全 文 ：第 19 卷 第 2 期
Vol. 19 No. 2
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2011 年 3 月
M ar. 2011
高粱雄不育系与四种苏丹草杂种 F1
农艺性状及细胞遗传学研究
李晓宇, 于 卓* , 马艳红, 李造哲, 庞俊峰
(内蒙古农业大学农学院, 内蒙古 呼和浩特 010019)
摘要: 为明确雄不育系高粱( Sorghum bicolor ( L . ) Moench) Z3A、V4A 与黑壳、白壳、红壳、棕壳 4 种苏丹草( So r
ghum sudanens e ( Piper) Stapf)种间杂种 F1的育性状况、细胞遗传学特征和育种潜力,为杂交后代选择利用提供依
据,采用定株观测、花粉粒染色,染色体制片镜检等方法, 对杂种 F1代的生长发育、主要农艺性状及染色体构型等进
行研究。结果表明: 8 个杂交组合 F1代植株生长茁壮, 平均株高 350~ 386 cm,显著超过其双亲; 生育期较长( 132~
134 d) ,属中晚熟类型;分蘖数多达 6. 24~ 6. 82个, 呈偏父本遗传;穗型呈双亲中间型,每穗小穗数、穗密度均优于
其父本苏丹草;茎叶比在 3. 10~ 3. 33之间 ,明显低于其母本; 株高 140 cm 时, F1茎叶鲜草氢化物含量很低, 变幅为
9. 38~ 42. 01 mg kg - 1 ;开花盛期主茎糖锤度值较高, 在 8. 89% ~ 9. 46%之间, 呈偏母本遗传; F 1花粉可育率在
94% 以上,自然结实率在73. 22% ~ 76. 62%之间,均不存在育性问题; F1代 PMCM 染色体配对行为规则,平均构
型为 2n= 2x= 20( 10 ) ,但其棒状二价比例较高( 6. 702~ 7. 215) , 亲本间遗传组成存在一定差异; F 1鲜草产量明显
超过其父本苏丹草,增产幅度为 12. 17% ~ 28. 28% , 超亲优势幅度为 13. 86% ~ 39. 42%。试验确定出育种潜力最
大的杂交组合是:高粱 V4A 棕壳苏丹草和高粱 Z3A 黑壳苏丹草。
关键词: 雄不育系高粱; 苏丹草;种间杂交种; 生育;农艺性状; 细胞遗传学
中图分类号: Q944 文献标识码: A 文章编号: 10070435( 2011) 02031708
Agronomic Traitsand Cytogenetics of Hybrid F1 Generated from
Male Sterile Line of Sorghum and Four Kinds of Sorghum sudanense
LI Xiaoyu, YU Zhuo* , M A Yanhong, LI Zaozhe, PANG Junfeng
( C ol lege of Agr onomy, Inn er Mon golia Agricul tural Un iver sity, H ohho t, Inn er Mon golia 010019, Ch ina)
Abstract: In or der to pro vide a database for select ing and ut ilizing interspecif ic hybrids between male sterile
line Z3A, V4A of Sorghum and 4 kinds o f Sorg hum sudanense ( Piper ) Stapf , the fert ility, cytog enetic
character ist ics and br eeding potent ial w ere analyzed by measuring fix ed plants, staining pollen and making
chromosome slides. Results show ed that the g row th potent iality of hybrid F1 was much st ronger than its
parents. It s average plant height w as 350~ 386 cm. The g row ing and developing period of hybrid F 1 was
132~ 134 day s fo r the latematuring type. The average t illering number per plant w as 6. 24~ 6. 82 implying
pater nal inher itance. T he ear type w as intermediate for their parents. Both spikelet number per spike and
spike density of hybrid F1 were super io r compared w ith their male parent . Hydrocyanic acid ( ranged from
9. 38 to 42. 01 mg/ kg ) in hybr ids F1 plants w ith 140cm height w ere low er than the standard control. The
brix in main stem ( r anged from 8. 89% to 9. 46% ) at the f low ering stage indicated maternal inheritance.
