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此文于 1996 年 8 月 6 日收到。
利用 CHA 生产优质杂种小麦的可行性分析
刘录祥 程俊源 赵林姝 孙国庆
(中国农业科学院原子能利用研究所 北京 100094)
本文分析了 7 个 CHA 杂种小麦产量及品质性状的杂种优势表现。结果表明 ,在
单株籽粒产量及其相关性状上 ,所有杂种均表现出显著的平均杂种优势或超亲优势。
CHA 杂种较高的产量优势主要来自于穗数及千粒重。高产的杂种同时具有较高的
生物学产量 ,但绝大多数杂种在株高上并未超过其高亲值。品质性状的杂种优势组
合间差异很大。在蛋白质产量、面粉蛋白质含量、面筋含量及沉淀值等性状上 ,多数
杂种表现平均杂种优势 ,个别杂种还表现超亲优势。结论认为 ,通过选用优质亲本 ,
利用 CHA 生产优质 ,尤其是烘烤品质专用型高产杂种小麦是有效而可行的。
关键词 : CHA (化学杂交剂) 杂种小麦 产量 品质
前 言
利用化学杂交剂 (简称 CHA)生产作物杂交种是直接利用优良品种或品系杂交配组 ,不涉
及复杂的恢保关系 ,因而比较容易组配出理想的优势组合〔1 ,2〕。据初步统计 ,1991～1995 年全
国示范试种的杂种小麦面积已达 10000 多公顷 ,其中 CHA 杂种小麦占主导地位 ,并呈现出诱
人的发展前景。毫无疑问 ,随着杂种小麦向农业生产的不断推进 ,只有在优质的基础上高产 ,
杂种小麦才有生存竞争力。本文根据利用 CHA 配制的一组品质型 CHA 杂种小麦的试验结
果 ,对生产优质、高产 CHA 杂种小麦的可行性进行初步分析和评价。
材 料 与 方 法
选用原冬 3 号 ( YD3) 、6028、京花 1 号 (J H1) 、7125、B2、B3 和 B4 为母本 ,以0. 8kg/ ha
Sc2053 诱导雄性不育 ,与优质品种 R344 组配出 7 个 CHA 杂交组合 ,连同 8 个亲本品种 ,合计
15 个材料。采用随机区组设计 ,3 次重复 ,3 行区 ,行长 1. 5m ,行距 30cm ,株距 10cm ,点播。水
肥管理等按常规进行。成熟收获时 ,从每个小区中间一行随机选取 10 株考种 ,计算收获指数。
种子收获后 ,测试籽粒及面粉蛋白质含量 ,干、湿面筋含量和沉淀值。并换算单株平均蛋白质
产量。各品质性状均以 14 %的水分含量为测算基础。
杂种优势、超亲优势和收获指数的计算公式如下 :
杂种优势 ( Hm) = ( F1 - MP) / MP ×100 ( F1 为杂种平均值 ,MP 为双亲平均值)
超亲优势 ( Hb) = ( F1 - HP) / HP ×100 ( F1 为杂种平均值 ,HP 为较好亲本平均值)
收获指数 ( HI) = 单株籽粒产量/ 单株生物学产量
991核 农 学 报 1997 ,11 (4) :199～203
Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
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结 果 与 分 析
(一)株高和收获指数
所有杂种的株高均超过双亲平均值及相应母本品种 ,倾向于共同的父本品种 R344 (表
1) ,但杂种的株高优势并未影响其收获指数。从总体上看 ,杂种的收获指数 (0. 51)明显高于亲
本品种 (0. 45) ,而反映到单个杂种组合上 ,所有杂种均表现出平均或超亲杂种优势 (表 2) 。
表 1 CHA杂种小麦及其亲本产量性状的平均值
Table 1 Agronomical characteristics of wheat hybrids and their parents
基因型
Genotype
单株籽
粒产量
Grain
yield
(g/ plant)
单株生物
学产量
Biomass
yield
(g/ plant)
