水稻新品種的遺傳分析

水稻新品種的遺傳分析

通過(guò)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(yán)格按照水稻理想株型育種要求來(lái)精選親本,就沒(méi)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(jìn)行分類,以獲遺傳差異大的雜交親本,但通過(guò)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(wú)直接的關(guān)聯(lián)。自70年代以來(lái),多元分析開(kāi)始應(yīng)用于作物育種。如Bhatt(1970)、Tewari(1976)、劉來(lái)福(1979)和徐靜斐等(1981)先后對(duì)遺傳差異與親本選配及其在麥、稻上的應(yīng)用開(kāi)展了研究。但就水稻株型性狀進(jìn)行遺傳聚類分析,至今尚未見(jiàn)報(bào)道。為此,根據(jù)前人對(duì)水稻株型的狹義含義,以及筆者對(duì)水稻株型的遺傳研究,結(jié)果表明:株高,分蘗力和葉片開(kāi)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(yàn)設(shè)計(jì)供試品種:多為我國(guó)南方稻區(qū)種植或兼及部分國(guó)內(nèi)外不同地理分布和株型差異較大(表1)的17個(gè)粳稻品種,以編號(hào)為序分別為:1.宇皖選、2.揚(yáng)糯5號(hào)、3.阿布里奧、4.74-24、5.早熟桂花黃、6.建農(nóng)1號(hào)、7.阿寶稻、8.銅花2號(hào)、9.戈斯提瑪、10.矮利3號(hào)、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(yàn)在六安地區(qū)農(nóng)科所內(nèi)進(jìn)行。隨機(jī)區(qū)組,4次重復(fù),每小區(qū)一行,單本插12株,株行距13.3×26.7cm。每品種觀測(cè)4次重復(fù),每小區(qū)除首尾兩株外,隨機(jī)取5個(gè)正常植株,合計(jì)20株。分蘗力為單株最高分蘗數(shù);株高和葉開(kāi)張角于齊穗后觀測(cè)。葉開(kāi)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(jiǎn)稱株產(chǎn))為考種時(shí)單株谷重。統(tǒng)計(jì)方法是以各小區(qū)5株均值為計(jì)算單位。通過(guò)一般方差分析后表明:品種間方差(均達(dá)極顯著值,表略)主要是由材料提供的,進(jìn)而采用劉來(lái)福等(1979)介紹的方法進(jìn)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(chǔ)上,估算出株高等4個(gè)性狀間的遺傳相關(guān)系數(shù)后,組成一個(gè)4階遺傳相關(guān)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(kāi)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(kāi)角株產(chǎn)用Jacobi法進(jìn)行相似變換,使有相關(guān)關(guān)系的4個(gè)性狀變?yōu)楸舜霜?dú)立的因子,從而得出R的特征根及相應(yīng)的特征向量(表2)。特征根累計(jì)百分率表示各綜合指標(biāo)對(duì)總遺傳差的比率。為了提高分析的精度,僅選取累計(jì)達(dá)89.25%的前三個(gè)特征根及特征向量進(jìn)行評(píng)述。特征向量表示各性狀對(duì)綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)的大小。從表2可見(jiàn):第一主成分(L1)以株高的貢獻(xiàn)較大,稱株高因子隨著株高增加,分蘗變少,葉開(kāi)角加大,株產(chǎn)降低);第二主成分(L2)以分蘗力的貢獻(xiàn)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(biāo)的累計(jì)百分率(54.19)最大,即對(duì)總遺傳方差貢獻(xiàn)最多,因此,應(yīng)以λ1及其相應(yīng)的L1為準(zhǔn)。綜上所述,本試驗(yàn)在評(píng)選品種時(shí),L1宜小,L2宜大,L3以適中為宜。各個(gè)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(shù)′ij表示第i個(gè)品種的第j個(gè)主成分;Ljk為j個(gè)特征向量的k分量;gik為i個(gè)品種第k個(gè)性狀的標(biāo)準(zhǔn)化基因型值,即gik=(Xik?Xˉˉˉk)/σpkgik=(Xik-Xˉk)/σpk(其中Xik為第i個(gè)品種第k個(gè)性狀的表型值;XˉˉˉXˉk為第k個(gè)性狀的平均表型值;σpk為第k個(gè)性狀的表型值標(biāo)準(zhǔn)差)(表3)。依據(jù)3個(gè)主成分可評(píng)價(jià)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(gè)較好品種(編號(hào)為1、2、8、13、16和17),多為生產(chǎn)上應(yīng)用品種。當(dāng)然,好的偏材可適當(dāng)放寬遲度。2.2供試品種聚類聚類先據(jù)每個(gè)品種的主成分組成一個(gè)主成分值向量(gij),以兩個(gè)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(jì)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(gè)參試品種共可得C217172=136個(gè)遺傳距離。再采用系統(tǒng)聚類法即最短距離進(jìn)行聚類。開(kāi)始時(shí)每個(gè)親本自成一類,每?jī)蓚€(gè)親本間的遺傳距離即為開(kāi)始的類間距離,再將距離最近的兩類聚成一個(gè)新類,新類到其它各類的距離采取加權(quán)平均。如此重復(fù)多次直到所有品種聚成一類。根據(jù)品種聚類圖,17個(gè)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(biāo)準(zhǔn)差列于表5,以資比較。通過(guò)比較可見(jiàn):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(biāo)準(zhǔn)差也較大。因此,根據(jù)遺傳距離來(lái)聚類是切合實(shí)際和較科學(xué)的,雜交親本應(yīng)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(yàn)在Ⅰ與Ⅱ類、Ⅰ與Ⅲ類間選配親本將會(huì)更佳。3與遺傳相似性通過(guò)對(duì)17個(gè)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(yùn)用品種間的遺傳距離大小來(lái)選配親本是較科學(xué)的。而過(guò)去育種工作者往往以為地理距離遠(yuǎn),可代表較大的遺傳差異,故有“遠(yuǎn)距離雜交”之說(shuō),但本試驗(yàn)表明它與遺