Pol len fert ility rate w as above 94% , w ith seed set t ing percentage betw een 73. 22% and 76. 62% . Its aver
age chromosome pairing conf igurations in po llen mother cells at metaphase I( PMCM ) w as 2n= 2x= 20
( 10 ) . The chromosome pairing behavior w as r egular. The fr equency o f rod bivalent w as obviously high
er( 6. 702~ 7. 215) than that of their parents( 1. 834~ 3. 506) indicat ing dif ferent g enetic components of par
ents. The f resh yield of hybrids F1 was higher than their male parent ( Sorghum sud anense) . Results show
that Z3A white hull Sudangr ass, V4A black hull S or ghum sudanense and Z3A black hul l Sor ghum
收稿日期: 20101122;修回日期: 20101229
基金项目:国家重点基础研究发展计划( 973计划)项目 中国西部牧草、乡土草遗传及选育的基础研究( 2007CB108903) ;国家自然科学基
金项目 ( 30960262 ) ; 国家科技部农业科技成果转化资金项目 ( 2008GB2A400042 ) ; 内蒙古自然科学基金重大项目
( 200711020301) ;内蒙古农业综合开发办项目( 2010- 97)资助
作者简介:李晓宇( 1983 ) ,女,内蒙古托县人,博士研究生,从事饲用作物种质资源与遗传育种方向的研究, Email: xyl415022@ 163. com ;
* 通讯作者 Author for correspondence, Email: yuzhuo58@ sina. com
草 地 学 报 第 19卷
sudanense are gr eat p otent ial br eeding combinations .
Key words: Male sterile line of Sorghum; Sor ghum sudanense ( Piper ) Stapf; Interspecif ic hybrid F1 ;
Gr ow th and development ; Agr onomic t rait s ; Cytog enet ics
高粱( Sor ghum bicolor ( L . ) M oench, 2n= 20)
和苏丹草( Sor ghum sudanense ( P iper) Stapf , 2n=
20)是隶属于高粱属的 2个种,均为喜温型一年生禾
本科草本植物, 二者在形态学上差异较大,但其生殖
隔离不很明显[ 1~ 6] 。利用不同高粱品种和苏丹草品
种杂交产生的杂交种类型称为高丹草, 其具有高粱
的抗旱、耐倒伏、产量高等特性, 也有苏丹草分蘖性
强、营养价值高、适口性好、氰化物含量低等优良特
性,这为其杂种优势利用和饲用作物新品种选育提
供了有利条件 [ 7, 8]。配制高粱 苏丹草杂交种, 对
于改良利用高粱和苏丹草的遗传资源、开发饲用作
物新品种、发展农区畜牧业,以及促进我国种植业结
构调整等方面均具有重要意义 [ 9~ 13]。近几年来, 为
培育优质、高产、抗逆性强和适应性强的饲用作物新
品种,以雄性不育系高粱 Z3A和 V4A 为母本,与内
蒙古中西部地区种植多年的黑壳苏丹草、白壳苏丹
草、红壳苏丹草、棕壳苏丹草相组配进行人工授粉杂
交,成功地获得了 8 个杂交组合的 F 1代。本试验
以亲本为对照, 对杂种 F1代的生育、分蘖能力、穗
型、株高、鲜草及种子产量、氰化物( CN - )含量、糖
锤度等主要特性及细胞遗传学特征进行比较分
析, 旨在为高粱 苏丹草杂交新品种的选育利用
提供依据。
1 材料与方法
1. 1 材料及试验地概况
母本材料为雄性不育系高粱 Z3A 和 V4A, 父
本材料为黑壳苏丹草、白壳苏丹草、红壳苏丹草和棕
壳苏丹草;母本与父本分别杂交,得到的杂交种材料
为:高粱 Z3A 黑壳苏丹草杂种 F1、高粱 Z3A 白
壳苏丹草杂种 F1、高粱 Z3A 红壳苏丹草杂种 F 1、
高粱 Z3A 棕壳苏丹草杂种 F1、高粱 V4A 黑壳苏
丹草杂种 F 1、高粱 V4A 白壳苏丹草杂种 F1、高粱
V4A 红壳苏丹草杂种 F1、高粱 V4A 棕壳苏丹草
杂种 F 1。
各材料均种植于内蒙古农业大学农作物试验
场, 该试验场位于呼和浩特市东郊, 年降水量
400 mm左右, 无霜期 145 d, 土壤为暗栗钙土,
pH 7. 8~ 8. 2,肥力适中,具有适宜灌溉条件。
1. 2 研究方法
1. 2. 1 生长发育期外部性状的观察
每种供试材料随机抽取 30株定株编号,自分蘖