收获
指数
H. I.
千粒重
1000
kernel
weight (g)
穗粒数
Seeds
/ spike
单株
穗数
Spikes
/ plant
株高
Plant
height
(cm)
YD3 ×R344 27. 3 56. 8 0. 48 54. 3 58. 4 11. 4 91. 2
6028 ×R344 24. 2 48. 4 0. 50 50. 4 56. 9 11. 4 90. 2
J H1 ×R344 24. 4 46. 7 0. 52 50. 4 62. 3 11. 5 88. 8
7125 ×R344 28. 1 58. 4 0. 48 51. 1 59. 8 12. 4 90. 5
B2 ×R344 23. 0 50. 5 0. 46 50. 2 59. 1 10. 8 86. 7
B3 ×R344 25. 0 50. 8 0. 49 51. 8 55. 4 12. 0 91. 7
B4 ×R344 26. 0 42. 7 0. 61 53. 7 58. 9 12. 1 89. 8
YD3 13. 6 32. 3 0. 42 43. 6 55. 7 7. 8 69. 8
6028 16. 5 33. 8 0. 49 38. 6 53. 9 10. 0 73. 8
J H1 25. 4 50. 3 0. 50 40. 8 57. 1 14. 4 75. 2
7125 20. 7 42. 8 0. 48 43. 4 55. 8 11. 7 81. 8
B2 12. 8 30. 7 0. 42 41. 0 55. 8 10. 3 66. 0
B3 16. 4 37. 8 0. 43 46. 0 49. 3 10. 8 70. 3
B4 14. 9 32. 2 0. 46 46. 3 53. 7 9. 5 66. 3
R344 14. 6 36. 8 0. 40 43. 6 57. 0 8. 3 91. 2
杂种平均值
Mean of F1 hybrids
25. 4 50. 9 0. 51 51. 7 58. 7 11. 7 89. 8
亲本平均值
Mean of parents 16. 9 37. 1 0. 45 42. 9 54. 8 10. 4 74. 3
(二)产量及其构成因素
由表 1 可以看出 ,杂种的单株籽粒产量平均值 (25. 4g)显著高于其亲本的平均值 (16. 9g) 。
除 J H1 ×R344 外 ,所有杂种既具有明显的平均杂种优势 ,又具有较高的超亲优势。不仅如此 ,
高产的杂种还表现出较高的生物学产量 (表 1 和表 2) ,说明小麦品种间 CHA 杂交种从营养生
长到生殖生长均普遍存在杂种优势。
在 3 个产量构成因素上 ,杂种与亲本平均值间具有明显差异。就平均值而言 ,杂种的千粒
重、穗粒数及单株穗数均比亲本高。从表 2 可以看出 ,大多数杂种在产量因素上都表现正向平
均优势或超亲杂种优势 ,尤其是单株穗数和千粒重 ,优势更明显。相关分析也表明 ,杂种的单
株籽粒产量优势与单株穗数优势表现高度正相关 ( r = 0. 956 3 3 ) ,与千粒重优势为正相关 ,而
与穗粒数优势呈负相关。说明杂种较高的产量优势主要来自于单株穗数及千粒重优势。
(三)品质性状
由表 3 可以看出 ,就总体平均值而言 ,杂种的品质性状表现一般优于亲本品种 ,但各组合
002 核 农 学 报 11 卷
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表 2 7 个 CHA杂种小麦产量性状的杂种优势估值
Table 2 Estimates ( %) of mid2parent ( Hm) ,best2parent ( Hb)
heterosis for different agronomic traits of 7 CHA2hybrids
杂种
Hybrid
优势
类别
Type of
heterosis
单株籽
粒产量
Grain
yield
(g/ plant)
单株生物
学产量
Biomass
yield
(g/ plant)
