高粱[Sorghum bicolor (L.) Moench]是世界上最古老的禾谷类作物之一[1]，具有抗旱、耐涝和耐盐碱等特性[2]，对促进干旱、盐碱等边际土地的利用和保障干旱半干旱地区的粮食、饲料安全具有举足轻重的地位[3]。第一个高粱不育系TX3197A问世以来，高粱不育系、保持系和恢复系的选育成为高粱育种的关键环节[4]，而亲本系配合力的高低是评价其利用价值的重要指标之一，也是组配优良杂交种的基础[5-6]。配合力分为一般配合力（general combining ability，GCA）和特殊配合力（specific combining ability，SCA）[7]。GCA是指一个亲本与其他多个亲本材料进行杂交在后代性状表现中所起到的平均作用，若表现优良则说明该亲本GCA高，由基因的加性效应决定，属于可遗传部分[8]。SCA是指一亲本与另一亲本杂交所产生后代的性状表现偏离2个亲本平均效应的特殊现象，说明2个特定亲本之间的SCA高，是由基因的非加性效应决定的，属于不可遗传部分[9]。特定组合的特殊配合力效应值大，有利于筛选出在该性状表现优异的杂交组合，是杂交组合选配的重要参考依据[10]。张俊珍等[11]和张阳等[12]认为，亲本的利用价值取决于一般配合力与特殊配合力的大小，且两者效应值越高其亲本利用价值越大。高士杰[13]提出在选择亲本时，应同时考虑亲本的GCA和杂交组合SCA效应值大小以及双亲性状的互补性等因素。配合力高的亲本通常能组配出优异的杂交组合[14]，在育种实践中如何精准计算亲本的配合力是有效组配高粱杂交组合的关键因素之一。
本试验以近年来高粱春播早熟区应用较广泛的31份高粱骨干亲本为试验材料，按照不完全双列杂交设计配制206个杂交组合，对亲本及其杂交组合F1代主要性状的一般配合力和特殊配合力进行估算与评价，鉴选出一般配合力高的亲本以及特殊配合力强的杂交组合，为今后亲本改良和组配强优势组合提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试高粱亲本材料共31份，生育期115~120 d。其中，包含16个不育系和15个恢复系（表1）。
表1 供试亲本材料及系谱
Table 1
| 编号 Number | 种质名称 Germplasm name | 种质类型 Germplasm type | 系谱 Genealogy |
|---|---|---|---|
| 1 | 吉H129A | 不育系 | B35×吉1230B |
| 2 | 吉1230A | 不育系 | （TX3197B×矬1B）×黑30B |
| 3 | 314A | 不育系 | TX3197B×库班红 |
| 4 | 吉303A | 不育系 | 97101B×2055B |
| 5 | 吉115A | 不育系 | 哲15B×2055B |
| 6 | 63A | 不育系 | 铁97101B×外引材料 |
| 7 | Y324A | 不育系 | 晋长早B×外引材料 |
| 8 | QL33A | 不育系 | 澳大利亚引进 |
| 9 | 冀64A | 不育系 | 407B×1243B |
| 10 | 吉245A | 不育系 | 哲15B×2055B |
| 11 | 吉5522A | 不育系 | MS22B×2055B |
| 12 | 吉2055A | 不育系 | 314B×A2V4B |
| 13 | 吉5535A | 不育系 | 406B×ICS-34B |
| 14 | 吉5575A | 不育系 | 2055B×7050B |
| 15 | 463A | 不育系 | 2055B×晋长早B |
| 16 | SX44A | 不育系 | （V4B×F4B）×V4B |
| 17 | HLS×125×2999 | 恢复系 | HLSZ×（10125×2999） |
| 18 | HLS早 | 恢复系 | 外引材料 |
| 19 | 吉R2115 | 恢复系 | 南133×10125 |
| 20 | 5933 | 恢复系 | 5903×三尺三 |
| 21 | 10125 | 恢复系 | 南133×吉R105×9060 |
| 22 | 吉R107 | 恢复系 | 亨加利高粱后代319-4×304-4 |
| 23 | 吉R109 | 恢复系 | HM65（晋粱5/三尺三/沈409× 八52×渤1×晋2）×1105B |
| 24 | 吉R117 | 恢复系 | LR9198天然变异株 |
| 25 | 吉R127 | 恢复系 | 吉R117×吉R5062 |
| 26 | 南133 | 恢复系 | 忻粱52×VI494 |
| 27 | 南133×125 | 恢复系 | 南133×125 |
| 28 | 吉R2483 | 恢复系 | 吉R107×2999 |
| 29 | 吉R4334 | 恢复系 | （吉R123×南133）×9060 |
| 30 | 吉R4392 | 恢复系 | 吉R2115×10125 |
| 31 | 吉K1781R | 恢复系 | Y304×吉R2115 |
1.2 试验方法
于2022年7-8月高粱授粉期间，以16个不育系为母本，15个恢复系为父本，按照不完全双列杂交设计（incomplete diallel cross，NC Ⅱ）配制206个杂交组合，待籽粒成熟后，收获F1代种子。2023年5月，将收获的31个亲本及206个杂交组合的F1代种子种植于吉林省农业科学院公主岭市试验基地（43.57° N，126.28° E），该试验田属于大陆性季风气候，试验地用地平整，土壤为黑色壤土。试验采用随机区组法进行种植，行长3 m，行距65 cm，株距20 cm，3次重复。试验田管理同常规田间管理。
