水稻不同性状的配合力研究进展及应用_鲁伟林

水稻不同性状的配合力研究进展及应用鲁伟林,余明慧,胡建涛,贺二伟,陈筱君 (河南省信阳市农业科学研究所,河南信阳464000)

摘要 综述水稻不同性状的配合力研究进展,并对其在育种中的应用进行归纳。关键词 水稻;性状;配合力;利用中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2006)19-4840-02

1 水稻不同性状的配合力研究现状1.1 水稻农艺性状的配合力研究 配合力在不同的水稻品种中的农艺性状表现不同。李荣改等认为亲本的一般配合力效应比组合特殊配合力效应更为重要;株高、单株有效穗数、穗长、每穗实粒数、结实率、单株粒重、千粒重等性状,以一般配合力作用为主,而每穗总粒数、生育期、着粒密度等性状虽以一般配合力作用为主,但特殊配合力的作用也不可忽视;株高、单株有效穗数、穗长、每穗实粒数、结实率、单株粒重等性状以广亲和品种的一般配合力作用为主;每穗总粒数、生育期、着粒密度、千粒重等性状以不育系的一般配合力作用为主[1]。齐绍武等指出在株高、剑叶长、穗长、千粒重、每穗总粒数等性状上,以加性效应占主导地位;而在单株产量、生育期、结实率和单株有效穗等性状上,则以非加性效应为主;以上农艺性状受恢复系影响更大,但不育系对主茎剑叶长、穗长、千粒重、生育期、每穗总粒数等性状也有相当大的作用[2]。游年顺等研究认为在一般配合力相对效应值比较中,不育系较恢复系高,尤其是穗数、穗粒数、穗实粒数和单粒重;组合的特殊配合力相对效应值的大小不能完全由不育系和恢复系的一般配合力相对相应值所决定,而是两亲本基因相互作用的结果[3]。廖伏明等对12个农艺性状的配合力研究中认为主茎剑叶长、结实率和千粒重3个性状非加性效应不明显,其他性状的加性效应和非加性效应均有显著作用,且均以加性变异为主,但单株产量、相对日产量及单株穗数3个性状非加性变异较大;主茎剑叶长、穗长和千粒重3个性状受不育系的影响稍大,其他性状均受恢复系的影响更大;亲本一般配合力与特殊配合力在各性状上均是相互独立的[4]。罗志祥等对11个农艺性状研究分析表明11个性状的加性效应均大于非加性效应,除单株有效穗数两者相差不大外,其余均以加性效应占绝对优势[5]。李关土等在对杂交晚稻主要经济性状配合力的研究中认为株高、穗长、穗重、结实率、千粒重主要受控于一般配合力作用,单株有效穗和小区产量除受一般配合力制约外,还受特殊配合力的影响[6]。综上所述,水稻同一性状在不同的品种或品系中,不同性状在同一品种或品系中,其配合力的表现是不同的,同时,配合力在恢复系和不育系中的表现也不同。多数研究表明农艺性状中大多数性状受一般配合力影响,特殊配合力的多因素相互作用效应也有一定的影响。1.2 稻米品质性状的配合力研究 稻米品质包括碾磨品质、外观品质、食味品质、营养品质和卫生品质。稻米品质既作者简介 鲁伟林(1974-),男,河南信阳人,助理研究员,从事水稻育种与栽培研究。收稿日期 2006-03-27受遗传因素的支配,又受环境条件和栽培技术的影响。随着人们消费水平的提高和市场对优良稻米需求的增加,近年来,水稻育种工作者在追求稻米产量的同时,把改善稻米品质作为育种工作的一项重要任务。张利华等在分析碾磨品质与外观品质性状的配合力时认为所有性状的一般配合力和特殊配合力均达到了显著或极显著水平;在糙米粒长、粒宽、长宽比、整精米粒长、粒宽、长宽比、垩百度等性状上基因加性效应占主导地位,在糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白大小等性状上则以基因的非加性效应为主;通过对母本、父本及其互作对F1贡献率分析,父本基因型方差在糙米率、精米率、糙米粒长、整精米粒长、垩白大小等性状上比母本对一般配合力方差所作贡献大,母本在整精米率、糙米粒宽、糙米长宽比、整精米粒宽、整精米粒长、垩白率、垩白度这些性状上比父本所作贡献相对要大[7]。练进旺等认为杂交水稻大多数产量与品质性状主要受不育系和恢复系的一般配合力的控制,同时受组合特殊配合力的影响,垩白面积主要受特殊配合力的制约[8]。李成荃等认为直链淀粉含量同时受基因的加性和非加性效应控制,食味和透明度的特殊配合力较高[9]。金正勋等也认为直链淀粉含量受基因加性和非加性效应的影响[10]。