期开始每隔 7 d测量 1次植株绝对高度, 直至开花
期结束,计算各次测量平均值,绘出生长速度动态曲
线图,用最后 1次测得的植株平均高度表示群体植
株高度。同时观察记载各供试植物的生育期、单株
分蘖数及穗型特征。
1. 2. 2 花粉育性、结实性的统计
在开花盛期随机剪取各供试材料的穗子 30个,
剥取花粉,用 1%醋酸洋红染色制片,在高倍显微镜
下观察统计花粉可育率, 每种材料观察 100 个视
眼。确定花粉是否可育的标准是: 花粉粒大、饱满、
着色深者为可育; 花粉瘦小、着色浅或不着色者为不
育。花粉可育率= (可育花粉粒总数/观察花粉总
数) 100%。在种子成熟期,各供试材料随机取 30
个穗子,统计结实数和小花数。结实数= (结实总
数/小花总数) 100%。
1. 2. 3 花粉母细胞减数分裂中期 ( PMC M )染
色体观察
在晴天条件下,上午 7 8时在田间剪取各供试
材料孕穗期的幼穗,迅速置于装有卡诺液(无水乙醇
冰醋酸= 31)的玻璃瓶内,于 0 冰箱中固定 24
h,压片时剥取花药, 用卡宝品红染色制片, 选出具
有良好分散相的 PMC M 染色体, 统计染色体构
型并进行显微照相。
1. 2. 4 茎叶比和鲜草产量的测定
在开花盛期从供试植物群体中随机选取 2 m2 ,
刈割后迅速称量鲜重, 然后将茎、叶分开称重,试验
重复 5次。计算鲜草产量( kg hm- 2 )、茎叶比和杂
种 F 1超亲优势。F 1超亲优势= [ ( F1产草量- Hp产
草量) / Hp产草量] 100% , 式中 Hp 为产草量高
的亲本。
1. 2. 5 氰化物含量的测定
株高 140 cm 时, 取亲本及各杂交种 F1田间表
现良好的,整株带回实验室, 剪碎约 2 mm 左右, 混
匀称取 1. 0 g ,放入 500 mL 蒸馏瓶中蒸馏提取氢化
物。取 100 mL 容量瓶,加入吸收液( 10 mL 1. 0%
的 NaOH),盛接馏出液,吸收瓶内馏出液接近 100 mL
时,停止蒸馏,冷却后, 用蒸馏水稀释至刻度。用异
烟酸- 吡唑啉酮分光光度法测定氢化物含量。氰化
物( CN - )含量计算参照汪建飞等 [ 14]提出的方法。
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第 2期 李晓宇等:高粱雄不育系与四种苏丹草杂种 F1农艺性状及细胞遗传学研究
1. 2. 6 糖锤度的检测
在开花期, 取各供试材料的主茎中部,用压榨器
榨取汁液,将汁液滴于锤度计的棱镜上,迅速合上盖
板,使溶液均匀的分布于棱镜表面,对着阳光观测视
野中明暗交界处达到清晰时的读数,即为糖锤度, 重
复 15次。
2 结果与分析
2. 1 植株生长发育及形态
由图 1看出, 母本雄性不育系高粱的生长速度
缓慢,其中 Z3A生长速度较 V4A 快; 4个父本苏丹
草生长速度基本接近,均明显超过母本;与各自亲本
相比, 8个杂交种 F 1的生长速度均明显超过双亲,其
中 Z3A 黑壳苏丹草、Z3A 白壳苏丹草和 V4A
棕壳苏丹草 3个杂交组合 F1的生长速度基本相近
(曲线相互交叉) ,在生长后期明显超过其余 5 个杂
交组合 F1 , 表现出很强的生长优势。
田间观察由表 1 可知, 8个杂交种 F 1均表现出
生育期延长,比各自父本苏丹草长 5~ 9 d, 较母本
Z3A 和 V4A延长 22~ 26 d。
母本雄不育系高粱 Z3A 和 V4A 的单株平均分
蘖数分别为 2. 56和 1. 03个,分蘖能力较弱; 4种父
本苏丹草的单株平均分蘖数多达 6. 41~ 6. 60个,分
蘖能力很强;其杂种 F1继承了各自父本苏丹草分蘖
多的优良特性, 单株平均分蘖数为 6. 24~ 6. 82个
(表 1)。4个父本苏丹草茎叶比均较低, 在 2. 43~
2. 55之间;母本高粱 Z3A 和 V4A 的茎叶比较高,
分别为 3. 88和 3. 94; 各杂交种 F1的茎叶比相对较
低,变幅为 3. 10~ 3. 33, 介于双亲之间,且与双亲间
差异显著, 表明杂种 F1的品质性状已得到明显改
善。
8个杂交种 F 1平均株高均显著超过其双亲, 在
350~ 386 cm 之间(表 1) ; 其穗型均呈双亲中间型,
每穗小穗数、穗密度均优于父本苏丹草(表 1、图 2)。
图 1 亲本及杂种 F1植株生长动态
F ig. 1 Growth dynamics of parents and hybrids F1
2. 2 鲜草氰化物( CN- )的含量及糖锤度
鲜草氰化物( CN - )含量及糖锤度是评价饲草
品质的重要指标。本试验观测表明, 8个杂交组合
F1拔节期株高 140 cm 左右时茎叶鲜草的氰化物含
量显著低于其母本雄不育系高粱 Z3A 和 V4A, 在
9. 38~ 42. 01 mg kg- 1之间, 其中 Z3A 黑壳苏丹
草、Z3A 白壳苏丹草、V4A 棕壳苏丹草这 3 个组
合 F 1的氰化物含量极低, 分别为 9. 87, 9. 74 和 9.
38 mg kg- 1 ,显著低于其父其本苏丹草(表 1) , 这
为超低氢氰酸含量高丹草新品种选育提供了材料,
具有重要的育种价值。
319
草 地 学 报 第 19卷