1.3 测定项目与方法
按照《高粱种质资源描述规范和数据标准》[15]，调查株高、穗长、穗柄长、穗柄伸出长度、千粒重、穗粒重、产量、倒2叶夹角、倒2叶长、倒2叶宽、倒3叶夹角、倒3叶长和倒3叶宽13个性状。
1.4 数据分析
利用Microsoft Excel 2016进行数据整理，参照孔繁玲[16]的方法运用R 4.3.1计算一般配合力和特殊配合力，并对206份杂交组合各性状的中亲优势和超亲优势进行分析：中亲优势（mid-parent heterosis，%）=[F1-(A+B)/2]/(A+B)×100；超亲优势（heterobeltiosis，%）=(F1-Hp)/Hp×100，式中，F1为杂交后代平均值，A为母本平均值，B为父本平均值，Hp为高亲值。
2 结果与分析
2.1 亲本材料配合力分析
2.1.1 方差分析
对206份杂交组合F1代的13个性状的方差分析结果（表2）显示，所有性状在区组内均未达到显著水平，而在组合间均达到极显著水平，说明各性状差异主要是遗传差异造成的，可以进行配合力分析。不育系和恢复系中各性状的方差均达到极显著水平，不育系×恢复系的各性状特殊配合力达到极显著水平，说明各性状的表现受加性效应和非加性效应的共同作用，可以进行GCA和SCA效应值分析。其中，杂交种在株高、穗长、穗柄长、穗粒重、倒2叶夹角、倒2叶宽、倒3叶夹角、倒3叶长和倒3叶宽等性状中受不育系基因型影响较大，在穗柄伸出长度、千粒重和产量等性状中受恢复系基因型影响较大，而倒2叶长受不育系和恢复系基因型共同作用。
表2 13个性状的方差分析结果
Table 2
| 变异来源 Sources of variation | 区组 Block | 组合 Combination | 不育系一般配合力 General combining ability of sterile line | 恢复系一般配合力 General combining ability of restorer line | 杂交组合特殊配合力 Special combining ability of hybrid combination |
|---|---|---|---|---|---|
| 自由度df | 2 | 205 | 15 | 14 | 205 |
| 株高PH | 60.45 | 1886.82** | 1065.97** | 467.80** | 47.52** |
| 穗长PL | 6.35 | 28.79** | 13.86** | 5.01** | 0.35** |
| 穗柄长PSL | 18.91 | 46.93** | 13.52** | 11.36** | 4.21** |
| 穗柄伸出长度PSE | 25.85 | 52.66** | 8.94** | 17.94** | 6.31** |
| 千粒重TGW | 66.25 | 1102.20** | 355.04** | 428.17** | 303.22** |
| 穗粒重GWPP | 14.90 | 53.63** | 21.21** | 8.76** | 8.51** |
| 产量Y | 3 385 813 | 8 555 216** | 23.22** | 17 859.80** | 4965.10** |
| 倒2叶夹角I2LA | 4.69 | 78.16** | 21.57** | 5.56** | 7.00** |
| 倒2叶长I2LL | 26.61 | 6.92** | 10.67** | 7.05** | 12.16** |
| 倒2叶宽I2LW | 0.72 | 2.48** | 0.76** | 0.40** | 0.11** |
| 倒3叶夹角I3LA | 0.99 | 47.68** | 14.39** | 3.31** | 2.49** |
| 倒3叶长I3LL | 7.91 | 100.41** | 18.85** | 6.34** | 6.16** |
| 倒3叶宽I3LW | 0.36 | 3.36** | 1.01** | 0.66** | 0.12** |
“**”代表在P < 0.01水平差异极显著。PH：株高；SL：穗长；SSL：穗柄长；SSE：穗柄伸出长度；TGW：千粒重；GWPE：穗粒重；Y：产量；I2LA：倒2叶夹角；I2LL：倒2叶长；I2LW：倒2叶宽；I3LA：倒3叶夹角；I3LL：倒3叶长；T3LW：倒3叶宽。下同。
“**”indicates extremely significant at P < 0.01 level. PH: plant height; PL: panicle length; PSL: panicle stem length; PSE: panicle stem extension length; TGW: 1000-grain weigh; GWPP: grain weight per panicle; Y: yield; I2LA: inverted two leaf angle; I2LL: inverted two leaf length; I2LW: inverted two leaf width; I3LA: inverted three leaf angle; I3LL: inverted three leaf length; T3LW: inverted three leaf width. The same below.
