水稻新品種的遺傳分析

水稻新品種的遺傳分析

通過研究作物品種資源，選擇不同的雜交林是非常重要的。倘若嚴格按照水稻理想株型育種要求來精選親本,就沒有必要盲目地做太多的雜交組合。以往育種工作者多按地理或表型差異進行分類,以獲遺傳差異大的雜交親本,但通過聚類分析,表明親本間的地理或表型差異與它們之間的遺傳差異并無直接的關聯(lián)。自70年代以來,多元分析開始應用于作物育種。如Bhatt(1970)、Tewari(1976)、劉來福(1979)和徐靜斐等(1981)先后對遺傳差異與親本選配及其在麥、稻上的應用開展了研究。但就水稻株型性狀進行遺傳聚類分析,至今尚未見報道。為此,根據(jù)前人對水稻株型的狹義含義,以及筆者對水稻株型的遺傳研究,結(jié)果表明:株高,分蘗力和葉片開張角是影響水稻產(chǎn)量的最重要株型性狀。本文試探索一種以株型數(shù)量遺傳差異為分類依據(jù)的品種資源分類方法,以期為水稻雜交育種提供參考。1室內(nèi)試驗設計供試品種:多為我國南方稻區(qū)種植或兼及部分國內(nèi)外不同地理分布和株型差異較大(表1)的17個粳稻品種,以編號為序分別為:1.宇皖選、2.揚糯5號、3.阿布里奧、4.74-24、5.早熟桂花黃、6.建農(nóng)1號、7.阿寶稻、8.銅花2號、9.戈斯提瑪、10.矮利3號、11.Bsne、12.BL6、13.鄂宜105、14.農(nóng)墾57、15.虹桂糯、16.南粳15、17.日晴紅(表5)。試驗在六安地區(qū)農(nóng)科所內(nèi)進行。隨機區(qū)組,4次重復,每小區(qū)一行,單本插12株,株行距13.3×26.7cm。每品種觀測4次重復,每小區(qū)除首尾兩株外,隨機取5個正常植株,合計20株。分蘗力為單株最高分蘗數(shù);株高和葉開張角于齊穗后觀測。葉開張角系主莖上方與劍葉尖至葉耳連線的夾角;單株產(chǎn)量(以下簡稱株產(chǎn))為考種時單株谷重。統(tǒng)計方法是以各小區(qū)5株均值為計算單位。通過一般方差分析后表明:品種間方差(均達極顯著值,表略)主要是由材料提供的,進而采用劉來福等(1979)介紹的方法進行主成分和聚類分析。2結(jié)果與分析2.1品種品系結(jié)果在一般方差與協(xié)方差分析的基礎上,估算出株高等4個性狀間的遺傳相關系數(shù)后,組成一個4階遺傳相關矩陣R:R=??????1.0000?0.17500.5538?0.4857?0.17501.0000?0.19870.40160.5538?0.19871.0000?0.4545?0.48570.4016?0.45451.0000??????株高分蘗力葉開角株產(chǎn)R=[1.0000-0.17500.5538-0.4857-0.17501.0000-0.19870.40160.5538-0.19871.0000-0.4545-0.48570.4016-0.45451.0000]株高分蘗力葉開角株產(chǎn)用Jacobi法進行相似變換,使有相關關系的4個性狀變?yōu)楸舜霜毩⒌囊蜃?從而得出R的特征根及相應的特征向量(表2)。特征根累計百分率表示各綜合指標對總遺傳差的比率。為了提高分析的精度,僅選取累計達89.25%的前三個特征根及特征向量進行評述。特征向量表示各性狀對綜合指標貢獻的大小。從表2可見:第一主成分(L1)以株高的貢獻較大,稱株高因子隨著株高增加,分蘗變少,葉開角加大,株產(chǎn)降低);第二主成分(L2)以分蘗力的貢獻最大,稱分蘗因子;同理,第三主成分(L3)稱葉角因子;第四主成分(L4)稱產(chǎn)量因子。以上L2和L3均與L1有相悖之處,但由于特征根λ1各綜合指標的累計百分率(54.19)最大,即對總遺傳方差貢獻最多,因此,應以λ1及其相應的L1為準。綜上所述,本試驗在評選品種時,L1宜小,L2宜大,L3以適中為宜。各個品種的主成分值,按下式估算:g′ig=1λj√∑k=1nLjkgik(n=4,j=1,2,3)g′ig=1λj∑k=1nLjkgik(n=4,j=1,2,3)式中g′ij表示第i個品種的第j個主成分;Ljk為j個特征向量的k分量;gik為i個品種第k個性狀的標準化基因型值,即gik=(Xik?Xˉˉˉk)/σpkgik=(Xik-Xˉk)/σpk(其中Xik為第i個品種第k個性狀的表型值;XˉˉˉXˉk為第k個性狀的平均表型值;σpk為第k個性狀的表型值標準差)(表3)。依據(jù)3個主成分可評價品種綜合性狀的優(yōu)劣(表3)。為了挑選綜合性狀優(yōu)良的品種,按主成分估算結(jié)果,我們規(guī)定:g′1≤0.08,g′2≥-0.24,g′3≈0.16±1.00。據(jù)此,共選出6個較好品種(編號為1、2、8、13、16和17),多為生產(chǎn)上應用品種。當然,好的偏材可適當放寬遲度。2.2供試品種聚類聚類先據(jù)每個品種的主成分組成一個主成分值向量(gij),以兩個品種主成分值向量間的幾何距離為兩親本間的遺傳距離(D2)。遺傳距離的計算公式:D2ij=∑k=1n′(gik?gik)2(n′=3)Dij2=∑k=1n′(gik-gik)2(n′=3)據(jù)此公式,17個參試品種共可得C217172=136個遺傳距離。再采用系統(tǒng)聚類法即最短距離進行聚類。開始時每個親本自成一類,每兩個親本間的遺傳距離即為開始的類間距離,再將距離最近的兩類聚成一個新類,新類到其它各類的距離采取加權(quán)平均。如此重復多次直到所有品種聚成一類。根據(jù)品種聚類圖,17個供試品種分為3類。再將類群間和類群內(nèi)的遺傳距離列于表4;(并按)品種株型性狀的均值及標準差列于表5,以資比較。通過比較可見:Ⅰ、Ⅱ兩類群間的遺傳距離(D2=8.80)最大,其株型差異也最大;Ⅱ、Ⅲ類間遺傳距離(D2=5.19)較小,其株型差異也較小;類群Ⅰ的類內(nèi)遺傳距離(D2=5.03)也較大,株型的標準差也較大。因此,根據(jù)遺傳距離來聚類是切合實際和較科學的,雜交親本應在遺傳距離大的類群間選擇,特別是在大于類群間平均遺傳距離(D2=7.17)的類群間選擇將更為有效,本試驗在Ⅰ與Ⅱ類、Ⅰ與Ⅲ類間選配親本將會更佳。3與遺傳相似性通過對17個粳稻品種株型遺傳聚類分析,獲悉品種遺傳性狀差異大的遺傳距離也較大,這在雜交育種中運用品種間的遺傳距離大小來選配親本是較科學的。而過去育種工作者往往以為地理距離遠,可代表較大的遺傳差異,故有“遠距離雜交”之說,但本試驗表明它與遺