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(吉林農(nóng)業(yè)科技學院農(nóng)學院，吉林 吉林 132101)

玉米(Zea.mays.L.)是重要的糧食作物和經(jīng)濟作物，有“飼料之王和農(nóng)產(chǎn)品加工之王”的美稱[1]。玉米是雜種優(yōu)勢利用最早、最有成效的作物，其雜種優(yōu)勢表現(xiàn)取決于雙親自交系的遺傳基礎[2]。育種家在玉米自交系選育過程中，需要兼顧農(nóng)藝性狀的篩選、目標自交系的配合力測定，最終才可能組配出強優(yōu)勢雜交種[3-5]。因此，掌握自交系主要農(nóng)藝性狀的配合力效應是極其必要的。鑒于此，本研究以吉林農(nóng)業(yè)科技學院玉米育種課題組自選的16份自交系為親本，按照B.Griffing不完全雙列雜交組配60份雜交組合，并對其F1代10個主要農(nóng)藝性狀進行配合力分析，為組配玉米強優(yōu)勢雜交組合和拓寬吉林省地方玉米種質(zhì)基礎提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

母本為10份自選玉米骨干自交系，編號為M 101～M 110；父本為6份自選玉米自交系，編號為F 01～F 06，試驗材料均由吉林農(nóng)業(yè)科技學院玉米遺傳育種課題組提供，見表1。

表1 雙親名稱及其遺傳基礎

1.2 試驗設計

2016年冬，在海南按B.Griffing不完全雙列雜交模式組配60份雜交組合。2017年春，將60份組合種植在吉林農(nóng)業(yè)科技學院玉米遺傳育種試驗地。采用隨機區(qū)組試驗設計，3次重復，3行區(qū)，行長5 m，行距65 cm，田間管理同大田。

1.3 調(diào)查項目

成熟期，在3次重復各小區(qū)中間行連續(xù)收獲中間位置10株測量株高(cm)、穗位高(cm)、莖粗(mm)和雄穗分枝數(shù)(個)。收獲對應果穗，曬干后進行室內(nèi)考種，統(tǒng)計穗長(cm)、穗粗(mm)、禿尖長(cm)、行粒數(shù)(粒)、百粒重(g)及單穗粒重(g)，各性狀均取10株平均值。

表3 雜交組合的10個農(nóng)藝性狀分析結(jié)果

注：“*”，“**”分別表示在α=0.05和α=0.01水平上的差異顯著。下同。

表4 供試親本及雜交組合10個農(nóng)藝性狀配合力方差分析結(jié)果

表2 各性狀名稱和測定方法

注：以上各性狀均以10株平均值為統(tǒng)計單位。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

試驗結(jié)果為3次試驗平均值，先用Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)的初步處理，而后根據(jù)劉來福[6]、莫惠棟[7]等的方法進行一般配合力(General Combining Ability，GCA)、特殊配合力(Special Combining Ability，SCA)、特殊配合力均方(又稱特殊配合力方差)的計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交組合間農(nóng)藝性狀差異

由表3可知，各個雜交組合間被測10個農(nóng)藝性狀均達極顯著水平。由此說明，組合間性狀基因型之間遺傳差異普遍存在，故可進一步作配合力方差分析。

2.2 配合力方差分析

將16份供試自交系雜交組合的10個農(nóng)藝性狀配合力方差分析結(jié)果列于表4。由表4可知，除行粒數(shù)GCA方差未達到顯著水平外，母本間其他9個農(nóng)藝性狀GCA方差均達到極顯著水平；除百粒重、行粒數(shù)GCA方差未達到顯著水平外，父本間其他性狀GCA方差均達到極顯著水平。綜上，被測性狀GCA在參試自交系間均存在極顯著水平，除百粒重的GCA方差達到顯著水平外，其他性狀的GCA方差均達到極顯著水平，即被測性狀的GCA對后代的表現(xiàn)有極顯著差異。因此，需進一步估算供試16份自交系的GCA及SCA相對效應值，并進行分析。

表5 供試16份玉米自交系的GCA效應值

2.3 一般配合力效應值

將16份供試自交系GCA效應值列于表5。由表5可知，自交系M 101、F 04在株高、穗位高方面表現(xiàn)出較大的負向GCA效應值，說明以上述2份自交系為親本組配雜交組合，能夠降低后代的株高及穗位高，即對F1代的抗倒伏能力有正向效應；自交系M 102雖能較大幅度地降低株高，但其在穗位高方面表現(xiàn)出較小的負向GCA值，可能不利于增強F1代的抗倒性；M 110和F 06在株高、穗位高方面表現(xiàn)出較大的正向GCA值，說明以上述2份自交系作親本所組配的雜交組合表現(xiàn)出植株高大，穗位偏高，植株抗倒性可能下降。穗長GCA正向效應值較大的有M 103、M 106和F 03，用上述3份自交系作親本一般能增加雜交組合的穗長。莖粗、穗粗的GCA變化不大，穗粗GCA正向效應有M 103、M 104、M 105、M 106、F 01、F 02、F 03、F 04和F 06，負向效應有M 101、M 102、M 107、M 108、M 109、M 110和F 05；莖粗GCA正向效應有M 101、M 102、M 104、M 107、M 110、F 01、F 04和F 05，負向效應有M 103、M 105、M 106、M 108、M 109、F 02、F 03和F 06，用這16份自交系作親本組配的雜交組合，其穗粗差異不大。

