豌豆高产育种的选择指数分析

豌豆高产育种的选择指数分析 杨如达 1 杨林栋 1 林凤仙 1 贺维翔 2 1 山西省农业科学院高寒区作物研究所 037008 山西大同 2 朔州市朔城区农业局 036000 山西朔州 摘要豌豆株粒重 Y 与株荚数 X1 荚粒数 X2 百粒重 X3遗传密切相关 本试验用 NC 遗传 交配设计研究株粒重选择指数的数量关系 结果表 明 选择指数 I 1 1644X1 0 3486X2 1 6031X3 指数效率为 0 84 用该数量尺度指导豌豆高产育种 准确有效 关键词豌豆 选择指数 指数效率 豌豆可清炒鲜煮菜用 也可子粒磨制粮用 其生 育期短 耐瘠薄 调茬 养地 是高寒山区群众喜爱的 作物 在山西 内蒙 甘肃 宁夏和青海山地丘陵区约 有 13 万 hm2以上的种植面积 开展豌豆品种选育 推广有益于山区调整产业 脱贫致富 1 豌豆属自 花授粉作物 性状遗传稳定 杂交后代连锁遗传较 多 组合早代分离群体稳定 2 利用与株粒重相关 的株荚数 荚粒数和百粒重遗传信息 用选择指数法 构建的数量模型 对组合早代进行单株选择 能较准 确地预选目标单株 淘汰非目标材料 事半功倍地加 作者简介 杨如达 副研究员 主要从事农作物成果转化和豆类育种 研究 基金项目 山西省农科院育种工程项目 收稿日期 2010 11 24 修回日期 2010 12 15 快育种进程 3 5 这种株选方法在玉米 小麦 水稻 及部分蔬菜作物应用报道颇多 但在豌豆育种上相 关报道较少 本试验旨在明确豌豆株粒重的选择指 数及其效率 为豌豆高产育种提供参考依据 1材料与方法 1 1试验材料 供试材料为右试 2 号 A266 中畜 4 号复合 杂交的后代群体 这个组合后代目标性状多 选育 潜力大 2000 年已从该群体中选育出品种晋豌 2 号 1 2试验方法 试验在山西省农业科学院高寒区作物研究所毛 家皂原种场进行 小区面积 6 6m2 每区 8 行 施 底肥羊粪 7 500kg hm2 磷酸二铵 225kg hm2 2010 年 4 月 20 日播种 5 月 15 日出苗后小区保苗 400 株 6 月 20 日现蕾期追施尿素 150kg hm2 8 月下 旬收获后室内考种 测株荚数 荚粒数 百粒重和株 粒重 1 3试验设计和数据分析 从 F2群体中随机选出 4 个父本 简写 m 4 櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓 个 Considering on Introducing New Varieties to Increase the Innovation Ability in Beijing Xu Yihua Wu Jie Tong Ruiping Wang Zhiling Li Yunfu Beijing Academy of Agriculture and Forestry Beijing 100093 China AbstractThe technology service ability can be enhanced rapidly through introducing new varieties systemically which is one of the most important activities of agriculture research In this process the way of strengthening regional cooperation and improving the innovation should be regarded as priorities in the management of agriculture re search The work of introducing new varieties including vegetables edible fungus grains and fruits setting up the exhibited site and holding farmer viewing meetings in Beijing Academy of Agriculture and Forestry were presented Finally the suggestions about protecting of intellectual property improving the innovation ability and constructing the cooperative network in the progress of introducing were given Key wordsIntroducing Technology service Innovation 001 作物杂志Crops2011 2 母本 简写 f 采用 NC 遗传交配设计 配成 16 个 组合材料 分别用 m1f1 m1f2 m4f4表示 田间随 机区组排列 