2.1.2 一般配合力效应分析
对31份亲本13个性状的一般配合力效应值（表3）分析可知，株高一般配合力效应值变幅为-31.18~30.40，负向效应值越低说明对降低杂交种株高效果越明显，负效应值最低的3个亲本为冀64A、吉H129A和吉5522A。穗长一般配合力效应值变幅为-3.59~3.52，正向效应值高有利于增加杂交后代的产量，效应值最高的3个亲本为63A、SX44A和吉245A。穗柄长一般配合力效应值变幅为-3.64~3.92，穗柄过长势必导致单株产量下降[17]，负向效应值越低对杂交后代增加产量作用越明显，负向效应值最高的3个亲本是吉K1781R、63A和吉R4334。穗柄伸出长度一般配合力效应值变幅为-3.69~4.02，正效应值越高有利于机械收割，效应值最高的3个亲本为SX44A、吉245A和吉R109。千粒重一般配合力效应值变幅为-4.18~3.82，正向效应值高说明籽粒越大，效应值最高的3个亲本为吉5535A、463A和314A。穗粒重一般配合力效应值变幅为-29.33~16.06，正效应最高的3个亲本是吉R4334、吉2055A和吉5575A。产量一般配合力效应值变幅为-173.58~ 130.25，正向效应值越高说明对杂交组合增加产量的效果更明显，效应值最高的3个亲本为吉R4334、吉R107和吉R2483。对于株型而言，应当尽量选择夹角小、叶片窄的材料，综合比较倒2叶夹角、倒2叶长、倒2叶宽、倒3叶夹角、倒3叶长和倒3叶宽等性状，亲本可以选择吉H129A、Y324A、463A、10125、吉R107和吉R4392等材料。
表3 亲本主要农艺性状的一般配合力效应值
Table 3
| 亲本编号 Parent number | 株高 PH | 穗长 PL | 穗柄长 PSL | 穗柄 伸出长度 PSE | 千粒重 TGW | 穗粒重 GWPP | 产量 Y | 倒2叶 夹角 I2LA | 倒2 叶长 I2LL | 倒2 叶宽 I2LW | 倒3叶 夹角 I3LA | 倒3 叶长 I3LL | 倒3 叶宽 I3LW |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | -28.47 | -3.59 | 0.54 | -1.49 | -0.69 | -23.46 | -3.31 | -2.29 | -0.48 | -0.60 | -1.46 | -1.62 | -0.77 |
| 2 | -12.23 | -0.65 | 1.25 | 0.76 | -2.06 | -3.39 | -1.31 | -4.99 | 2.25 | -0.31 | -2.45 | 3.83 | -0.76 |
| 3 | 14.27 | -2.11 | -1.96 | -2.87 | 2.81 | -10.00 | -2.25 | 5.24 | -3.06 | -0.32 | 5.88 | -2.53 | -0.72 |
| 4 | 9.45 | -0.45 | -0.22 | -0.28 | 1.90 | 15.26 | 7.01 | 1.36 | -0.45 | 0.25 | 1.30 | -0.40 | -0.12 |
| 5 | -8.53 | -0.40 | 1.00 | 1.77 | 0.72 | 10.40 | 1.38 | 1.96 | -1.47 | -0.10 | 0.93 | -1.36 | -0.25 |
| 6 | -3.90 | 3.48 | -3.62 | -2.70 | -1.41 | 12.05 | -0.58 | 2.79 | 1.87 | 0.16 | 2.30 | 3.57 | 0.21 |
| 7 | 10.51 | 2.17 | -1.48 | -0.10 | -4.18 | 5.02 | -1.00 | -0.81 | -0.93 | -0.29 | -0.42 | -1.51 | 0.59 |
| 8 | -11.00 | -0.19 | 1.74 | 1.36 | -2.48 | 7.86 | -1.16 | 0.30 | -0.55 | 0.07 | 1.44 | 2.00 | 0.29 |
| 9 | -31.18 | -3.29 | -1.18 | -3.69 | -3.53 | -16.54 | -2.04 | -2.12 | 2.43 | 0.09 | -1.72 | 1.62 | 0.16 |
| 10 | -6.35 | 2.45 | 1.85 | 3.66 | 0.50 | 5.33 | 3.44 | 3.23 | 1.57 | 0.03 | 0.20 | 2.77 | -0.10 |
| 11 | -26.44 | -0.83 | -0.44 | -0.49 | -3.92 | 4.97 | 4.58 | 0.44 | -1.86 | 0.47 | 0.30 | -3.05 | 0.35 |
| 12 | 11.13 | -0.80 | 0.07 | -0.10 | 1.41 | -0.77 | -0.06 | -0.40 | -0.47 | 0.15 | -1.53 | -1.42 | 0.31 |
| 13 | 9.99 | 1.54 | -1.33 | -0.58 | 3.82 | 5.15 | -2.20 | 1.51 | 1.20 | 0.09 | 0.87 | 0.07 | 0.25 |
| 14 | 19.96 | 0.32 | -0.45 | 0.15 | 1.89 | 3.90 | -0.19 | -0.39 | -1.27 | -0.26 | -0.62 | -2.63 | 0.16 |
| 15 | 22.36 | -1.17 | 0.77 | 0.56 | 3.55 | -3.09 | -1.05 | -2.08 | -2.21 | 0.04 | -2.36 | -2.90 | 0.03 |
| 16 | 30.40 | 3.52 | 3.47 | 4.02 | 1.67 | -12.70 | -1.26 | -3.75 | 3.42 | 0.53 | -2.65 | 3.55 | 0.36 |
| 17 | -23.36 | -1.06 | 1.44 | 1.80 | -2.43 | -11.10 | -53.40 | -0.35 | 1.49 | 0.08 | -0.78 | 2.18 | -0.09 |
| 18 | -23.27 | -1.97 | 1.48 | 1.39 | -3.01 | 5.27 | 14.33 | 0.53 | 0.23 | -0.58 | 1.37 | -0.91 | -0.63 |
