高粱（Sorghum bicolor(L.) Moench）作为一种原产于热带的C4植物对低温及其敏感，尤其是开花前生殖发育阶段的低温胁迫会导致花粉活力和结籽率显著降低，这是阻碍高粱向高海拔地区以及高纬度地区种植的主要因素。尽管近年来有一些针对提高高粱幼苗耐寒性的研究，但很少有研究关注高粱生殖耐寒性，对其在F1代杂交后代中的遗传规律知之甚少。本文中，德国吉森大学IFZ研究中心的Schaffasz A等在不同胁迫和控制条件下，对高粱的结籽率（穗收获指数）、种子产量和花粉活力等关键耐受性状指标的杂种优势和配合力进行了综合研究，试验结果显示，高粱生殖耐寒性是一个杂交优势遗传，母本的一般配合力（GCA）对杂种F1代的表现有较强影响。这些发现，与特殊配合力（SCA）的贡献度以及高遗传力估计相结合，表明通过杂交育种可以有效地提高高粱的生殖耐寒性。
本研究应用花粉活力分析仪Ampha Z32（瑞士Amphasys公司）对不同胁迫和控制条件下49个高粱杂交种及其亲本（7母本，7个父本）的花粉数量和花粉活力进行了分析。
表1 人工气候室试验中花粉数量（cells/mL）、活粉活性（cells/mL）以及穗收获指数的分析结果
表2 田间环境试验中花粉数量（cells/mL）、活粉活性（cells/mL）以及穗收获指数的分析结果
试验结果表明，高粱中亲优势（MPH）的表达在品种间差异显著，对杂交F1代的花粉量和花粉活力而言，母本一般配合力（GCA）分别是父本一般配合力（GCA）的7倍和13倍；花粉量和花粉活力的一般配合力（GCA）预测准确性均达到0.75，远高于种子性状；花粉量的GCA（F）与环境的互作程度远高于花粉活性；此外，特殊配合力（SCA）与父本一般配合力（GCA）基本一致。
花粉量（a）、活花粉数（b）和穗收获指数（c）的箱线图
耐寒（左）和低温敏感杂交种（右）及其各自亲本系的穗
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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.