進茜寧 李威 王平喜

摘要：以課題組新培育的19個玉米自交系為材料，采用不完全雙列雜交設(shè)計組配雜交組合，進行配合力測定與分析、遺傳參數(shù)估計和相關(guān)性分析。結(jié)果表明，自交系003、006、009、055、097、117、120、167、566、567、572各性狀的一般配合力表現(xiàn)優(yōu)良;雜交組合133×579、012×566、053×567、117×566、006×565、012×579、097×565、167×576、188×572表現(xiàn)優(yōu)良，可進一步進行試驗;株高和雄穗分枝數(shù)適合進行早代選擇，穗位高和穗粗等其他8個性狀宜進行晚代選擇;雄穗大小和雌穗大小呈正相關(guān)關(guān)系。評估了所選自交系在玉米育種中的應(yīng)用價值，為自交系選育和雜交種組配提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：玉米;自交系;配合力;遺傳參數(shù);相關(guān)性分析

大量的研究結(jié)果和育種實踐都表明，雜交種的優(yōu)良特性和增產(chǎn)潛力，由其親本自交系的特性以及合理組配所決定[1-2]。因此，選育優(yōu)良的自交系，是玉米育種工作中至關(guān)重要的也是最基礎(chǔ)的一個環(huán)節(jié)。對所選育自交系主要農(nóng)藝性狀的配合力及相關(guān)遺傳特性進行研究，對于認識自交系的優(yōu)良特征特性及其應(yīng)用價值潛力，指導(dǎo)和預(yù)估雜交組合的選配及效果具有重要的意義[3]。

玉米育種及生產(chǎn)上一些主要的農(nóng)藝性狀，包括株型性狀和穗部性狀等，都很大程度決定了最終的籽粒產(chǎn)量。具有優(yōu)異株型性狀的玉米植株，能夠充分適應(yīng)外界環(huán)境條件，最大限度地利用光熱、水肥資源，是育種過程中提高玉米單產(chǎn)的重要因素之一[4-5];玉米的穗粗、穗長、行粒數(shù)及穗行數(shù)等穗部性狀都與籽粒產(chǎn)量直接相關(guān)。配合力高低以及配合力效應(yīng)是判斷玉米自交系應(yīng)用潛力的重要參考因素，前人有很多關(guān)于玉米主要農(nóng)藝性狀的配合力方面的研究，為優(yōu)質(zhì)自交系和雜交種的選育提供了可靠的理論指導(dǎo)[6-8]。但是我國玉米種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄所造成的影響越來越明顯，具體表現(xiàn)為提高籽粒產(chǎn)量方面的育種水平進展緩慢，這是由于我國玉米育種過程中骨干系集中等原因所造成的[9-10]。筆者所在課題組引進美國、歐洲等國外早熟、抗倒伏的特異種質(zhì)10余份，與國內(nèi)現(xiàn)有種質(zhì)鄭58、P138、昌7-2、Lx9801、丹598等進行雜交改良，選出一批生育期適當(dāng)、農(nóng)藝性狀優(yōu)良的玉米新種質(zhì)。

本研究以筆者所在團隊近年來新選的19個玉米自交系為試驗材料，采用不完全雙列雜交設(shè)計的方法配制78個雜交組合，對玉米株高、穗長等10個數(shù)量性狀進行配合力、遺傳參數(shù)分析以及性狀間的相關(guān)分析，并對其遺傳特性和規(guī)律作進一步探討，系統(tǒng)地評述19個自交系之間的配合力情況及雜種優(yōu)勢表現(xiàn)，篩選出在多數(shù)農(nóng)藝性狀方面表現(xiàn)優(yōu)良的玉米自交系和一些優(yōu)勢雜交組合，以期為今后有效利用和改良這些自交系打下堅實的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所選用的材料為筆者所在課題組近年選育的19份玉米自交系，其中003、006、009、012、053、055、097、100、117、120、133、167、188為母本（F），565、566、567、572、576、579為父本（M），親本來源如表1所示。2017年在海南，采用不完全雙列雜交設(shè)計，組配了78個雜交組合。2018年在河南科技學(xué)院輝縣實驗基地進行田間種植鑒定試驗，采用隨機區(qū)組的試驗設(shè)計，重復(fù)3次，單行區(qū)，小區(qū)行長6.00 m，行距為060 m，株距為0.25 m，田間管理同大田生產(chǎn)。

