玉米前育種“桂A”群體主要農藝性狀的配合力分析

周海宇，江禹奉，周錦國，謝小東，覃蘭秋，曾艷華，謝和霞，程偉東*，譚賢杰

(1.廣西壯族自治區農業科學院玉米研究所，廣西 南寧 530007；2.國家玉米改良中心廣西分中心，廣西 南寧 530007)

【研究意義】玉米是全球種植范圍最廣、單產最大的谷類作物，種植面積居三大糧食作物之首。美國是世界最大的玉米生產國，是玉米生產機械化、規模化技術先進國家。我國是玉米生產和消費大國，僅次于美國居世界第2位。2017年我國玉米種植面積3545萬hm2, 機械收獲2552萬hm2，機收比例72 %[1]。西南玉米區是我國玉米主產區之一，受地形和氣候影響機械化水平較低，隨著農村勞動人口老齡化，勞動力短缺問題日益突出，玉米生產機械化在西南山區顯得尤為重要。玉米生產機械化的瓶頸主要在機收，機收的瓶頸主要在品種，品種選育的瓶頸主要在自交系。因此，開展早熟、脫水快、一般配合力高的自交系選育研究，對宜機收玉米育種材料的創制具有重要意義。【前人研究進展】近年來，隨著國家玉米產業技術體系的建立，我國引進了一批早熟、脫水快、耐密的外國優良自交系，國內許多科研機構和企業逐漸重視對這些材料的研究。張世煌[2]提出，科研單位要做大量非商業性的前育種研究，為解決玉米重大共性技術和自主創新提供基礎。趙明等[3]從8個方面介紹了美國玉米生產的關鍵技術與專業化服務體系，提出了我國玉米生產管理技術轉型的具體建議與措施。陳得義等[4]探討了耐密宜機收玉米品種及自交系選育和鑒定的方法，把脫水快、早熟、抗倒及耐密等性狀作為宜機收種質創新和利用的重點。馮健英等[5]采用常規技術和生物技術相結合的育種方法，選育出脫水快、早熟耐密的高配合力自交系5份，為我國玉米育種提供了宜機收的種質資源。趙小敏等[6]通過美國玉米種質和西南區應用種質的SSR標記分析表明，78 %的美國自交系與西南區常用自交系之間存在著較大的遺傳差異，這為西南區玉米育種材料的改良、創新利用及品種選育提供了理論基礎。【本研究切入點】創建玉米前育種群體“桂A”，從中選育早熟、脫水快、一般配合力高的自交系，為廣西和西南區宜機收玉米育種材料創制提供種質基礎。【擬解決的關鍵問題】以7份西南區骨干玉米自交系為受體材料，11份外國優良玉米自交系為供體材料，創建“桂A”群體，從中選擇優良單株連續套袋自交選育出20份玉米一環系，采用NC-Ⅱ設計與5份骨干自交系配制100個雜交組合進行配合力測定，研究其利用潛力。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以5份廣西農業科學院玉米研究所自育骨干玉米自交系為父本材料，20份“桂A”群體選育的一環系為母本材料，材料名稱和來源見表1。“桂A”來源于國家玉米產業技術體系西南區(滇黔桂鄂)玉米前育種計劃創建的A群，其7個受體材料是桂39722、CML451、CML282、掖107、掖478、7922、黃C，供體材料是11個外國優良自交系。該群體于2015年合成，經3次遺傳平衡后選擇優良單株自交選育一環系。

表1 供試材料名稱及來源

續表1 Continued table 1

編號No.自交系名稱Name of inbred lines來源Pedigree sources血緣/類群Consanguinity/Group19A23“桂A”群體選系A群20A31“桂A”群體選系A群21A32-1“桂A”群體選系A群22A32-5“桂A”群體選系A群23A34“桂A”群體選系A群24A35“桂A”群體選系A群25A38“桂A”群體選系A群

