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小麦F1杂交组合育种多目标性状灰色综合评判

     各位老师好!我是安阳市农业科学院的韩勇,按照 “麦丰天下”组长刘加平老师安排,今天由我值日,“麦丰天下”组员有程玉红、刘海霞、马海平、孙克方、张先平、朱光、王永玖、张正茂、陈树林、司清林、朱伟等13位老师。非常感谢 “一麦众承”交流平台,感谢各位老师不吝赐教,让我每天都有很好的学习机会,也为以后的育种工作提供了很多新思路。同时,这次平台组织的种质资源交流活动,也让我获得了不少宝贵的新资源。

    本人自2002年毕业以来,一直做一些小麦育种、品种试验等方面工作,但相关的经验还非常有限。在此,我就我们课题上在育种理论中的一点应用做一个简单的汇报,不足不当之处,请各位专家老师批评指正!

    现在各国用于生产的主要作物的优良品种,绝大多数是用杂交育种方法育成的。比如:20世纪50年代,杂交育种占育种品种的总数为14.8%;60年代和70年代分别占35.5%和35.4%;到80年代达79%;杂交育种育成的品种呈直线上升。近年来培育出的小麦新品种90%以上也都是通过杂交育种方法育成的[2]。由此可见,杂交育种方法在作物育种中具有重要的意义。实践表明,杂交组合的优劣决定着育种工作的成败。然而长期以来,人们对杂交组合的评估往往是滞后式的,不能及时对杂交组合的优劣进行决断,因此,如何客观合理地评价杂交组合便显得尤为重要。通常对杂交组合的评估往往是凭经验进行取舍,很少涉及定量化概念,为了能客观、合理、科学地评价杂交组合,有老师提出了新的评价方法—杂交组合灰色评判法[和杂交组合同异评估法,并将其应用于作物育种过程中,取得了良好的效果。本文采用杂交组合灰色评判方法,对杂种F1组合进行综合评价,期望从中筛选出更具潜能的优势组合,为育种工作者在早期世代就能集中精力于重点组合的选择,最终培育出符合育种目标的新品种奠定基础。

1  材料与方法

1.1试验材料与试验地点

    试验在安阳市农业科学院试验田进行,试验田地势平坦,排灌方便,前茬为玉米掩青。随机抽取安阳市农业科学院小麦研究所50个F1小麦杂交组合的室内考种结果(见表1)。室内考察性状包括株高、单株穗数、单株产量、结实性、粒质、饱满度、千粒重等。需要说明的是,评定杂交组合的优劣,其抗寒性、抗倒性、抗病性、早熟性等性状也是必须考虑的因素,表1中未列出这些性状,原因是这些性状经田间观察、选择已基本过关,因此不再考虑。

多年育种经验表明,株高为适中性状,以80cm较为适宜;单株穗数、单株产量、结实性、千粒重属于上限效果型性状,取试验中的最大值为其最优性状值;饱满度、粒质属于下限效果型性状,取试验中的最小值作为最优性状值[2]。由表1可知,50个待评组合的最优性状值分别为:株高80cm;单株穗数26.3穗/株;单株产量42.7g;结实性21.0小穗/穗;粒质1.0;饱满度1.0;千粒重55.2g。2.2各组合性状的无量纲值因各性状观察值均有量纲,所以相互之间无从比较,为此,需将其进行无量纲化处理,结果如表2所示。

表2 50个小麦F1组合7个性状的无量纲值Table2Dimensionlessvaluesof7traitsin50wheatF1combinations

由表2不难看出,各性状完全达到最优性状值的并不多,如第1个组合只有粒质达到最优值标准,其余性状均不同程度地与最优性状值有差距,因此,在随后世代中仍须进一步加强选择力度。

2.3 各组合各性状的达标指数

表3列示了50个小麦杂交组合各性状序列值与最优序列值的达标指数。由此可反映出各组合各性状达到理想育种目标性状值的程度。如第7个组合单株产量、结实性、粒质三个育种目标性状达标指数均为1,表明这3个性状已完全达到育种目标要求,其余4个性状则与育种目标性状均存在不同程度的差异,因此,在F2和以后世代应特别加强对这些性状的选择。

