Genetic Analysis of Quantitative Characters of Rice (Oryza sativa L.) by Diallel Cross

이면교배(二面交配)에 의한 수도량적(水稻量的) 형질(形質)의 유전분석(遺傳分析)에 관(關)한 연구(硏究)

  • Published : 1977.12.31

Abstract

To obtain information on the inheritance of the quantitative characters related with the vegetative and reproductive growth of rice, the $F_1$ seeds were obtained in 1974 from the all possible combinations of the diallel crosses among five leading rice varieties : Nongbaek, Tongil, Palgueng, Mangyeong and Gimmaze. The $F_1$'s including reciprocals and parents were grown under the standard cultivation method at Chungnam Provincial Office of Rural Development in 1975. The arrangement of experimental plots was randomized block design with 3 replications and 12 characters were used for the analysis. Analytical procedure for genetic components was followed the Griffing's and Hayman's methods and the results obtained are summarized as follows. 1. In all $F_1$'s of Tongil crosses, the longer duration to heading was due to dominant effect of Tongil and each $F_1$ showed high heterosis in delaying the heading time. It was assumed that non-allelic gene action besides dominant gene effect might be involed in days to heading character. However, in all $F_1$'s from the crosses among parents excluding Tongil the shorter duration was due to dominant gene action and the degree of dominance was partial, since dominance effects were not greater than the additive effect. The non-allelic gene interaction was not significant. Considering the results mentioned above, it was regarded that there were two kinds of Significantly different genetic systems in the days to heading. 2. The rate of heterosis was significantly different depending upon the parents used in the crosses. For instance, the $F_1$'s from Togil cross showed high rate of heterosis in longer culm. Compared to short culm, longer culm was due to recesive gene action and short culm was due to recesive gene action. The dominant gene effect was greater than the additive gene effect in culm length. The narrow sense of heretability was very low and the maternal effects as well as reciprocal effects were significantly recognized. 3. The lenght of the of the uppermost internode of each $F_1$ plant was a little lorger than these of respective parental means or same as those of parents having long internodes, indicating partial dominance in the direction of lengthening the uppermost internodes. The additive gene effects on the uppermost internode was greater than the dominance gene effect. The narrow as well as broad sense of heritabilities for the character of the uppermost internode were very high. There were significant maternal and reciprocal effect in the uppermost internode. 4. The gene action for the flag leaf angle was rather dominance in a way of getting narrower angle. However, in the Palgueng combinations, heterosis of $F_1$ was observed in both narrow and wide angles of the flag leaf. The dominant effects were greater than the additive effects on the flag leaf angle. There were observed also a great deal of non-allelic gene interacticn on the inheritance of the flag leaf angle. 5. Even though the dominant gene action on the length and width of flag leaf was effective in increasing the length or width of the flag leaf, there were found various degrees of hetercsis depending upon the cross combination. Over-dominant gene effect were observed in the inheritance of length of the flag leaf, while additive gene effects was found in the inheritance of the width of the flag leaf. High degree of heretabilities, either narrow or broad sense, were found in both length and width of the flag leaf. No maternal and reciprocal effect were found in both characters. 6. When Tongil was used as one parent in the cross, the length of panicle of $F_1$'s was remarkedly longer than that of parents. In other cross comination, the length of panicle of $F_1$'s was close to the parental mean values. Rather greater dominent gene effect than additive gene effect was observed in the inheritance of panicle length and the dominant gene was effective in increasing the panicle length. 7. The effect of dominant genes was effective in increasing the number of panicles. The degree of heterosis was largely dependent on the cross combination. The effect of dominant gene in the inheritance of panicle number was a little greater than that of additive genes, and the inheritance of panicle number was assumed to be due to complete dominant gene effects. Significantly high maternal and reciprocal effects were found in the character studied. 8. There were minus and plus values of heterosis in the kernel number per panicle depending upon the cross combination. The mean dominant effect was effective in increasing the kernel number per panicle, the degree of dominant effect varied with cross combination. The dominant gene effect and non-allelic gene interaction were found in the inheritance of the kernel number per panicle. 9. Genetic studies were impossible for the maturing ratio, because of environmental effects such as hazards delaying heads. The dominant gene effect was responsible for improving the maturing ratio in all the cross combinations excluding Tongil 10. The heavier 1000 grain weight was due to dominant gene effects. The additive gene effects were greater than the dominant gene effect in the 1000 grain weight, indicating that partial dominance was responsible for increasing the 1000 grain weight. The heritabilites, either narrow or broad sense of, were high for the grain weight and maternal or reciprocal effects were not recognized. 11. When Tongil was used as parent, the straw weight was showing high heterosis in the direction of increasing the weight. But in other crosses, the straw weight of $F_1$'s was lower than those of parental mean values. The direction of dominant gene effect was plus or minus depending upon the cross combinations. The degree of dominance was also depending on the cross combination, and apparently high nonallelic gene interaction was observed.