表 1 供试植物的平均株高、生育期、分蘖数、茎叶比、CN- 含量及糖锤度
T able 1 Average plant height , g row th period, tiller number , stemleav es rate, CN - content and brix o f test ed plants
材料
Marterials
株高, cm
Plant
height
生育期
Grow th
period d
分蘖数,个
Tiller
n umbers
茎叶比
Stem
leaves rate
CN-
mg kg- 1
糖锤度
Brix
%
高粱 Z3A
S. bi color Z3A
185dC 108cB 2. 56bB 3. 88aA 73. 26aA 9. 40aA
高粱 V4A
S. bi color V4A
153eC 110cB 1. 03cB 3. 94aA 69. 81aA 8. 99aA
黑壳苏丹草
Black hull S . sud anense
310cB 126bA 6. 50aA 2. 55cC 16. 92cC 4. 86bB
白壳苏丹草
White hull S . su danense
315cB 125bA 6. 47aA 2. 51cC 17. 11cC 5. 07bB
红壳苏丹草
Red hull S . sud anense
306cB 126bA 6. 41aA 2. 48cC 16. 80cC 5. 30bB
棕壳苏丹草
Brown hu llS . sud anense
312cB 127bA 6. 60aA 2. 43cC 16. 02cC 4. 65bB
Z3A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Black hu ll S. sud anense F1 386aA 133aA 6. 54aA 3. 24bB 9. 87dC 8. 89aA
Z3A 白壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A White hul l S . sud anense F1 383aA 133aA 6. 24aA 3. 33bB 9. 74dC 9. 32aA
Z3A 红壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Red hul l S . sudanense F1 350bA 133aA 6. 82aA 3. 10bB 38. 62bB 8. 98aA
Z3A 棕壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Brow n hull S . su danen se F1 360bA 134aA 6. 43aA 3. 29bB 39. 96bB 9. 01aA
V4A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Black hull S . su danense F1 353bA 134aA 6. 38aA 3. 26bB 41. 41bB 9. 30aA
V4A 白壳苏丹草 F1
S. bi color V4A White h ull S . sud anense F1 359bA 133aA 6. 32aA 3. 11bB 39. 87bB 8. 93aA
V4A 红壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Red hull S . sud anense F1 352bA 133aA 6. 75aA 3. 27bB 42. 01bB 9. 46aA
V4A 棕壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Brown hu ll S. sud anense F1 380aA 132aA 6. 51aA 3. 24bB 9. 38dC 9. 20aA
注:小写字母表示差异显著( P < 0. 05) ,大写字母表示差异极显著( P< 0. 01)
Note: Sm al l let ters show sign ificant diff erences ( P < 0. 05) . Capital let ters sh ow signif icant diff erences ( P< 0. 01)
图 2 亲本及杂种 F1穗型特征
Fig . 2 Ear type character of parents and F1 hybr id
a:高粱 Z3A; b:高粱 V4A; c:黑壳苏丹草; d:白壳苏丹草; e:红壳苏丹草; f :棕壳苏丹草; g:高粱 Z3A 黑壳苏丹草杂种 F1 ; h:高粱 Z3A
白壳苏丹草杂种 F1; i:高粱 Z3A 红壳苏丹草杂种 F1; j:高粱 Z3A 棕壳苏丹草杂种 F1; k:高粱 V4A 黑壳苏丹草杂种 F1; l:高粱 V4A
白壳苏丹草杂种 F1; m:高粱 V4A 红壳苏丹草杂种 F1; n:高粱 V4A 棕壳苏丹草杂种 F1
