珍珠粟（Pennisetum glaucum (L.) R. Br.）籽粒产量及生物强化性状的配合力与基因效应研究：对干旱地区高产生物强化杂交种育种的启示

《Theoretical and Applied Genetics》：Combining ability and gene action for grain yield and biofortification traits in pearl millet [Pennisetum glaucum (L.) R. Br.]: implications for breeding high-yielding biofortified hybrids in arid regions

　　

摘要

关键信息

杂交种RIB-9184 × RIB-15131兼具高产量（18.84 g植株?1）与铁（46.16 mg kg?1）、锌（38.86 mg kg?1）和蛋白质（11.91%）含量；铁与锌的相关性（r_g = 0.82）使同步生物强化成为可能。

摘要

珍珠粟[Pennisetum glaucum (L.) R. Br.，异名Cenchrus americanus (L.) Morrone]是一种气候适应性强、微量元素本底水平较高的谷物，是生物强化的优先作物。了解产量和营养性状的基因作用机制对于制定有效的育种策略至关重要。研究采用半双交配设计（Griffing第2法，模型1），对10个遗传多样性亲本系进行杂交，在印度拉贾斯坦邦斋浦尔以随机完全区组设计、三次重复的方式，在两个播种期环境下对55个试验材料（45个F₁杂交组合＋10个亲本）进行评价。生物强化性状（铁、锌、蛋白质）主要受加性基因效应控制（Baker比率0.71?0.91），遗传力较高（0.90?0.94）。铁和锌的基因型×环境互作（G×E）显著，但基因型方差远大于环境方差，遗传力保持较高水平；蛋白质无G×E互作。产量主要受非加性效应支配（Baker比率0.54），且G×E互作显著，有利于杂交育种。在亲本中，RIB-9205铁含量的一般配合力（GCA）最高（6.65，P < 0.001），RIB-9184锌含量（3.85，P < 0.001）和蛋白质含量（0.78，P < 0.001）的GCA最高，RIB-9185则是产量（1.39，P < 0.001）和微量元素的均衡配合力亲本。杂交种RIB-9184 × RIB-15131在多性状性能指数（MPPI）的五种加权方案中均排名第一（1.31），兼具18.84 g植株?1的产量、46.16 mg kg?1的铁、38.86 mg kg?1的锌和11.91%的蛋白质含量。铁与锌之间较强的正相关（r_g = 0.82，P < 0.01）为微量元素的同步改良提供了依据。建议在干旱地区推广生物强化珍珠粟品种时，采用杂交育种提高产量与群体改良提高微量元素密度相结合的综合策略。