1.2 試驗方法

2017年冬季，在海南樂東縣九所廣西南繁基地，以5份骨干自交系為父本、20份“桂A”群體選系為母本，按NC-Ⅱ不完全雙列雜交設計，組配100個雜交組合。2018年春季在廣西農業科學院明陽基地進行組合田間試驗，隨機區組設計，單行區播種，3次重復，行長4.5 m，行距0.65 m，18株/行，田間管理同大田生產，對照品種為廣西主推品種桂單162。田間調查和室內考種以小區為單位，灌漿期選取小區中間10株測量株高、穗位高，田間調查記載各小區的成熟日期，成熟后全小區收獲進行室內考種和計產，共調查了株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、生育期和小區產量等9個性狀。

1.3 統計分析

利用Excel 2010和DPS 17.1數據處理系統進行統計和分析。配合力總效應TCA=父本GCA +母本GCA + SCA。對照優勢H%=100×(F1-X)/X，其中,F1表示組合的小區產量、X表示對照的小區產量。

2 結果與分析

2.1 9個農藝性狀的方差分析

如表2所示，區組間除行粒數、生育期、小區產量這3個性狀差異達到極顯著水平外，其余性狀未達到顯著水平。組合間差異均達到極顯著水平，說明雜交組合各個性狀之間存在真實的遺傳差異。兩組親本各個性狀的一般配合力均達到極顯著水平，說明各個性狀的一般配合力在親本間存在極顯著差異。雜交組合的特殊配合力均達到極顯著水平，說明特殊配合力在各組合的不同性狀也存在極顯著差異。

2.2 25個供試材料一般配合力(GCA)分析

一般配合力是由加性基因效應提供的度量值，可用于衡量育種材料的利用價值，產量一般配合力高的材料往往其利用價值大[7]。5個父本的產量GCA從大到小依次為GRL62491>GRL737>GRL15111>GRL7341>GRL113。GRL62491的GCA除株高、禿尖長為負值外其余性狀都是正值，說明以其為親本容易組配出植株矮、滿頂、產量高的組合；GRL737的GCA除穗行數為負值外其余性狀都是正值，說明以其為親本容易組配出穗位低、產量高的組合；GRL15111株高、穗位高、穗粗、穗行數GCA為負值，其余性狀GCA為正值，說明其產量GCA較好但其他性狀GCA一般；GRL7341穗長、穗位高、穗粗、穗行數、行粒數GCA為正值，其余為負值，說明其綜合性狀的GCA一般；GRL113除穗行數GCA為正值外其余性狀都是負值，說明其綜合性狀的GCA差。20個母本的產量GCA正值由大到小依次為A32-1>A1>A21>A7>A38>A11>A31>A35>A10>A13，以這10個材料做親本配制組合容易獲得高產，且其他性狀GCA較好，說明利用潛力較大。其余的10個母本材料綜合性狀GCA較差，估計利用潛力較低。

表2 9個農藝性狀的方差分析

注：*、**分別表示在 0.05 和 0.01 水平上的差異顯著，表中的數值表示F值。

Note:*,**indicate significance at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively, the value in the table meansF.

表3 25個供試材料9個性狀的GCA分析

2.3 產量的特殊配合力分析

如表4所示，100個組合的產量SCA效應值范圍為-42.8331～27.0715，其中SCA為正值的組合有47個，SCA為負值的組合有53個。A19-4×GRL62491、A31×GRL62491、A19-4×GRL113、A17-2×GRL737、A9×GRL737,A19-3×GRL737、A19-3×GRL113、A31×GRL7341、A34×GRL7341和A1×GRL7341 10個組合的SCA效應值較高。

表4 產量一般配合力和特殊配合力效應值

續表4 Continued table 4

Inbred linesGRL62491GRL737GRL7341GRL15111GRL113A17-6-0.28280.80224.3719-2.0887-2.8026A19-3-1.710721.7729-42.83313.763019.008A19-427.0715-29.5200-16.0108-7.912326.3716A21-5.9384-1.7737-3.94366.95484.7009A2214.3603-12.2730-6.6034-0.32484.8409A23-24.52939.453613.86336.1428-4.9305A3126.8475-15.744816.8032-22.1354-5.7704A32-1-1.5987-1.21374.31597.2348-8.7383A32-58.3407-4.0136-4.6435-3.54463.8610A346.04481.390116.1592-6.1204-17.4737A35-0.64685.897812.9674-14.2119-4.0066A38-5.2945-3.0896-6.65949.13865.9048

