小麦是世界三大粮食作物之一,随着人口的增多和可耕地面积的减少,提高小麦单产成为提高小麦产量的重要途径。矮秆基因的利用,在上世纪60年代开始大幅增加小麦产量。杂交小麦的株高存在普遍的超亲优势,株高过高,易因倒伏造成减产。探究不同矮秆基因或矮秆基因组合对杂交小麦杂种优势的影响和应用潜力,为矮秆基因在杂交小麦抗倒伏育种中的应用提供依据。本实验室在不育系选育过程中发现株高为55～65 cm的矮秆不育系,与其亲本株高差异明显,对这个材料及其衍生的不育系进行矮秆基因鉴定分析,以判别是基因突变还是矮秆基因叠加引起的植株矮化。之后筛选了4个恢复系和6个不育系,配制了22个不完全双列杂交组合,并进行大田试验。利用普通PCR结合亲本分析,确定试验亲本所含矮秆基因及其所配制的杂交组合矮秆基因型。然后根据杂交组合的矮秆基因型,分析其农艺性状及产量相关性状。通过各性状的杂种优势和亲本的配合力分析,确定不同矮秆基因型、不育系和恢复系的潜在的应用价值。主要研究结果如下:1.不育系和恢复系矮秆基因鉴定通过对田间矮化不育系的衍生不育系17L7030、17L7106、17L7140进行赤霉素敏感性分析及F2群体株高分离比例分析发现,田间矮化不育系对赤霉素不敏感,含有1对以上矮秆基因。通过普通PCR检测结果发现17L7030、17L7106、17L7140含有Rht1和Rht2,由此可见矮秆不育系不是突变体,而是由两个矮秆基因组合引起的矮化。所有参试的不育系均含有Rht1矮秆基因,此外不育系19L4105、19L5018、19L5047、19L5065还含有Rht2,不育系19L5006还含有Rht21。恢复系川麦93和川14品16均含有Rht1矮秆基因,恢复系MR1101和MY3271不含矮秆基因。2.不同基因型杂交组合杂种优势分析比较将22个杂交组合分为6种矮秆基因型,研究发现部分基因型间的单株产量差异达到显著水平。不同矮秆基因型的株高均介于中亲值和恢复系的株高之间,说明杂交种的株高被有效降低,各矮秆基因型均有利于增强杂交组合抗倒伏能力。产量潜力受双亲的产量水平影响,双亲的产量水平越高,配制的杂交组合的产量就越高。Rht1′+Rht21′、Rht1′+Rht2′及Rht1′′+Rht2′基因型在单株产量上有正向超高亲优势,Rht1′+Rht21′基因型在单株穗数、千粒重、单株生物量和单株产量上超亲优势明显,Rht1′+Rht2′基因型也在千粒重和单株产量上表现出超高亲优势。除Rht1′和Rht1′′+Rht21′基因型外,其它矮秆基因型均有在单株产量上超高亲优势达到10%以上的杂交组合,均可用于杂交小麦强优势组合选育。对Rht1′+Rht2′和Rht1′′+Rht2′两种矮秆基因型相关性分析发现,相同性状在不同基因型间相关性有差异,但株高与单株产量均无显著相关性。两基因型的单株产量与单株穗数和单株生物量呈极显著正相关。其中,Rht1′+Rht2′基因型的单株产量还与穗长呈显著正相关,说明在同一种基因型中,选择单株穗数有利于获得强优势组合。3.亲本一般配合力分析比较为了了解本研究所用亲本的潜在价值,对10个亲本进行一般配合力分析,结果发现,恢复系川14品16和川麦93,及不育系19L4105和19L5065的一般配合力表现较好,所配制的杂交组合不仅株高能满足杂交种的要求,而且对产量及多个产量相关性状也存在正向效应,可以配制更多的杂交组合,从中筛选出强优势组合应用于生产。综上所述,小麦在株高上的杂种优势普遍存在。本研究鉴定的矮秆基因均有利于降低杂交小麦的株高,提高其抗倒伏能力。4种矮秆基因型均可培育出超高亲优势强的杂交组合,而且其产量潜力受双亲的产量水平影响,双亲的产量水平和一般配合力越高,获得强优势杂交组合的几率就越高。具有Rht1′+Rht21′基因型的杂交组合超亲优势最大,其次是Rht1′+Rht2′基因型的杂交组合。因此,在杂交小麦育种过程中配制这两种基因型的杂交组合更容易获得强优势组合。