两个遗传组成不同的亲本杂交产生的F1在生长势、生活力、产量、抗性等方面表现出优于双亲的现象被称为杂种优势，基于杂种优势利用的杂交稻在我国已取得了举世瞩目的成功。但是目前的杂交水稻育种，主要还是在田间进行大量的、盲目性高的杂交配组进行优势鉴定，因此亲本的遗传多样性与杂种优势预测研究备受遗传育种者重视，提出了多种杂种优势预测的方法并加以实践，如数量遗传学、生理生化基础和分子遗传学等方法，主要涉及配合力、杂种优势群、遗传距离、叶绿体或线粒体互补、同工酶、DNA分子标记差异、mRNA差异显示等研究(段发平等, 2000)。这些方法都显示出一定的可行性，但都还缺乏足够的验证资料，有其局限性。DNA分子标记遗传距离法由于其广泛优越性，并随着DNA分子标记技术的发展而得到应用，RFLP、RAPD、SSR和AFLP等分子标记技术应用到了杂种优势预测研究(朱作峰等, 2001)。

杂交水稻育种实质上是配合力育种，亲本选育是一般配合力育种，而组合选育则是特殊配合力育种(彭俊华等, 1993)。遗传距离表示亲本间亲缘关系的远近。许多研究表明，亲本间的遗传差异是产生杂种优势的一个主要因素。在一定的范围内，遗传距离越大，出现杂种优势的可能性也越大。因此，开展亲本间遗传距离和配合力相关性研究具有重要的意义。杂交水稻育种实质上是配合力育种，亲本选育是一般配合力育种，而组合选育则是特殊配合力育种(彭俊华等, 1993)。杂交稻的亲本遗传距离与特殊配合力的关系等方面已有大量研究，但是结果不尽一致。Lee等(1989)和Smith等(1990)的研究表明，基于分子标记的遗传距离与产量特殊配合力之间呈极显著正相关；龚光明等(1993)的研究则得出相反的结论，认为特殊配合力与杂种优势的强弱并不一致；Dudley等(1991)的研究也说明亲本遗传距离与特殊配合力相关性不显著。

本研究拟应用SSR分子标记分析几个四川杂交稻骨干亲本间的遗传多样性和遗传距离，利用这些亲本进行配合力分析，研究遗传距离与产量相关的主要农艺性状一般配合力的相关性，以期为创制新材料、杂种优势预测和配制组合提供理论依据。

1结果与分析
1.1 SSR标记分析亲本间的遗传距离
1.1.1 SSR标记在亲本材料间的多态性
从水稻12条染色体上124对SSR引物中筛选到35对多态性好且扩增条带清晰、易辨认的引物，占检测引物的28.23%，分布在水稻的每个染色体。共检测到96个等位位点。平均每个引物检测到2.7个等位基因(表1)，平均PIC值为0.4653，等位基因变幅为2~4个。

图1 SSR引物RM17在15个亲本间的扩增结果 Figure 1 SSR profiles of 15 parents amplified with the primer RM17

表1 SSR引物及所在染色体位置, 等位基因数及多态性信息量指数 Table 1 SSR primer, chromosome location, number of alleles and polymorphism indes content (PIC)

1.1.2利用SSR标记对亲本的聚类分析
利用SSR标记对本试验的15个亲本进行遗传距离分析(表2)和聚类分析(UPGMA法) (图2)。在阈值0.70处将供试材料分为不育系和恢复系两大类，与这些材料的恢保特性相符合。7份不育系材料中，Ⅱ-32A和川香29A的遗传距离最小，在阈值0.64处宜香1A被单独聚为一类，表明宜香1A与其它不育系的差异最大。在9份恢复系份材料中，江恢151与宜恢2815的遗传距离最近，宜恢7633在阙值0.62处与其它8个恢复系材料相区分，与这些恢复系材料的差异最大。

表2 不育系材料与恢复系材料间的遗传距离 Table 2 Genetic distance between restorer lines and sterile lines

图2 基于SSR分子标记数据的15个亲本的聚类分析 Figure 2 Dendrogram of cluster annlysis for 15 parents based on SSR data

1.1.3不育系与恢复系类群间遗传距离的分析
在不育系材料与恢复系材料两类群之间，平均遗传距离为0.494 5。不育系与恢复系间的遗传距离最大的是宜恢7633与Ⅱ-32A、明恢63与川香29A (D＝0.548 5)，最小的是宜恢3551与宜香1A、珍汕97A (D＝0.436 0)。在不育系中，川香29A与所有恢复系的平均遗传距离最大(D＝0.511 6)，蓉18A与所有恢复系的平均遗传距离最小(D=0.481 2)。在恢复系中，明恢63与所有不育系的平均遗传距离最大(D＝0.529 5)，宜恢3551与这些不育系的平均遗传距离最小(D=0.4539)。

