全 文 ：第 6 卷
丫d . 6 No
草 地 学 报
A C rA A G R E g llA SI N CA
1卯8 年
19 8
“中首一号”紫花首楷耐盐遗传特性初步研究
杨青川 苏加楷 耿华珠
(中国农业科学院畜牧研究所 , 北京 1《D 四4
摘要 : 以 “中首一号 ”紫花首楷耐盐新品种为材料 , 应用 NC l 杂交试验方案 , 研究其耐盐遗传参
数 , 旨在为今后首楷耐盐育种提供理论依据 。 结果表明 , 在盐胁迫下 , 首蓓的干重 、株高和分枝数诸
性状的加性效应大于显性效应 , 狭义遗传力较大 , 分别为 0 . 42 5 、0 . 387 和 0 . 484 , 具有通过选择进一步
提高耐盐性的遗传潜力 。 通过盐碱地表型选择的研究 , 从中得到 102 个单株的一般配合力 , 应用聚
类分析方法将其划分为三类 : 其中 , 高 、中 、低一般配合力植株分别为 47 株 , 3 株和 2 株。 并且从 中
已得到高度和中度一般配合力植株相互杂交后所产生的种子 。
关键词 : 紫花首楷 ; 耐盐新品种 ; 耐盐遗传参数 ; 一般配合力 ; 聚类分析
1 前言
土壤盐碱化是农业生产的主要威胁之一 , 据统计 , 全世界约有四亿公顷土地已不同程度的
盐碱化 (周荣仁 , 19 86 ;翟风林 , 19 8 6 )。 随着灌溉农业的发展 , 次生盐碱化土壤面积仍在继续扩
大 。 我国一亿公顷耕地 中有 肠7 万公顷盐渍化土壤 , 另有 0 . 3 亿公顷盐碱荒地 , 主要分布在西
北 、华北 、东北及沿海地区 , 其中黄淮海平原 即有 33 万公 顷 (耿华珠 , 1990 )。 开发 、改善 和利
用盐碱地的途径 ,或者通过工程措施改 良土壤 , 改变农作物所处的土壤条件 , 但耗资巨大 , 或者
培育农作物抗盐品种 , 提高作物本身的耐盐能力 , 后者是改 良利用盐碱地经济而有效的方法
(As h
raf 等 , 19 87 )。
紫花首蓓系 比较耐盐的多年生豆科牧草 , 适宜在轻度盐碱地种植 , 是畜牧业生产 中的重要
饲草 。 提高其耐盐性 , 培育耐盐首猎 品种 , 不但能提高盐碱地利用率 , 改良盐碱地 , 而且可增加
优质蛋白质饲料 , 为盐碱地 区发展畜牧业奠定物质基础 。
耐盐育种 工作 常 因 缺乏 对 耐盐 遗传变异 基础 的 了解 而受 阻 。 E ps tei n( 197 7 ) 、 sh ~
n
(19 85 )报道的资料表明 , 耐盐遗传变异存在 于某些植物 中 , 例如扁穗冰草(D e w ey , 1962 )、大豆
(Ab
el等 , 1964 ) 、西红柿 (E p s te in 19 7 7 ) 、大麦 (N o rl , , 19 80 )与紫花首蓓 (龙le n 等 , 19 85 ; Nob le 等 ,
19 84 )
。
Abel等(1964 )报道 , 大豆的耐盐基因系 由简单的主效基 因控制 。 No rlyn (19 80) 认为在
盐胁迫下 , 大麦的耐盐性是 由复杂的多基因控制 。 而对紫花首楷的耐盐遗传基础 以及不同遗
传成份的相对大小方面则研究较少 。
在遗传上 , 一般配合力反映基因的加性效应 , 特殊配合力则反映基因的显性效应 。 在遗传
方差方面 , 由一般配合力引起的方差 , 包括全部加性方差和少部分上位性方差 , 而 由特殊配合
力引起的方差 , 则包括全部显性方差和其余的上位性方差 。 配合力是杂交组合中亲本各性状
配合能力的一个指标 。 以往育种的实践表明 , 有些亲本 自身表现虽好 ,但杂交所产生的后代并
不理想 。 而有些亲本 自身并不特殊 良好 , 但其后代则可分离 出优 良个体 。 因此 , 评价参与杂交
国家 “九五 ”科技攻关项 目子专题
第 3 期 杨青川等 : “中首一号 ”紫花首楷耐盐遗传特性初步研究
亲本在育种中的潜力 , 并尽早地鉴别组合的优劣 , 无疑对育种工作具有非常重要意义 。 而配合
力的分析对这方面是很有帮助的 (黄金龙 , 19 1 )。
本试验以 “中首一号”耐盐紫花首楷新 品种为材料 , 从其群体中 , 随机选取 8 株作母本 , 10
株作父本 , 按 NC n 设计方案进行杂交 , 估算其耐盐遗传参数 , 探讨耐盐遗传潜 力 , 从而为进 一
步开展耐盐育种提供理论依据 。 从“中首一号 ”耐盐 品种 中通过耐盐表型选择 , 得到 102 个单
株 , 进而分析其一般配合力 , 以便使高一般配合力的植株相互杂交 , 使耐盐基因更快地累加 、重
组 , 以期培育出更好 的耐盐首楷新品种 。
2 材料与方法
2
.
