几个骨干谷子雄性不育系和恢复系的配合力分析

李素英，冯小磊，范光宇，苏　旭，高　翔，田晓建，赵治海*，刘正理*（.河北省农林科学院谷子研究所，河北石家庄05005；2.唐山师范学院，河北唐山06000；.张家口市农业科学院，河北张家口075000）

粟类作物专栏（承办单位：中国作物学会粟类作物专业委员会国家谷子改良中心）

几个骨干谷子雄性不育系和恢复系的配合力分析

李素英1，2，冯小磊3，范光宇3，苏旭3，高翔1，田晓建1，赵治海3*，刘正理1，2*
（1.河北省农林科学院谷子研究所，河北石家庄050035；2.唐山师范学院，河北唐山063000；3.张家口市农业科学院，河北张家口075000）

亲本的配合力研究是杂交种选育的重要内容之一，配合力的高低是确定雄性不育系和恢复系利用价值以及选育高产杂交种的重要依据。以作者最新育成的7个骨干谷子雄性不育系和杂优利用中应用比较广泛的10个恢复系互为测验种，通过配制不完全双列交组合，对不同类别不育系和恢复系的配合力及其影响因素进行了系统分析。结果表明：谷3A、谷51A、谷56A和谷12A与参试恢复系一般配合力均较高；谷575A和谷54A与参试恢复系一般配合力均较低；谷572A与其中部分恢复系配合力较高，与另外部分恢复系配合力较低。大部分参试材料与测验种配合力表现一定的分化，即与部分测验种配合力较高、与另一部分测验种配合力较低，说明测验种存在类群分化，配合力的高低与杂种优势群密切相关，这一方面为我们开展类群划分提供了依据，另一方面也提示我们在今后开展配合力研究时应与类群划分结果相结合。

谷子；雄性不育系；恢复系；配合力

我国谷子杂优利用研究取得了较大成绩，经过数代科技人员努力攻关，先后选育出延型不育系[1]和蒜系[2]等高度核不育材料以及292A等光敏核不育系[3]，且谷子杂交种已经在生产上得到了大面积应用，并显示出较大的增产潜力。

亲本的配合力研究是杂交种选育的重要内容之一，配合力高低是确定雄性不育系和恢复系利用价值以及选育高产杂交种的重要依据。然而，关于谷子不育系和恢复系的配合力研究却鲜有报道，这成为影响谷子不育系和恢复系利用、强优势杂交种选育及其目的性的重要因素。

关于亲本材料配合力的研究，在玉米[3耀5]、高粱[6，7]和水稻[8]等作物上有过许多报道。多数学者认为，一般配合力是加性效应引起的，特殊配合力是显性、超显性、上位性以及基因与环境互作的综合结果，一般配合力高的材料容易配制出特殊配合力高的优势组合；但有的学者却认为，一般配合力和特殊配合力是相互独立的，杂交组合特殊配合力的高低与一般配合力并不完全一致，因此，不应排除从一般配合力都不高的双亲获得较高特殊配合力的可能性[6]。可以看出，一般配合力和特殊配合力受诸多因素的影响，因此，有必要对其影响因素展开进一步研究，为配合力研究提供更可靠的信息。

以作者最新育成的谷子骨干不育系和杂优利用中应用比较广泛的恢复系互为测验种，配制不完全双列交组合，对试验材料进行配合力测定，并据此对影响配合力的因素进行分析，以期为进一步选育强优势杂交种提供技术支撑。

1　材料与方法

参试谷子材料共计17份，其中，新育成的不育系7个，分别为谷3A、谷51A、谷56A、谷12A、谷575A、谷54A、谷572A；恢复系10个，包括5个“恢”系列恢复系（恢214、恢216、恢217、恢218、恢219）和5个“JK”系列恢复系（JK4-95、JK4-227、JK6-9、JK4-191、JK4-178）。

2013年配制不完全双列交组合50个。2014年以冀谷31为对照（CK），将50个杂交组合和CK统一种植在河北省农林科学院谷子研究所试验站。试验采用格子方设计，4次重复，5行/区，行长6.4 m、行距0.4 m。4叶期喷施除草剂杀除假杂种并间苗；5耀6叶期定苗，其中，参试杂交种留苗密度均为45.0万耀52.5万株/hm2，对照冀谷31留苗密度为60.0万株/hm2；及时进行锄草、浇水、治虫、追肥等，单项作业要在当天完成，特殊情况也要按重复当天完成。收获时去掉边行和行头，按实收面积计产。计算各参试材料的一般配合力（某个参试的谷子不育系与参试的所有恢复系配制的杂交种的产量平均数）和特殊配合力（某个参试的谷子不育系与某个参试的恢复系配制的杂交种的产量）。

表1　参试不育系的一般配合力及超标优势Table1　The combining ability and excessive advantage of tested sterile line