| 19 | -11.57 | 0.38 | 0.68 | 0.57 | 1.99 | 2.32 | 10.76 | 0.74 | -0.16 | 0.24 | 1.69 | 0.42 | 0.28 |
| 20 | 17.13 | -1.80 | -0.62 | -0.66 | -2.11 | 6.60 | 62.33 | 0.12 | -0.48 | -0.22 | 0.00 | -0.03 | -0.25 |
| 21 | 3.93 | 1.15 | 0.73 | 0.28 | 0.35 | 16.06 | 130.25 | -1.01 | 0.10 | -0.07 | -0.60 | 0.60 | -0.07 |
| 22 | 4.86 | 2.03 | -2.61 | -1.16 | -0.40 | 7.06 | 35.41 | -0.68 | -1.61 | -0.15 | -1.63 | -1.85 | -0.06 |
| 23 | -11.43 | -0.98 | 3.92 | 3.00 | -2.01 | 3.80 | 16.55 | 0.13 | 0.15 | -0.89 | -0.03 | -1.10 | -1.19 |
| 24 | 9.32 | 0.49 | 1.55 | 0.73 | 1.65 | -21.45 | -143.21 | 1.77 | 0.92 | 0.50 | 0.38 | 0.40 | 0.62 |
| 25 | 4.53 | 0.71 | 0.06 | -0.01 | 0.61 | -1.61 | -6.47 | 2.67 | 0.64 | 0.22 | 0.96 | 0.53 | 0.45 |
| 26 | 10.42 | -0.85 | -1.98 | -1.97 | 0.70 | -0.70 | -29.78 | 1.18 | -0.76 | -0.01 | 1.19 | 0.23 | -0.06 |
| 27 | 5.76 | -0.74 | 2.92 | 2.49 | 1.52 | 5.27 | 29.38 | -0.11 | -0.38 | 0.16 | -0.27 | -0.13 | 0.12 |
| 28 | 2.99 | 2.13 | -3.22 | -2.58 | -0.83 | 9.27 | 63.50 | -3.17 | 0.18 | 0.38 | -1.95 | -0.41 | 0.55 |
| 29 | 14.57 | 1.30 | -3.28 | -2.59 | 0.40 | -29.33 | -173.58 | -1.09 | 0.84 | 0.34 | -0.77 | 0.83 | 0.44 |
| 30 | 1.27 | -0.46 | 2.57 | 1.79 | 1.98 | 3.34 | 8.37 | -0.75 | -0.08 | 0.06 | 0.03 | 0.63 | -0.01 |
| 31 | -5.16 | -0.32 | -3.64 | -3.07 | 1.58 | 5.20 | 35.55 | 0.02 | -1.11 | -0.08 | 0.41 | -1.39 | -0.09 |
2.1.3 特殊配合力效应分析
对206个组合F1代的特殊配合力效应值（表4）比较可得，在13个农艺性状上的特殊配合力正向及负向效应值的个数相差不大，效应值变幅由大到小依次是产量>穗粒重>株高>倒2叶长>千粒重>倒2叶夹角>穗柄长>倒3叶长>穗柄伸出长度>倒3叶夹角>穗长>倒2叶宽>倒3叶宽。在各农艺性状的特殊配合力效应值表现最优组合中，不育系亲本主要为冀64A、SX44A、吉5535A和吉5575A；恢复系主要为HLS×125×2999、HLS早和吉R4334，且HLS×125×2999在倒3叶夹角的特殊配合力中出现在最高和最低组合中，反映出该品种具有较强的特殊配合力效应。杂交组合冀64A×吉K1781R（吉糯杂8）、吉303A×吉R4334（吉杂236）、314A×（HLS×125×2999）和QL33A×10125在株高和产量等13个性状中表现优良，具有较好的利用前景。
表4 亲本主要性状的特殊配合力效应值
Table 4
| 性状Trait | 效应值变幅Effect value range | 最高组合Highest combination | 最低组合Lowest combination |
|---|---|---|---|
| 株高PH | -16.29~11.15 | Y324A×5933 | 冀64A×HLS早 |
| 穗长PL | -0.92~2.23 | SX44A×吉R2483 | 冀64A×HLS早 |
| 穗柄长PSL | -3.29~4.79 | 吉245A×10125 | 冀64A×南133 |
| 穗柄伸出长度PSE | -3.28~3.51 | SX44A×（HLS×125×2999） | 63A×吉R2483 |
| 千粒重TGW | -4.98~4.89 | 吉5535A×吉R4392 | 吉5522A×HLS早 |
| 穗粒重GWPP | -31.03~25.54 | 吉5575A×吉R4334 | 吉H129A×吉R109 |
| 产量Y | -93.29~122.62 | 吉5575A×吉R4334 | 吉H129A×吉R109 |
| 倒2叶夹角I2LA | -4.30~4.59 | 314A×吉R127 | 吉H129A×HLS早 |
| 倒2叶长I2LL | -4.74~5.83 | 吉5535A×（HLS×125×2999） | 314A×HLS早 |
| 倒2叶宽I2LW | -0.65~0.51 | QL33A×南133×125 | 吉H129A×HLS早 |
| 倒3叶夹角I3LA | -2.17~3.31 | 314A×（HLS×125×2999） | 吉1230A×（HLS×125×2999） |
| 倒3叶长I3LL | -2.98~4.26 | 463A×吉R2115 | 314A×HLS早 |
| 倒3叶宽I3LW | -0.66~0.46 | 63A×吉R117 | 314A×吉R109 |
2.2 杂交组合F1代的杂种优势分析