黄英金等对水稻胚乳淀粉粒径、脂肪含量、游离氨基酸总量、蛋白质含量、赖氨酸含量及米粒延伸率等6个特异品质性状的研究表明:基因的加性效应和非加性效应共同决定这些性状,其中胚乳淀粉粒径、脂肪含量、蛋白质含量、赖氨酸含量以加性基因效应为主,另2个性状以非加性基因效应为主;除游离氨基酸总量外的各性状反交效应均不显著,只受核内基因控制[11]。刘丕庆等研究指出在12种氨基酸中只有组氨酸的含量受亲本一般配合力影响,其余都受亲本特殊配合力控制,且不能依靠农艺性状的表现来间接选择糙米氨基酸的含量[12]。何光华等研究认为蛋白质、游离氨基酸以非加性效应为主,蛋白质不存在显著的胞质效应,而氨基酸则存在极显著的胞质效应,蛋白质杂种优势较小,而游离氨基酸则存在强大的杂种优势[13]。1.3 水稻杂种优势的配合力研究 水稻产量的突破主要是利用杂种优势,杂种优势的高低决定品种的应用价值。扬书化等认为籼型两系杂交稻组合的产量和其他性状,同时受恢复系、不育系一般配合力效应和特殊配合力效应的作用;不育系和恢复系的一般配合力效应比组合特殊配合力效应起着更为重要的作用[14]。龙太康等认为产量的杂种优势主要来源于基因分散,遗传效应中以加性效应最大,显性效应次之,上位性和胞质效应也有一定的影响[15]。而陈顺辉等则认为单株产量主要由基因的非加性效应决定[16]。游年顺等

安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2006,34(19):4840-4841 责任编辑 庆 责任校对 庆认为杂种优势的产生以不育系和恢复系的遗传基础互补为主[3]。龚光明等研究认为,一般配合力高的不育系所配组合的竞争优势强,一般配合力较差的不育系所配组合的竞争优势较弱,甚至出现负的优势[17]。遗传差异大是籼粳亚种间杂种一代高产的基础,籼粳品种的配合力,尤其是对产量性状有利的配合力在籼粳杂种优势利用中起着非常重要的作用。姜延波等研究两系杂交水稻主要性状一般配合力及特殊配合力与双亲籼粳分化的关系表明,双亲适度的籼粳遗传差异是必要条件,还必须有较好的一般配合力及较大的形态差异才能产生强优势组合[18]。吴为安研究认为加性效应在构成籼粳杂种一代的优势中具有重要作用,一般配合力和特殊配合力对理论产量起着同等重要的作用,即理论产量由加性效应和非加性效应共同决定[19]。1.4 环境条件对水稻配合力的影响研究 李耘等利用同一地点3个季节的试验资料,分析了整精米率性状的配合力效应,结果表明:3种环境下亲本整精米率的一般配合力方差表现不一致,亲本对杂种一代整精米率的作用在特定环境下得以表现;非加性效应对籼型杂交稻整精米率性状起决定作用;不育系和恢复系在不同环境下对杂种一代的整精米率的作用不一样,而同一组合在不同环境中的特殊配合力效应的作用大小和方向是不同的[20]。2 配合力在水稻育种中的应用配合力的分析无论是对选育强优势的杂交种还是优良的纯合体品种,选育和鉴定具有高配合力的亲本品系或自交系都是一个非常重要的课题。应用配合力原理指导杂交种亲本的选育和评价,是杂交水稻育种理论和实践的重要部分。从前面的论述中可知,在亲本选择中,应特别注意选育一般配合力高,且性状能互补的优良不育系和恢复系。长期实践证明,杂交种优良亲本的选育需要先经过一般配合力的选择和淘汰,然后再测定相关组合的特殊配合力,在双亲一般配合力优良的基础上选配特殊配合力高的组合,已经成为杂种优势利用的重要技术原则。亲本一般配合力与特殊配合力各性状均是相互独立的,一般配合力与亲本自身的表现型值有一定的相关性,说明在育种研究中必须注意亲本自身性状的改良,要先考虑双亲的一般配合力效应值,再考虑其组合的特殊配合力来选育强优势组合。练进旺等认为双亲一般配合力均较高的,所配组合该性状表现必定也好,而且,性状表现优良的组合不管其特殊配合力高低,至少有一个亲本的一般配合力是偏高的[8]。粟学俊等2年试验结果表明千粒重、单株粒重2个性状的形成均是不育系的作用大于恢复系,认为育种工作重点应放在不育系上[21]。罗志祥等研究表明,应选择一般配合力高,且特殊配合力方差大的亲本,来筛选强优组合;广义遗传力高的性状有播始历期、株高、单株谷重、千粒重、每穗总粒重、穗长等,狭义遗传力较高的有株高、每穗总粒数、着粒密度、播始历期等,在育种上可利用这些性状来作为参考,进行辅助育种[5]。在稻米品质性状的选择上,张利华等研究表明,狭义遗传力以糙米粒长、糙米粒宽、糙米长宽比、整精米粒长、整精米粒宽、整精米长宽比较高,这些性状可作为早代选择的间接指标。