理论指导。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为当前生产上广泛推广的9个小麦品种运麦 08-1、石麦 15、石 H06-402、良星 66、山农 2149、科农 199、石 4185、济麦 22、烟农 19。

1.2 试验设计

试验于2011—2013年在山西省农业科学院小麦研究所试验地进行。2011年春季，以9个小麦品种为亲本材料，按照完全双列杂交方法4配制杂交组合36个。同年秋季，将36个组合F1连同9个亲本材料点播种植于大田中，随机区组设计，3次重复，2行区，行长2 m，行距20 cm，株距5 cm。管理措施同大田。

1.3 调查项目及方法

小麦成熟后每个材料选取代表性植株10株，调查株高、穗长、单株穗数、结实小穗数、穗粒数、千粒质量、穗粒质量和单株粒质量8个性状，计算平均值作为试验的原始数据。

杂种优势＝（F1－MP）/MP×100%，其中，F1为杂交组合的性状值，MP为中亲值。

配合力分析参照刘来福等[8-9]的完全双列杂交方法4进行，数据利用DPS软件和Excel程序分析。

2 结果与分析

2.1 杂种优势分析

由表1可知，各性状均表现为正向杂种优势，说明小麦的农艺性状普遍存在杂种优势。8个性状的平均杂种优势从大到小排序为穗粒质量＞单株穗数＞千粒质量＞株高＞穗粒数＞单株粒质量＞结实小穗数＞穗长，由此可以看出，穗粒质量和单株穗数的杂种优势对产量的杂种优势贡献最大。

表1 各组合杂种优势表现%

各性状杂种优势的变异幅度也各有不同，其 中，单株粒质量的杂种优势最小值为-50.24%，最大值为52.25%，其变异幅度在各性状中最大；单株穗数的变异幅度为-15.93%～36.36%；穗粒质量的变异幅度为-4.36%～24.96%；这些性状均具有较高的变异幅度。有的性状虽然平均杂种优势不是很大，但变异幅度较大，也容易出现表现突出的组合，如单株粒质量尽管平均杂种优势较小，仅为4.01%，但由于其变异幅度大，该性状的杂种优势如组合石4185/济麦22、石麦15/良星66和石麦15/烟农19分别达到了52.25%，46.63%和44.79%，同时，组合济麦22/石麦15和石麦15/良星66的单株穗数的杂种优势也分别达到了33.61%和36.36%。说明这些性状中尽管有些组合存在一定的负向优势，但也有正向优势值较高的组合，通过亲本的合理选配仍能获得这些性状的强优势组合。

2.2 配合力分析

2.2.1 各性状配合力方差分析 各性状方差分析结果（表2）表明，区组间的方差除了穗长达到显著水平外，其他性状均未达到显著水平，说明试验条件控制良好，试验结果准确可靠。8个小麦农艺性状的组合间差异均达到极显著水平，表明各性状在组合间存在真实的、由基因型引起的可遗传差异。

表2 各性状的配合力方差分析

进一步对所有性状进行固定模型的配合力方差分析，结果表明，各性状的一般配合力效应均存在极显著差异，株高、单株穗数和单株粒质量的特殊配合力效应方差不显著，说明这3个性状的变异主要来源于一般配合力效应。其他性状的特殊配合力效应方差均存在显著或极显著差异，可进行亲本的一般配合力效应和组合的特殊配合力效应分析。

2.2.2 各性状的配合力效应分析及亲本评价 一般配合力是一个亲本在其所有组合中表现的平均配合效应，是亲本配合能力的一个指标，对于正确选配亲本、评定组合都意义重大。在杂种优势利用研究中，除了要求较高的一般配合力外，特殊配合力方差也是判断亲本优良的一个指标，该值大的亲本，在F1的组合中一般会出现表现突出的组合。

表3 亲本各性状的一般配合力效应（G i）和特殊配合力效应方差（S ij2）

由表3可知，株高的一般配合力负向效应较高的亲本为石 H06-402（-1.201 3）、济麦 22（-1.308 5）和运麦08-1（-2.815 6），用这些品种作亲本时均可有效降低后代的株高。石麦15和济麦22单株穗数的一般配合力效应较高，分别为0.622 2，0.417 5，这2个品种作亲本的组合普遍具有较高的单株穗数的杂种优势，其所配合的组合分别有6，5个单株穗数的杂种优势超过了15%，且组合石麦15/良星66的单株穗数杂种优势最高，为36.36%，济麦22/石麦15的杂种优势达到33.61%（表1）。穗粒数的一般配合力效应较高的亲本为石H06-402和烟农19，分别为1.935 2和 1.742 3，且石H06-402具有较大穗粒数的特殊配合力方差，为4.554 2，说明该亲本不仅所配组合一般均具有较高的穗粒数杂种优势，且其中很可能出现特别突出的组合。济麦22和石4185千粒质量的一般配合力效应较高，分别为1.870 5和1.152 9，且均具有较高的特殊配合力方差（3.437 1，3.205 2），说明这 2个品种所配合的组合中均易出现千粒质量杂种优势比较突出的组合。由表1还可知，组合石4185/济麦22具有最高的千粒质量杂种优势（11.91%），其次为组合济麦22/运麦08-1（11.14%）。济麦22和烟农19单株粒质量的一般配合力效应较高，分别为1.281 4和1.182 2，由它们作亲本的2个组合石4185/济麦22和石麦15/烟农19均具有较高的单株粒质量杂种优势（52.25%，44.79%）；同时它们的穗粒质量的一般配合力效应也比较高，其中济麦22所配组合仅有一个为负向杂种优势，烟农19所组配的8个组合均为正向杂种优势，这2个品种均可有效提高后代的穗粒质量，可作为提高小麦穗粒质量的种质材料。