对206份杂交组合F1代的13个主要农艺性状杂种优势进行分析，结果（表5）显示，各性状均存在不同程度的中亲优势和超亲优势，并且在不同性状间存在较大的优势差异。除穗柄伸出长度外，其他性状的平均中亲优势均为正值，说明多数性状的杂种优势表现为正向优势。所有性状中，穗柄伸出长度的正向杂种优势均值最大，为483.32%，变化范围在-5529.85%~8204.68%，说明穗柄伸出长度的变化范围较大，在育种实践中要注意通过组合配制来控制杂交种的穗柄伸出长度。其次，产量和穗粒重的正向杂种优势均值也较高，分别为63.84%和52.17%，其组合大部分也表现为正向优势，穗粒重作为产量构成因素，会对高粱的产量有较大的贡献。千粒重和穗长的杂种优势值较低，分别为11.71%和11.59%，但也有比较突出的组合，穗粒重的最大中亲优势值为38.14%，穗长的最大中亲优势值为27.39%，说明通过亲本选配可以提高这2个性状的中亲优势。各性状的超亲优势也均不相同，仅穗柄伸出长度、倒2叶长和倒3叶夹角为负向优势，其他性状均为正向优势，其中穗柄伸出长度的超亲优势值较大。另外，倒2叶长等3个性状的平均超亲优势虽为负值，但也有正向超亲优势值较高的组合。结果表明，高粱产量相关性状中超亲优势均值比中亲优势均值高，且因为亲本组合不同导致F1代中亲优势和超亲优势差异较大。
表5 F1代产量相关性状杂种优势分析
Table 5
| 性状 Trait | 中亲优势Mid-parent heterosis | 超亲优势Heterobeltiosis | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 变幅 Range | 均值 Mean | 正向组合率 Positive combination rate | 正向杂种 优势均值 Positive heterosis mean | 变幅 Range | 均值 Mean | 正向组合率 Positive combination rate | 正向杂种 优势均值 Positive heterosis mean | ||
| 株高PH | -13.81~61.68 | 15.91 | 89.32 | 18.34 | -36.16~113.34 | 17.17 | 73.30 | 27.97 | |
| 穗长PL | -5.28~27.39 | 11.02 | 96.12 | 11.59 | -19.32~45.02 | 14.52 | 83.01 | 18.88 | |
| 穗柄长PSL | -3.36~32.18 | 13.27 | 98.54 | 13.49 | -11.15~57.54 | 19.57 | 91.75 | 21.67 | |
| 穗柄伸出长度PSE | -5529.85~8204.68 | -0.87 | 46.60 | 483.32 | -2668.13~1256.39 | -84.54 | 47.57 | 211.75 | |
| 千粒重TGW | -11.39~38.14 | 9.73 | 86.89 | 11.71 | -30.40~59.76 | 10.67 | 73.79 | 18.31 | |
| 穗粒重GWPP | -17.51~128.94 | 51.57 | 99.03 | 52.17 | -50.49~256.41 | 71.68 | 94.17 | 76.99 | |
| 产量Y | 2.50~187.77 | 63.84 | 100.00 | 63.84 | -27.12~287.81 | 87.97 | 97.09 | 90.83 | |
| 倒2叶夹角I2LA | -8.20~36.69 | 10.19 | 89.32 | 11.70 | -17.32~71.18 | 14.62 | 82.04 | 19.18 | |
| 倒2叶长I2LL | -11.90~14.94 | 1.28 | 58.25 | 4.69 | -23.85~24.97 | -1.98 | 42.23 | 7.10 | |
| 倒2叶宽I2LW | -8.63~20.19 | 6.78 | 91.75 | 7.79 | -28.86~34.89 | 5.84 | 70.87 | 11.95 | |
| 倒3叶夹角I3LA | -12.41~32.07 | 1.71 | 57.77 | 6.21 | -33.67~46.97 | -2.88 | 37.86 | 11.11 | |
| 倒3叶长I3LL | -10.22~14.43 | 2.67 | 70.39 | 5.10 | -21.77~25.19 | 1.33 | 59.71 | 7.68 | |
| 倒3叶宽I3LW | -12.32~18.84 | 6.15 | 87.38 | 7.70 | 129.90~30.08 | 4.36 | 68.45 | 10.76 | |
3 讨论
3.1 高粱主要性状的配合力
杂交种的优劣并不取决于亲本农艺性状的好坏，而取决于配合力的高低[18]。GCA是源于高遗传性状的累加效应[19]，SCA则是在实际育种中反应特定组合在某一性状上的表现，由非加性基因作用，被考虑用于鉴选优良杂交组合的重要指标之一[20-21]。通过对高粱[22]、水稻[23]和陆地棉[24]等作物研究表明，配合力的遗传效应较为复杂，往往优良的亲本并不能配制出好的杂交种，杂种优势强的组合其双亲不一定都有较高的GCA，因此，亲本及组合的配合力分析在杂种优势利用及杂交组合配制过程中具有重要意义。本试验对亲本一般配合力分析发现，所有性状均获得显著的GCA方差，并且株高、穗长、穗柄长、穗粒重、倒2叶长、倒2叶宽、倒3叶夹角、倒3叶长和倒3叶宽9个性状受双亲基因加性效应影响。杂交组合的SCA在13个性状中均存在显著差异，多个GCA效应值高的亲本所组配杂交组合的SCA效应值并不一定高，特殊配合力最高的组合其亲本一般配合力效应值却可能为负值，表明一般配合力和特殊配合力具有相对独立性，这与孙远涛等[25]的研究结果一致。目前，我国高粱育种正处在选育矮秆耐密适宜机械收割的杂交种的培育阶段[3]，株高1.3~1.5 m为最佳，本试验与之对应的杂交组合是吉5522A×吉R4334（130.14 cm）和QL33A×5933（149.97 cm），2个杂交组合的SCA分别是-1.61和-8.77，其亲本GCA分别是-26.44（5522A）、15.07（吉R4334）、-11.00（QL33A）和17.13（5933）。在针对株高培育杂交种时，不育系可以选择GCA在-11.00~ -26.44的材料，恢复系可以选择GCA在15.07~ 17.13的材料，应重点关注不育系的选择。此外，产量较高的杂交组合是QL33A×（南133×125）、吉5522A×5933和吉5535A×吉R4392，但上述亲本的GCA并非都高。配合力方差显示杂交组合的产量受恢复系影响更大。控制高粱主要性状的遗传机制非常复杂，产生差异的原因可能是地理条件和材料遗传背景不同[26-
3.2 高粱F1代的杂种优势
