李峰，宋小霞，方永豐，李永生，張同禎，王漢寧

(甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州　730070)

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12個(gè)玉米自交系穗部性狀配合力分析

李峰，宋小霞，方永豐，李永生，張同禎，王漢寧

(甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州730070)

摘要：采用10個(gè)常用玉米自交系和2個(gè)玉米新選育的自交系(B73、478、掖107、9046、Mo17、ZX09-1002、340、F83、昌7-2、綜31、598、黃201)按4×8不完全雙列雜交設(shè)計(jì)，組配了32個(gè)雜交組合，并對(duì)玉米8個(gè)主要穗部性狀的一般配合力(GCA)、特殊配合力(SCA)及遺傳參數(shù)進(jìn)行了分析.結(jié)果表明：穗長、穗行數(shù)、穗粗、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和出籽率6個(gè)性狀的遺傳主要受加性基因控制，而禿尖和單穗粒質(zhì)量同時(shí)受加性基因和非加性基因的影響.12個(gè)自交系中9046、Mo17、昌7-2和F83的GCA相對(duì)效應(yīng)值較高，32個(gè)雜交組合中黃201×478、Mo17×9046和F83×9046的SCA相對(duì)效應(yīng)值較高.新選育的自交系F83配制的雜交組合，后代一般表現(xiàn)出具有果穗大小適中、禿尖較短、單穗粒質(zhì)量較高等特點(diǎn)，具有較高的利用價(jià)值且綜合表現(xiàn)較好；新育系ZX09-1002在改良品種穗長、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和單穗粒質(zhì)量4個(gè)方面性狀上表現(xiàn)突出，具有較高的利用價(jià)值，其余4個(gè)穗部性狀需要進(jìn)一步改良.

關(guān)鍵詞：玉米；自交系；穗部；配合力

第一作者：李峰(1989-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樽魑镞z傳育種.E-mail:879020535@qq.com

玉米是中國第一大糧食作物[1]，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病是玉米育種工作的主要目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的首選路線就是充分利用雜種優(yōu)勢(shì).雜種優(yōu)勢(shì)模式的構(gòu)建有利于充分利用種質(zhì)資源、有目的的進(jìn)行組配，可有效提高育種成功率[2].全世界有多種雜交優(yōu)勢(shì)模式.歐洲一些國家建立了美國馬齒型×歐洲硬粒型雜種優(yōu)勢(shì)模式；墨西哥的雜種優(yōu)勢(shì)模式主要是ETO復(fù)合品種×Tuxpeno；阿根廷以Flint×Recovered為最常用模式；美國則為各國所熟悉的Reid Yellow Dent×Lancaster雜種優(yōu)勢(shì)模式；我國利用最多的雜種優(yōu)勢(shì)模式為改良Reid群×四平頭群、改良Reid群×旅大紅骨群、Mo17亞群×四平頭群、Mo17亞群×自330亞群[3-5].

雜交組合的表現(xiàn)可分解為親本一般配合力(GCA)和親本之間的特殊配合力(SCA)[5-6].因此，玉米雜交組合選育的基礎(chǔ)工作實(shí)質(zhì)就是種質(zhì)的篩選和自交系的選育，要選育出強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)、高商品價(jià)值的玉米雜交種，主要取決于自交系配合力的高低[6-7].實(shí)踐證明，只有選育出高配合力的自交系，才能組配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的雜交種.對(duì)玉米穗部性狀的選擇是育種家們關(guān)心的首要問題，果穗長短適中且群體內(nèi)外均勻一致、籽粒較深、無禿尖等是田間評(píng)判雜交種好壞的主要依據(jù)，而百粒質(zhì)量、出籽率、每穗粒質(zhì)量則是對(duì)中選材料進(jìn)行進(jìn)一步的產(chǎn)量比較.了解玉米自交系穗部性狀配合力，對(duì)充分利用自交系資源、提高育種水平有著重要的意義，前人已經(jīng)做了大量研究[8-13].本試驗(yàn)以國內(nèi)常用的10個(gè)自交系和2個(gè)新選育的自交系為試驗(yàn)材料，按4×8不完全雙列雜交設(shè)計(jì)32個(gè)雜交組合，對(duì)雜交組合的主要穗部性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而分析12個(gè)自交系的配合力，旨在為今后玉米雜交種的組配提供依據(jù)，并對(duì)新選育的2個(gè)自交系的利用價(jià)值做出評(píng)價(jià).

