11個(gè)玉米自交系配合力及遺傳性分析

陳 婧，高 翔，湯曉燕，張金文

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省張掖市金友種業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 張掖 734000；3．四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川 雅安 625014；4.甘肅省張掖市甘州區(qū)種子管理局，甘肅 張掖 734000）

隨著玉米單交種的普及，玉米品種的遺傳基礎(chǔ)越來越窄。利用外來種質(zhì)拓寬現(xiàn)有玉米遺傳基礎(chǔ)已成為玉米育種者的共識(shí)［1～4］。利用外來種質(zhì)可以豐富玉米種質(zhì)資源、擴(kuò)大遺傳基礎(chǔ)，改進(jìn)玉米的農(nóng)藝性狀，增強(qiáng)抗逆性和適應(yīng)性［5］。我們從美國(guó)引進(jìn)多個(gè)優(yōu)良玉米雜交種，并從中選育出多11個(gè)農(nóng)藝學(xué)形狀優(yōu)良的自交系。通過對(duì)11個(gè)玉米自交系和國(guó)內(nèi)骨干自交系之間的配合力研究，以確定這些自交系的利用價(jià)值，為選配強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從美國(guó)雜交種中選出的11個(gè)優(yōu)良自交系為T232（來源于美國(guó)Taxas），AR250、AR234、A679（來源于美國(guó)Arkansas），N192、W64A1（來源于美國(guó) Indiand）， 2160-1-1-1、 美 國(guó) 02-1-1、 33K81（來源于美國(guó)pioneer），X7909-1、托38（來源于美國(guó)Gargill）。國(guó)內(nèi)骨干自交系為鄭58、Mo17、昌7-2、丹340、137均來自甘肅省張掖市金友種業(yè)有限責(zé)任公司。

1.2 試驗(yàn)方法

2010年冬季在海南三亞崖城，以從美國(guó)雜交種中選出的11個(gè)優(yōu)良自交系為母本（P1組），以國(guó)內(nèi)骨干自交系鄭58、Mo17、昌7-2、丹340、137玉米自交系為父本（P2組），按11×5不完全雙列雜交法組配成55個(gè)組合。2011年夏季在張掖金象科技示范園進(jìn)行雜交組合田間鑒定，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)種植，行長(zhǎng)5m，行距60 cm，株距27 cm，種植密度為61 728株/hm2。抽雄后測(cè)量株高、穗位高；成熟后每行區(qū)連續(xù)收獲中間的10株果穗，測(cè)定其穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)，籽粒風(fēng)干至恒重稱取千粒重，并計(jì)算單株產(chǎn)量。

根據(jù)田間調(diào)查和室內(nèi)考種結(jié)果，對(duì)穗位高、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、單穗重、單株產(chǎn)量9個(gè)性狀進(jìn)行方差分析，當(dāng)差異檢驗(yàn)為顯著時(shí)再進(jìn)行配合力分析。配合力分析在DPS軟件下進(jìn)行［6～8］。采用對(duì)照優(yōu)勢(shì)結(jié)合配合力效應(yīng)對(duì)測(cè)交組合作雜種優(yōu)勢(shì)分析［9～10］。對(duì)照優(yōu)勢(shì)H（%）=100×（F1-X）/X，其中F1為測(cè)交組合單株產(chǎn)量，X為最高對(duì)照單交種的產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 性狀的方差分析

經(jīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，供試組合間的方差都達(dá)到極顯著水平，即各性狀存在著極顯著差異（表1）。這說明不完全雙列雜交的55個(gè)組合在所研究的9個(gè)性狀上存在著真實(shí)的遺傳差異，經(jīng)F1測(cè)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，P1組（選自美國(guó)雜交種的11個(gè)自交系）親本和P2組（國(guó)內(nèi)5個(gè)自交系）親本在9個(gè)性狀上均存在著極顯著差異（表2），可對(duì)其配合力效應(yīng)進(jìn)行分析［11～12］。

表1 各性狀配合力的方差分析（F值）①

2.2 一般配合力分析

P1組親本各性狀的一般配合力列于表2。從表2中可以看出，A679、AR234、美02-1-1、托38穗長(zhǎng)的一般配合力為正效應(yīng)，組配的雜交組合果穗長(zhǎng)；A679、2160-1-1-1、33K81穗粗的一般配合力為正效應(yīng)，組配的雜交組合果穗相對(duì)粗；A679、AR250、美國(guó)02-1-1、33K81、X7909-1、托38單穗重的一般配合力的為正效應(yīng)，組配的雜交組合單穗較重；N192、W64A1、2160-1-1-1、美國(guó)02-1-1、33K81、X7909-1組配的雜交組合穗位低，A679、33K81組配的雜交組合穗行數(shù)多；A679、33K81、X7909-1組配的雜交組合單株產(chǎn)量高；2160-1-1-1、美國(guó)02-1-1、X7909-1、托38組配的雜交組合千粒重高。綜合各種性狀來評(píng)定，A679、2160-1-1-1、33K81、X7909-1有組配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的雜交種的機(jī)率；T232只有穗位1個(gè)農(nóng)藝性狀的一般配合力是正效應(yīng)，穗長(zhǎng)、穗粗、單穗重、禿頂長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單株生產(chǎn)力、千粒重等8個(gè)農(nóng)藝性狀的一般配合力為負(fù)效應(yīng)，組配高產(chǎn)雜交組合的機(jī)率低，應(yīng)淘汰。