3 讨论与结论

小麦杂种优势利用作为小麦增产的最后一道屏障，有着极其重要的研究价值[8-9]。本研究结果表明，当前生产上广泛推广的9个小麦品种8个性状的平均杂种优势均表现为正向优势，说明小麦的农艺性状普遍存在杂种优势。其中，穗粒质量和单株穗数的杂种优势对产量贡献最大，说明在杂交种的优势组合选育上，应有效提高小麦的穗粒质量和单株穗数，要注重利用大穗、多蘖的亲本，最大程度地挖掘穗粒质量和单株穗数的增产潜力。另外，单株粒质量虽然平均杂种优势不是很大，但变异幅度较大，也容易出现表现突出的组合，本试验结果表明，最高的正向和负向杂种优势均出现于该性状，组合石H06-402/运麦08-1的单株粒质量杂种优势仅为-50.24%，但组合石4185/济麦22的优势却达到了52.25%，说明这些性状中尽管有些组合存在一定的负向优势，但也有正向优势值较高的组合，通过亲本的合理选配仍能获得这些性状的强优势组合。

在杂种优势的利用研究中探讨亲本组配规律，有利于获得强杂种优势的组合[10]。杂种优势的大小既来源于双亲的一般配合力，又依赖于双亲的特殊配合力[11-12]。亲本选配时，在选择优良农艺性状的基础上，还需对亲本进行配合力测定，根据配合力的高低作进一步选择，才能选出农艺性状优良、配合力高、表型整齐一致、能稳定遗传的优良亲本[12-16]。

本研究结果表明，济麦22在单株穗数、千粒质量、穗粒质量和单株粒质量这4个性状上均有较高的一般配合力，并且千粒质量的特殊配合力方差较大，烟农19一般配合力较高的也有穗粒数、穗粒质量和单株粒质量3个性状，用这2个品种作亲本时，较易育出杂种优势高的杂交小麦品种。另外，石4185的千粒质量和石麦15的单株穗数性状均具有较高的一般配合力，在实际育种工作中，可根据育种目标有目的地加以利用。

［1］林建丽，朱正歌，高建伟.植物杂种优势研究进展[J].华北农学报，2009，24（增刊）：46-56.

［2］赵永厚.冬小麦不同组合F1代主要性状杂种优势分析[J].吉林农业科学，2007（4）：12-16.

［3］张彩霞，柴守城.六倍体小黑麦T型细胞质雄性不育体系杂种优势与配合力的研究[J].西北植物学报，2005，25（5）：898-902.

［4］许永财，相吉山.春小麦主要农艺性状杂种优势与配合力研究[J].青海大学学报，2007，25（2）：4-9.

［5］郝志萍，吕慧卿，曹昌林，等.杂种优势遗传机理的假说[J].山西农业科学，2007，35（5）：6-10.

［6］景小兰，李金梅，张福耀，等.作物杂种优势的生理生化研究进展[J].中国农学通报，2008，24（2）：233-237.

［7］张建诚，弓陆身，王秋叶，等.CHA杂种小麦生态型及强优势组合选配模式初探[J].山西农业科学，1994，22（1）：6-10.

［8］刘来福，毛盛贤，黄远樟.作物数量遗传[M].北京：农业出版社，1984：211-242.

［9］孔繁玲.植物数量遗传学 [M].北京：中国农业大学出版社，2005：123-126.

［10］赵献林，康明辉.几个小麦品种（系）产量性状的配合力分析[J].华北农学报，1995，10（增刊）：38-41.

［11］Wang SQ，Guo J.Study on heterosisand combiningability in agronomic traitsof barley varieties[J].Barley Science，1996（1）：16-18.

［12］潘家驹.作物育种学总论 [M].北京：中国农业出版社，1994：82-93.

［13］Barker TC，Varu CG.Combiningability and heterosis amongeight completespringhexaploiol triticalelines[J].Crop Scienceof America，1992，32（2）：340-344.

［14］逯腊虎，倪中福，彭惠茹，等.穗分枝小麦与普通小麦的杂种优势研究[J].山西农业科学，2012，40（6）：579-584.

［15］关正君.小麦杂种优势利用研究进展 [J].河北农业科学，2002，6（4）：30-34.

［16］王继忠，时晓伟，石斯发，等.超强筋面包专用小麦新品系津强1 号引育技术的研究[J].天津农业科学，2001，7（2）：24-28.