2.4 產量的配合力總效應(TCA)和對照優勢分析

兩個親本的一般配合力及其產生的特殊配合力效應的總和即配合力的總效應，能夠真實反映出組合的優劣，一般來說，雜交組合的配合力總效應值越高，其親本間的雜種優勢越強[8]。如表5所示，試驗的100個組合中，對照優勢>5 %的組合有20個，占比為20 %。其中以GRL62491為親本的組合有8個，以GRL737為親本的組合有7個，以GRL15111為親本的組合有4個，以GRL7341為親本的組合有1個，以GRL113為親本的組合有0個；以A11、A21、A32-1為親本的組合各3個，以A7為親本的組合有2個，以A1、A13、A17-2、A19-3、A19-4、A22、A31、A34、A9為親本的組合各1個。

表5 對照優勢>5 %組合的TCA效應值

表6 不同雜交組合的4個機收性狀的表現

2.5 機收相關性狀方差分析

如表6所示，小區產量性狀中只有A31×GRL62491這個組合與對照桂單162達到顯著性差異，占比為5 %；株高性狀中大多數株高均值比對照桂單162小，A7×GRL15111、A19-4×GRL62491、A21×GRL15111這3個組合與桂單162達到顯著性差異，占比為15 %；穗位高性狀中全部穗位高均值比對照桂單162小，共有18個組合與對照桂單162達到顯著性差異，占比為90 %；生育期性狀中全部生育期均值比對照桂單162小，共有15個組合與對照桂單162達到顯著性差異，占比為75 %。

3 討 論

本研究中，骨干自交系父本材料GRL62491、GRL737、GRL15111與“桂A”群體選系材料的產量一般配合力和特殊配合力較高，這3個材料屬于熱帶種質，“桂A”群體選系材料含溫帶血緣較重，可能與他們血緣關系較遠有關。以GRL62491為親本組配的組合一般植株較矮、果穗粗滿頂、生育期適中，但穗位偏高、果穗不長；以GRL737為親本組配的組合一般穗位適中、果穗較長、生育期適中，但植株偏高、禿尖較長；以GRL15111為親本組配的組合一般植株和穗位較矮、果穗較長、生育期適中，但果穗行疏、禿尖較長； GRL7341、GRL113由于含較重的溫帶血緣，與溫帶血緣同樣較重的“桂A”群體選系材料組配配合力偏低，這可能與他們血緣關系較近有關。

“桂A”群體選系的20個母本材料和骨干自交系的5個父本材料組配的雜交組合表現出各種不同的配合力效應，說明這20個“桂A”群體選系材料具有豐富的遺傳多樣性。A32-1、A11、A21、A7這4個材料的產量的一般配合力和特殊配合力較高、其他性狀的綜合配合力也較好，以這4個材料為親本較容易組配出優良組合。盡管A31、A9、A17-2、A22、A1、A13、A19-3、A19-4、A34這9個材料與其他親本雜交會有較高的產量特殊配合力，但他們的產量一般配合力和其他性狀的一般配合力都偏低，估計利用潛力不大，說明雜交組合的特殊配合力高低不一定與親本一般配合力高低排位一致，一般配合力低的親本也有可能組配出特殊配合力高的組合，這與前人的研究結果一致[9-11]。

對照優勢排名前20的組合中，對其小區產量、株高、穗位高、生育期這4個機收相關性狀進行方差分析，小區產量和株高與對照桂單162達到顯著差異的組合較少，穗位高和生育期與對照桂單162達到顯著差異的組合較多，說明含溫帶血緣較重的“桂A群”選系材料和熱帶材料的雜交組合小區產量、株高與對照桂單162相當，但是穗位高比桂單162低、生育期比桂單162短，說明“桂A群”選系材料組配的組合可降低穗位、縮短生育期。

4 結 論

外國優良自交系與西南區骨干自交系創建的“桂A”群體經多次遺傳平衡后具有豐富的遺傳多樣性，從“桂A”群體選育出的一環系材料與熱帶材料有較高的雜種優勢，并且以該群體選育的材料為親本組配組合可降低穗位、縮短生育期。GRL62491、GRL737、GRL15111、A32-1、A11、A21、A7這7個材料的一般配合力較高、利用潛力大，可作為廣西乃至我國西南區宜機收玉米育種材料的種質基礎。