高粱（Sorghum bicolor(L.) Moench）作為一種原產(chǎn)于熱帶的C4植物對(duì)低溫及其敏感，尤其是開花前生殖發(fā)育階段的低溫脅迫會(huì)導(dǎo)致花粉活力和結(jié)籽率顯著降低，這是阻礙高粱向高海拔地區(qū)以及高緯度地區(qū)種植的主要因素。盡管近年來有一些針對(duì)提高高粱幼苗耐寒性的研究，但很少有研究關(guān)注高粱生殖耐寒性，對(duì)其在F1代雜交后代中的遺傳規(guī)律知之甚少。本文中，德國吉森大學(xué)IFZ研究中心的Schaffasz A等在不同脅迫和控制條件下，對(duì)高粱的結(jié)籽率（穗收獲指數(shù)）、種子產(chǎn)量和花粉活力等關(guān)鍵耐受性狀指標(biāo)的雜種優(yōu)勢(shì)和配合力進(jìn)行了綜合研究，試驗(yàn)結(jié)果顯示，高粱生殖耐寒性是一個(gè)雜交優(yōu)勢(shì)遺傳，母本的一般配合力（GCA）對(duì)雜種F1代的表現(xiàn)有較強(qiáng)影響。這些發(fā)現(xiàn)，與特殊配合力（SCA）的貢獻(xiàn)度以及高遺傳力估計(jì)相結(jié)合，表明通過雜交育種可以有效地提高高粱的生殖耐寒性。
本研究應(yīng)用花粉活力分析儀Ampha Z32（瑞士Amphasys公司）對(duì)不同脅迫和控制條件下49個(gè)高粱雜交種及其親本（7母本，7個(gè)父本）的花粉數(shù)量和花粉活力進(jìn)行了分析。
表1 人工氣候室試驗(yàn)中花粉數(shù)量（cells/mL）、活粉活性（cells/mL）以及穗收獲指數(shù)的分析結(jié)果
表2 田間環(huán)境試驗(yàn)中花粉數(shù)量（cells/mL）、活粉活性（cells/mL）以及穗收獲指數(shù)的分析結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果表明，高粱中親優(yōu)勢(shì)（MPH）的表達(dá)在品種間差異顯著，對(duì)雜交F1代的花粉量和花粉活力而言，母本一般配合力（GCA）分別是父本一般配合力（GCA）的7倍和13倍；花粉量和花粉活力的一般配合力（GCA）預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性均達(dá)到0.75，遠(yuǎn)高于種子性狀；花粉量的GCA（F）與環(huán)境的互作程度遠(yuǎn)高于花粉活性；此外，特殊配合力（SCA）與父本一般配合力（GCA）基本一致。
花粉量（a）、活花粉數(shù)（b）和穗收獲指數(shù)（c）的箱線圖
耐寒（左）和低溫敏感雜交種（右）及其各自親本系的穗
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Schaffasz A, Windpassinger S, Snowdon R, et al. Reproductive Cold Stress Tolerance in Sorghum F1 Hybrids is a Heterotic Trait. Agronomy, 2019, 9(9): 508.