벼의 생육(生育) 및 수량(收量)에 관(關)한 주요양적형질(主要量的形質)의 유전(遺傳)에 관(關)한 정보(情報)를 얻고져 1974년(年) 농백(農白), 통일(統一), 팔굉(八紘), 만경(萬頃), 금남풍(金南風)을 교배친(交配親)으로 전조합(全組合) 이면교배(二面交配)를 실시(實施)하여 $F_1$종자(種子)를 얻었으며 1975년(年) 이들 $F_1$ 및 교배친(交配親) 품종(品種)을 재배(栽培)하여 여러 형질(形質)을 조사(調査)하고 그 결과(結果)를 Griffing 및 Hayman의 방법(方法)에 따라 유전분석(遺傳分析)을 하였던 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 통일(統一)을 교배친(交配親)으로 한 조합(組合)에서는 출수기(出穗期)가 늦어지는 쪽이 우성(優性)이었고 출수기(出穗期)가 늦어지는 방향(方向)으로 각(各) 조합(組合)에서 모두 높은 Heterosis를 나타내었던 바 높은 우성효과(優性效果)와 비대립유전자간(非對立遺傳子間)의 교호작용(交互作用)도 인정(認定)되었는데 통일(統一)을 제외(除外)한 품종(品種)을 양친(兩親)으로 한 조합(組合)에서는 출수기(出穗期)가 빠른 쪽이 우성(優性)이었고 상가적효과(相加的效果)가 우성효과(優性效果)에 비(比)해 현저(顯著)히 큰 부분우성(部分優性)을 나타내었으며 비대립유전자간(非對立遺傳子間)의 교호작용(交互作用)도 인정(認定)되지 않았다. 2. 통일(統一)을 교배친(交配親)으로 한 조합(組合)에서는 장간(長稈)쪽으로 높은 Heterosis율(率)을 나타내었으며 간장(稈長)이 긴 것이 짧은 것에 비(比)해 우성(優性)이었고 상가적효과(相加的效果)에 비(比)해 우성효과(優性效果)가 매우 커서 초월우성(超越優性)을 나타내었으며 협의(狹意)의 유전력(遺傳力)은 아주 낮았다. 그리고 교배조합(交配組合)에 따라 모본효과(母本效果)와 정역효과(正逆效果)가 현저(顯著)하였다. 3. 이삭의 추출도(抽出度)는 모든 조합(組合)에서 양친(兩親)의 평균(平均)보다 약간 길었으며 추출도(抽出度)가 길어지는 방향(方向)으로 부분우성(部分優性)을 나타내고 있었다. 우성효과(優性效果)에 비(比)해 상가적작용(相加的作用)이 현저(顯著)히 컷고 광의(廣意) 및 협의(狹意)의 유전력(遺傳力)도 모두 높았다. 추출도(抽出度)에서도 간장(稈長)에서와 같이 모본효과(母本效果)와 정역효과(正逆效果)가 유의(有意)하였다. 4. 지엽각(止葉角)은 대체로 예각(銳角)의 방향(方向)이 우성(優性)이었으나 팔굉(八紘)에서만은 교배조합(交配組合)에 따라 예각(銳角)과 둔각(鈍角)의 두 가지 상반(相反)되는 방향(方向)으로 Heterosis를 보였다. 우성효과(優性效果)가 상가적효과(相加的效果)보다 약간 높았는데 지엽각(止葉角)의 유전(遺傳)에는 교배조합(交配組合)에 따라 비대립유전자간(非對立遺傳子間)의 교호작용(交互作用)도 상당히 크게 작용(作用)한 것으로 보여진다. 5. 지엽장(止葉長)과 지엽폭(止葉幅)에서는 모두 이들이 증가(增加)되는 방향(方向)이 우성(優性)이었으나 Heterosis의 정도(程度)는 교배조합(交配組合)에 따라 각각 다르게 나타났다. 지엽장(止葉長)의 유전(遺傳)에서는 상가적효과(相加的效果)에 비(比)해 아주 높은 우성효과(優性效果)를 보여 초월우성(超越優性)이 인정(認定)되었던 반면(反面) 지엽폭(止葉幅)에서는 우성효과(優性效果)는 적었고 상가적효과(相加的效果)가 매우 크게 나타나 부분우성(部分優性)을 보였으며 광의(廣意) 및 협의(狹意)의 유전력(遺傳力)이 모두 높았다. 