陸地棉芽黃突變體雜種優勢及配合力分析

董承光，周小鳳，馬曉梅，王 娟，韓柏岳，王 新，田 琴，李保成*

(1.新疆農墾科學院棉花研究所，新疆 石河子 832000； 2.山西省農業技術推廣總站，山西 太原 030002)

【研究意義】棉花芽黃性狀是一種葉片表現出葉綠素缺乏的黃色突變性狀，尤其在苗期表現明顯、穩定且容易辨別，是理想的標記性狀[1]。【前人研究進展】已有研究表明，芽黃性狀遺傳方式簡單，大多受一對隱性基因控制[2]。因此芽黃性狀可作為優異基因資源應用于棉花種質創新及雜種優勢的研究[3-4]。首先，芽黃性狀可直接用于棉花雜種優勢研究，芽黃品系與常規品種之間雜交，F1具有明顯雜種優勢，雜種優勢利用潛力較大[5-7]；另外，芽黃還可作為指示性狀用于棉花不育系及恢復系等三系雜交棉的選育應用[8]。配合力是雜種優勢利用和親本選配的重要參考指標[9]。在棉花雜種優勢利用中，選擇優異親本材料，評價親本材料的配合力對雜交棉選育具有重要的意義[10-11]。【本研究切入點】本研究以課題組發現和選育的4個芽黃突變材料71-7、62-17、115-23、53-39為研究對象，與4個常規優良品系進行雜交，采用不完全雙列雜交設計(NCⅡ)，分析F1代產量和纖維品質性狀的雜種優勢和配合力。【擬解決的關鍵問題】本研究以期為今后利用這些芽黃材料提供理論依據，并為新疆高效雜交棉品種選育提供新的育種途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與田間試驗

按照不完全雙列雜交的要求，分別以71-7、62-17、115-23、53-39 4個芽黃材料為母本，以石大棉268、XNY16-1、金墾1763、魯早452 4個優良品系為父本，2018年配制16個組合(表1)，獲得F1種子，2019年，將16個組合的F1種子種植于新疆農墾科學院棉花研究所試驗基地，試驗采用隨機區組設計，重復3次，行長8.8 m，寬窄行66 cm+10 cm，6行區，株距10 cm。對照品種為新陸早61號，各材料人工點播，膜下滴管栽培，以當地常規方法進行田間管理。

1.2 性狀調查及數據處理

在棉花吐絮后期每小區收中部20鈴，室內扎花考種單鈴重、衣分、衣指、籽指；考種結束后，分別取每個材料的皮棉10～15 g檢測棉花纖維品質，包括：纖維長度、比強度、麥克隆值、整齊度、伸長率；各性狀調查標準參考棉花種質資源描述規范和數據標準[12]，纖維品質檢測在農業部西北內陸區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室纖維檢測室印度普瑞美HFT9000纖維檢測儀上進行；數據分析采用EXCEL及DPS軟件進行分析，其中競爭優勢=(F1-CK)/CK×100 %。

2 結果與分析

2.1 各雜交組合的競爭優勢分析

以新陸早61號為對照，分析4個芽黃突變體和常規棉品種間16個組合雜種一代的競爭優勢，如表2所示，衣分、單鈴重、衣指和籽指4個主要產量性狀的平均競爭優勢均為正值，分別為0.96 %、4.98 %、11.78 %和10.78 %；而纖維長度、纖維比強度、馬克隆值、整齊度及伸長率等5個纖維品質性狀中，只有馬克隆值的平均競爭優勢為正值，為2.95 %，其它4個性狀的平均競爭優勢則表現為負值。就各性狀的優勢組合率而言，4個產量性狀的優勢組合率都達到75 %以上，其中衣指性狀的16個組合全部表現為正向競爭優勢，而5個纖維品質性狀的優勢組合率較低，尤其纖維比強度性狀16個組合全部表現為負向競爭優勢。

2.2 各性狀方差分析和配合力方差分析

由表3可以看出，9個性狀中除整齊度在16個F1組合基因型間表現差異不顯著外，其它8個性狀的表現均為顯著或極顯著水平，說明這些性狀的變異主要受核基因控制，并可進行進一步的配合力分析。衣分、單鈴重、衣指、籽指和伸長率等5個性狀的特殊配合力方差均不顯著，而一般配合力方差達顯著或極顯著水平，說明這5個性狀可能主要受加性基因效應控制；纖維長度性狀同時具有極顯著的母本一般配合力方差和顯著的組合間特殊配合力方差，說明該性狀可能主要受母本的加性基因效應控制，而且基因的非加性效應作用也明顯存在。

