玉米抽雄至吐絲間隔時間（ASI）性狀的遺傳研究

摘要：為研究玉米抽雄至吐絲間隔時間（ASI）性狀的遺傳配合力，選育優(yōu)良雜交組合，對6份母本系和18份父本系組配的108個雜交組合進(jìn)行增廣NCⅡ設(shè)計，調(diào)查抽雄至吐絲間隔時間，并進(jìn)行遺傳分析。結(jié)果表明：玉米ASI遺傳為加性模型，狹義遺傳力為29.24%，應(yīng)加強(qiáng)整個分離世代選擇；F1呈負(fù)向雜種優(yōu)勢；親本ASI一般配合力與表型平均值的線性方程為：y=-163.2337+59.3577x。因此，母本自交系A(chǔ)SIlt;3d、父本自交系A(chǔ)SI≤4d可作為吉林省區(qū)域內(nèi)育種選擇的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：玉米；ASI；遺傳模型；配合力

Genetic Study on Anthesis-Silking Interval（ASI）Traits of Maize

CHEN Xiangxiang1，WANG Yueren1，WU Zixi1，QU Haitao1，LI Zhibo2，

WANG Hongye1，MENG Lingyuan1，WU Jinfeng1

（1Tonghua Academy of Agricultural Sciences，Meihekou 135007，Jilin；

2Jilin Agricultural and Technology Extension Station，Changchun 130033）

近年來，由于全球氣候變暖、耕地面積逐漸減少等問題，保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)成為亟需解決的問題[1-2]。玉米抽雄至吐絲間隔時間（ASI，Anthesis-silking interval）是影響玉米產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)因素，常態(tài)化干旱會使抽雄至吐絲間隔時間增大，導(dǎo)致玉米開花期雌雄不調(diào)，降低玉米單株穗粒數(shù)，進(jìn)而造成減產(chǎn)[3-5]。過去國內(nèi)品種吐絲晚于抽雄3～5d，玉米抽雄后3～5d才開始散粉，花粉量雖然大但散粉持續(xù)時間短，近年來國外品種吐絲早于或與抽雄同步，抽雄即開始散粉，散粉持續(xù)時間長，促使授粉時間提前3d以上，不僅有效提高了玉米授粉能力及結(jié)實率，還有效增加了授粉至成熟的時間，一定程度上提高了籽粒容重和百粒重，從而使產(chǎn)量提高。目前，對玉米ASI性狀的遺傳研究報道相對較少。

增廣NCⅡ設(shè)計能夠?qū)τ衩譇SI性狀合適遺傳模型作出統(tǒng)計選擇[6]。本研究選用6份母本系和18份父本系組配成108個雜交組合，進(jìn)行了增廣NCⅡ設(shè)計，對玉米ASI性狀進(jìn)行遺傳研究，旨在為玉米育種工作奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗材料為6份Reid系母本（1份DH系和5份自交系），18份父本（14份DH系和4份自交系），按照NCⅡ設(shè)計，組配成108個雜交組合（表1）。

1.2 試驗方法 2022年在通化市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地，按照NCⅡ設(shè)計，選用6份母本系分別與18份父本系，組配雜交組合共計108個，每個組合3～4穗。2023年對108個雜交組合及24份親本分別進(jìn)行隨機(jī)區(qū)組試驗，4行區(qū)，行長5m，株距25cm，2次重復(fù)。田間管理同常規(guī)大田。7月初每天9：00開始調(diào)查抽雄期和吐絲期，以小區(qū)中間2行、半數(shù)以上為準(zhǔn)（除邊行2株），計算ASI。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel和DPS 17.10系統(tǒng)[7]，統(tǒng)計分析參考孔繁玲[8]的方法進(jìn)行，其中F1平均優(yōu)勢（%）=[F1-（P1+P2）/2]/（P1+P2）/2，式中P1為第1個親本的平均值、P2為第2個親本的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不完全雙列雜交方差及遺傳參數(shù)分析 按NCⅡ進(jìn)行ASI配合力方差分析，由表2可以看出，區(qū)組間差異不顯著，組合差異達(dá)顯著水平，說明不同父母本組合存在遺傳差異；P1和P2均差異極顯著，但P1×P2差異不顯著，說明ASI以加性效應(yīng)為主，組合間差異由雙親累加效應(yīng)導(dǎo)致。由表3可以看出，一般配合力方差為100%，特殊配合力方差為0，表明ASI主要受基因加性效應(yīng)控制，狹義遺傳力為29.24%，應(yīng)在自交系選育中全分離世代進(jìn)行選擇。