a: S . bi color Z3A; b: S . bi colorV4A; c: Black hull S . sud anense; d: White hu ll S. sud anense; e: Red hul l S . sud anense; f : Brow n hull
S . sud anense; g: S . bic olor Z3A Black hull S. sudanense F1; h : S . bi color Z3A White h ull S . su danense F1 ; i: S. bi color Z3A Red hull
S . sud anense F1; j: S . bi color Z3A Brow n hull S . sud anense F1; k: S . bi color V4A Black hull S . sudanense F1 ; l: S . bi color V4A White hull
S . sud anense F1; m: S . bi colorV4A Red hul l S . sud anense F1 ; n :S . bic olor V4A Brow n hul l S . sudanense F1
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第 2期 李晓宇等:高粱雄不育系与四种苏丹草杂种 F1农艺性状及细胞遗传学研究
在开花盛期母本高粱 Z3A 和 V4A 主茎的糖锤
度值较高,为 9. 40%和 8. 99% ; 4种父本苏丹草的
糖锤度值均较低, 变幅为 4. 65% ~ 5. 30% , 草种间
差异不显著; 8个杂交种 F1糖锤度值在 8. 89% ~ 9.
46%之间,杂种间无明显差异(表 1) , 表明 F 1均继承
了母本高粱含糖量较高的优良特性。
2. 3 花粉育性和结实性的观察
由图 3、表 2可知, 8个杂交种 F1的花粉育性很
高,可育率均在 94%以上,其自然结实率在 73. 22%
~ 76. 62%之间,杂种间差异较小, F 1花粉可育率和
结实率均与 4个父本苏丹草相近,表明各杂交种 F 1
均不存在育性问题,其原因是亲本间染色体同源性
高,有较为相近的细胞遗传学基础(详见 PMC M
染色体配对行为)。
2. 4 花粉母细胞减数分裂中期 ( PMCM )染色
体构型
观测各供试材料花粉母细胞减数分裂中期
( PMC M )的染色体构型可知(图 4、表 3) , 母本高
粱 Z3A、V4A 和 4种父本苏丹草的染色体配对行为
规则,其二价体数目为 10, 且均以环状二价体为主
( 6. 825~ 8. 166) ; 8个杂交种 F1的二价体数目也为
10,但其棒状二价体比例较高( 6. 702~ 7. 215) , 表明
原亲本的遗传组成存在着一定的差异; 8个杂交种
F 1中均未观察到单价体和多价体的存在, 证明原亲
本染色体有较高的同源性,这是它们杂交容易成功
和杂交种育性高的遗传原因所在, 对杂交种的育性
评价提供了可靠的细胞遗传学依据。由表 3还可以
看出,在花粉母细胞减数分裂中期 母本雄性不育
系高粱 Z3A和 V4A 的染色体均能正常配对, 表明
其雄不育是发生在减数分裂后的小孢子形成期。
图 3 父本及杂种 F1花粉育性
F ig . 3 The po llen fer tility o f pa rent s and hybrids F1
a:黑壳苏丹草; b :白壳苏丹草; c:红壳苏丹草; d:棕壳苏丹草; e:高粱 Z3A 黑壳苏丹草 F1 ; f :高粱 Z3A 白壳苏丹草 F1 ; g:高粱 Z3A
红壳苏丹草 F1 ; h:高粱 Z3A 棕壳苏丹草 F1 ; i:高粱 V4A 黑壳苏丹草 F1 ; j:高粱 V4A 白壳苏丹草 F1; k:高粱 V4A 红壳苏丹草 F1 ;
l :高粱 V4A 棕壳苏丹草 F1
a: Black h ull S . sudanense ; b: White hull S . sud anense; c: Red hu ll S. sud anense; d: Br ow n hul l S . sud anense; e: S . bi color Z3A Black
hull S. su danense F1; f : S . bic olor Z3A White hul l S . sud anense F1 ; g: S . bi color Z3A Red hull S . sud anense F1 ; h: S. bic olor Z3A Brown
hull S . sudanense F1 ; i: S . bi color V4A Black hull S . sud anense F1 ; j: S . bi color V4A Wh ite hull S . sudanen se F1; k: S. bi color V4A Red
hull S . sudanense F1 ; l : S . bi color V4A Brow n hull S . sud anense F1
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草 地 学 报 第 19卷
