棉花自交系产量性状与品质性状的配合力及其相关性研究

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　　摘要：采用不完全双列杂交方法，将11个棉花自交系按7×4组成28组进行杂交并获得杂交材料，再加上亲本和对照组一共40个材料，并对其籽棉重、皮棉重等产量性状以及伸长率、断裂比强度等品质性状进行调查收集数据，再利用DPS软件计算其配合力，用SPSS软件对其进行相关性分析。结果显示，一般配合力高的亲本有S4、S6、S9、S11，特殊配合力较高的亲本组合有S4×S8（单株成铃数）、S5×S8（单铃重、籽棉重）、S6×S11（皮棉重）、S3×S8（衣分）、S3×S11（断裂比强度、伸长率）、S2×S8（整齐度指数）；产量构成因素与籽棉产量的相关系数大小依次为单铃重>皮棉重>单株成铃数>衣分。这一信息启示我们，提高棉花产量应以提高单铃重、单株成铃数为主要途径。
　　关键词：棉花；自交系；配合力；相关性
　　中图分类号：S562.032文献标识号：A文章编号：1001-4942（2015）04-0021-05
　　收稿日期：2015-01-29
　　基金项目：国家“863”计划课题（2011AA10A102）；湖南省棉花科学研究所所长青年创业基金项目（HNMKS2014SJ002）；国家转基因生物新品种培育科技重大专项“高产转基因棉花新品种培育”（2014ZX08005-001-007）；棉花生物学国家重点实验室开放课题（CB2015A18）
　　作为我国主要经济作物之一的棉花，专家学者从遗传学、作物育种学等方面通过大量试验研究利用其杂种优势，推广杂交棉。但绝大部分作物杂交育种方法是随机杂交试验[1～3]，而随机杂交试验盲目性较大，同时耗费大量人力物力，得到的结果却并不理想。针对此问题，提高选择亲本和配制组合的预见性、进行杂种优势预测是十分必要的[4]。结合玉米[5～]、大豆[8]、水稻[9，10]等大田作物上已有很多杂种优势预测方面的报道，发现计算亲本配合力可为作物育种工作提供有效的参考。配合力的高低也是衡量一个自交系优劣的主要标准之一[6]，随着育种水平的不断提高，测定棉花自交系的配合力显得越来越重要。本研究的目的是通过测定棉花自交系主要性状的配合力，为棉花强优势组合的选配提供依据。
　　1材料与方法
　　1.l供试品种与试验设计
　　2012年冬季在海南南繁时利用S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7七个棉花自交系作为母本（P1组），S8、S9、S10和S11四个棉花自交系作为父本（P2组），按NCⅡ巢式遗传交配设计组配（7×4），共配制28个杂交组合并于当年获得杂交材料，加上亲本和对照组一共40个材料。2013年种植于湖南省棉化科学研究所德山实验基地。随机区组设计，重复3次。单行区，行长5m，行距2m，株距为0.5m。田间按常规进行管理。
　　1.2数据调查与分析
　　9月15日调查棉花的株高、果枝数和单株成铃数；10月10～20日每小区收正常吐絮铃250个，进行室内考种，包括铃重、衣分、子指、籽棉产量和皮棉产量；以11月20日前收花量按小区计产；每小区随机取20g皮棉送农业部棉花品质监督检验测试中心（HVICC）作纤维品质测试。
　　试验数据利用DPS软件分析供试材料的一般配合力和特殊配合力，使用SPSS软件分析供试材料产量性状和品质性状之间的相关性。
　　2结果与分析
　　2.1各性状在基因型上的差异
　　方差分析结果显示，供试组合的各性状在基因型上存在着极显著差异，这说明不完全双列杂交的28个组合和11个亲本在所研究的9个性状上分别存在着真实性的遗传差异，进一步对供试组合的两组亲本及其杂种的9个农艺性状进行配合力分析。
　　2.2一般配合力分析