1 自然概况
试验 区位于山东省西北部 、德州市北郊 25 公里处 , 属北 温带半湿润 大陆性 气候 , 雨热 同
期 , 光照充足 。 年均气温 12 . 2℃ , > 10 ℃积温 47 7 ℃ , 无霜期 21 1 天 ,年均 日照时数 27 27 小时 ,
年均降水量 5 89 . 7~
。
2. 2 80 份杂交材料
从耐盐紫花首楷品种中随机选取 8 株作母本 , ro 株作父本 , 于 19 4 年 4 月移人单株圃 , 株
行距各 1 米 。 按照 NC n (Nort h C颐d ina D es ign n )杂交试验设计杂交组合 (每个母本与每个父
本均进行杂交 。 父本 内 、母本 内不进行杂交 )。 19 6 年花期进行 杂交 , 每组合重复用 5 个花
序 。 杂交后用棉花包好 , 三天后去掉棉花 。 种子成熟后 , 按组合采种 , 共得到 80 份杂交材料种
子 。
2
.
3 102 个单株的半同胞后代材料
19 5 年 6 月在山东德州试验基点 , 通过 田间耐盐筛选及表型选择 , 共确定 102 个单株 , 并
分别采收种子 。
2
.
4 群体耐盐遗传参数的估算方法
19 9 6 年 1 月 3 日对 80 份 NC l 杂交组合材料进行培养皿发芽 、出芽后栽人花盆 , 每盆一
株 。 每份材料设三组 , 每组五盆 , 以组为单位 , 随机排列 。 12 月 5 日加盐 (NaC I) 处 理 , 浓度 为
0
.
25 %
。 处理后及时补充水分 , 使土壤含水量维持最大持水量的 70 % 。 19 7 年 3 月 8 日测产 ,
考查指标有分枝数 、株高和干重 (结果见表 1)。
表 1 NC I杂交估算遗传参数配合力方差分析
1习习e 1 Th e vari an e e a zl alysis of c o m l〕i元n g ab ility u si咫 N C l
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草 地 学 报 19 8 年
遗传参数估算公式 (黄金龙 , 19 1)
武二 2醉十 2礁
砚二 4呱
跪= 2醉+ 2礁 + 4呱
嵘= 晚/咪
瞬= (2挤+ 2礁)/咪
注 : GC A (Ge ne ral C omb in in g ab ility )一般配合力 SCA (S详e ifi e c Oll山ini n g ab ility ) 特殊配
合力
2
.
5 单株一般配合力测定
试验分两批进行 , 第一批供试材料为 50 份 , 第二批 52 份 。 盆栽育 苗 , 盐处理 (NaC I) 浓度
为 0 . 3% 与 0 . 4 % 两个梯度 , 四次重复 。 出苗一个月后加盐处理 , 4O 天后测定株高 、存活率和产
草量 。
一般配合力计算公式
gi 二 Xi 一 u
gi 亲本系统 i的一般配合力
x ; 系以 i为共同亲本的一套组合的平均值
u 所有组合的总平均值
3 结果与分析
3
.
