几个高粱新选育亲本配合力分析

张俊珍，程庆军，田承华，高海燕，高鹏，郭睿

（山西省农业科学院高粱研究所，山西晋中030600）

几个高粱新选育亲本配合力分析

张俊珍，程庆军，田承华，高海燕，高鹏，郭睿

（山西省农业科学院高粱研究所，山西晋中030600）

选用新选育的4个不育系、5个恢复系，按照不完全双列杂交组配成20个杂交组合，测定蛋白质、脂肪、淀粉、单宁含量、千粒质量、5穗质量以及产量，通过分析一般配合力、特殊配合力以及遗传力参数，以选出最佳组合。结果表明，不育系JL3148A一般配合力蛋白质、单宁含量最高，不育系品1371A一般配合力脂肪、淀粉含量最高；不育系A承回30B/L选B-3在千粒质量和产量以及5穗质量上都表现为一般配合力最高；蛋白质和脂肪特殊配合力较高的组合分别为JL3148A×Tx430.RHMC.晋五/晋五-3，JL3148A×早R-4，淀粉、单宁则均以品1371A× Tx430.RHMC.晋五/晋五-3和品1371A×Tx430.RHMC.晋五/1383-2组合较佳。

高粱；配合力；遗传力；品质性状；农艺性状

高粱主产于我国北部地区，经深加工后做成熟食，不仅能充饥还有健脾益胃的功效。此外，在工业生产过程中，高粱常常作为原材料被加工成发酵产品，如酒类、面包等食品。近年来，随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日益严重，利用高粱等能源作物生产生物液体受到了世界各国的高度重视[1]。

在干旱地区，生物和非生物胁迫限制了高粱的产量。在我国，高粱单产虽得到大幅度提高，但几年来没有大的突破，其产量仍远远不能满足人们的需求。目前，国内主要是利用三系配套，杂交优势培育新品种[2]；不断改良选用优质亲本杂交，发挥其互补优势，以达到超高产育种的目的。20世纪70年代以来，在自花授粉作物和异花授粉作物的杂交育种工作中引入了配合力的概念，在根据品种本身综合性状表现优良的基础上还要考虑亲本的一般配合力。一般配合力好的亲本，所配置的各杂交组合中能够产生较多的、稳定的优良品系，因此，用一般配合力好的亲本往往会得到很好的后代，容易选育出好的品种[3-5]。目前，国内外对于高粱的品质性状以及农艺性状的配合力和遗传参数进行了大量的研究。但我国杂交高粱的育种在配合力和优势群2个方面的研究都较为薄弱，充分利用遗传理论与育种实践间的互动作用有待加强。

本研究以新选育高粱亲本为试验材料，对4个不育系和5个恢复系进行了籽粒蛋白质、脂肪、淀粉、单宁以及千粒质量、5穗质量、产量配合力分析，旨在为选择高产优质的杂交品种组合和选育新品种提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以4个新选高粱雄性不育系（JL856A，品1371A，JL3148A，A承回30B/L选B-3）为母本，以5个恢复系（47031早/R111-1，Tx430.RHMC.晋五/ 1383-2，早R-4，47031早/辽493，Tx430.RHMC.晋五/晋五-3）为父本，2014年冬在海南三亚按照不完全双列杂交法得到子一代F1，共20个杂交种。

1.2 试验地概况

试验于2015年在山西省农业科学院高粱研究所试验基地进行。该地位于山西省晋中市榆次区，地处东经112°34′～113°8′、北纬37°23′～37°54′，年均日照时数2 662 h，年均气温10.1℃，极端最低气温－21.2℃，极端最高气温37℃，属温带大陆季风性气候，年均降雨395.8 mm，降水变率27%，6—9月降雨占全年降雨的70%～75%。2015年5—9月降水447.2 mm，日照时数1 179.1 h。试验地为石灰性褐土，质地中壤，肥力中等。

1.3 试验方法

试验于5月3日播种，采用完全随机区组设计，每小区2行，行长为5 m，行距为0.4 m，密度为10.5万株/hm2，各3次重复，按照大田生产习惯进行管理。成熟后，随机取小区中的10株进行脱粒，使用红外谷物分析仪测定各亲本和杂交组合籽粒的蛋白质、脂肪、淀粉、单宁的含量。此外，依据《高粱种质资源描述规范和数据标准》对各亲本和杂交组合千粒质量、5穗质量及产量进行测定。