1.2 農(nóng)藝性狀測定

在籽粒灌漿初期每個小區(qū)中間連續(xù)取6株， 測量株高、穗位高、莖粗、雄穗長、雄穗分枝數(shù)、穗上葉葉夾角;每個小區(qū)選取6個代表性果穗，測量穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)和禿尖長度。所有農(nóng)藝性狀均按照GB/T 19557.24—2018《植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 玉米》進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析根據(jù)NCⅡ設(shè)計的原理和方法，綜合利用Excel和SAS 9.4軟件進行各農(nóng)藝性狀的方差和配合力分析、相關(guān)性分析，并估算相關(guān)遺傳參數(shù)估算[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各農(nóng)藝性狀的配合力方差分析

首先對本試驗中的6個株型性狀以及5個穗部性狀進行方差分析，由表2可知，所有性狀各重復(fù)間的差異均不顯著;其中10個農(nóng)藝性狀組合間的差異達到了極顯著水平，而莖粗在組合間的表現(xiàn)未達到顯著水平。說明本試驗的78個組合在株高、穗位高、雄穗長、雄穗分枝數(shù)、穗上葉夾角、穗長、行粒數(shù)、穗粗、穗行數(shù)、禿尖長等10個農(nóng)藝性狀方面均存在真實的差異，而自交系自身的遺傳因素是造成這些差異的主要原因。將組合間方差進行方差分解分析，除莖粗外，其他10個性狀的一般配合力（GCA）方差在F組親本（母本）和M組親本（父本）中均存在極顯著差異;F×M的特殊配合力（SCA）方差分析結(jié)果顯示，除莖粗外的其他10個農(nóng)藝性狀的SCA方差在各組合間均存在著極顯著性差異。因此，可進一步對19個自交系除莖粗外10個性狀的GCA效應(yīng)和SCA效應(yīng)進行估算。

2.2 一般配合力效應(yīng)分析

各性狀的一般配合力效應(yīng)分析結(jié)果見表3。自交系003、009、100、117、120、567的株高和穗位高的一般配合力效應(yīng)值均為負值，說明在實際育種過程中用這幾個自交系作為親本可以組配出株高和穗位高均較低的雜交種，從而提高植株的抗倒伏能力。自交系117、167、566、576的雄穗分支數(shù)以及雄穗長的一般配合力效應(yīng)值均為負值，用它們作親本組配雜交種可以減小雄穗的大小。自交系003、006、055、097、117、120、167、188、566、576葉夾角的一般配合力效應(yīng)值均為負值，說明用這幾個自交系作為親本可以使雜交組合的葉夾角減小。自交系012、055、097、120、572的穗長和行粒數(shù)的GCA表現(xiàn)為正向效應(yīng)，用這幾個自交系作親本，容易獲得穗部較長的組合。自交系006、009、053、097、167、565、567的穗粗和穗行數(shù)的GCA表現(xiàn)為正向效應(yīng)，用這幾個自交系作親本可以增加組合的穗粗和穗行數(shù)。自交系003、006、009、053、055、117、133、566、572、579的禿尖長的GCA表現(xiàn)為負向效應(yīng)，用這幾個自交系作親本，容易獲得禿尖較短的組合。

2.3 特殊配合力效應(yīng)分析

由表4可知，雄穗長SCA效應(yīng)值表現(xiàn)為負向效應(yīng)的組合數(shù)較多，而其他9個性狀SCA效應(yīng)值表現(xiàn)為正向效應(yīng)和負向效應(yīng)的雜交組合數(shù)目差異不大。各性狀SCA效應(yīng)值變幅均較大，其中禿尖長的變異幅度最大，其次是雄穗分枝數(shù)。SCA效應(yīng)值表現(xiàn)最優(yōu)的組合中（株高、穗位高、雄穗長、雄穗分支數(shù)、葉夾角、禿尖長按負向最大的計，穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)按正向最大的計），母本自交系006、009、117、167各出現(xiàn)了2次，053、120各出現(xiàn)了1次，父本自交系566、576各出現(xiàn)3次，567出現(xiàn)2次，572、579各出現(xiàn)1次。其中，在雄穗長和禿尖長性狀方面的SCA負向效應(yīng)值最大的組合是167×566，穗行數(shù)性狀方面的SCA正向效應(yīng)值最大的組合是117×572，行粒數(shù)性狀方面的SCA正向效應(yīng)值最大的組合是117×576。綜合來看，組合133×579在除雄穗分枝數(shù)外的其他9個性狀方面都比較好，有利于同時降低株高、穗位高、雄穗長、穗上葉葉夾角、禿尖長，增加穗粗、穗行數(shù)、穗長、行粒數(shù);組合012×566、053×567、117×566在其中8個性狀方面比較好;組合006×565、012×579、097×565、167×576、188×572在其中7個性狀方面表現(xiàn)比較好（因篇幅限制，數(shù)據(jù)未呈現(xiàn)）。

