低氮环境下北方杂交粳稻亲本配合力分析

李如海潘义东张丽颖高 虹马作斌张满利王昌华

(1.辽宁省稻作研究所，辽宁 沈阳 110101； 2.东港市种子公司，辽宁 丹东 118300)

氮(N)是水稻生长发育的必须元素，氮肥的使用对于提高水稻产量作用显著。近年来，氮肥的不合理使用是农业面源污染的主要因素之一。因此，减少水稻氮肥用量、提高水稻氮素利用效率势在必行，许多学者利用氮胁迫环境从生理上、栽培技术措施上进行了大量的研究。这些研究大多是以水稻品种或是组合为对象，对于水稻亲本系的研究较少，尤其是低氮环境对杂交粳稻亲本系配合力影响的研究更少。

鉴于此，本研究选用5个恢复系、6个不育系在低氮条件下组配30个杂交组合并鉴定其配合力，以期对水稻耐低氮材料组配提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

所用材料及其编号，恢复系为：C52(P1，1)、C852(P1，2)、H3(P1，3)、H30(P1，4)、H34(P1，5)等，不育系为：14A(P2，1)、150A(P2，2)、66A(P2，3)、73A(P2，4)、11A(P2，5)、9214A(P2，6)等。

土壤各项指标见表1。

1.2 试验方法

按不完全双列杂交(NCⅡ)6×5设计，于2017年夏，共配制组合30个。2018年春天将所有组合及亲本(不育系用同型保持系替代)种植于盆中，每份材料栽6分盆，单本栽插，每盆 3苗。分 2个处理：A1低 N处理(生育期间不施肥)，A2正常管理(插秧后分期施肥3次，每盆每次5g尿素)。每份材料各个处理3盆，即3次重复。于拔节孕穗期用LQ6400测定光合速率等指标，用叶绿素仪测SPAD值等。

于成熟期，在调查每盆所有株的株高、有效穗数，并剪下有效穗数最接近平均值3株所有穗，室内考查穗长、穗粒数、结实率、千粒重等。用 DPS软件对数据进行分析。

表1 土壤营养指标含量

2 结果与分析

2.1 产量性状相关关系

表2可以看出，在低 N环境下，单株产量与生物产量、经济系数和均呈极显著正相关关系，与结实率、千粒重、穗长、穗粒数、穗粒密度、株高等性状呈正相关趋势，都没达到显著水平，产量与这些性状相关与正常环境下的相关相一致，表明在低N条件下，要提高杂交水稻产量，同样注重提高生物产量、经济系数，同时也要兼顾结实率、穗粒数、株高等性状的选择。经济系数与结实率、株高呈显著正相关，生物产量与穗数呈极显著正相关，表明提高有效穗数利于提高生物产量，提高结实率、株高，利于提高经济系数，进而提高产量。

产量性状中，经济系数与结实率、生物产量与穗数、株高与穗长、株高与穗粒数、穗粒密度与穗粒数、穗长与穗粒数等正相关关系都达到极显著水平，穗粒密度与穗数、穗粒数与穗数、穗长与结实率呈极显著或显著负相关关系，这些相关与正常环境是一致的。表明低N水平下，杂交水稻产量相关性状之间的相关关系基本不受影响。

2.2 各亲本产量性状一般配合力效应

由表3可见，低N环境下，相关性状各亲本之间一般配合力效应表现出很大的差异，各亲本相关性状一般配合力效应与正常管理条件下也表现出很大的出入。恢复系H30的单株产量、生物产量、经济系数、穗粒密度等性状一般配合力效应为较大的正效应，并且与正常环境下的效应相一致；H34在株高、有效穗数结实率、生物产量等性状一般配合力效应为较大的正效应，并且与正常环境下的效应相一致，在产量、穗粒数、穗粒密度经济系数等性状一般配合力效应为较大的正效应，但与正常环境下的效应相反。不育系150A在株高、穗长、千粒重、光合速率、经济系数等性状一般配合力效应为较大的正效应，并且与正常环境下的效应相一致，在有产量、效穗数、结实率等性状一般配合力效应为较大的正效应，但与正常环境下的效应相反；9214A在穗长、穗粒密度等性状一般配合力效应为较大的正效应，并且与正常环境下的效应相一致，在产量、千粒重、生物产量等等性状一般配合力效应为较大的正效应，但与正常环境下的效应相反。总之，恢复系H30、H34，不育系150A、9214A在低N条件下在产量及相关性状一般配合力较多为正效应。