表1 各雜交組合親本來源

表2 各組合 F1代產量及纖維品質性狀的競爭優勢

表3 各性狀的配合力方差分析結果

2.3 親本的一般配合力分析

一般配合力是指某一親本品種和其他若干品種雜交后，雜交后代在某個數量性狀上表現的平均值。它反映了親本品種把性狀傳遞給后代群體的能力，可以在品種之間進行比較，以選擇最佳的雜交親本。一般來說，衣分、單鈴重、衣指、子指、纖維長度、比強度等性狀的一般配合力越高越好，而馬克隆值性狀的一般配合力越低越好。本研究對8個親本的一般配合力進行了分析，從表4可以看出，一般配合力在同一親本的不同性狀間和同一性狀的不同親本間效應大小各不相同。在母本中，芽黃材料53-39表現較好，馬克隆值一般配合力表現為負值，其它8個性狀的一般配合力全部表現為正值，說明其在所有9個性狀上具有正向加性基因效應，其次為62-17材料，9個性狀中有5個性狀(單鈴重、衣指、纖維長度、纖維比強度和馬克隆值)表現出正向效應，再次為71-7和115-23，分別只有1個性狀表現出正向效應；在父本中，XNY16-1表現較好，9個性狀中有6個性狀(衣分、單鈴重、纖維長度、纖維比強度、馬克隆值、整齊度)表現出正向效應，其次為石大棉268 和魯早452，分別有5個性狀表現出正向效應，再次為金墾1763，有3個性狀表現為正向效應。綜合來說，53-39和XNY16-1 2個材料是良好的雜交親本材料，可作為骨干親本用于后續的雜交育種研究。

表4 各親本產量品質性狀一般配合力的相對效應值

2.4 雜交組合的特殊配合力分析

特殊配合力反映了特定親本組合產生雜種優勢的潛在能力，依據此可以選配最佳的組合。由表5可以看出，本研究所組配的16個雜交組合特殊配合力在不同性狀上效應表現各不相同。結合當前新疆棉花育種實際，衣分、纖維長度、纖維比強度為重要育種目標性狀，因此理想的雜交組合應在上述性狀表現上具有較高的特殊配合力，就衣分的特殊配合力而言，組合K15(53-39×金墾1763)、K1(71-7×石大棉268)、K2(71-7×XNY16-1)表現較好；就纖維長度的特殊配合力而言，表現較好的組合有K3(71-7×金墾1763)、K5(62-17×石大棉268)、K4(71-7×魯早452)；就纖維比強度而言，組合K10(115-23×XNY16-1)、K15(53-39×金墾1763)、K5(62-17×石大棉268)表現較好。

表5 各組合特殊配合力效應值

表6 各組合的總配合力效應

2.5 各性狀的總配合力效應值分析

將父本的一般配合力、母本的一般配合力以及它們配制的雜交組合的特殊配合力效應值按照簡單的線性關系相加之和便是總配合力效應，它可以更好的判斷雜交組合的優劣，對棉花雜交育種具有很好的指導意義。由表6可知，組合K5(62-17×石大棉268)，K13(53-39×石大棉268)，K14(53-39×XNY16-1)，K15(53-39×金墾1763)，K16(53-39×魯早452)的總配合力效應在大部分性狀上表現為正向效應，組合綜合表現良好。

3 討 論

芽黃性狀在棉花雜種優勢研究中具有重要的利用價值，前人對芽黃材料的雜種優勢利用研究表明，陸地棉芽黃品系與常規品種雜交，其F1具有明顯的雜種優勢，雜種后代的利用潛力較大[6-7]，王學德等[5]以芽黃品系配制的雜交組合表明，其F1代產量性狀優勢最大，產量構成因素和早熟性次之，纖維品質性狀也存在優勢。本研究以課題組發現和選育的4個芽黃突變材料為母本，以4個常規優良品系為父本配制了16個組合，結果表明利用芽黃突變材料進行F1代雜種優勢利用，可以提高棉花產量，尤其衣指和籽指的增加。然而從纖維品質性狀的競爭優勢看，尤其纖維長度和纖維比強度2個主要育種目標，大部分組合表現出負向競爭優勢，優勢組合率較低，進一步反映出產量和品質性狀的負相關性[13-14]。

配合力分析可用以評價一個親本材料在雜種優勢利用或雜交育種中的利用價值。本研究發現一般配合力在同一親本的不同性狀間和同一性狀的不同親本間效應大小各不相同，與前人研究結果較為一致[15]。本研究8個親本材料中，芽黃材料53-39在所有9個性狀上一般配合力均表現為正向加性基因效應，而且由其所配制的4個組合其總配合力效應在大部分性狀上表現為正向效應，組合綜合表現良好。說明該芽黃材料可以作為重要親本材料應用于后續的雜交育種研究。另外，通過對雙親和雜交組合各性狀的一般配合力和特殊配合力分析發現，雙親一般配合力和組合特殊配合力之間沒有必然的相關關系，親本一般配合力高的性狀，組合特殊配合力不一定高，反之亦然。因此，在棉花育種實踐中，要得到強優勢組合，應均衡考慮一般配合力及特殊配合力。本研究結果中，從綜合性狀來看，K5、K13、K14、K15和K16等組合具有較大利用潛力。

4 結 論

利用芽黃突變材料進行F1代雜種優勢利用，其產量相關性狀雜種優勢明顯；芽黃材料53-39各性狀的一般配合力較好，且與其組配的雜交組合綜合表現優良，可作為優良的雜交親本材料進行后續的雜交棉育種研究；組合K5、K13、K14、K15和K16等5個組合具有較高的總配合力效應，組合綜合表現良好，可進一步應用于雜交棉強優勢組合選育研究。