　　2.2.1母本一般配合力分析母本（P1组）7个材料的产量、品质性状的一般配合力情况见表2产量性状中，单株成铃数的一般配合力表现为正效应值的有S1、S2、S4、S6，其中S6的一般配合力效应值最大，达到12.6974，其次为S1，效应值为10.5931，而S3、S5、S7的一般配合力表现为负效应值。单铃重的一般配合力表现为正效应值的有S4、S5、S6，其中S6的一般配合力正效应值较大，为8.0531，而S1、S2、S3、S7的一般配合力表现为负效应值。皮棉重的一般配合力表现为正效应值的有S2、S4、S5、S6，其中S6的一般配合力正效应值较大，达到了9.4967，而S1、S3、S7的一般配合力表现为负效应值。籽棉重的一般配合力表现为正效应值的有S4、S5、S6，其中S6的一般配合力正效应值较大，为8.0536，而S1、S2、S3、S7的一般配合力表现为负效应值。衣分的一般配合力表现为正效应值的有S2、S6、S7，它们的效应均不是很高，而S1、S3、S4、S5的一般配合力表现为负效应值。
　　就品质性状来看，S3、S4的断裂比强度以及伸长率的一般配合力均表现为正效应值，分别达到8.9357、7.3421（断裂比强度）、1.9453、2.6814（伸长率），S1、S2、S5、S6断裂比强度以及伸长率的一般配合力均为负效应值，S7断裂比强度的一般配合力为负效应值，而伸长率的一般配合力为正效应值；马克隆值的一般配合力表现为正效应值的有S1、S2、S4，其中S1、S2的一般配合力较大，分别为7.9831、5.8774；整齐度指数的一般配合力为正值的有S1、S3、S5、S7。
　　2.2.2父本一般配合力分析父本（P2组）4个材料的产量、品质性状的一般配合力情况见表3。产量性状中单株成铃数的一般配合力表现为正效应值的有S8、S9，而S10、S11表现为负效应值。单铃重的一般配合力表现为正效应值的有S9、S11，而S8、S10表现为负效应值。皮棉重的一般配合力表现为正效应值的有S10、S11，而S8、S9表现为负效应值。籽棉重的一般配合力表现为正效应值的有S9、S11，而S8、S10表现为负效应值。衣分的一般配合力表现为正效应值的有S10，而S8、S9、S11表现为负效应值。 　　品质性状中，S11的断裂比强度、伸长率、整齐度指数的一般配合力都为正效应值，分别为8.1877、3.3999、0.2581，其余父本的断裂比强度、伸长率、整齐度指数的一般配合力都为负效应值；而S8、S9的马克隆值的一般配合力为正效应值，分别为5.2871、2.9809。
　　2.3特殊配合力（较优组合）分析
　　单株成铃数中，特殊配合力最大的组合为S4×S8（SCA=10.8126），较高的有S2×S11（SCA=9.2905）、S3×S8（SCA=6.3368）、S5×S10（SCA=6.7090）、S1×S10（SCA=6.6422）。S4×S8除了单株成铃数，其余产量性状的特殊配合力都为负效应值，但其品质性状中断裂比强度（SCA=5.9273）以及伸长率（SCA=1.6649）的特殊配合力为正效应值。
　　单铃重特殊配合力最大的组合是S5×S8（SCA=8.6520），其次是S6×S11（SCA=7.4886）、S1×S10（SCA=6.1705）、S7×S10（SCA=6.0674）。S5×S8产量性状中皮棉重、籽棉重的特殊配合力相对较高，分别为6.7971、8.6562，而单株成铃数和衣分的特殊配合力为负效应值：但这个组合的品质性状较差。
　　皮棉重特殊配合力最优组合是S6×S11（SCA=8.3503），此组合的其余产量性状的特殊配合力都为正效应值，分别为单株成铃（SCA=1.1404）、单铃重（SCA=7.4886）、衣分（SCA=0.7013）、籽棉重（SCA=7.4591）；较优组合有S7×S10（SCA=7.9037）、S4×S9（SCA=6.4006）、S5xS8（SCA=6.7971）。