2.3 各亲本产量性状特殊配合力效应

由表4可见，低N环境下，相关性状各组合之间特殊配合力效应也表现出很大的差异，各亲本相关性状特殊配合力效应与正常管理条件下也表现出不尽一致。就产量而言，66A/C52、73A/C52、73A/C852、150A/H3、150A/H30、150A/H34、66A/H34、11A/H34 等组合在低 N 环境下具有较高的特殊配合力正效应，与正常栽培条件下的效应 相 一 致；而 组合 14A/C52、11A/C52、150A/C852、73A/H3、11A/H3、14A/H30、66A/H30、73A/H30、9214A/H34等组合具有较高的特殊配合力正效应，与正常栽培条件下的效应相背。同时，由表2、表3可以看出，不具有较高的一般配合力亲本其组合也可能具有较高的特殊配合力效应，如 C52、14A产量一般配合力效应分别为-14.84、-14.85，而组合 14A/C52、14A/H30、11A/C52 的特殊配合力效应为12.82、4.32、3.92，也表明杂交稻亲本的一般配合力和特殊配合力的相对独立性。对于产量相关性状也能得出类似的结论。

表2 低N环境下各组合产量及相关性状相关分析

表3 低N环境下，各亲本相关性状一般配合力效应

表4 低N环境下各亲本相关性状特殊配合力效应

表4 低N环境下各亲本相关性状特殊配合力效应(续)

2.4 低N环境下各组合产量及相关性状方差分析

表5可看出，结实率、千粒重、穗长、穗数、株高、光合速率、气孔导度、蒸腾速率等性状组合间的差异达到极显著水平，株高等性状不同恢复系间的差异达到极显著水平，表明这些指标受父本的影响较大。结实率、千粒重、穗长、穗粒数、穗粒密度、株高、光合速率、气孔导度、蒸腾速率等性状不同不育系间的差异达到极显著或显著水平，表明这些指标受母本的影响较大。结实率、穗长、穗数、株高、光合速率、蒸腾速率等受双亲互作差异差异达到极显著水平，这几个性状同时受双亲共同影响。以上这种差异与正常施N环境下的差异趋势相同，只是在显著程度上略有不同。

2.5 低N环境下各组合产量及相关性状遗传分析

由表6可见，单株产量、结实率、千粒重、穗长、穗粒数、穗粒密度、株高、SPAD、photo、cond、Trmmol、生物产量等一般配合力方差占较大比例，而这些性状多数母本的相关一般配合力基因方差都大于父本，这些性状受一般配合力效应作用为主，尤其是母本的作用较大；而穗数、SPAD值、经济系数等性状特殊配合力基因型方差较大，表明，这些性状特殊配合力影响较大。以上结果与正常环境下的趋势相一致。从遗传力上看，多数性状都有较高的广义遗传力和狭义遗传力与正常环境下基本一致。

表5 低N环境下各组合产量及相关性状方差分析(F-值)

表6 低N环境下各组合产量及相关性状遗传分析

3 结论

在低N环境下单株产量与生物产量、经济系数均呈极显著正相关关系，与结实率、千粒重、穗长、穗粒数、穗粒密度、株高等性状相关趋势，与正常环境下基本相一致，只是在显著水平上略有差异，表明要提高杂交水稻产量，同样注重提高生物产量、经济系数，同时也要兼顾结实率、穗粒数、株高等性状的选择。

从配合力看，低N环境及正常条件下，相关性状各亲本之间一般配合力效应表现出很大的差异，各亲本相关性状一般配合力效应在不同环境条件下也表现出很大的出入。恢复系H30、H34，不育系150A、9214A在低N条件下在产量及相关性状一般配合力较多为正效应。特殊配合力效应在不同环境之间表现更为复杂。在不同环境下，一般配合力效应与特殊配合力都表现出相对独立性。

在低N环境及正常环境条件下，单株产量、生物产量等较多性状一般配合力方差占较大比例，而这些性状多数母本的母本相关一般配合力基因方差都大于父本，这些性状受一般配合力效应作用为主，尤其是母本的作用较大；从遗传力上看，多数性状都有较高的广义遗传力和狭义遗传力。