1材料與方法

1.1供試材料

供試材料為生產(chǎn)上常用的骨干自交系及甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米育種課題組選育的優(yōu)良自交系,采用不完全雙列雜交組配的32個(gè)組合，表1為12個(gè)玉米自交系名稱及來源.

表1　12個(gè)玉米自交系名稱及來源

1.2田間設(shè)計(jì)及管理

將配置的32個(gè)雜交組合于2011年4月在平?jīng)鲇衩子N站進(jìn)行種植試驗(yàn)，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，單行區(qū)，小區(qū)行長3 m，行距0.60 m，株距0.20 m，密度5 500株/667m2，10月生理成熟后收獲5株，11月進(jìn)行室內(nèi)考種.

1.3測(cè)定的穗部性狀

穗長、行粒數(shù)、穗粗、穗行數(shù)、禿尖、出籽率、百粒質(zhì)量及單穗粒質(zhì)量8個(gè)穗部性狀指標(biāo).

1.4統(tǒng)計(jì)方法

統(tǒng)計(jì)分析采用劉態(tài)鵬[13]和劉來福等[14]和高之仁[15]和程昕昕等[16]介紹的不完全雙列雜交法，對(duì)12個(gè)玉米自交系的8個(gè)農(nóng)藝性狀的配合力進(jìn)行分析.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)由DPS 7.05軟件完成.

2結(jié)果與分析

2.1穗部性狀配合力分析

對(duì)所有雜交組合的8個(gè)穗部性狀的方差分析結(jié)果(表 2)表明，各組合間的各個(gè)性狀均達(dá)到顯著或者極顯著水平，說明性狀之間存在真實(shí)差異.從各自交系GCA來看，除P1組的行粒數(shù)和禿尖未達(dá)到顯著水平外，P1組的其余性狀和P2組的所有性狀GCA方差均達(dá)到顯著或者極顯著水平.從各雜交組合的SCA方差來看，所有性狀的SCA方差均達(dá)到極顯著水平.因此，可以進(jìn)一步估算親本的一般配合力效應(yīng)和各組合的特殊配合力效應(yīng).

表2　穗部性狀配合力方差分析(F值)

2.2穗部性狀一般配合力相對(duì)效應(yīng)分析

一般配合力是指某一親本的性狀對(duì)雜交組合影響的平均表現(xiàn)[15-16]，它主要決定于基因的加性效應(yīng)，是可以遺傳的部分，其效應(yīng)值的大小和正負(fù)表示各性狀加性基因遺傳作用的大小和方向.由表3和4可以看出，不同親本的各個(gè)性狀之間的GCA值大小和方向具有明顯的差異,說明不同親本對(duì)雜交組合的影響程度是不相同的.

表3　P1組穗部性狀一般配合力相對(duì)效應(yīng)值

表4　P2組穗部性狀一般配合力相對(duì)效應(yīng)值

穗長和行粒數(shù)GCA效應(yīng)值較高的親本有9046、ZX09-1002、Mo17和綜31，用其雜交得到的后代果穗長、行粒數(shù)多.穗粗和穗行數(shù)GCA效應(yīng)值較高的親本有9046、340、F83和598，可以增加雜交后代的穗粗和穗行數(shù)，對(duì)改善產(chǎn)量結(jié)構(gòu)有利用價(jià)值.禿尖和出籽率GCA效應(yīng)值表現(xiàn)良好的親本有Mo17、昌7-2和F83，可以增加雜交后代的結(jié)實(shí)率.單穗粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量是單位面積產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素，表現(xiàn)良好的親本有478、340和598，說明3個(gè)自交系容易組配出高產(chǎn)組合.

綜合以上各性狀GCA的表現(xiàn)，9046、Mo17、昌7-2和F83的綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良.9046有利于組配出大果穗、結(jié)實(shí)率高的雜交后代.用F83作親本雜交，后代一般表現(xiàn)出果穗適中、禿尖較短、單穗粒質(zhì)量較高的優(yōu)點(diǎn)，綜合表現(xiàn)平均.Mo17在培育長穗、短禿尖、高結(jié)實(shí)率等方面具有較高的利用價(jià)值.昌7-2的雜交后代一般表現(xiàn)禿尖短、結(jié)實(shí)率高、單穗粒質(zhì)量較高等優(yōu)點(diǎn).另外一個(gè)新選育的自交系ZX09-1002，在穗長和行粒數(shù)方面具有較高的利用價(jià)值，可以選配出產(chǎn)量較高的雜交組合.