高粱杂种优势的利用一直受到育种者的关注。刘阳等[32]通过对甜高粱农艺性状杂种优势的研究，发现甜高粱杂种F1代的农艺性状普遍存在较强的超亲优势，但中亲优势不强，这一点在本试验中得到证实。本试验对31份高粱亲本组配的206个杂交组合F1代主要性状的杂种优势分析表明，各杂交组合穗柄伸出长度的杂种优势变幅较大。除了穗柄伸出长度、倒2叶长和倒3叶夹角等3个性状的超亲优势平均值为负值以外，其余性状的超亲优势平均值皆为正值，其中，产量、穗粒重、穗柄长、穗长和倒2叶宽的正向组合几率较高。上述结果表明，该31份高粱亲本间的遗传距离可能较远，杂交组合在各性状上表现出明显的杂种优势，具有很好的应用前景。在此基础上，应进一步强化种质创新，以指导后续杂交组合的亲本选配，并为后续常规育种杂交组合提供理论指导。
3.3 高粱不育系、恢复系利用价值的评价
本试验一般配合力的分析中，恢复系HLS× 125×2999在株高、倒2叶长和倒3叶长3个性状中具有最大的一般配合力，恢复系吉R2483在穗长、倒2叶夹角和倒2叶宽3个性状中具有最大的一般配合力，恢复系吉R4334在产量和穗粒重2个性状中具有最大的一般配合力，SX44A、冀64A、吉1230A和Y324A中均有多个性状的一般配合力表现最优。在产量性状方面，一般配合力效应值大于10的恢复系有南133、南133×125、吉R2483、吉R4334、吉R4392、吉K1781R、10125、吉R107和吉R117，与这些恢复系进行组配可能得到产量优势强的高粱杂交组合。在16个不育系当中，吉245A除倒3叶宽性状之外，其余12个性状的一般配合力均表现优异。高粱育种处于矮化绿色革命中[33]，冀64A株高的GCA负向效应值最低（-31.18），表明冀64A可以作为降秆育种亲本在高粱杂交选育中利用。想要培育出高产优良的高粱杂交种关键在于培育优良的亲本材料，然而，部分材料经过多年多代杂交后遗传背景模糊不清导致突破性新品种育成较少或推广面积较小等问题。高粱育种家应从现有亲本创制角度出发，通过引进、收集、利用优良的保持系、恢复系和不育系等亲本资源，结合区域特点和生产条件的需求，培育出抗旱、耐冷、耐盐碱、早熟且优质高产的高粱品种，以满足日益多元化的市场需要。
4 结论
在高粱杂交种选育实践中，选择优良亲本时，除了要注意亲本的综合性状与一般配合力外，还要关注其组合的特殊配合力以及双亲的优势互补原则。最终筛选出冀64A×吉K1781R、吉303A×吉R4392、314A×（HLS×125×2999）和QL33A×10125等优良杂交组合。冀64A、SX44A、吉5535A、吉5575A、HLS×125×2999、HLS早和吉R4334共6个亲本在株高、穗长、穗粒重、产量、倒2夹角、倒2叶宽和倒3叶夹角等方面更具优势。因此，在改良春播早熟区品种时可考虑用冀64A、SX44A、吉5535A、吉5575A作为母本，HLS×125×2999、HLS早和吉R4334作为父本开展选育研究。
参考文献
高粱[Sorghum bicolor (L.) Moench]种质资源研究进展
Cytoplasmic male sterility for hybrid sorghum seed production
Combining ability analysis and marker-based prediction of heterosis in yield reveal prominent heterotic combinations from diallel population of rice
DOI:10.3390/agronomy12081797
URL
[本文引用: 1]
Combining ability along with heterosis was elucidated in the 21 F1 hybrid population of rice derived from a 7 × 7 diallel mating design. Furthermore, to formulate a strategy for marker-based prediction of heterosis, the molecular genetic diversity (GD) was then surveyed among the seven parental lines with RAPD markers. Analysis of combining ability revealed significant GCA and SCA variances and the ratio between the aforesaid genetic parameter was more than unity for most of the traits signifying the preponderance of additive gene action. Hybrid combination Double Rice × Pokkali was the best specific combiner for the traits pollen fertility percentage (%), panicle length (cm), filled grains/panicle (no.) and grain yield/hill (g) while Muktagacha × BRRI dhan29 and Basmati × Double Rice were the best specific combiners for grain length (mm) and 1000-grain weight (g), respectively. Regarding the magnitude of heterosis, Double Rice × Pokkali exhibited maximum heterobeltiosis for panicle length (33.33%) and the number of filled grains/panicle (144.01%). Furthermore, Pokkali × Chinigura was verified for producing the highest heterobeltiosis for tillers/hill (173.17%), as well as grain yield/hill (71.05%). The heatmap relying on molecular genetic diversity