收获
指数
H. I.
千粒重
1000
kernel weight
穗粒数
Seeds
/ spike
单株
穗数
Spikes
/ plant
株高
Plant
height
(cm)
YD3 ×R344 Hm 93. 6 64. 4 17. 1 24. 5 3. 6 41. 6 13. 3
Hb 87. 0 54. 4 14. 3 24. 5 2. 5 37. 4 0. 0
6028 ×R344 Hm 55. 6 37. 1 12. 4 22. 6 2. 6 24. 6 9. 3
Hb 46. 7 31. 5 2. 0 15. 6 - 0. 2 14. 0 - 1. 1
J H1 ×R344 Hm 22. 0 7. 2 15. 6 19. 4 9. 2 1. 3 6. 7
Hb - 3. 9 - 7. 2 4. 0 15. 6 9. 1 - 20. 1 - 2. 6
7125 ×R344 Hm 59. 2 46. 7 9. 1 17. 5 6. 0 24. 0 4. 6
Hb 35. 8 36. 5 0. 0 17. 2 4. 9 6. 0 - 0. 8
B2 ×R344 Hm 67. 9 49. 6 12. 2 18. 7 4. 8 16. 1 10. 3
Hb 57. 5 37. 2 9. 5 15. 1 3. 7 4. 9 - 4. 9
B3 ×R344 Hm 61. 3 36. 2 18. 1 15. 6 4. 2 25. 7 13. 6
Hb 52. 4 34. 4 14. 0 12. 6 - 2. 8 11. 1 0. 6
B4 ×R344 Hm 76. 3 23. 8 41. 9 19. 5 6. 4 36. 0 14. 0
Hb 74. 5 16. 0 32. 6 16. 0 3. 3 27. 4 - 1. 5
表 3 CHA杂种小麦及其亲本品质性状的平均值
Table 3 Quality characteristics of wheat hybrids and their parents
基因型
Genotype
单株蛋白质
产量
Protein
yield
(g/ plant)
籽粒蛋白质
含量
Kernel
protein
( %)
面粉蛋白质
含量
Flour
protein
( %)
湿面筋
含量
Wet
gluten
( %)
干面筋
含量
Dry
gluten
( %)
沉淀值
Sedimen2
tation
value
(ml)
VD3 ×R344 3. 8 13. 8 13. 0 42. 5 17. 5 54
6028 ×R344 3. 4 14. 1 13. 7 44. 1 17. 0 61
J H1 ×R344 3. 2 13. 2 12. 1 41. 1 14. 6 64
7125 ×R344 3. 8 13. 5 11. 6 39. 9 14. 8 50
B2 ×R344 3. 4 14. 6 13. 8 46. 0 16. 7 45
B3 ×R344 3. 6 14. 5 13. 5 47. 7 16. 3 55
B4 ×R344 3. 7 14. 4 13. 3 46. 0 15. 8 71
YD3 1. 8 13. 0 12. 2 42. 5 14. 3 48
6028 2. 1 12. 4 12. 2 39. 1 15. 5 59
J H1 3. 1 12. 2 10. 6 36. 5 12. 7 54
7125 2. 8 13. 6 10. 9 36. 3 12. 7 54
B2 1. 9 15. 1 13. 3 43. 3 16. 3 40
B3 2. 4 14. 6 12. 7 40. 4 14. 8 56
B4 1. 9 12. 9 11. 8 38. 4 14. 1 77
R344 2. 2 14. 8 13. 4 47. 9 17. 1 60
杂种平均值
Mean of F1 hybrids
3. 6 14. 0 13. 0 43. 9 16. 1 57. 1
亲本平均值
Mean of parents 2. 3 13. 6 12. 1 40. 6 14. 7 56. 0
102 4 期 利用 CHA 生产优质杂种小麦的可行性分析
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间差异很大。从表 4 可见 ,在籽粒蛋白质含量上 ,绝大多数杂种优于其双亲平均值。但是 ,在
单株籽粒蛋白质产量上 ,所有杂种均表现为平均或超亲杂种优势 ,因此 ,杂种在绝对蛋白质产
量上仍优于其亲本品种。在面粉蛋白质含量上 ,除杂种 7125 ×R344 外 ,均具有正向平均杂种
优势 ,6028 ×R344、B2 ×R344 和 B3 ×R344 还表现出超亲优势。在干、湿面筋含量上 ,7 个杂
种中有 4 个具有平均杂种优势 ,几乎没有出现超亲优势组合。在沉淀值上 ,也有 4 个杂种表现