1.4 数据分析

数据采用SPSS19.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 各组合品质性状以及农艺性状分析

从表1可以看出，品1371A×Tx430.RHMC.晋五/1383-2组合蛋白质含量最高，为12.10%，淀粉含量最低，脂肪和单宁含量分别为4.38%，1.23%，均大于平均值。品1371A×47031早/ R111-1组合单宁含量最高，蛋白质、脂肪、淀粉含量为中上等，在品质性状上，品1371A×47031早/ R111-1组合为较优组合。JL3148A×早R-4组合产量和5穗质量最高，分别为12 180.0 kg/hm2和0.58 kg，JL856A×47031早/辽493组合千粒质量最高，为37.60 g。

表1 各组合品质性状的平均值

2.2 配合力方差分析

由表2可知，各性状在组合、母本、父本和父母本互作间配合力方差呈显著或极显著差异。7个性状在组合间均达到极显著差异，表明基因效应间存在极显著差异；脂肪和单宁在母本间达到显著差异，其余性状达到极显著差异；脂肪在父本间无显著差异，单宁达到显著差异，其余性状达到极显著差异；淀粉在父母本互作间无显著差异，脂肪达到显著差异，其余性状达到极显著差异。

表2 配合力方差分析

2.3 高粱不育系、恢复系各性状一般配合力分析

在地方品种中选育自交系作为亲本时，应该重点选择一般配合力高的地方品种，同时结合特殊配合力选育优异的高粱杂交组合[6]。在基因型的遗传方差中，由于基因的加性效应能够稳定遗传，不会因为试验年份和地点的改变而改变。因此，在杂交种选配中一般配合力的高低是组配高产杂交种的基础[7]。

由表3可知，在亲本中，47031早/辽493蛋白质一般配合力最高，而脂肪、淀粉、单宁一般配合力分别以亲本47031早/R111-1，品1371A，JL3148A最高。47031早/R111-1的千粒质量一般配合力最高，亲本A承回30B/L选B-3的5穗质量、产量的一般配合力最高。

表3 高粱不育系、恢复系各性状一般配合力相对效应值

2.4 高粱特殊配合力分析极值与组合

特殊配合力（SCA）是指特定组合的实际产量与根据其亲本一般配合力计算的理论产量的偏差，一般受基因的显性效应和非等位基因互作效应的控制。特殊配合力极易受环境的影响，不稳定遗传，是指导选育杂交种的重要指标[8-10]。从表4可以看出，SCA值有正有负且差异较大，品质性状蛋白质、脂肪、淀粉、单宁的特殊配合力的最大值组合分别为：JL3148A×Tx430.RHMC.晋五/晋五-3， JL3148A×早R-4，品1371A×Tx430.RHMC.晋五/晋五-3，品1371A×Tx430.RHMC.晋五/1383-2。JL856A×47031早/辽493组合的淀粉SCA值最小，JL856A×Tx430.RHMC.晋五/晋五-3组合的千粒质量SCA值最小，品1371A×47031早/辽493组合的5穗质量、产量的SCA值最小。A承回30B/L选B-3×47031早/辽493组合的千粒质量SCA值最大，A承回30B/L选B-3×Tx430.RHMC.晋五/晋五-3的5穗质量和产量的SCA值最大。

表4 特殊配合力分析极值及组合

2.5 遗传参数分析

遗传参数结果表明，蛋白质、脂肪、淀粉、单宁的一般配合力均大于特殊配合力，因此，4种品质性状多受加性基因的控制而受非加性基因影响较小。蛋白质、脂肪、淀粉、单宁4种品质性状广义遗传力分别为92.384%，89.900%，86.070%，82.070%；狭义遗传力蛋白质最高，脂肪最低。加性方差与基因型方差比值从大到小排序为淀粉＞蛋白质＞脂肪＞单宁。农艺性状中，千粒质量、5穗质量一般配合力大于特殊配合力，而产量的一般配合力小于特殊配合力，说明产量受非加性基因影响较大。千粒质量、5穗质量和产量的广义遗传力分别为95.660%，96.436%，93.105%。产量的狭义遗传力较高，千粒质量的狭义遗传力则较低（表5）。

