西藏13個甘藍型油菜自交品系的配合力及主要性狀的遺傳力

李施蒙， 袁玉婷， 王晉雄

(西藏自治區農牧科學院 農業研究所， 西藏 拉薩 850000)

0 引言

【研究意義】油菜是西藏主要的油料作物和重要的經濟作物，隨著西藏人民生活水平的提高和飲食習慣的改變，菜籽油需求量逐年上升，西藏自產菜籽油供不應求[1]。在耕地面積限制下，提高油菜單產是解決西藏菜籽油供需矛盾的有效方式之一。西藏地處高原，屬特殊的高寒、高海拔氣候，油菜育種工作始于20世紀70年代[2]，起步較晚，在油菜雜交種的育成方面進程緩慢。因此，利用雜種優勢實現油菜高產優質對現階段西藏油菜育種工作具有重要的現實意義?！厩叭搜芯窟M展】親本的選配是雜交育種的關鍵，親本配合力的高低是評價雜交組合配合能力的指標，是親本選擇的重要依據[3]。配合力分析在油菜、小麥、玉米、棉花、蔬菜等方面研究較多[4-9]，親本配合力分析可減少親本選配的盲目性。【研究切入點】本地資源對當地氣候、海拔、栽培條件等適應性強，在雜交親本的選配上可重點利用。分析西藏當地油菜品種(系)主要農藝性狀的配合力，可為西藏油菜雜交育種優勢親本的選擇提供理論依據。【擬解決的關鍵問題】采用Griffing完全雙列雜交方法，對西藏13個甘藍型油菜品系配制169個組合的配合力分析，并對株高、一次分枝數、分枝部位、主序長度、角果密度、角果長度、主序角果數、單株角果數、每果粒數、千粒重共計10個主要農藝性狀進行遺傳力分析，旨在提高油菜優勢組合的選配效率，為西藏油菜雜交親本的選配和強優勢雜交組合的選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選擇13份西藏當地甘藍型油菜資源作為供試親本，均為西藏自治區農牧科學院農業研究所選育的高代自交品系，編號為Z1～Z13。

1.2 試驗方法

2020年7月在西藏自治區農牧科學院農業研究所試驗地對13個自交品系按照Griffing完全雙列雜交設計進行組配授粉，配成169個雜交組合。收獲雜交種子后于同年9月播種于云南元謀南繁基地，169個雜交組合采用隨機區組設計，2次重復，5行區，行長1.0 m，行株距0.4 m×0.25 m，小區面積2 m2。成熟期各小區隨機選取5株進行農藝性狀測定，考察株高、一次分枝數、分枝部位、主序長度、主序角果數、角果密度、單株角果數、角果長度、每果粒數和千粒重10個農藝性狀，用于估算親本的一般配合力和雜交組合的特殊配合力及反交效應值。配合力及遺傳力估算參照榮廷昭等[3]介紹的方法，其中配合力分析采用固定模型，遺傳力分析采用隨機模型。

1.3 數據統計分析

采用DPS 7.05進行數據分析處理。

2 結果與分析

2.1 雜交組合間各農藝性狀的遺傳差異

通過對西藏13份甘藍型油菜親本完全雙列雜交子代10個農藝性狀的方差分析結果(表1)看出，完全雙列雜交子代10個農藝性狀在不同組合間的差異均達極顯著水平。因此，169個雜交組合間存在顯著的遺傳差異，可進一步進行各組合配合力分析。

表1 169個雜交組合各農藝性狀方差分析的項目值

2.2 親本配合力方差分析

從表2看出，株高、分枝部位、一次分枝數、主序長度、主序角果數、角果密度、單株角果數、角果長度、每果粒數9個農藝性狀各親本的一般配合力(GCA)效應F值、雜交組合特殊配合力(SCA)效應F值和反交效應(REC)F值均達極顯著差異水平(P<0.01)，千粒重的一般配合力效應F值、特殊配合力效應F值達極顯著差異水平，說明10個性狀各親本的GCA存在真實差異，各組合的SCA及REC也存在真實差異，即雜交F1代的10個農藝性狀主要受親本基因型影響。千粒重的反交效應F值未達顯著差異水平，說明千粒重正、反交之間無顯著差異。株高、分枝部位、一次分枝數的GCA方差小于SCA方差，說明株高、分枝部位、一次分枝數起主要作用的是非加性效應。而主序長度、主序角果數、角果密度、單株角果數、角果長度、每果粒數、千粒重的GCA方差大于SCA方差，說明這7個性狀中起主要作用的是加性效應。

