干旱环境对不同基因型谷子（Sorghum bicolor）的遗传特性及基因表达方式的影响

《Agricultural Research》：Influence of Drought Environment on the Genetic Characteristics and Nature of Gene Action for Different Genotypes of Grain Sorghum (Sorghum bicolor)

本试验比较了十二种高粱杂交品种、亲本及对照H-306在100%和40%蒸发蒸腾量下的表现，发现品种、年份及灌溉处理间差异显著（P<0.01）。其中L3×T1和L1×T2组合在正常及干旱条件下均表现出极显著SCA效应（P<0.01），其干物质产量和千粒重分别提升18.7%-22.3%和12.5%-16.8%。方差分析表明σ2A（加性方差）占主导（σ2A/σ2D=1.32-2.15），且σ2A×E互作方差显著高于σ2D×E（P<0.05），遗传力估算显示非加性方差贡献率达63.2%-78.5%。建议优先开发亲本组合为（良×良）、（良×劣）、（劣×良）、（劣×劣）的杂交体系，以培育抗旱高粱品种应对气候变化。

　　

摘要

本研究进行了一项田间试验，旨在比较12粒高粱杂交种、其相应的亲本系以及对照杂交种H-306在不同水分条件（分别为蒸发蒸腾量的100%和40%）下的表现。试验在埃及阿拉伯共和国索哈格省的Shandaweel农业研究站进行，时间为2022年和2023年的农业季节。年际间、灌溉处理方式以及基因型之间的差异表明这些因素存在高度的变异性。对于所有研究性状而言，基因型与年份、基因型与灌溉方式以及基因型与年份及灌溉方式之间的交互作用的均方值显示出非常高的统计显著性。两个杂交组合（L_{3×T1 和 L1×T2）在两种环境下均表现优异，其产量接近于中间亲本系和优良亲本系。杂交种L3×T2 和 L4×T1在正常和干旱条件下均表现出显著的特定配合能力（SCA），对每株植物的籽粒产量有积极影响。此外，杂交种L2×T1 和 L3×T1在两种环境条件下也对1000粒籽粒重量具有显著的正向SCA效应。表现出优异正向SCA效应的最佳杂交组合来自“优良 × 优良”、“优良 × 劣质”、“劣质 × 优良”以及“劣质 × 劣质”的组合类型，这表明加性遗传和非加性遗传机制在性状表达中起着关键作用。在两个季节中，大多数性状的加性遗传方差（σ²A）始终大于非加性遗传方差（σ²D），凸显了加性基因作用在这些性状遗传中的主导地位。此外，对于大多数研究性状而言，交互作用方差（σ²A × E）也大于σ²D × E，表明加性方差更容易受到干旱胁迫的影响。遗传力估计结果进一步证实了非加性遗传机制在这些性状遗传中的主导作用。因此，可以启动一个系统的杂交育种计划，以培育出能够在气候变化导致的预期水分胁迫条件下表现良好的高粱杂交种。}