平均杂种优势 ,其中有 2 个还表现为超亲优势。
表 4 7 个 CHA杂种小麦品质性状的杂种优势估值
Table 4 Estimates ( %) of mid2parent ( Hm) ,best2parent ( Hb)
heterosis for different quality parameters of 7 CHA2hybrids
杂种
Hybrid
优势
类别
Type of
heterosis
单株蛋白
质产量
Protein yield
(g/ plant)
籽粒蛋白
质含量
Kernel
protein
面粉蛋白
质含量
Flour
protein
湿面筋
含量
Wet
gluten
干面筋
含量
Dry
gluten
( %)
沉淀量
Sedimen2
tation
value
(ml)
YD3 ×R344 Hm 91. 9 - 0. 7 1. 6 - 6. 0 9. 6 0. 0
Hb 74. 5 - 6. 8 - 3. 0 - 11. 3 4. 6 - 10. 0
6028 ×R344 Hm 62. 0 3. 7 7. 0 1. 4 4. 3 2. 5
Hb 57. 9 - 4. 7 2. 2 - 7. 9 - 0. 6 1. 7
J H1 ×R344 Hm 22. 4 - 2. 2 0. 8 - 2. 6 - 2. 0 12. 3
Hb 3. 9 - 10. 8 - 9. 7 - 14. 2 - 14. 6 6. 7
7125 ×R344 Hm 52. 2 - 4. 9 - 4. 5 - 5. 2 - 0. 7 - 12. 3
Hb 34. 4 - 8. 8 - 13. 4 - 16. 7 - 13. 5 - 16. 7
B2 ×R344 Hm 64. 3 - 2. 3 3. 4 0. 8 0. 0 - 10. 0
Hb 55. 6 - 3. 3 3. 0 - 4. 0 - 2. 3 - 25. 0
B3 ×R344 Hm 59. 6 - 1. 4 3. 5 8. 5 2. 2 - 5. 2
Hb 51. 9 - 2. 0 0. 8 - 0. 4 - 4. 7 - 8. 3
B4 ×R344 Hm 83. 3 4. 0 5. 6 6. 6 1. 3 3. 6
Hb 73. 2 - 2. 7 - 0. 8 - 4. 0 - 7. 6 - 7. 8
讨 论
从本试验结果可以看出 ,利用 CHA 生产的杂种小麦在产量及其相关性状上的杂种优势
极为显著 ,说明筛选出用于生产的强优势组合是完全可能的。在构成单株生产力的三因素中 ,
单株穗数的杂种优势最高 ,其次是千粒重 ,穗粒数的杂种优势相对较低。这一结果与孙兰珍等
的报道相一致[3 ] 。但许多研究表明 ,在群体条件下 ,杂种小麦的产量优势不如单株优势明
显[4 - 6 ] 。由此我们认为 ,杂种小麦要走向生产 ,有必要探索变革传统的栽培方式 ,其中关键之
一就是要精量稀播 ,如 75～90kg/ ha ,以便充分发挥和利用杂种小麦的个体增产优势。事实
上 ,我国的杂交水稻也正是在改变传统的丛插为单本插之后才大面积应用于生产的。
高产的杂种同时具有较高的生物学产量 ,其原因是杂种在生长速度上具有杂种优势 ,直到
开花期 ,杂种的植株比亲本繁茂 ,从而表现出超亲的产量潜力。单株籽粒产量与收获指数存在
显著正相关 (r = 0. 785 3 ) 。这与 Borghi 等的研究结果一致[7 ] 。表明杂种小麦之所以高产 ,是
因为杂种不仅在生物量生产上 ,而且在生物量分配上都存在明显的杂种优势。
杂种小麦育种既要注意高产目标 ,又要注意品质目标。从本试验分析中可以看出 ,在蛋白
质产量、面粉蛋白质含量、面筋含量及沉淀值等性状上 ,多数杂种都表现平均杂种优势 ,少数杂
种还表现超亲杂种优势 ,这主要是由于使用了品质性状优良的亲本品种。
202 核 农 学 报 11 卷
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值得注意的是 ,试验中所有 CHA 杂交种的品质性状总体平均值都高于其亲本品种 ,这些
品质性状的高低是反映小麦烘烤品质优劣的重要指标。由此说明 ,利用 CHA 经过一定的亲
本选配 ,有可能培育出品质型 ,尤其是烘烤品质专用型的杂种小麦。例如 ,在连续 2 年的试验
中 ,杂种 B4 ×R344 的产量水平折合公顷分别达到 7426. 5 和 7564. 5kg ,籽粒蛋白质含量
14. 4 % ,干、湿面筋含量分别为 15. 8 %和 46. 0 % ,沉淀值 71ml ,是一个优质的高产杂种小麦。
尽管本试验只涉及较少的杂种组合 ,但所得到的产量及品质性状的正向杂种优势 ,足以说
明利用化学杂交剂大量组配筛选 ,完全有可能选育出高产优质的杂种小麦。随着化学杂交制