1 群体遗传参数的估算
本试验从德州试验区耐盐首蓓新品种群体中 , 随机选取 8 株作母本 , 10 株作父本 , 按照 NCl
试验设计进行杂交 , 得到杂交种子 80 份 。 在温室盆栽条件下进行首猎耐盐性测定 , 估计耐盐
遗传参数 。 由表 2 可知 , 供试材料干重 、株高和分枝数的一般配合力方差及特殊配合力方差分
析结果均达到显著水平 (P < 0 . 05 )。
表 2 干重、株高和分枝数配合力方差分析
Tal d e 2 Co n lb in 雌 abi lity an al ys is of 如 we igh t , plan t he igh t an d bm llc h n u n ll祀 r in dife re nt a lfa lfa mat e ri al s
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.
36
3
.
2 对试验 中所用亲本材料仅视为相应雌雄亲本群体中随机选取的样本 , 旨在通过研究样本
藉以推断群体遗传力 , 遗传方差等遗传参数 , 故采用随机模型分析 。 鉴于首稽为异花授粉植
物 , 故亲本材料 的近交系数 F。 = 0 , 亲本近交后代的近交系数 F0 二 1/ 2o 有关干重 、株高和分枝
第 3 期 杨青川等 : “中首一号 ”紫花首楷耐盐遗传特性初步研究
数的遗传参数见表 2 。 从表 2 中可知 , 供试材料的干重 、株高和分枝数诸性状的狭义遗传力较
大 , 三个性状分别为 42 . 5 % 、 38 . 7 % 和 48 . 4 % 。 因此 , 为了进一步选 出更耐盐的紫花首蓓 品种 ,
在该群体早期世代中 , 即可进行单株选择 。 但由于环境 方差相对较大 , 在此情况下 , 则应增加
系统 内选择的个体数 , 以减少试验误差 和提高选择效果 。 从遗传参数可以看 出 , 加性效应和显
性效应均影响群体的遗传变异 , 但干重 、株高和分枝数的加性遗传方差一般大 于非加性方差 ,
说明该群体耐盐遗传变异主要是 由可 固定遗传的加性效应引起 。 一般配合力主要反应加性效
应部分 。 人选单株经一配合力筛选后 , 相互杂交 , 使耐盐基因进一步累加 、重组 , 可望培育出更
为耐盐的紫花首楷品种 。
表 3 干重 、株高和分枝数的遗传参数
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.
3 单株耐盐性一般配合力分析
配合力为杂交组合中亲本性状配合能力的指标之一 。 在杂交育种中 , 无论是选育综合性
状优 良纯系品种或选育有很强杂种优势的杂交种 , 或者选育综合品种 , 配合力均具重要意义
(宋希云 , 19 3 ) 。
3
.
3
.
1 在盐碱地选择耐盐首蓓基因型 , 仅能根据植株的表型进行选择 。 例如某植株的着生地
点土壤盐分含量较高 , 且生长 比较繁茂 , 则该株 即可人选 。 这仅系估测 , 且具有较大 的不准确
性 。 因此 , 评价参与杂交的人选单株在首蓓耐盐育种中的潜力 , 为尽早地鉴别其优劣 , 进行一
般配合力测定 , 无疑对耐盐首蓓育种工作具有重要意义 。 表 4 和表 5 分别列 出在两批试验中
人选 102 个首稽单株三个性状的一般配合力 , 从中可以看 出 , 同一亲本不同性状或同一性状在
不同亲本间一般配合力效应有较大差异 。 在第一批试验 中 , 于 0 . 3 % NaC I 浓度下 , 以 108 、 15 1 、
13 4
、
6
、
17 9 和 20 号首楷单株半同胞后代的干物质重量最高 , 而 25 、 48 、 12 8 、2 、 17 和 l巧 号则
较低 。 株高以 17 9 、 10 8 最高 , 而 2 5 、 12 8 则较低 。 存活率以 6 、 134 、 179 、 15 1 、 2 9 和 50 号最高 , 而
1巧 、 177 、 12 8 则较低 。 在 O . 4N aCI 胁迫下 , 诸性状亦有类似变化结果 。 仅依据 0 . 3 % 、 0 . 4 % NaC I
浓度胁迫下六个耐盐性的一般配合力指标 , 综合评价首楷耐盐性一般配合力较为适宜 。 应用
1 66 单 地 字 报 19 8 年草 学
表 4 第一批首蓓单株株高 、存活率和干重的一般配合力
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第 3 期 杨青川等 : “中首一号 ”紫花首蓓耐盐遗传特性初步研究 16 7
表 5 第二批首荷单株株高 、存活率、干重一般配合力
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草 地 学 报 19 8 年
从美国引进的生物统计软件 N CS 进行聚类分析 , 分别将 两批试验 的结果各聚为三类 , 其中
一 、二 、三类材料分别 为首楷耐盐性高 、中 、低一般配合力单株 , 各类首蓓的单株数分别为 47
株 、3 株和 2 株 。
通过聚类分析结果将其中低一般配合力 的 2 株在花前全部淘汰 , 以便使高 、中一般配合
力的植株相互杂交 . 使紫花首蓓耐盐基因得到进一步累加与重组 , 目前 已得到杂交种子 。
4 讨 论
4
.