2　结果与分析

2.1参试谷子材料的一般配合力分析

2.1.1参试不育系的一般配合力分析谷3A、谷51A、谷56A和谷12A一般配合力较高，超标优势明显；谷575A和谷54A一般配合力较低，超标优势呈负向效应；谷572A一般配合力中等，系列组合的平均产量与CK基本持平（表1）。但再进一步分析这些不育系与不同系列恢复系的配合力，发现它们与这2个系列恢复系的配合力均存在显著差别，具体可分为以下4类：第1类，与对照冀谷31相比，它们与“恢”系和“JK”系列恢复系的一般配合力均表现正效应，只是效应大小有一定差别，此类不育系包括谷3A和谷12A；第2类，与对照冀谷31相比，它们与“恢”系列的一般配合力均表现较低的负效应，与“JK”系列恢复系的一般配合力表现较高的正效应，但总体配合力仍表现正效应，此类不育系包括谷51A和谷56A；第3类，与对照冀谷31相比，它们与“恢”系列的一般配合力均表现较高的负效应，与“JK”系列恢复系的一般配合力表现较高的正效应，但总体配合力效应几乎为0，此类不育系只有谷572A；第4类，与对照冀谷31相比，它们与“恢”系和“JK”系列恢复系的一般配合力均表现负效应，只是效应大小有一定差别，此类不育系包括谷54A和谷575A。说明不育系配合力的高低与所选测验种的类别有较大关系，在评价一个不育系配合力高低时，应充分考虑这一点，否则，得出的结论与实际情况会出现一定的误差。

2.1.2参试恢复系的一般配合力分析参试“JK”系列恢复系一般配合力较高，超标优势明显；参试“恢”系列恢复系一般配合力较低，超标优势均呈负向效应（表2）。以JK4-95为例，再进一步分析其与不同类别不育系的配合力，发现其与7个不育系的配合力存在显著差别，与对照冀谷31相比，JK4-95与谷575A和谷54A的配合力表现负效应，而与谷3A、谷51A、谷56A、谷12A和谷572A的配合力则表现较高的正效应（表3）。说明恢复系配合力的高低与所选测验种的类别有较大关系，在评价一个恢复系配合力高低时应充分考虑这一点，否则，得出的结论与实际情况会出现一定的误差。

2.2参试谷子材料的特殊配合力分析

在特殊配合力超标优势10%以上的24个组合中，利用一般配合力高的不育系谷3A、谷51A、谷56A和谷12A配制的组合有20个，比例为83.3%；利用与特定类别恢复系配合力高的不育系谷572A配制的组合有3个，比例为12.5%；利用一般配合力低的不育系谷54A配制的组合有1个，比例为4.2%（表4）。说明一般情况下，利用一般配合力高的亲本，容易出现特殊配合力高的特定组合；但也有特殊情况，如谷54A一般配合力较低，但其与JK6-9的特殊配合力并不低，超标优势达到13.72%。可以看出，影响配合力的因素比较复杂，需要进行进一步研究。

表2　参试恢复系的一般配合力及超标优势Table2　The combining ability and excessive advantage of tested restorer line

表3　恢复系JK4-95与不同类型不育系的一般配合力及超标优势Table3　The combining ability and excessive advantage between restorer line JK4-95 and different types of male sterile lines

表4　特殊配合力超标优势10%以上的组合Table4　The combinations of special combining ability with above 10%of excessive advantage

2.3参试谷子材料的配合力影响因素分析

利用不同类别的不育系和恢复系做测验种，测定的不育系和恢复系的一般配合力具有较大差别，说明测验种的类别对被测材料的配合力具有较大影响，这种不同类别的测验种就成为不同的类群，而类群间的遗传距离成为影响配合力高低的重要因素。以前不同科研人员进行配合力研究时得出2种不同的结论：一种观点认为，一般配合力与特殊配合力几乎一致，可以用一般配合力来预测特殊配合力，一般配合力高的亲本容易配制出特殊配合力高的组合[3耀5，7]；另一种观点认为，一般配合力与特殊配合力往往不一致，一般配合力高的亲本不一定能配制出特殊配合力高的组合，不能用一般配合力来预测特殊配合力[6]。我们认为，不同的科研人员之所以得出上述2种不同的结论主要是受杂种优势群的影响，前者测定配合力时不自觉地选用了与被测材料互为优势类群的材料做测验种，而后者选用的测验种并非来自一个类群（即：其中部分测验种与被测材料互为优势类群，另一部分与被测材料却属于同一类群或非优势群），因此，得出了不同的研究结论。

另外，从本研究结果还可以看出，即使与不同类别测验种配合力均不高的亲本，也能配制出优势组合，如谷54A伊JK6-9。我们认为，杂交种特殊配合力的高低，即杂种优势的强弱，不但与父、母本所在的类群是否互为优势类群，亦即它们的遗传距离是否足够大密切相关，还与双亲自身的性状表现水平密切相关。谷54A伊JK6-9组合中，母本谷54A穗大、小花鼓而明显，经济性状较好，父本JK6-9经济性状也比较突出，这就形成了谷54A伊JK6-9超标优势比较明显的遗传基础。我们进行的另外一个试验结果表明，谷54A伊JK6-9较父本JK6-9的超亲优势仅为3.19%。说明双亲自身的性状表现水平对杂交种的超标优势也具有较大影响，是特殊配合力的重要影响因素之一，但对超亲优势影响不大。