2.3穗部性狀特殊配合力相對(duì)效應(yīng)分析

特殊配合力主要決定于親本基因型的非加性效應(yīng)[16-17]，與一般配合力相比不能穩(wěn)定遺傳，受環(huán)境因素影響較大，其效應(yīng)值的大小和正負(fù)表示各性狀非加性基因遺傳作用的大小和方向.對(duì)32個(gè)組合的8個(gè)穗部性狀的特殊配合力效應(yīng)值進(jìn)行估算(表5)，結(jié)果表明：同一性狀不同組合的SCA效應(yīng)值有明顯差異，不同性狀同一組合的SCA效應(yīng)值也不相同.

表5　穗部性狀特殊配合力相對(duì)效應(yīng)值

不同組合各個(gè)穗部性狀的SCA效應(yīng)值變化幅度分別為：穗長-9.12～12.04；行粒數(shù)：-10.26～12.52；穗粗：-7.68～16.48；穗行數(shù)：-9.27～15.17；禿尖：-77.55～50.64；出籽率：-4.69～4.26；百粒質(zhì)量-14.70～17.03；單穗粒質(zhì)量：-18.10～33.15.從不同組合的各個(gè)性狀SCA效應(yīng)值來看：黃201×478有4個(gè)性狀在所有組合里的表現(xiàn)為最好，分別為穗長、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和單穗粒質(zhì)量，但是出籽率表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)；340×掖107有兩個(gè)性狀表現(xiàn)最好，分別是禿尖和出籽率，但是穗長和百粒質(zhì)量表現(xiàn)較差；Mo17×9046的穗粗、穗行數(shù)表現(xiàn)最好，出籽率方面表現(xiàn)不好.F83×9046每個(gè)性狀都表現(xiàn)出正效應(yīng).

2.4穗部性狀遺傳參數(shù)分析

根據(jù)各性狀GCA方差和SCA方差所占比例的大小,可判斷加性基因和非加性基因在該性狀遺傳方面的作用大小.由表6可以看出，除了禿尖和單穗粒質(zhì)量的GCA方差和SCA方差大小相當(dāng)外，其他6個(gè)穗部性狀的GCA方差均明顯大于SCA方差，說明禿尖和單穗粒質(zhì)量同時(shí)受加性基因和非加性基因的影響，在親本組配時(shí)，要兼顧加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的作用.其他6個(gè)穗部性狀則主要受加性基因的影響，是可穩(wěn)定遺傳的，因此親本組配時(shí)應(yīng)選擇均表現(xiàn)良好的雙親.

遺傳力表明某一性狀受到遺傳控制的程度[17-18].廣義遺傳力是指遺傳變異在表現(xiàn)型總變異中所占的比例，廣義遺傳力越高，表型值受環(huán)境條件越小[18-19].狹義遺傳力的大小反應(yīng)了變異可以真實(shí)遺傳的部分.由表6可以看出：穗長、禿尖、單穗粒質(zhì)量的狹義遺傳力小于50%，受環(huán)境影響較大，不宜在早代選擇.穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和出籽率的廣義遺傳力和狹義遺傳力都較高且超過50%，說明這些性狀都是由遺傳控制的，受環(huán)境因素影響較小，育種過程中宜于早代選擇.

表6　穗部性狀遺傳參數(shù)估計(jì)值

2.5穗部性狀遺傳相關(guān)性分析

通過穗部性狀遺傳相關(guān)性分析，可以得出8個(gè)性狀之間的關(guān)聯(lián)程度.由表7可得出，穗長與行粒數(shù)、穗粗與穗行數(shù)呈正相關(guān)，說明穗長越長行粒數(shù)越大，穗粗越粗穗行數(shù)越大，根據(jù)這4個(gè)性狀的相關(guān)性可以選配出符合目標(biāo)穗形的雜交組合.百粒質(zhì)量和單穗粒質(zhì)量呈正相關(guān)，這兩個(gè)性狀與產(chǎn)量有密切關(guān)系.禿尖和出籽率呈負(fù)相關(guān)，二者控制果穗的結(jié)實(shí)率.