行粒數(shù)GCA正向效應值較大的有M 101、F 03和F 01，說明以上述自交系作親本可明顯增加雜交組合的行粒數(shù)。單穗粒重GCA效應呈正向的有M 101、M 103、M 104、M 105、M 106、M 107、M 109、M 110、F 01、F 03和F 05，其中M 103、M 105、M 104的效應值遠大于其他自交系，說明以上述自交系作親本對提高F1代產(chǎn)量有正向效應。

2.4 特殊配合力效應值

將供試16份玉米自交系的SCA效應值列于表6。由表6可知，株高、穗位高、禿尖長的SCA效應均表現(xiàn)為負向效應，上述3個農(nóng)藝性狀SCA效應表現(xiàn)最低的組合分別為M 103×F 02、M 101×F 01和M 107×F 04；其他7個農(nóng)藝性狀的SCA效應均表現(xiàn)為正向效應，具體表現(xiàn)如下：

莖粗的SCA效應最高的組合為M 110×F 04，雄穗分枝數(shù)的SCA效應最高的組合為M 110×F 06，穗長的SCA效應最高的組合為M 101×F 04，穗粗的SCA效應最高的組合為M 101×F 01，行粒數(shù)的SCA效應最高的組合為M 101×F 04，百粒重的SCA效應最高的組合為M 101×F 01，單穗粒重的SCA效應最高的組合為M 110×F 06。

3 結(jié)論與討論

配合力是玉米自交系的生命，是鑒評自交系是否有育種價值的關鍵指標之一[8-9]。配合力是自交系潛在能力的反應，是自交系的內(nèi)在特性，也是育種家利用雜種優(yōu)勢的基礎[10-12]。本研究通過對吉林農(nóng)業(yè)科技學院玉米育種課題組選育的16份玉米自交系的10個主要農(nóng)藝性狀GCA和SCA效應分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1代中同一組合的不同性狀或同一性狀的不同組合間配合力差異較大，這說明育種家在組配雜交種或進行自交系間遺傳改良時一定要充分考慮自交系自身的特征特性，同時要兼顧GCA和SCA，即選擇GCA和SCA均較高的自交系，才能大大提高組配出強優(yōu)勢高產(chǎn)雜交組合的可能性。組合M 110×F 06可繼續(xù)進行產(chǎn)量鑒定。M 103[(PH 6 WC×PH 09 B)×PH 6 WC]、M 105(PH 6 WC×PHGJ 4)、M 104(PH 6 WC×PH 09 B)的產(chǎn)量配合力表現(xiàn)較高，在今后育種時應加以利用。

表6 供試16份玉米自交系的SCA效應值

前人[13-15]研究均表明，基因的加性效應是一般配合力的主要影響因素，一般配合力越高，加性效應越明顯，雙親的優(yōu)良基因越多，對后代能產(chǎn)生較大影響。本研究供試16份玉米自交系中的M 103[(PH 6 WC×PH 09 B)×PH 6 WC]、M 105(PH 6 WC×PHGJ 4)、M 104(PH 6 WC×PH 09 B)單穗粒重的GCA效應值較高，表明其具有增加雜交組合產(chǎn)量的明顯優(yōu)勢，易組配出高產(chǎn)優(yōu)良組合；M 101(PH 6 WC×鄭58)和F 04(PHB 1 M×PH 5 AD)有較強的降低株高、穗位高的能力，可大大提高組合的抗倒伏能力；M 107[(PH 6 WC×鄭58)×PH 6 WC]和F 04(PHB 1 M×PH 5 AD)雖有降低株高的能力，但其穗位高GCA為正向值，有可能造成所配組合產(chǎn)生倒伏現(xiàn)象，需要在今后育種工作中繼續(xù)加以改良。單穗粒重父本組GCA較高的是F 05[(S 122×PH 5 AD)×PH 5 AD]和F 06(PH 4 CV×81162)，說明可選育出高配合力的自交系；單穗粒重母本組GCA較高的是M 103[(PH 6 WC×PH 09 B)×PH 6 WC]和M 106[(PH 6 WC×昌7-2)×PH 6 WC]，以其為親本對提高F1代產(chǎn)量有正向效應。單穗粒重SCA較高的幾個組合是M 110×F 06、M 105×F 04和M 106×F 04，表明這些組合具有較強的雜種優(yōu)勢，需要進一步做網(wǎng)點試驗以確定其推廣價值。綜合性狀最差的自交系為M 102[(PH 6 WC×PHGJ 4)×PH 6 WC]、M 104(PH 6 WC×PH 09 B)、M 105(PH 6 WC×PHGJ 4)和M 108[(PH 6 WC×C 8605-2)×PH 6 WC]，需加以改良后利用。