表 2 供试植物的花粉育性及结实性
Table 2 Thepo llen fer tility and seed set of tested plants
材料
M aterial s
花粉育性 Pol len fert ili ty 结实性 Seed set
可育数
Fert ilit y No.
总数
T otal
可育率, %
Fert illit y rate
结实数
Seed No.
小花总数
T otal f loret s
结实率, %
S eed set rate
高粱 Z3A
S. bi color Z3A
0 5047 0 0 4206 0
高粱 V4A
S. bi color V4A
0 5625 0 0 4685 0
黑壳苏丹草
Black hull S . sud anense
5330 5532 96. 35 3532 4683 75. 43
白壳苏丹草
White hull S . su danense
5560 5804 95. 80 3198 4275 74. 82
红壳苏丹草
Red hull S . sud anense
5204 5417 96. 07 3486 4550 76. 62
棕壳苏丹草
Brown hu ll S. su danense
5020 5205 96. 45 2883 3824 75. 38
Z3A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Black hu ll S. sud anense F1 5353 5547 96. 51 2987 4017 74. 35
Z3A 白壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A White hul l S . sud anense F1 5202 5480 94. 93 3341 4533 73. 70
Z3A 红壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Red hul l S . sudanense F1 5020 5310 94. 54 3584 4810 74. 51
Z3A 棕壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Brow n hull S . su danen se F1 5728 6050 94. 69 2965 3924 75. 55
V4A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Black hull S . su danense F1 5023 5261 95. 49 3506 4695 74. 68
V4A 白壳苏丹草 F1
S. bi color V4A White h ull S . sud anense F1 4883 5085 96. 04 3280 4281 76. 62
V4A 红壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Red hull S . sud anense F1 5207 5529 94. 18 3842 5085 75. 57
V4A 棕壳苏丹草 F1
S. bicolor V4A Brow n hull S . sud anense F1 5148 5400 95. 33 3485 4760 73. 22
图 4 亲本及杂交种的 PMC M 染色体配对行为
F ig. 4 T he chromosome pair ing behav io r of parents and their F1 hybr id at PMC M I
a:高粱 Z3A; b: V4A; c:黑壳苏丹草; d:白壳苏丹草; e:红壳苏丹草; f :棕壳苏丹草; g:高粱Z3A 黑壳苏丹草 F1; h:高粱Z3A 白壳苏
丹草 F1 ; i:高粱 Z3A 红壳苏丹草F1 ; j:高粱 Z3A 棕壳苏丹草 F1 ; k:高粱 V4A 黑壳苏丹草 F1 ; l :高粱 V4A 白壳苏丹草 F1 ; m:高粱
V4A 红壳苏丹草 F1 ; n:高粱 V4A 棕壳苏丹草 F1
a: S . bi color Z3A; b: S . bi color V4A; c: Black hul l S . sud anense; d: White h ull S. su danense; e: Red hul l S . udanense ; f : Brown hu ll S. su
danense; g: S. bi color Z3A Black hul l S. sud anense F1; h: S . bi color Z3A White h ull S . su danen se F1; i: S . bi color Z3A Red hull S . sud ane
nse F1 ; j: S. bic olor Z3A Brow n hull S. sud anense F1 ; k: S . bi color V4A Black hul l S . sudanense F1; l : S. bic olor V4A White hu ll S . sud ane