그리고 지엽장(止葉長), 지엽폭(止葉幅) 및 지엽각(止葉角)에서는 모두 모본효과(母本效果)나 정역효과(正逆效果)는 인정(認定)되지 않았다. 6. 통일(統一)을 한쪽친(親)으로 하는 조합(組合)의 수장(穗長)은 모두 양친(兩親)에 비(比)해 현저(顯著)히 길었으나 그 외의 조합(組合)에서는 $F_1$의 수장(穗長)이 양친(兩親)의 평균치(平均値)와 비슷하였고 수장(穗長)의 유전(遺傳)에는 상가적(相加的) 효과(效果)보다 우성효과(優性效果)가 크게 작용(作用)하였으며 수장(穗長)이 길어지는 방향(方向)이 우성(優性)이었고 협의(狹意)의 유전력(遺傳力)은 아주 낮았다. 7. 수수(穗數)가 많은 것이 적은 것에 대(對)해 우성(優性)이었으며 $F_1$의 Heterosis 정도(程度)는 교배조합(交配組合)에 따라 각각상이(各各相異)하였다. 수수(穗數)의 유전(遺傳)에는 우성효과(優性效果)가 상가적효과(相加的效果)보다 약간 크게 작용(作用)하고 있어 완전우성(完全優性)에 가까우며 모본효과(母本效果)와 정역효모(正逆效母)에 유의성(有意性)이 인정(認定)되었다. 8. 수당입수(穗當粒數)는 교배조합(交配組合)에 따라 각각(各各) 정부(正負)의 상반(相反)되는 방향(方向)으로 Heterosis가 나타났으며 Heterosis의 정도(程度)도 조합(組合)에 따라 상이(相異)하였다. 평균(平均) 우성방향(優性方向)은 수당입수(穗當粒數)가 증가(增加)되는 쪽이었으나 조합(組合)에 따라 우성(優性)의 방향(方向)은 수당입수(穗當粒數)가 증가(增加)되는 경우와 감소(減少)되는 경우를 동시(同時)에 인정(認定)할 수 있었다. 수당입수(穗當粒數)의 유전(遺傳)에는 우성효과(優性效果)가 아주 크게 나타났으며 비대립유전자(非對立遺傳子)의 교호작용(交互作用)도 인정(認定)되었다. 9. 등숙비율(登熟比率)은 조합(組合)에 따라 출수기(出穗期)의 지연(遲延)에 기인(基因)되는 등숙장해(登熟障害)와 기타 환경(環境)의 영향으로 그 유전양식(遺傳樣式)의 파악(把握)이 거의 불가능(不可能)하였으나 통일(統一)을 제외(除外)한 조합(組合)에서는 등숙비율(登熟比率)이 증가(增加)하는 방향(方向)의 우성효과(優性效果)가 인정(認定)되었다. 10. 천입중(千粒重)은 무거운 것이 가벼운 것에 대(對)해 우성(優性)이었고 우성(優性)의 정도(程度)는 상가적효과(相加的效果)가 우성효과(優性效果)에 비(比)해 현저(顯著)히 높아 부분우성(部分優性)을 나타내었다. 천입중(千粒重)은 광의(廣意) 및 협의(狹意)의 유전력(遺傳力)이 모두 높았으며 모본효과(母本效果)나 정역효과(正逆效果)는 인정(認定)되지 않았다. 11. 고중(藁重)은 통일(統一)을 한쪽 친(親)으로 하는 조합(組合)에서는 고중(藁重)이 무거워지는 방향(方向)으로 높은 Heterosis를 보였으나 그외(外)의 조합(組合)에서는 양친(兩親)의 평균(平均)보다 고중(藁重)이 감소(減少)되었고 조합(組合)에 따라 우성(優性)의 방향(方向)이 정부(正負)로 나타날 뿐 아니라 그 정도(程度)도 서로 다르며 비대립유전자간(非對立遺傳子間)의 교호작용(交互作用)도 현저(顯著)하였다.

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