表7　穗部性狀的遺傳相關(guān)系數(shù)

3討論與結(jié)論

不完全雙列雜交法是分析玉米配合力最主要的方法之一，通過對(duì)不同品種、不同性狀的配合力分析，可以更有針對(duì)性地選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的玉米品種.本試驗(yàn)研究的成果與國內(nèi)外同類研究基本規(guī)律相近，存在部分出入，造成這種差異的原因可能是試驗(yàn)所在地的氣候等環(huán)境因素和自交系親本不同.

姜敏等[19-20]以8個(gè)典型玉米自交系(7922、掖478、Mo17、自330、7-6、黃早四、E28、丹340)為材料，對(duì)玉米穗部性狀配合力進(jìn)行研究，結(jié)果表明，穗粗、穗行數(shù)、百粒質(zhì)量主要受基因加性效應(yīng)影響；隨機(jī)雜交主要受非加性效應(yīng)影響；穗長、行粒數(shù)、禿尖受加性和非加性效應(yīng)共同影響.宋錫章等[20-21]研究表明穗粗、穗行數(shù)主要受加性效應(yīng)控制，行粒數(shù)、單穗粒質(zhì)量主要受非加性基因控制.本試驗(yàn)研究表明，穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和出籽率主要受加性基因控制，且遺傳力都大于50%，受環(huán)境因素影響較小，宜進(jìn)行早代選擇.禿尖和單穗粒質(zhì)量同時(shí)受加性基因和非加性基因的影響.且狹義遺傳力小于50%，易受環(huán)境影響，不宜進(jìn)行早代選擇.

本試驗(yàn)參試的12個(gè)親本材料穗部GCA大小和方向都具有明顯差異，其中9046、Mo17和昌7-2的綜合表現(xiàn)較好，用它們作親本，易選配出具有優(yōu)良性狀的后代.新選育的兩個(gè)自交系F83和ZX09-1002，其中F83的各性狀GCA綜合表現(xiàn)良好，穗長雖然不足，但是穗粗表現(xiàn)較好，后代一般表現(xiàn)出果穗適中、禿尖較短、單穗粒質(zhì)量較高等特點(diǎn).ZX09-1002的穗長、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和單穗粒質(zhì)量4個(gè)方面表現(xiàn)出了較高的利用價(jià)值，其余4個(gè)性狀需要進(jìn)一步改良.

從各組的SCA效應(yīng)值來看，黃201×478、Mo17×9046和F83×9046 3組在多數(shù)性狀上表現(xiàn)較好.黃201×478和Mo17×9046除出籽率小外，其他性狀的SCA效應(yīng)值均為正值，說明其綜合性狀優(yōu)良；而F83×9046是全部性狀的SCA效應(yīng)值均有利于培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)玉米的雜交組合.

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(責(zé)任編輯趙曉倩)

Analysis on traits combining ability of 12 maize inbred lines

LI Feng,SONG Xiao-xia,FANG Yong-feng,LI Yong-sheng,ZHANG Tong-zhen,WANG Han-ning

(Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science,Gansu Key Laboratory of Crop Genetic & Germplasm

Enhancement，College of Agronomy,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Abstract：According to the design of 4×8 incomplete dialed crossing,32 crossing combinations were conducted to analyze general and special combining ability and their corresponding genetic parameters of 8 ear characters in 12 maize inbred lines.The results showed that ear length,the number of row,ear diameter,number of kernels per row,hundred grain weight and kernel rate were mainly controlled by additive genetic effect.Length of bald and ear weight were affected by both additive effect and non-additive effect.Four maize inbred lines(9046,Mo17,chang7-2 and F83) had higher relative effect values in general combining ability,and three cross combinations (Huang201×478,Mo17×9046 and F83×9046)showed higher relative effect values in special combining ability.The new inbred lines of F83 had higher utilization potential,and its off-springs had moderate ear,shorter bald and bigger kernel weight which indicate a high yield potential.The inbred line ZX09-1002 had potential in improving ear length,kernels per row,hundred grain weight and ear weight.

Key words：maize;inbred line;corn ear;combining ability

收稿日期：2014-10-28；修回日期：2015-01-07

基金項(xiàng)目：973計(jì)劃前期研究專項(xiàng)(2012CB722902).

通信作者：王漢寧，男，教授，研究方向?yàn)樽魑镞z傳育種.E-mail:wanghn@gsau.edu.cn

中圖分類號(hào)：S 513

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-4315(2015)06-0031-06