exposed the highest genetic distance between Chinigura and Pokkali followed by Muktagacha and Pokkali. Unweighted neighbor-joining trees clustered the parental lines into three groups indicating the presence of considerable genetic diversity among those seven parental genotypes. A positive and significant correlation was explored between molecular GD with specific combining ability as well as heterosis for all of the traits revealing the huge potentiality of hybrid performance prediction using RAPD markers with the present set of individuals. Thus, exploration of definite genomic regions underlying the candidate genes for respective traits relying on such RAPD-generated data following an advanced molecular marker approach would pave the path of mining out yielder heterotic combinations.
Relationship among heterosis, combining ability and SSR based genetic distance in single cross hybrids of maize (Zea mays L.)
General vs. specific combining ability in single crosses of corn
DOI:10.2134/agronj1942.00021962003400100008x URL [本文引用: 1]
General and specific combining ability from partial diallels of radiata pine: implications for utility of SCA in breeding and deployment populations
Variances for general combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) and the relationship between mid-parental GCA and SCA effects were estimated for tree diameter (DBH) from a series of 20 sets of 6x6 half-diallel mating experiments in radiata pine, planted at ten sites across Australia. Significant SCA variance for DBH was almost equal to GCA variance for the combined analysis of all ten sites. The importance of SCA variance varied among sites, from non-significant to SCA variance accounting for all genetic variation among full-sib families. Significant SCA x site interaction was detected among the ten sites. A significant and positive correlation between mid-parental breeding values and best linear unbiased predictions of the SCA effects was observed. About a quarter of extra genetic gain is achievable through use of SCA variance if selection is based on the best breeding values. To fully exploit genetic gain from SCA variance in a deployment population, positive assortative matings are required for the best parents. It is estimated that the additional deployment gain of 46.0% for ten sites combined, or 52.9% for four sites combined that had significant GCA as well as SCA effects, were achievable relative to gain from GCA only, if all SCA variance within this breeding population was exploited. For a breeding population, selection for breeding values may be sufficient due to positive correlations between breeding values and SCA values. For a deployment population to capture more SCA genetic gain, it is preferable to make more pair-wise mating for parents with higher breeding values.