表2 13×13完全雙列雜交配合力方差分析結果(F值)

2.3 親本一般配合力效應

2.3.1 一般配合力效應值 從表3看出，油菜同一性狀不同親本的一般配合力效應值不同，同一親本不同性狀的一般配合力效應值也不同，說明在油菜雜交組合中，不同親本對雜交子代性狀的影響有一定差異。株高：親本Z1的一般配合力效應值最高，為7.81，其次為Z3和Z12，是選育高稈油菜的很好親本；其他正向效應還包括Z7、Z6、Z5、Z10和Z4；其余親本株高配合力效應值均為負值，親本Z8的負向效應最大，為-8.84。一次分枝數：親本Z10的正向效應最大，為0.68；其次為Z9。分枝部位：以Z13的正效應最大，為5.92；其次為Z5、Z12和Z11。主序長度：僅Z7、Z9、Z1、Z3和Z4為正效應，以Z7的正效應值最大，為5.98。主序角果數：以Z6的正效應最大，為5.17。角果密度的一般配合力各親本間差異最小，以Z10的正效應最大，為0.13。角果長度：5個親本為正效應，以Z12最大，為0.88。每果粒數：以Z9的正效應最大，為1.53；其次是Z2，為1.28。單株角果數：以Z10的一般配合力正效應最大，為53.07；其次為Z3，表明利用該親本雜交后代的單株角果數較多；而7個親本為負效應，以Z13的負效應最大，為-53.47，表明親本Z10和Z3在高產育種方面是很好的種質材料。千粒重：以Z3和Z12的效應值最大，均為0.23。

表3 13個油菜親本性狀一般配合力效應值

2.3.2 一般配合力排序 根據13個親本各性狀一般配合力效應值大小，采用倒序計分法進行排名，結果顯示(表4)，13個親本中綜合得分最高的是Z12和Z10，Z12主要表現在株高、分枝部位、角果長度、千粒重性狀上，該親本的一般配合力效應值較高；Z10主要表現在一次分枝數、主序角果數、角果密度、單株角果數性狀上，該親本的一般配合力效應值較高。表明Z12和Z10是較為理想的親本材料?？傮w看，13個親本的一般配合力高低為Z12=Z10>Z7=Z3>Z1>Z9>Z4>Z6>Z5>Z2>Z11>Z13>Z8。針對產量相關性狀(單株角果數、每果粒數、千粒重)，13個親本的配合力高低為Z7>Z1>Z12=Z10=Z9>Z3>Z2>Z5>Z4>Z8>Z11=Z6>Z13。13個親本中，在10個農藝性狀和產量相關性狀上，Z12、Z10、Z7、Z3、Z1、Z9一般配合力效應值綜合表現均排前6位，在雜交組合的選配上可重點利用。

表4 親本一般配合力名次倒序計分

2.4 油菜組合的特殊配合力效應

特殊配合力(SCA)是評價雜交子代某性狀的表現是否優于雙親的遺傳指標。反交效應(REC)是選擇優良雜交組合中的正交組合還是反交組合的重要評價指標。若反交效應值為正，說明親本在正交情況下雜交子代的性狀表現優于雙親，選擇正交組合；若反交效應值為負，說明親本在正交情況下會降低雜交子代的性狀表現，選擇反交組合[10]。通過特殊配合力(SCA)和反交效應(REC)分析，可明確雜交油菜在各性狀上的優良組合。

2.4.1 油菜組合在各性狀的特殊配合力 由表5可知，10個農藝性狀中，特殊配合力表現最優的組合分別為株高Z1×Z3(Z3×Z1)，分枝部位Z1×Z3(Z3×Z1)，一次分枝數Z1×Z6(Z6×Z1)，主序長度Z4×Z8(Z8×Z4)，主序角果數Z6×Z13(Z13×Z6)，角果密度Z2×Z10(Z10×Z2)，角果長度Z3×Z7(Z7×Z3)，每果粒數Z7×Z13(Z13×Z7)，單株有效角果數Z4×Z11(Z11×Z4)，千粒重Z1×Z12(Z12×Z1)。根據各性狀選出的優良雜交組合的REC效應值正負，確定各性狀的優良雜交組合為株高Z3×Z1,分枝部位Z1×Z3,一次分枝數Z6×Z1,主序長度Z4×Z8,主序角果數Z13×Z6,角果密度Z2×Z10,角果長度Z3×Z7,每果粒數Z7×Z13,單株有效角果數Z11×Z4,千粒重Z1×Z12。