從表3可以看出，在P2組親本中，Mo17、鄭58組配的雜交種穗位低，137組配的雜交種果穗長(zhǎng)，丹340、昌7-2組配的雜交種果穗粗，昌7-2、137組配的雜交種沒有禿頂，以137、丹340、昌7-2其組配的組合單株產(chǎn)量高，丹340、組配的雜交組合的禿頂長(zhǎng)?？傊诙鄶?shù)性狀一般配合力表現(xiàn)較好的自交系有137、丹340、昌7-2。

2.3 自交系與測(cè)驗(yàn)種雜種優(yōu)勢(shì)分析

55個(gè)雜交組合單株產(chǎn)量列于表4。對(duì)照品種中金象3號(hào)單株產(chǎn)量最高（177.8 g），其次是農(nóng)大108（172.6 g），以金象3號(hào)的單株產(chǎn)量為基礎(chǔ)，計(jì)算供試組合的對(duì)照優(yōu)勢(shì)（表4）。結(jié)果在55個(gè)雜交組合中，對(duì)照的優(yōu)勢(shì)變化范圍為-64.1%～14.2%，其中以鄭58為測(cè)驗(yàn)種的組合對(duì)照優(yōu)勢(shì)普遍較低，以昌7-2為對(duì)照優(yōu)勢(shì)較高。對(duì)照優(yōu)勢(shì)大于0的組合有X7909-1× 昌 7-2， A679× 昌 7-2， A679×137，33K81×丹340，其值分別為14.2%、14%、11.3%。、9.9%；對(duì)照優(yōu)勢(shì)最低的組合包括T232×鄭58，T232×137，T232×Mo17，W64A1×鄭58，其值分別為-64.1%、-55.2%、-51.3%、-46.1%。

2.4 群體遺傳參數(shù)分析

從表5可知，各性狀一般配合力方差從大到小依次為禿尖長(zhǎng)、穗位、穗粗、穗行數(shù)、單株產(chǎn)量、單穗重、行粒數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒重，其中禿頂長(zhǎng)、穗位、穗粗、穗行數(shù)、單株產(chǎn)量、單穗重的一般配合力方差都超過了69%，說明這幾個(gè)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)以加性方差為主，要重視一般配合力的選擇。千粒重的特殊配合力方差為69.05%，而一般配合力方差為30.95%，說明千粒重以非加性基因效應(yīng)作用為主。穗位、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗重和單株產(chǎn)量的廣義遺傳力和狹義遺傳力均大于50%，親代傳遞給子代的能力較強(qiáng)；千粒重的廣義遺傳力很高，狹義遺傳力很低，易受環(huán)境的影響，親代傳給子代的能力相對(duì)較弱。

表2 P1組親體各性狀的一般配合力效應(yīng)值

表3 P2組親本各性狀的一般配合力效應(yīng)值

表4 55個(gè)雜交組合單株產(chǎn)量（g）及對(duì)照優(yōu)勢(shì)（%）①

表5 各性狀遺傳參數(shù)

3 小結(jié)與討論

1）供試自交系的配合力有較大的差異，A679、美02-1-1、33K81、X7909-1等4個(gè)自交系的產(chǎn)量的一般配合力高，組合X7909-1×昌7-2、A679×昌7-2、A679×137、33K81×丹340，特殊配合力較高，雜種優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)；美02-1-1雖產(chǎn)量的一般配合力高，但所配的雜交組合的優(yōu)勢(shì)不強(qiáng)。

2）穗位、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗重和單株產(chǎn)量的廣義遺傳力和狹義遺傳力均大于50%，親代傳遞給子代的能力較強(qiáng)，穗位、穗粗、禿尖長(zhǎng)的廣義和狹義遺傳接近，說明二者的顯性效應(yīng)較低，主要是加性效應(yīng)起作用。

3）外來種質(zhì)與我國(guó)溫帶種質(zhì)之間遺傳差異大，兩類種質(zhì)之間優(yōu)良基因位點(diǎn)差異大，基因多態(tài)性和互補(bǔ)性較強(qiáng)。兩類種質(zhì)雜交后，優(yōu)良等位基因頻率增高，基因累加及互作效應(yīng)加強(qiáng)，導(dǎo)致配合力效應(yīng)增大，雜種優(yōu)勢(shì)水平提高［13～15］，本試驗(yàn)中有4個(gè)強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合的單株產(chǎn)量超過了最高對(duì)照品種金象3號(hào) （177.8 g），表明自交系 A679，33K81、X7909-1與我國(guó)玉米骨干系之間存在強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)關(guān)系，可以用于我國(guó)玉米種質(zhì)改良及雜交選育。

4）通常不同類群種質(zhì)之間雜交會(huì)產(chǎn)生植株過于繁茂，倒伏嚴(yán)重等一系列負(fù)效應(yīng)，導(dǎo)致雜種優(yōu)勢(shì)水平較低。對(duì)有強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合模式的指導(dǎo)下可以直接從群體中選系，然后與對(duì)應(yīng)測(cè)驗(yàn)種或其改良衍生系組配，尋求優(yōu)良組合，或以自交系作為測(cè)驗(yàn)種與群體內(nèi)的有利基因進(jìn)行半同胞輪回選擇，進(jìn)一步定向積累群體內(nèi)的有利基因，提高群體與測(cè)驗(yàn)種之間的配合力，然后再進(jìn)行選系，組配高配合力的雜交種，提高雜種優(yōu)勢(shì)利用水平［16~17］。

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