高粱（Sorghum bicolor(L.) Moench）作為一種原產于熱帶的C4植物對低溫及其敏感，尤其是開花前生殖發(fā)育階段的低溫脅迫會導致花粉活力和結籽率顯著降低，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提高高粱幼苗耐寒性的研究，但很少有研究關注高粱生殖耐寒性，對其在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IFZ研究中心的Schaffasz A等在不同脅迫和控制條件下，對高粱的結籽率（穗收獲指數）、種子產量和花粉活力等關鍵耐受性狀指標的雜種優(yōu)勢和配合力進行了綜合研究，試驗結果顯示，高粱生殖耐寒性是一個雜交優(yōu)勢遺傳，母本的一般配合力（GCA）對雜種F1代的表現有較強影響。這些發(fā)現，與特殊配合力（SCA）的貢獻度以及高遺傳力估計相結合，表明通過雜交育種可以有效地提高高粱的生殖耐寒性。

本研究應用花粉活力分析儀Ampha Z32（瑞士Amphasys公司）對不同脅迫和控制條件下49個高粱雜交種及其親本（7母本，7個父本）的花粉數量和花粉活力進行了分析。

表1 人工氣候室試驗中花粉數量（cells/mL）、活粉活性（cells/mL）以及穗收獲指數的分析結果

表2 田間環(huán)境試驗中花粉數量（cells/mL）、活粉活性（cells/mL）以及穗收獲指數的分析結果

試驗結果表明，高粱中親優(yōu)勢（MPH）的表達在品種間差異顯著，對雜交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）預測準確性均達到0.75，遠高于種子性狀；花粉量的GCA（F）與環(huán)境的互作程度遠高于花粉活性；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（b）和穗收獲指數（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.