1.2主要农艺性状的一般配合力分析
1.2.1方差分析
方差分析结果显示，各产量相关性状间的差异均达极显著水平，各农艺性状在组合间存在显著遗传差异(表3)。配合力方差分析表明，除单株穗数的父本一般配合力方差不显著外，其余各性状各项方差均达到显著或极显著水平，说明农艺性状多数均受加性效应和非加性效应的共同影响。

表3 配合力方差分析表 Table 3 Analysis of variance for combining ability

为进一步阐明双亲及其互作效应对杂种后代产量性状的影响，估算了各性状、各亲本基因型的GCA和SCA方差及其在F1基因型总方差中的比重(表4)。在产量及其主要构成性状的F1基因型方差中，单株穗数、穗实粒数、千粒重和单株产量的一般配合力方差所占比重均较高，为26.88%~38.39%，说明加性效应作用占主导地位，除千粒重以父本的贡献较大外，其它均以母本的贡献占大部分；结实率、穗实粒数和千粒重的一般配合力方差所占比重均较高，为71.48%、65.96%和56.48%，说明以加性效应为主，但非加性效应也有一定作用，结实率和穗实粒数以母本的贡献较大，千粒重以父本的贡献较大，而单株产量的一般配合力方差所占比重较低，为46.95%，说明非加性效应的作用更大，且父母本的贡献均较小。

表4 亲本及互作基因型方差及其对各农艺性状的贡献率 Table 4 Genotypical variance and the contribution ratio of the parents and their interaction to the total variance of the agronomic characters

1.2.2主要农艺性状的一般配合力
一般配合力效应也就是基因加性效应，是评价杂交稻亲本的重要遗传参数。一般配合力相对效应值结果表明(表5)：在供试不育系中，单株穗数的GCA相对效应值最高为Ⅱ-32A (8.06)，其次为宜香1A (4.29)，其余不育系的GCA相对效应值较低；穗着粒数和结实率的GCA相对效应值最高的均为金23A (7.12, 11.5)，其次为宜香1A；千粒重的一般配合力相对效应值最高为宜香1A (7.40)，最低为金23A (-3.08)；单穗重和单株产量的GCA相对效应值最高均为川香29A (16.11, 10.82)，其次为宜香1A (7.39, 10.49)。在恢复系中，单株穗数GCA值最高为江恢151 (5.52)，穗着粒数GCA值最高为宜恢1577 (15.62)，结实率、千粒重和单穗重的GCA值最高的均为宜恢2185 (22.64, 12.97, 26.22)，单株产量GCA值最高的是蜀恢527 (17.77)。

表5 亲本的一般配合力相对效应值 Table 5 The general combing ability effects of these parents

1.3遗传距离与各性状GCA相关性
研究分析各主要性状GCA效应值与各亲本组合间平均遗传距离的相关性(表6)。亲本配组的平均遗传距离与各主要性状的GCA相对效应值的相关性中，除了与单株穗数、单株产量的GCA相对效应值正相关，与其它4个性状GCA相对效应值都是负相关，其中与单株穗数的GCA相对效应值的相关系数最大(γ=0.15)。但是这些相关都没有达到显著水平，表明配组亲本间平均遗传距离与主要性状的GCA效应值的相关性不高，通过SSR标记估算的亲本间的平均遗传距离难以预测亲本的配合力，对亲本间的配组指导作用不大。

表6 主要性状GCA相对效应值与各配组亲本平均遗传距离的相关系数 Table 6 Correlation coefficients between GCA of major agronomic characters and genetic distance of parents

2讨论
杂交稻产量相关性状的遗传效应研究表明，加性效应或加性效应和显性效应共同控制水稻产量相关的农艺性状的遗传(王洪飞等, 2010; 廖伏明等, 1999; 周开达等, 1982; 龚光明等, 1993; 赵安常和芮重庆, 1982; 袁龙江和邢祖颐, 1989)，也有研究表明单株产量、株高和穗长等性状则以显性效应控制为主(王洪飞等, 2010)。本试验中蜀恢527、川香29A、宜香1A的主要农艺性状的一般配合力表现比较突出，这些亲本在实际生产中也得到大面积应用。本研究表明加性效应和非加性效应共同控制水稻产量相关的农艺性状，加性效应是产生水稻杂种优势的一个重要因素，说明亲本选育对选配强优势组合具有极其重要的作用。