种技术的健全与完善 ,高产优质的化学杂种小麦的大面积生产为期不远。
参 考 文 献
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3 孙兰珍等. 冬小麦产量性状的杂种优势分析. 北京农业大学学报 ,1985 ,11 (4) :75～78
4 范 濂. 当前小麦雄性不育杂种优势利用研究的几个问题. 河南农学院学报 ,1981 , (2) :1～13
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6 Zeven A C. Plant density effect on experssion of heterosis for yield and its components in wheat and F1 versus F3 yields. Euphyti2
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7 Borghi B et al. Agronomic and qualitative characteristics of ten bread wheat hybrids produced using a chemical hybridizing agent .
Euphytica ,1988 ,39 :185～194
ANALYSIS ON THE FEASIBIL ITY OF PROD UCING HYBRID WHEAT WITH
GOOD QUAL ITY BY USING A CHEMICAL HYBRIDIZING AGENT
Liu Luxiang Cheng J unyuan Zhao Linshu Sun Guoqing
( Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , CA A S , Beiji ng 100094)
ABSTRACT
Seven varieties which were treated with a chemical hybridizing agent ( CHA) Sc2053 were
used as female parents to make combinations with a good qual ity variety“R344”. The heterosis
performance of the CHA2hybrid wheat in agronomic and qual itative characteristics were ana2
lyzed. All the hybrids showed signif icant mid2and best2parent heterosis for grain yield per plant
and yield components. Among yield components , spikes per plant and 10002kernel weight proved
to be important traits and may explain the superiority of the hybrids over their parents. The
high yield hybrids also showed higher biomass than their parent , while most of hybrids did not
show the best2parent heterosis for palnt height. The heterosis for qual itative traits varied with
different combinations. Most of the hybrids showed mid2parent heterosis for protein yield per
plant ,flour protein content ,gluten content and sedimentation value ,only a few showed best par2
ent heterosis. It is peasible to develop and produce CHA2hybrid wheat with both higher yield and
good qual ity .
Key words :Chemical hybridizing agent (CHA) ,hybrid wheat ,grain yield ,quality
302核 农 学 报 1997 ,11 (4) :199～203
Acta A gricult urae N ucleatae Sinica