宁夏引黄灌区春小麦品种(系)抗倒伏相关性状杂种优势及配合力分析
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.001
[本文引用: 1]
【目的】 小麦常规育种实质是对杂种F<sub>1</sub>性状杂种优势连续多代选择和保持的过程，探究宁夏引黄灌区春小麦品种（系）间抗倒伏相关性状的杂种优势、配合力，明确与小麦抗倒伏性状显著相关的农艺性状指标，为宁夏春小麦抗倒伏性状的杂种优势利用及其后代筛选与保持提供一定的理论依据。【方法】 以14份宁夏引黄灌区春小麦品种（系）为亲本，按NCⅡ不完全双列杂交设计配制45个杂交组合，分析亲本及其杂交种F<sub>1</sub>株高、秆型指数等13个抗倒伏相关性状杂种优势、配合力及其相关性。【结果】 不同品种（系）间抗倒伏性存在显著差异，杂种F<sub>1</sub>代抗倒伏相关性状存在一定的杂种优势。NZ42、M6445和M8887主茎抗推力的一般配合力较高，分别为11.68、8.00和10.67，且其他性状的一般配合力也表现较为优异。主茎抗推力强优势组合有M6445×M8887、M6445×MJ48、NZ42×N2038、NZ42×M7723、NZ42×NZ39、H3015×宁春50号。与此同时，相关性分析发现株高与第一节间长和第二节重成显著正相关，与第二节间长和第四节间长成极显著正相关。其次，主茎抗推力与主茎鲜重、茎粗、弯曲力矩和秆型指数成极显著正相关，与第四节间长成显著负相关，与第二节重和第二节间充实度相关性不显著。【结论】 NZ42、M6445和M8887为本研究的优良亲本，且NZ42×NZ39、M6445×MJ48、M6445×M8887为本研究抗倒伏育种的优良组合。同时，供试材料不同组合倒伏性状间存在杂种优势利用潜力，但超亲优势不突出，且杂交组合的抗倒伏能力既受加性效应影响又受非加性效应影响，其中，受母本遗传背景影响更大。与此同时，第四节间长、弯曲力矩和秆型指数与株高和主茎抗推力相关性较高，可作为抗倒性育种后代选择的重要参考。
基于杂交种群体的玉米产量及其配合力的全基因组关联分析
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.09.001
[本文引用: 1]
【目的】通过分析陕A群和陕B群选育自交系组配的杂交种产量,评估自交系的配合力,并开展以产量和配合力为目标性状的全基因组关联分析,挖掘产量及其配合力的关联位点,为陕A群和陕B群选育玉米自交系的改良及育种中的应用提供依据。【方法】基于NCⅡ遗传设计,以陕A群和陕B群选育的85份优良玉米自交系为亲本,构建包含246份F<sub>1</sub>的杂交种群体,在3个环境下进行产量测试,并评估产量的一般配合力和特殊配合力;利用6H90K芯片进行亲本基因型检测,获得63 879个高质量SNP标记,并进行群体遗传特征分析,在杂交种群体推测出高质量SNP标记55 951个,采用加性模型和非加性模型对杂交种产量、一般配合力和特殊配合力开展了全基因组关联分析,并基于B73参考基因组对显著关联SNPs内的基因进行挖掘和功能注释。【结果】3个环境下的产量表现符合正态分布且变异广泛,产量广义遗传力为59.04%,环境效应显著;杂交种产量、一般配合力和特殊配合力三者之间均达到极显著相关性,杂交种产量与特殊配合力的相关性（r=0.95）大于与一般配合力的相关性（r=0.62）;陕A群与陕B群遗传特征具有一定差异,陕A群具有较高的一般配合力。全基因组关联分析分别检测到7、5和9个SNP与杂交种产量、一般配合力和特殊配合力显著相关（-log<sub>10</sub>(P)>3.86）,其中4个SNP为杂交种产量和特殊配合力共定位,最终锚定了17个关联SNP。对不同性状关联位点的优势等位基因型分析发现,4个GCA关联SNP受加性效应控制,F<sub>1</sub>产量BLUE关联位点可分为4种表现形式,以显性效应为主,其杂合基因型为最优等位基因型或次优等位基因型。通过功能注释发现,候选基因在玉米生长发育和籽粒建成中特异表达,例如GRMZM2G165828、GRMZM2G057557均与玉米籽粒发育相关。【结论】一般配合力和特殊配合力共同影响杂交种的产量,特殊配合力效应影响更大;一般配合力和特殊配合力具有不同的遗传基础,可通过有利等位基因聚集提高一般配合力。在F<sub>1</sub>杂交种群体采用全基因组关联分析策略可开展配合力相关遗传解析,挖掘产量及其配合力相关遗传位点,可加速关联位点在分子育种中的应用。
Genetic diversity analysis of sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] landraces from northwestern Morocco using ISSR and AFLP markers
DOI:10.1007/s10722-023-01665-x [本文引用: 1]
Combining ability study for grain yield and yield-related traits of grain sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] in Ethiopia
Heterosis and combining ability for grain yield and yield components in guinea sorghums