杂种稻米的加工和蒸煮品质性状多数趋于中亲值,利用稻米品质优良的亲本配组可获得稻米品质优良的组合。在品质性状上如垩白度、直链淀粉含量等的选择上,要求双亲的一般配合力效应值应该较小、狭义遗传力应较高[7]。在亚种间杂交稻组合的选育上,陈顺辉等认为提高结实率增加有效穗数,同时改善籽粒饱满度,是发挥两系亚种间杂交稻产量潜力的关键,选用株高一般配合力低(或负值)的亲本,可以起到降低亚种间杂种株高的作用;选用生育期一般配合力低(或负值)的亲本配组,对防止亚种间杂种生育期偏迟是有利的[16]。张祖建等研究认为在亚种间杂交稻的籽粒充实率的遗传中,加性效应和非加性效应相互独立,共同决定其性状表现[22]。证明通过遗传改良提高亚种间杂交稻的籽粒充实率是完全可能的,选配得当可得到籽粒充实率和受精率均高的优良亚种间杂交组合。一般认为,亚种间组合的米质性状多数与母本关系密切,多数理化指标基本上取决于母本,因此,要获得高产优质的亚种间组合,选育或选用农艺性状优良的优质米不育系进行配组是至关重要的。参考文献[1]李荣改,王玉珍,孟祥祯,等.水稻广亲和品种农艺性状的配合力分析[J].华北农学报,1995(2):18-23.[2]齐绍武,盛孝邦.籼型两系杂交水稻主要农艺性状配合力及遗传力研究[J].杂交水稻,2000(3):41-44.[3]游年顺,雷捷成,黄利兴,等.杂交稻数量性状配合力分析[J].福建稻麦科技,1994(2):16-20.[4]廖伏明,周绅炉,盛孝邦,等.籼型三系杂交水稻主要农艺性状配合力研究[J].作物学报,1999,25(5):622-631.[5]罗志祥,丁超尘,陈多璞,等.几个籼型三系杂交水稻亲本的配合力及遗传力研究[J].安徽农业科学,1999(4):315-317.[6]李关土,董世均,李春寿,等.杂交晚稻主要经济性状配合力的研究[J].浙江农业科学,1996(5):15-17.[7]张利华,王建军,李旭晨,等.籼型三系杂交水稻主要农艺性状的配合力分析[J].浙江农业学报,2003,15(1):1-7.[8]练进旺,李勇泉,杨惠杰,等.若干杂交水稻新组合的配合力分析[J].福建稻麦科技,1999(3):1-4.[9]李成荃,程岩,袁勤,等.杂交粳稻品质性状的遗传研究Ò(主要品质性状的配合力分析)[J].杂交水稻,1989(1):35-39.[10]金正勋,崔成焕,秋太权.水稻杂种后代稻米直链淀粉含量的配合力分析[J].东北农业大学学报,1999(2):122-127.[11]黄英金,刘宜柏,饶治祥,等.几个名优水稻品种特异品质性状的配合力分析[J].江西农业大学学报,1995(4):361-367.[12]刘丕庆,吕志仁.籼型杂交水稻糙米氨基酸含量的配合力及与农艺性状的相关分析[J].广西农业生物科学,1995(2):95-100.[13]何光华,袁祚廉,郑家奎,等.水稻籽粒蛋白质、游离氨基酸含量的配合力与杂种优势分析[J].作物学报,1996(2):192-196.[14]扬书化,温圣贤,李泽炳,等.籼型两系杂交水稻的配合力研究[J].华中农业大学学报,2000,19(3):204-208.[15]龙太康,吴凡,王茂理.杂交水稻主要性状的配合力及遗传效应初步研究[J].绵阳经济技术高等专科学校学报,1995(2):1-9.[16]陈顺辉,卢浩然,杨聚宝,等.两系法亚种间杂交稻主要性状的优势和配合力表现及其相关分析[J].福建农业大学学报,1997(1):2-8.[17]龚光明,周国峰,尹楚球,等.籼型两用核不育系主要农艺性状的配合力分析[J].中国水稻科学,1993,7(3):137-142.[18]姜廷波,李任华,孙传清,等.两系杂交水稻主要性状配合力与亲本籼粳分化关系的研究[J].农业生物技术学报,1999(3):89-94.[19]吴为安,胡如英,郑建华,等.籼粳杂种优势及配合力的研究[J].福建稻麦科技,1990(2):12-19.[20]李耘,赵甘林,左永树,等.不同环境下籼型杂交稻整精米率的配合力研究[J].西南农业学报,2003,16(2):22-25.[21]粟学俊,韦鹏霄,吕志仁,等.杂交水稻产量性状配合力研究[J].广西植物,2004,24(1):91-96.[22]张祖建,未庆森.亚种间杂交稻籽粒充实率表现及其配合力[J].江苏农学院学报,1995,16(2):15-19.