nse F1 ; m : S. bic olor V4A Red hu ll S. su danense F1; n: S . bi color V4A Brow n hull S . sudanense F1
322
第 2期 李晓宇等:高粱雄不育系与四种苏丹草杂种 F1农艺性状及细胞遗传学研究
表 3 亲本及杂交种 F1的 PMCM染色体配对构型
T able 3 The chromosome pairing configur ation o f par ents and their hybrids F1 at PMC M
材料
M ater ials
观察细胞数
Cell No.
染色体数目 2n
Ch romosome No.
二价体( )
棒状 Rod 环状 Ring 总和 T otal
高粱 Z3A
S. bi color Z3A
163 20 3. 106( 0~ 10) 6. 894( 0~ 10) 10
高粱 V4A
S. bi color V4A
176 20 3. 175( 0~ 10) 6. 825( 0~ 10) 10
黑壳苏丹草
Blackhul l S. sud anense
166 20 2. 368( 0~ 10) 7. 632( 0~ 10) 10
白壳苏丹草
White hull S . su danense
152 20 2. 773( 0~ 10) 7. 227( 0~ 10) 10
红壳苏丹草
Redhull S . sudanense
177 20 1. 834( 0~ 10) 8. 166( 0~ 10) 10
棕壳苏丹草
Brownhull S . sud anense
169 20 2. 027( 0~ 10) 7. 973( 0~ 10) 10
Z3A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Black hu ll S. sud anense F1 189 20 6. 805( 0~ 10) 3. 195( 0~ 10) 10
Z3A 白壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A White hul l S . sud anense F1 187 20 7. 033( 0~ 10) 2. 967( 0~ 10) 10
Z3A 红壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Red hul l S . sudanense F1 192 20 6. 985( 0~ 10) 3. 015( 0~ 10) 10
Z3A 棕壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Brow n hull S . su danen se F1 180 20 7. 110( 0~ 10) 2. 890( 0~ 10) 10
V4A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Black hull S . su danense F1 175 20 6. 702( 0~ 10) 3. 298( 0~ 10) 10
V4A 白壳苏丹草 F1
S. bi color V4A White h ull S . sud anense F1 178 20 7. 040( 0~ 10) 2. 960( 0~ 10) 10
V4A 红壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Red hull S . sud anense F1 195 20 7. 215( 0~ 10) 2. 785( 0~ 10) 10
V4A 棕壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Brown hu ll S. sud anense F1 185 20 6. 890( 0~ 10) 3. 110( 0~ 10) 10
2. 5 生产性能
由表 4可知, 8个杂交种 F 1的鲜草产量均显著
超过其各自父本苏丹草, 增产变幅在 12. 17% ~ 28.
28%之间,其增产幅度及超亲优势大小顺序为:高粱
V4A 棕壳苏丹草 F 1、高粱 Z3A 黑壳苏丹草 F 1、
高粱 Z3A 红壳苏丹草 F1、高粱 Z3A 棕壳苏丹草
F1、高粱 Z3A 白壳苏丹草 F1、高粱 V4A 黑壳苏
丹草 F 1、高粱 V4A 红壳苏丹草 F1和高粱 V4A
白壳苏丹草 F1。
3 结论
3. 1 高粱雄性不育系 Z3A、V4A 与 4种苏丹草 8
个种间杂种 F1的生长速度和平均株高 ( 350 ~
386cm)均显著超过其亲本, 其生育期 132~ 134 d,
为中晚熟型; F 1单株分蘖数多( 6. 24~ 6. 82 个) , 继
承了父本苏丹草分蘖能力强的特性。
3. 2 8个杂种 F1穗型均呈双亲中间型,其茎叶比相
对较低,变幅为 3. 10~ 3. 33, 介于双亲之间; F 1的花
粉可育率 ( 94. 18% ~ 96. 51%)和自然结实率( 73.