1 盐碱地盐分分布不均对提高紫花首着耐盐性育种进程影响较大
无论是在发芽期进行群体选择(AL 一 kh ati b 等 , 19 3 ; Joh ns on 等 , 19 2 ) , 还是在幼苗期进行
群体选择 (D ob re nz 等 , 1989 ; Ashn if 等 , 19 87 ) , 或在成株 时进行 耐盐选择所得到的材料 , 其耐盐
性均有所提高 。 结果表明 , 混合选择对提高紫花首蓓耐盐性的效果 良好 。 盐分在人工模拟条
件下可控制在一致水平下 。 但是 , 在实际育种工作中 , 往往需要在盐碱地进行大量耐盐材料的
鉴定与选择 。 由于盐分分布不均 , 给选择工作带来较大困难 , 而且难以对耐盐基因型进行准确
地选择 , 以致影响育种的进程 。 可见 , 耐盐首楷育种是 一项 十分复杂的研究工作 , 需要进行大
量的多代选择 , 才能使基因累加 、重组 。
4
.
2 紫花首着耐盐遗传参数与耐盐育种
育种工作的主要任务是从自然群体 、杂交后代或人工诱变群体中选育出优良品种 。 因此 ,
根据育种 目标确定相适应的有效育种方案 , 藉以提高选择的效率 , 乃育种工作 中非常重要的课
题 。 遗传力的分析对提高选择效果帮助极大 。 开展育种工作 , 首先必须 了解群体有关性状的
遗传变异动态 , 早期的育种工作是以表现型变异估计遗传变异情况 , 但由于表型变异 中 , 或多
或少均包含有环境变异 , 因此选择效果较差 。 将表型方差分为遗传方差和环境方差 , 即可了解
将要选择的群体中各种性状的遗传变异程度 , 认识群体的性状 中有多少性状可以遗传给后代 ,
环境条件对这些性状有多大程度的影响 , 从而对群体进行选择产生了预见性 。 其次 , 狭义遗传
力的强弱与选择效果有着密切的联系 。 从一个遗传变异的群体中选择一部分优良单株 , 如果
新选单株性状的狭 义遗传力高 , 其后代则将表现优 良 ; 否则后代不一定表现优 良 (黄金龙 ,
19 1)
。 从耐盐首楷 品种的遗传参数可以看 出 , 干重 、株高和分枝数的加性效应 、显性效应均影
响群体的耐盐遗传 , 但加性大于显性方差 。 狭义遗传力均较大 , 可见该群体尚未经过严格 的耐
盐一般配合力选择 , 一般配合力主要反应加性效应 。 筛选高一般配合力的植株相互杂交 , 使耐
盐基 因进一步累加 、重组 , 当有望培育出更为耐盐 的首楷新 品种 。
5 结 语
5
.
1 紫花首楷耐盐品种(中首一号 )的群体耐盐遗传参数加性方差较大 。 干重 、株高和分枝数
的狭义遗传力较高 。 耐盐性遗传给后代的成分较大 。
5
.
2 102 个单株的耐盐性一般配合力有较大差异 。 从耐盐首楷 品种研究中 , 通过盐碱地耐盐
表型选择 , 已选 出 102 株半同胞后代的种子 。 应用聚类分析法 , 研究其一般配合力的高低 , 并
划分为三类 , 其中高 、中 、低一般配合力植株分别为 47 株 , 3 株和 2 株 。 已得到高 、中一般配
合力植株相互杂交所产生的种子 。
第 3 期 杨青川等 : “中首一号 ”紫花首楷耐盐遗传特性初步研究 1 69
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