3　结论与讨论

本研究结果显示，谷3A、谷51A、谷56A和谷12A与参试恢复系一般配合力均较高；谷575A和谷54A与参试恢复系一般配合力均较低；谷572A与其中部分恢复系配合力较高，与另外部分恢复系配合力较低。大部分参试材料与测验种配合力表现一定的分化，即与部分测验种配合力较高、与另一部分测验种配合力较低，说明测验种存在类群分化，配合力的高低与杂种优势群密切相关。

杂种优势群对一般配合力具有较大影响。刘正理等[9耀12]综合运用分子聚类、基于分子水平的群体结构分析、系谱聚类、数理聚类4种手段，将我国谷子育种材料划分为6个类群，且确定了各类群间的优势关系，建立了10种优势模式，为我们更加客观、准确地进行配合力研究奠定了基础。测定一般配合力时，应选择与被测材料互为优势类群的材料做测验种，以使配合力的测定结果更加客观、准确，对于指导强优势杂交种的选育具有更大的预测和指导作用。

特殊配合力不但受杂种优势群的影响，而且受双亲自身产量水平的影响。我们在配制强优势组合时，应注重应用自身性状表现水平较高，且互为优势类群的亲本材料（不育系、恢复系）。

［1］李荫梅.谷子育种学［M］.北京：中国农业出版社，1997：506.

［2］崔文生，马洪锡，张德勇.谷子雄性不育系“蒜系28”的选育与利用［J］.中国农业科学，1979，（1）：43-46.

［3］敖君.几个玉米自交系主要数量性状配合力分析［J］.玉米科学，1999，7（1）：41-42.

［4］何川，李钟，毛金雄，郑祖平，杜克柱.15份玉米自交系数量性状配合力分析［J］.玉米科学，2000，8（4）：33-36.

［5］任海洋.玉米自交系主要数量性状配合力及遗传力的研究［J］.吉林农业大学学报，1990，12（1）：10-14，31.

［6］高士杰.高粱配合力的研究［J］.中国农业科学，1984，（4）：26-32.

［7］赵同寅，石萍.杂交高粱主要性状配合力初步研究［J］.山西农业科学，1984，（6）：8-11.

［8］冯瑞光，孟令启，宁文书，孟祥祯，王玉珍，王振圻，李荣改，杨微萍.粳型光敏核不育系主要农艺性状的配合力及杂种优势［J］.华北农学报，1997，12（4）：7-12.

［9］ZhengliLiu，GuihuaBai，DadongZhang，Chengsong Zhu，Xiaoli Ren，Suying Li.Heterotic classes and uti原lization patterns in Chinese foxtail millet［Setaria italica（L.）P.Beauv］［J］.Agricultural Science，2014，5（10）：1392-1406.

［10］刘正理.谷子杂种优势群的构建方法及研究进展［J］.河北农业科学，2010，14（11）：102-104.

［11］刘正理，程汝宏，李香月.对华北夏谷子品种的系谱分析及评价［J］.作物杂志，1996，（5）：36-39.

［12］程汝宏，刘正理.我国谷子育种目标的演变与发展趋势［J］.河北农业科学，2003，（S1）：95-98.

Analysis of Combining Ability between Male Sterile Lines and Restorer Lines of Some Main Foxtail Millet

LI Su-ying1，2，FENG Xiao-lei3，FAN Guang-yu3，SU Xu3，GAO Xiang1，TIAN Xiao-jian1，ZHAO Zhi-hai3*，LIU Zheng-li1，2*
（1.Institute of Millet Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050035，Chi原na；2.Tangshan Normal University，Tangshan 063000，China；3.Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences，Zhangjiakou 075000，China）

The research of combining ability between parental materials is one of the mainly content about hybrid millet breeding.The value in use of male sterile and restorer lines depends on the level of combin原ing ability.This study tested hybrid seeds between 7 sterile lines and 10 restorer lines respectively，and formulated incomplete diallel crosses to systematically analyze the combining ability and influencing factors. The results showed that the combining ability of sterile line Gu3A，Gu51A，Gu56A and Gu12A with re原storer lines were higher than others，and Gu575A and Gu54A were lower.The combining ability of sterile line Gu572A with parts of restorers was higher，but others were lower.The combining ability between most of the test materials and sterile lines showed separation，some were higher，but others were lower.So the level of combining ability was closely related with heterosis group.It reminds us that research of combining ability should be combined with the results of divisions in the future.

Foxtail millet；Male sterile line；Restorer line；Combining ability

S515

A

1008-1631（2016）02-0001-04

2015-08-03

国家科技支撑计划项目（2011BAD06B02）

李素英（1965-），女，河北蠡县人，副研究员，主要从事谷子杂种优势利用研究。E-mail：lisuying65@126.com。

赵治海（1958-），男，河北怀来人，研究员，主要从事谷子杂种优势利用研究。E-mail：zhaozhihai58@163.com。

通讯作者：刘正理（1965-），男，河北沧县人，研究员，主要从事谷子杂优利用研究。E-mail：liuzhengli65@126.com。