表3 50个小麦F1组合各性状序列值与最优序列值的达标指数

2.4 各组合7个性状的灰色综合评判结果  

表3后三列分别显示了各杂交组合的灰色综合评判值、位次和评判等级。一般,杂交组合的灰色综合评判值越大,说明该组合7个性状与理想性状越接近,表现越好。从中可以看出,50个小麦杂交组合中,一等组合共19个,按灰色综合评判值大小排序,组合代号依次为:7、3、32、18、5、48、6、33、39、37、4、1、12、30、17、22、10、47、38。二等组合有22个,三等组合9个。

上述19个组合综合性状均较好,在杂种后代更有可能分离出符合育种目标要求的理想类型来,因此,在F2及以后各世代应当特别重视这些组合的选优。从其灰色综合评判值大小来看,大致分布在0.7925-0.7115之间。其中,最好的组合为第7个组合,7个性状与最优育种目标性状的吻合程度为0.7925,也就是说,7个育种目标性状与理想育种目标性状尚有0.2075的差距,结合上述对达标指数的分析,株高(达标指数为0.8511)和千粒重(达标指数为0.7692)比较接近育种目标性状,而饱满度(达标指数为0.4444)和单株穗数(达标指数为0.5222)则距育种目标性状较远,因此,在随后的选育过程中,该组合的处理应当是:在保证其他性状稳定遗传的前提下,加强对饱满度和单株穗数的重点选择,只有这样,才能培育出真正符合育种目标要求的新品种来。其余组合的分析与此类同,不予赘述。

确定杂交组合等级的意义还在于,可以明确下一年的种植规模和处理方式。一般情况下,一等组合为重点组合,下年度(F2代)的种植规模应适当扩大;二等组合种植规模次之,视具体情况酌情处理;三等组合为较差组合,考虑到杂交F1代是显性性状表现的世代,隐性性状不表现,故一般仍保留种植,但要缩小种植规模。如在F2代仍表现不理想,则可直接淘汰。这样处理,主次分明,区分有度,标的精准,有张有弛,有效地避免了育种工作中不分轻重缓急,眉毛胡子一把抓的现象发生。

3   讨论

传统育种对杂交组合的处理往往是凭经验进行取舍,很少涉及定量化概念,有时难免会造成选育过程的失误。杂交组合评判方法则能在定量化方面大显神通,有效地提高了杂交组合的命中率,减少了失误,在育种定量化决策方面做出了有益的尝试与探索,显然是一种不小的进步。

随着人民生活水平的提高和国际粮食市场的开放,人们对品种的要求也越来越高,不仅要高产、稳产、抗病、抗倒,而且要优质、绿色、安全,这就不可避免地要对杂交组合进行多目标性状的综合评估,而传统的试验分析方法诸如方差分析、稳定性分析、适应性分析仅能考虑单个性状,显然已不敷应用,因此,杂交组合灰色评判方法的提出,恰逢其时。由于这种方法能够同时考虑多个性状,因此,对组合的评价更加科学、客观与合理。更值得指出的是,对于常规育种来说,杂交组合灰色评判方法能够对杂交组合配置的优劣提前做出判断,在杂种早代就能根据育种目标比较准确地确定出重点组合,从而做到心中有数,提高育种效率。通常人们对杂交组合的评定比较滞后,往往是不加区别地平均使用力量,这样,对于早代组合的处理没有重点可言,从而造成不必要的人力、物力、财力和地力的极大浪费。杂交组合灰色评判方法的应用则能有效地克服这种局限性。而对于杂种优势利用的作物来说,杂交组合灰色评判方法则能直接从中筛选综合性状优良的优势单交种或组合,为大面积推广提供决策依据。

目前,表型组学研究已经引起国内外专家、学者的高度重视,作为一种新的综合评判工具,相信这种方法将会在表型组学研究的多维表型分析上发挥重要作用。有鉴于此,建议在作物育种工作中大力推广应用。

作者简介:韩勇,副研究员,目前小麦研究所现有科研人员13人,其中研究员3人,副研究员3人、硕士研究生5人,享受河南省政府特殊津贴1人,市管优秀专家1人,市级学术技术带头人3人。拥有安阳市小麦核心种质创育工程技术研究中心、小麦品质检测辅助优质育种重点实验室等科研平台,常年承担国家和省市级科研项目10余项,培育出一批符合产业生产目标的小麦新品种7个,其中包括两个国审品种安麦1350、安麦11和五个省审品种等。真心诚邀各位老师交流指导工作。

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