表5 油菜正交組合(78個組合)各性狀的特殊配合力效應值

2.4.2 油菜組合在產量綜合性狀的特殊配合力 綜合分析雜交組合產量構成相關性狀(單株角果數、每果粒數、千粒重)的特殊配合力效應值(表6)看出，高產雜交組合為Z4×Z11(Z11×Z4)、Z3×Z9(Z9×Z3)、Z5×Z9(Z9×Z5)、Z1×Z8(Z8×Z1)、Z8×Z9(Z9×Z8)。綜合單株角果數、每果粒數、千粒重性狀的反交效應值(REC值)，明確油菜高產雜交組合為Z11×Z4、Z3×Z9、Z9×Z5、Z1×Z8和Z9×Z8。

表6 油菜組合在產量綜合性狀的特殊配合力及反交效應值(SCA效應值排前10位的組合)

2.5 油菜農藝性狀的遺傳力

從表7看出，10個性狀中，除角果長度的廣義遺傳力超過50%，其余性狀的遺傳力均未超過50%，以單株角果數的廣義遺傳力最低(7.04%)。表明組合間角果長度的差異以遺傳變異為主，受環境影響最小。因此，可對角果長度性狀進行早期選擇，并作為雜交親本的選擇指標。其余性狀的遺傳力均不高，推測受基因加性和非加性效應共同控制，且受環境影響較大，該類性狀不宜進行早期選擇，可通過改變栽培技術條件來改良這些性狀。

表7 油菜各性狀的遺傳力

3 討論

目前，有關油菜親本配合力分析研究較多[4，11-17]，但開展完全雙列雜交研究的較少，完全雙列雜交指試驗材料間配置所有可能的雜交組合，包括正反交和自交，相比不完全雙列雜交，完全雙列雜交所配置的雜交組合數較多。多數研究顯示，作物親本的一般配合力和組合的特殊配合力無必然聯系[18-22]，雜交組合的特殊配合力與雙親一般配合力表現一致[20]。本研究認為，一般配合力和特殊配合力有一定聯系，但不是完全表現一致，即特殊配合力較高的組合其雙親本或親本之一的一般配合力通常也高，但也存在其親本的一般配合力不高或者很低的情況。如單株角果數性狀，組合Z4×Z11的SCA最高，但親本Z4和Z11的一般配合力很低，分別為-17.06和-41.40；同時，一般配合力高的親本其組合特殊配合力不一定高，如千粒重性狀，親本Z1、Z7、Z12的GCA較高，但組合Z1×Z7、Z7×Z12的SCA為負值，分別為-0.07和-0.05。因此，在進行雜交組合選配時，應綜合考慮親本的一般配合力和組合的特殊配合力。

前人關于油菜親本配合力的研究中各性狀遺傳力的大小也不盡一致[19-22]，可能是由于試驗材料不同，親本對雜交后代各性狀作用的大小不同導致[16]。但在油菜主要農藝性狀中，各性狀的遺傳力相對大小基本一致，如在千粒重遺傳力研究方面，張國建等[14]研究的油菜千粒重廣義遺傳力為49.99%，羅玉秀等[23]研究的千粒重廣義遺傳力為34.83%，李浩杰等[11]研究的千粒重遺傳力為41.08%。本試驗結果與前人研究具有一致性，即千粒重的遺傳力較低(小于50%)，應推遲世代進行選擇。角果長度可能會影響角粒數和粒重，因此也是重要的農藝性狀之一，但在前人研究中較少有體現。本試驗中角果長度的廣義遺傳力超過50%，可對該性狀進行早期選擇。

4 結論

以西藏13份甘藍型油菜資源(編號Z1～Z13)作親本，采用完全雙列雜交設計，對親本和組合進行配合力分析，并對主要農藝性狀進行遺傳力估算。結果表明，親本Z12、Z10、Z7、Z3、Z1、Z9一般配合力效應值綜合排名前6位，可作為雜交油菜的理想親本；從產量性狀的組合特殊配合力效應值看，Z11×Z4、Z3×Z9、Z9×Z5、Z1×Z8、Z9×Z8為最佳雜交組合。在油菜10個主要農藝性狀中，角果長度的廣義遺傳力超過50%，表明組合間角果長度的差異以遺傳變異為主，受環境影響最小。因此，可對角果長度性狀進行早期選擇，并作為雜交親本的選擇指標；其余性狀的遺傳力均不高，推測受基因加性和非加性效應共同控制，且受環境影響較大，該類性狀不宜進行早期選擇。