3 次重复 每小区随机抽样 10 株 统 计株荚数 X1 荚粒数 X2 百粒重 X3和株粒重 Y 的 平均值 数据分析采用期望方差 期望协方差的狭义遗 传力 6 遗传相关分析法以及矩阵求解分析法 计 算出株粒重的选择指数及指数效率 7 8 2结果与分析 2 1试验环境误差控制与遗传因子差异显著性测验 从右试2 号 A266 中畜 4 号复合杂交的后代 平衡群体随机抽取8 份材料 4 个做父本 m 4 个做 母本 f 统计出每小区的株荚数 X1 荚粒数 X2 百粒 重 X3和株粒重 Y 的平均值 表 1 表 1丰产性状的小区考种数据 株荚数 X1 荚粒数 X2 百粒重 X3 g 株粒重 Y g m1f123 7 24 5 21 6 7 3 6 8 7 0 19 8 21 5 19 7 28 5 29 0 33 0 m1f218 5 19 0 17 2 6 4 5 9 6 8 19 5 18 9 18 8 19 0 21 0 24 5 m1f322 3 26 3 20 4 5 2 5 5 4 9 17 9 18 3 18 7 26 0 24 5 29 0 m1f426 5 25 3 27 0 6 0 6 5 6 9 19 5 20 1 19 3 31 0 28 0 26 5 m2f119 5 20 1 24 0 4 6 4 1 3 8 18 1 17 3 17 6 19 0 23 0 24 5 m2f214 7 16 5 16 0 2 9 3 2 3 5 16 8 17 0 17 3 10 5 13 0 9 5 m2f317 2 16 3 15 6 3 7 4 0 4 5 17 5 17 3 18 0 17 0 14 0 12 5 m2f418 5 20 5 19 5 4 9 4 5 5 3 19 0 19 3 18 6 19 5 21 0 24 5 m3f119 3 16 5 18 5 5 8 5 3 6 5 18 8 19 4 18 6 17 0 15 5 20 0 m3f215 3 17 8 14 5 4 6 4 1 3 8 17 5 18 0 17 2 13 5 14 0 18 0 m3f316 5 17 6 19 0 2 6 3 1 3 8 17 5 17 3 16 8 16 0 13 0 10 5 m3f421 3 22 5 18 4 5 3 5 6 6 1 18 0 18 5 18 2 24 0 26 5 21 0 m4f125 3 23 5 24 7 6 8 6 3 7 0 19 1 18 7 19 5 25 0 30 5 27 0 m4f223 5 22 0 22 1 4 7 3 8 4 3 18 2 17 6 18 0 26 0 23 5 27 5 m4f321 3 17 5 20 3 6 7 6 3 5 8 18 8 19 4 18 6 12 5 16 0 17 5 m4f424 3 22 5 21 4 6 3 7 0 7 1 20 0 19 5 20 2 25 0 30 5 27 0 对考种数据作双向分组资料方差分析 见表 2 区组间均方 F0 05测验差异不显著 试验环境误差控制 表2 4 性状随机区组试验的 MS F 值 变异 来源 株荚数 X1 MSF 荚粒数 X2 MSF 百粒重 X3 MSF 株粒重 Y MSF 区组 1 290 36 0 105 70 组合30 81 11 94 5 08 29 88 2 90 18 37 113 3818 50 误差 2 580 17 0 206 13 注 表中 表示1 显著水平 满足要求 组合间 F0 01测验差异极显著 表明组合 的遗传因子作用显著 做进一步遗传因子分析 2 2性状的遗传参数估计 以适合加显性模型为条件 将组合间均方进一 步分解为父本间 母本间 父 母 见表 3 通过组 合间的期望均方估算出各遗传方差成分 因为豌豆 为自花授粉作物 F 1 用显性方差 VD 2 mf 加性方 差 VA 2 m 2 f 环境方差以组合为单位 VE 2 3 三个算式 进一步估算出各遗传参数 见表 4 表 3 4 性状 NC 设计 方差分析的 MS 表 变异 来源 自由 度 EMS 株荚数 X1 荚粒数 X2 百粒重 X3 株粒重 Y 区组2 父本3 2 3 2mf 12 2m76 9413 016 57267 58 母本3 2 3 2mf 12 2f49 137 495 30200 01 父 母9 2 3 2mf9 331 630 8833 10 误差30 22 580 160 206 13 表 4 4 性状的遗传参数估计 株荚数 X1荚粒数 X2 百粒重 X3 株粒重 Y h2N 组合 0 740 720 740 75 VA8 951 440 8433 45 VD 2 300 490 238 99 VE 组合 0 860 060 072 04 表 3 中父本间 母本间 父与母组合间的 4 性状 差异都显著高于环境方差 满足试验的环境误差控 制 用适合性加显性模型的 3 个公式 估算基因型的 显性方差 VA 加性方差 VD 基因环境方差 