2.4 各農(nóng)藝性狀的遺傳參數(shù)估計

各性狀的配合力方差和遺傳力表現(xiàn)見表5，本試驗10個農(nóng)藝性狀的一般配合力方差均大于特殊配合力方差，說明株高等10個性狀雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)以基因加性效應(yīng)為主。在自交系的選育中，為了提高選擇效率，確定性狀的選擇世代對于不同的性狀來說是特別重要的一環(huán)，而選擇世代一般可以通過遺傳力大小來確定。株高和雄穗分枝數(shù)的狹義遺傳力均大于50%，所以在實際育種工作中，可以在早代進行選擇;而其他8個性狀的狹義遺傳力均小于50%，可以在高世代性狀表現(xiàn)穩(wěn)定后進行選擇。

2.5 各農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

本試驗對10個農(nóng)藝性狀進行相關(guān)性分析，結(jié)果見表6，呈極顯著正相關(guān)關(guān)系的性狀分別是株高和穗位高、葉夾角和雄穗長、穗粗和雄穗分枝數(shù)、穗長和行粒數(shù);雄穗長和穗長、穗行數(shù)均為顯著正相關(guān)關(guān)系，雄穗分枝數(shù)和行粒數(shù)、穗粗和穗行數(shù)也為顯著正相關(guān)關(guān)系。達到極顯著負相關(guān)關(guān)系的性狀分別是株高和雄穗分枝、穗位高和雄穗長、穗位高和穗行數(shù);呈顯著負相關(guān)關(guān)系的性狀是穗行數(shù)和行粒數(shù)、行粒數(shù)和禿尖長。

3 結(jié)論與討論

3.1 優(yōu)良自交系的配合力表現(xiàn)

本試驗對10個農(nóng)藝性狀的一般配合力效應(yīng)分析結(jié)果表明，表現(xiàn)較好的自交系有003、006、009、055、097、117、120、167、566、567、572，用它們作親本， 在降低株高、穗位高、雄穗長、雄穗分枝數(shù)、葉夾角、禿尖長，增加穗粗、穗行數(shù)、穗長、行粒數(shù)等方面都具有潛在的利用價值。

各組合性狀的特殊配合力效應(yīng)分析結(jié)果表明，在多數(shù)性狀上表現(xiàn)較好的組合有133×579、012×566、053×567、117×566、006×565、012×579、097×565、167×576、188×572，它們都是在至少7個性狀方面表現(xiàn)比較好。例如在本試驗中，雜交組合133×579的株高、穗位高、雄穗長、穗上葉葉夾角、禿尖長等性狀方面的SCA效應(yīng)值為負數(shù)，在穗粗、穗行數(shù)、穗長、行粒數(shù)等性狀方面的SCA效應(yīng)值都為正數(shù)，說明組合133×579不論是在株型性狀方面，還是在穗部性狀方面都是表現(xiàn)比較優(yōu)秀的組合。自交系117和566的一般配合力效應(yīng)表現(xiàn)均較好，組合 117×566也是在8個性狀方面表現(xiàn)較好，在以后的育種工作中可對此組合以及2個自交系多加關(guān)注。

3.2 關(guān)于植株主要農(nóng)藝性狀的遺傳

從本試驗對各性狀的遺傳參數(shù)分析結(jié)果來看，10個農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)均是以基因加性效應(yīng)為主。在實際育種工作過程中，對株高和雄穗分枝數(shù)這2個性狀可以進行早代選擇;而對于穗位高、雄穗長、葉夾角、禿尖長、穗粗、穗行數(shù)、穗長、行粒數(shù)等8個性狀宜進行晚代選擇。

本試驗對農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析結(jié)果表明，株高越高，穗位高也越高;葉夾角越大，雄穗越長;穗長越長，行粒數(shù)越多;穗部越粗，穗行數(shù)也越多;穗行數(shù)越多，行粒數(shù)越少;行粒數(shù)越多，禿尖越短。上述試驗結(jié)果和前人的研究結(jié)果[12-15]基本一致。同時發(fā)現(xiàn)，雄穗大小和雌穗大小在一定程度上呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，具體表現(xiàn)為雄穗長和穗長為顯著正相關(guān);雄穗分枝數(shù)和穗粗為極顯著正相關(guān)。這個結(jié)果和育種實踐中的觀察結(jié)果相互印證，所以在以后的育種工作中，可以根據(jù)容易觀察的雄穗特征來預(yù)測雌穗的大小。

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