22%~ 76. 62%)较高, 均不存在育性问题。
3. 3 在株高 140 cm 左右时, 各杂种 F1鲜草茎叶的
氰化物含量在 9. 38~ 42. 01 mg kg- 1之间, 显著低
于其母本雄性不育系高粱 Z3A 和 V4A, 其中 Z3A
黑壳苏丹草、Z3A 白壳苏丹草、V4A 棕壳苏丹
草这 3 个杂交组合 F1的氰化物含量极低, 分别为
10. 27、9. 74和 9. 38 mg kg- 1 ; 开花盛期, F1主茎
糖锤度值在 8. 89% ~ 9. 46%之间, 杂种间及其与母
本间无明显差异, 呈偏母本遗传。
3. 4 杂种 F1的 PMC M 染色体平均配对构型为
2n= 2x= 20( 10 ) , 其棒状二价体频率 ( 6. 702~
7. 215)高于环状二价体。
3. 5 杂种 F 1的鲜草产量显著超过其父本苏丹草,
变幅为 87539. 75~ 104527. 25 kg hm- 2 ,其大小顺
序为:高粱 V4A 棕壳苏丹草 F 1、高粱 Z3A 黑壳
苏丹草 F 1、高粱 Z3A 红壳苏丹草 F 1、高粱 Z3A
323
草 地 学 报 第 19卷
棕壳苏丹草 F1、高粱 Z3A 白壳苏丹草 F 1、高粱
V4A 黑壳苏丹草 F 1、高粱 V4A 红壳苏丹草 F 1、
高粱 V4A 白壳苏丹草 F1。
表 4 供试植物的产草量
Table4 T he yield o f tested plants
材料
Marterials
鲜草产量
kg hm- 2
Fresh grass yield
较父本增产, %
Yield increas ecom pared
with paternal
超亲优势, %
Overparentheterosis
Z3A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Black hu ll S. sud anense F1 104527. 25 26. 29* * 35. 67
Z3A 白壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A White hul l S . sud anense F1 101055. 50 22. 30* * 28. 70
Z3A 红壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Red hul l S . sudanense F1 96038. 00 25. 38* * 34. 02
Z3A 棕壳苏丹草 F1
S. bi color Z3A Brow n hull S . su danen se F1 95604. 00 23. 07* * 29. 99
V4A 黑壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Black hull S . su danense F1 95036. 00 18. 93* * 23. 35
V4A 白壳苏丹草 F1
S. bi color V4A White h ull S . sud anense F1 89405. 75 12. 17* 13. 86
V4A 红壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Red hull S . sud anense F1 87539. 75 15. 49* 22. 16
V4A 棕壳苏丹草 F1
S. bi color V4A Brown hu ll S. . su danense F1 102546. 25 28. 28* * 39. 42
黑壳苏丹草
Black hull S . sud anense
77045. 00 - -
白壳苏丹草
White hull S . su danense
78522. 50 - -
红壳苏丹草
Red hull S . sud anense
71659. 35 - -
棕壳苏丹草
Brown hu ll S. su danense
73548. 45 - -
注: T 测验, * 表示 P < 0. 05水平差异显著, * * 表示 P < 0. 01水平差异极显著
Note: * show s signif icant diff er ence at P< 0. 05, * * show s s ignifi can t dif feren ce at the 0. 01 level
3. 6 综合分析植株生长、鲜草产量、氰化物含量等
指标, 确定出育种潜力最强的杂交组合是: 高粱
V4A 棕壳苏丹草杂种 F 1、高粱 Z3A 黑壳苏丹草
杂种 F 1。
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(责任编辑 蔚瑛)
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