　　衣分特殊配合力最优组合为S3×S8（SCA=3.5440），此组合的其余产量性状的特殊配合力都为正效应值，分别为单株成铃（SCA=6.3368）、单铃重（SCA=2.0544）、皮棉重（SCA=5.5127）、籽棉重（SCA=2.0161）；较优组合有S5×S11（SCA=3.4309）、S6×S10（SCA=3.2429）。
　　籽棉重特殊配合力最优亲本组合为S5×S8（SCA=8.6562），此组合单铃重的特殊配合力较高；较优组合有S6×S11（SCA=7.4591）、S1×S10（SCA=6.1445）、S3×S9（SCA=5.5773）、S1×S9（SCA=5.6099）。
　　断裂比强度特殊配合力最优组合为S3×S11（SCA=8.4316），此组合产量性状的特殊配合力都为负效应值，而其品质性状的特殊配合力效应值均为正值；较优组合有S1×S9（SCA=7.1632），该组合产量性状的特殊配合力效应值均为正值。
　　伸长率特殊配合力最优组合为S3×S11（SCA=2.1206），此组合断裂比强度的特殊配合力效应值也为最优，而其产量性状的特殊配合力都为负效应值；较优组合有S4×S8（SCA=1.6649）、S4×S9（SCA=1.5948）。
　　整齐度指数特殊配合力较好的组合亲本为S2×S8（SCA=1.4806）、S7×S9（SCA=1.4764）、S4×S9（SCA=1.0490）。
　　3相关性分析
　　3.1产量构成因素与产量（籽棉）的相关分析
　　从供试材料各产量构成因素对产量影响的相关系数（表5）来看，除皮棉重与籽棉重、单铃重与籽棉（皮棉）重的相关系数达0.01极显著水平外，其余性状与产量的相关均不显著。产量构成冈素与籽棉产量的相关系数大小依次为单铃重（1.000）>皮棉重（0.887）>单株成铃（0.338）>衣分（-0.251）。
　　3.2品质因素与产量（籽棉）的相关分析
　　由表6看出，供试材料的产量高低与品质性状之间呈负相关。马克隆值与断裂比强度、伸长率呈显著负相关，断裂比强度与伸长率呈极显著正相关，其余各品质性状间相关不显著。
　　4结论
　　配合力是亲本（纯系、自交系或品种）材料在由它所产生的杂种一代或后代的产量或其它性状表现中所起作用相对大小的度量，也是育种的一个重要指标，配合力大小可为选育提供较大参考[11]。本试验结果表明，S4、S6的一般配合力较高，以S4、S6为母本的组合均能产生较优性状，以S9、S11为父本的组合其性状表现相对较优。就育种来说，选择一般配合力效应值高的亲本，有利于选配出强优势的杂交组合。而值得提出的是母本S1单株成铃的一般配合力较高，为10.5931，但其它产量性状的一般配合力较低，所以不能作为最优育种之选，可以作为有针对性的育种材料。
　　试验计算得出，有7个特殊配合力较高的亲本组合，即：S4×S8（单株成铃数）、S5×S8（单铃重、籽棉重）、S6×S11（皮棉重）、S3×S8（衣分）、S3×S11（断裂比强度）、S3×S11（伸长率）、S2×S8（整齐度指数）。这7个组合可作为较优亲本组合，对其进行下一步研究，确定其利用价值。在选配优良杂交种时，不但考虑一般配合力相对较高的自交系作为杂交亲本，也应考虑那些亲本的一般配合力相对较低但特殊配合力相对较高的组合[12，13]。本试验还进行了品质性状与产量、产量构成因素与产量的相关性分析，发现品质性状与产量呈负相关；品质性状间马克隆值与断裂比强度、伸长率呈显著负相关，断裂比强度与伸长率呈极显著正相关，其余各品质性状间相关不显著；产量构成因素与籽棉产量的相关系数大小依次为单铃重（1.000）>皮棉重（0.887）>单株成铃（0.338）>衣分（-0.251）。这一信息启示我们，提高棉花产量应以提高单铃重、单株成铃为主要途径。
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