VE 组合 以 及组合的遗传力 h2 N 组合 见表 4 表 4 中株荚数 X1 荚粒数 X2 百粒重 X3和株粒重 Y 4 性状的遗传 力分别为0 74 0 72 0 74 和0 75 都比较接近1 说 明遗传力表达很强 有必要更深入分析 2 3性状间的遗传相关及组合表型相关值的估算 对表 1 数据作双向分组资料的协方差分析 通 过两两之间期望均积 估算出遗传协方差 CoVgij和 小区环境协方差 CoVeij 见表 5 进一步计算得到 组合表型协方差 CoVp CoVg CoVe 组合 和遗传协 方差 CoVg 见表 6 表 5 分析了株粒重与株荚数 X1 荚粒数 X2 百 粒重 X33 个遗传相关指标之间协方差的 MP 值 以 及 3 个自变量之间协方差的 MP 值 把整理好的表 型与遗传协方差的数值 按目的要求 列入表 6 中 表 5 4 性状协方差分析的 MP 值 变异来源自由度EMP X1X2X1X3X2X3X1YX2YX3Y 区组20 670 17 0 1050 2 621 32 0 19 组合15 CoVeij 3CoVgij7 905 733 602053 8816 6313 09 误差30 CoVeij1 720 16 0 0067 0 37 0 41 0 31 101 作物杂志Crops2011 2 通过表 3 计算出 3 个自变量方差株荚数 X1 1 21 荚粒数 X2 1 99 百粒重 X3 1 14 为最终的选择 指数估算做好准备 表 6 4 性状组合表型和遗传协方差 X1X2X3Y 株荚数 X1 2 631 9117 96 荚粒数 X2 2 06 1 205 54 百粒重 X3 1 861 20 4 37 株粒重 Y18 08 5 684 47 注 主对角线下为遗传协方差 上为组合表型协方差 2 4株粒重选择指数的估算 用线性组合形式 综合株粒重 Y 的 3 个相关信 息株荚数 X1 荚粒数 X2和百粒重 X3 构建株粒重的 选择指数 I b1X1 b2X2 b3X3数量关系 根据表 4 和表 6 数据 得出三元非奇次线性方程组 b1X11 b2X12 b3X13 A1Y 1 b1X21 b2X22 b3X23 A2Y 2 b1X31 b2X32 b3X33 A3Y 3 代入数据得 1 21b1 2 63b2 1 91b3 18 08 1 2 63b1 1 99b2 1 20b3 5 68 2 1 91b1 1 20b2 1 14b3 4 47 3 矩阵 法 求 解 得 选 择 指 数 I 1 1644X1 0 3486X2 1 6031X3 2 5指数效率的计算 指数值 I 与育种值 A 之间的相关 rIA 是衡量指 数效率的指标 对于上述未重新标度的选择指数 rIA I A 2 I 1 1644A1Y 0 3486A2Y 1 6031A3Y 根据表 6 的 2 A 33 45 8 99 42 44 以及表 4 数据 进一步求出指数效率 rIA 0 84 3结论与讨论 育种中选择一个丰产的单株 是作为苗头性材 料的优先条件 单株经济产量 株粒重 与株荚数 X1 荚粒数 X2和百粒重 X3存在遗传正相关 满足 条件 I 1 1644X1 0 3486X2 1 6031X3 其中百 粒重 X3相关系数权重最大为 1 6031 株荚数 X 1次 之为 1 1644 荚粒数 X2最小为 0 3486 同时选择 指数效率为 0 84 它是接近于 1 的一个大的正相 关 说明用选择指数法入选目标材料比直接选择更 准确 更有效 构成豌豆丰产因子的除了株粒重外 还与保苗 数 即栽培密度 土壤肥力 即营养供给状况 光 照 温度和水分等众多因素有很大的相关关系 但育 种工作者 在栽培小区的管理一致下 首先要考虑的 是株粒重 以及与它相关的株荚数 荚粒数 百粒重 的遗传相关性 如呈正相关 就可在丰产性好的单株 材料中选择株荚数 荚粒数 百粒重更优秀的材料进 行后代跟踪考评 利用选择指数公式可以减少选择 的盲目性 可以减轻杂交后代材料很多带来的保存 栽培压力 作者在豌豆育种中正是应用这种方法开 展工作的 当然在具体工作中还可能存在数量性状 基因座位间发生连锁与互作效应 有报道玉米的穗 粒数和千粒重之间存在数量性状基因座位间互作 小麦的穗粒数与分蘗数数量性状基因座位间连锁 由此说明豌豆数量性状间的遗传表达可能还存在更 完善的公式 有待进一步深入探讨 参考文献 1 郑卓杰 宗绪晓 刘芳玉 食用豆类栽培技术问答 北京 金盾出 版社 1998 2 胡晓 郭高球 蚕豆豌豆高产栽培 北京 金盾出版社 1994 3 郭平仲 数量遗传学 北京 北京师范学院出版社 1987 4 刘来福 作物数量遗传 北京 农业出版社 1984 5 马育华 植物育种的数量遗传学基础 南京 江苏出版社 1980 6 南京农学院 田间试验和统计方法 北京 农业出版社 1984 7 翟虎渠 应用数量遗传学 北京 中国农业出版社 2001 8 孔繁玲 郭平仲 张群远 数量遗传学 北京 中国农业大学出版 社 1999 Selectio