表5 遗传参数分析

3 结论与讨论

有研究认为，一般配合力是加性作用的表现，遗传力较高，易通过基因的交流重组实现一般配合力的累加和固定[11]。具有较高一般配合力的材料或亲本，通过杂交往往容易获得优良的杂交后代。特殊配合力由基因的显性和上位性作用决定，其还包含基因与环境的互作效应，因此，容易受环境的影响而波动。一般配合力高的亲本并非与所有亲本组合的子代配合力或所有性状的配合力都高，具有较高一般配合力的亲本同样存在某些性状在不同组合中特殊配合力的差异，这也是具有良好一般配合力亲本育成不同品种的基础[12-14]。育种中十分强调选育和发现具有较高一般配合力的亲本，但在具体育种实践中应注重那些有利性状特殊配合力的选择。杂交种优良亲本的选育需先经过一般配合力的选择和淘汰，再测定相关组合的特殊配合力，因而在双亲一般配合力的基础上选配特殊配合力高的组合，已成为杂种优势利用的重要技术原则[15]。本研究中4个不育系中JL3148A的蛋白质、单宁含量较高，不育系品1371A的脂肪、淀粉含量较高。根据高粱用途不同，若选用高蛋白高脂则以JL3148A× Tx430.RHMC.晋五/晋五-3和JL3148A×早R-4为最佳组合；若要求高淀粉含量则以品1371A× Tx430.RHMC.晋五/晋五-3为最佳组合；若要求高单宁含量则以品1371A×Tx430.RHMC.晋五/1383-2为最佳组合。通过特殊配合力极值分析，不育系A承回30B/L选B-3组合在千粒质量和产量以及5穗质量上都表现为最高值，是育种中的优良亲本。

本研究对遗传力进行研究，结果发现，蛋白质、脂肪、淀粉、单宁性状均受遗传性影响，但脂肪和单宁受环境影响较其他二者高。这与张丽娟等[16]、张文毅[17]、孔令旗等[18]的研究结果有差异。张文毅[17]、孔令旗等[18]研究认为，蛋白质受环境影响较大，而脂肪相对较小。这可能由于试验材料与方法不同而有所差异。5穗质量、千粒质量的一般配合力较大，特殊配合力小，而产量的一般配合力方差值较小，特殊配合力较大，说明5穗质量和千粒质量受加性基因影响较大，而产量受非加性基因影响较大，这与尹学伟等[19]的研究结果一致。

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Analysis on the Combining Ability of Several New Sorghum Parental Lines

ZHANGJun-zhen，CHENGQing-jun，TIANCheng-hua，GAOHai-yan，GAOPeng，GUORui
（Institute ofSorghum，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Jinzhong 030600，China）

20 crossingcombinations were made by4 newsterile lines and 5 newrestorer lines with incomplete diallel cross method. General combining ability effects,special combining ability effects and genetic parameters on protein,fat,starch,tannic,1 000-seed weight,grain weights per five spike and yield were detemined.The results showed that JL3148A exhibited higher general combining ability in protein and tannic,while Pin1317A exhibited higher general combining ability in fat and starch.Chenghui30B/LxuanB-3A exhibited the highest general combining ability in 1 000-seed weight,grain weights per five spike and yield.JL3148A×Tx430.RHMC. jinwu/jinwu-3,JL3148A×zaoR-4 exhibited higher specific combining ability in protein and fat,while Pin1371A×Tx430.RHMC. jinwu/jinwu-3,Pin1371A×Tx430.RHMC.jinwu/1383-2 were the highest in the tannic and starch.

sorghum;combiningability;heritability;qualitycharacteristics;agronomic traits

S514

A

1002-2481（2016）04-0440-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.04

2015-12-04

现代农业产业技术体系（CARS-06-01-01）；农业科技成果转化资金项目（2014GB2A300009）；“十二五”国家科技支撑计划项目（2014BAD07B02）

张俊珍（1978-），女，山西晋中人，研究实习员，主要从事酿造高粱育种研究工作。程庆军为通信作者。