杂种优势是生物界的一种普遍现象，亲本间存在遗传差异是杂种优势的基础，人们通常以遗传距离作为指标度量亲本间的遗传差异程度(孙传清等, 2000; Reif et al., 2003; Fang and Roose, 1997)，以此来进行杂种优势预测研究。同时配合力研究是杂种优势预测研究的一个重要内容，因此配合力与杂种优势的研究较多(周开达等, 1982; 谭震波等, 1993; 龙太康等, 1995; 毛友纯等, 2005; 倪先林等, 2009)，关于遗传距离与配合力相关性，研究多集中在与特殊配合力的关系，如有研究认为分子标记遗传距离与特殊配合力之间呈显著正相关(侯荷亭等, 1995)；而另一些学者则认为，亲本遗传距离与特殊配合力之间不存在显著的相关性(刘宏伟等, 2005; 倪先林等, 2009)。水稻主要农艺性状的一般配合力和遗传距离的相关性研究报道较少。本研究表明配组亲本间平均遗传距离与主要性状的一般配合力效应值有一定的相关性，但是不显著，因此通过SSR标记估算的配组亲本间的平均遗传距离对亲本间的配组的指导作用不大。同时，水稻主要农艺性状的一般配合力效应与亲本间遗传距离相关性不大，这也反映了难以用遗传距离来预测杂交稻的一般配合力和杂种优势机理的复杂性，说明一般配合力和遗传距离之间的相关性还有待于进一步的研究。

3材料与方法
3.1供试材料
供试材料包括6个不育系宜香1A、珍汕97A、Ⅱ-32A、金23A、川香29A、蓉18A和9个恢复系明恢63、宜恢1577、宜恢3551、宜恢2815、宜恢7633、宜恢2698、宜恢7799、蜀恢527、江恢151，按NCII遗传设计配制54个杂交组合。

3.2方法
3.2.1田间试验
于2008年春在海南陵水宜宾农科院试验基地种植亲本和配制54个杂交组合，2008年夏在宜宾农业科学院南溪县试验基地种植亲本和杂交组合。试验采用随机区组设计，3次重复，每个重复种植5行，每一行种10株，单本栽插，规格为23.33 cm×16.67 cm。田间管理与一般大田生产相同，成熟后，每个小区去边株后取中间生长势整齐一致的5株考种。调查单株穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重、单穗重和单株产量等性状。

3.2.2 DNA的提取
於始穗期取15个亲本的叶片，采用改良的CTAB法提取DNA (Murray and Thompson, 1983)，干燥后溶解于ddH₂O，-20℃保存待用。

3.2.3 DNA扩增与检测
用均匀分布在水稻全基因组的346对SSR标记(http://www.gramene.org/bd/markers)进行DNA扩增。PCR体系：20 μL，SSR引物(2.5 μmol/L) 2 μL，Taq DNA聚合酶1 U，模板DNA 50~100 ng，dNTP各(200 μmol/L) 2.0 μL，10×PCR Buffer 2.5 μL，用ddH₂O补足20 μL。

PCR反应程序：94℃ 4 min；94℃ 30 s；56℃ 30 s；72℃ 30 s，返回2共35个循环；72℃ 7 min。

电泳：PCR扩增产物加入0.1倍体积的凝胶上样缓冲液，上样到加有溴化乙锭的3%~4%的琼脂糖凝胶，0.5×TBE缓冲液中恒压120~150 V电泳2~3 h，用凝胶成像系统扫描记录电泳结果。

3.3数据处理
配合力分析方法见文献(荣廷昭等, 2003)，用DPS数据处理软件进行配合力分析(赵庆勇等, 2009)。

每对SSR引物检测到1个位点，视每条多态性带为1个等位基因；将观测到的每条带视为一个性状，有此带时赋值为“1”，无此带时赋值为“0”。每两份材料间的遗传距离差异按Nei的方法(Nei and Li, 1979)求遗传距离D，即D=1-[2Mxy/(Mx+My)]，式中Mx和My分别为X和Y两材料的片段数，Mxy为两材料的共同有片段数。应用非加权平均数(UPGMA)进行聚类分析。利用DPS数据处理软件分析SSR标记估算的遗传距离与各种性状配合力相对效应值的相关性。

作者贡献
郭明星、王峰是本研究的实验研究的执行人；王玉平具体进行实验设计，数据分析，论文写作与修改；赵敏会，冉金蓉和钟由源参与数据分析；刘志、林纲参与田间试验；李仕贵是项目的负责人，指导实验设计，数据分析。全体作者都阅读并同意最终的文本。

致谢
本研究由四川省教育厅重点项目(2011LD031)资助。作者感谢四川农业大学水稻研究所王林师傅在本实验过程中的帮助。

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