2.2 增廣NCⅡ方差及協(xié)方差分析 按照增廣NCⅡ進(jìn)行方差分析，由表4可以看出，基因型達(dá)極顯著水平，其中親本、父本均達(dá)極顯著水平，母本達(dá)顯著水平，母本對父本不顯著；雜交種達(dá)顯著水平，其中母本、父本均達(dá)極顯著水平、母本×父本不顯著；親本對雜交種達(dá)極顯著水平。上述結(jié)果表明，親本ASI對雜交種具有重要影響。

由表5可以看出，pq=uv不顯著，表明ASI符合加性-顯性模型。由表6可以看出，Wr+Vr的所有親本之間、雌親對雄親、雌親+雄親均不顯著，表明ASI不存在顯性效應(yīng)；Wr-Vr的所有親本之間、雌親對雄親、雌親+雄親均不顯著，表明ASI不存在上位性效應(yīng)。以上結(jié)果表明，ASI為加性效應(yīng)遺傳。

2.3 ASI雜種優(yōu)勢及GCA與雜交種、自交系平均值分析 108個雜交種ASI雜種優(yōu)勢分析結(jié)果表明，雜種優(yōu)勢最大值為0，最小值為-233.33%，平均雜種優(yōu)勢為-92.50%，因此F1的ASI為負(fù)向優(yōu)勢，應(yīng)該是F1植株雜種優(yōu)勢導(dǎo)致。

對24份親本一般配合力（GCA，General combining ability）進(jìn)行ASI大小排序，由表7可以看出，GCAgt;0的親本12份，其中母本3份，依次為1213-4、PH43D0、PH1CPS，父本有9份；GCAlt;0的親本12份，其中母本3份，依次為PH6JM、15D1252-1、430-2，父本有9份。GCAgt;0的9份父本其54個雜交種ASI平均值為0.8d（-0.5～2.0d），雜交種ASI平均值≤0的組合共計15個，占比27.78%；母本15D1252-1有5個，占比9.26%；430-2有5個，占比9.26%；PH6JM有3個，占比5.56%；1213-4有2個，占比3.70%。GCAlt;0的9份父本其54個雜交種ASI平均值為-0.2d（-1.5～1.5d），其中雜交種ASI平均值≤0的組合共計43個，占比79.63%；母本15D1252-1有8個、430-2有8個、PH6JM有8個、PH1CPS有8個，均占比14.81%；PH43D0有6個，占比11.11%；1213-4有5個，占比9.26%。以上結(jié)果說明，ASI一般配合力負(fù)向相對效應(yīng)值越大的母本和父本，其雜交種更容易實現(xiàn)ASI≤0的育種目標(biāo)。如父本19D395-1一般配合力負(fù)向效應(yīng)值最大，其與6個母本的雜交種均ASIlt;0，平均值為-1.0d（-0.5～1.5d）；其次是父本15D752、18D516、15D956的6個雜交種，均只有1個ASI，為0.5d，其余5個均ASI≤0。

由表7還可以看出，24個親本平均ASIgt;0，平均值為2.8d，其中最小值18D516為0.5d，最大值18D595-1為6.0d，試驗材料中沒有ASI=0的自交系。將ASI的GCA與對應(yīng)平均值進(jìn)行簡單相關(guān)分析。結(jié)果表明：相關(guān)系數(shù)r=0.4462，P=0.0288，達(dá)顯著正相關(guān)水平。線性回歸分析表明，b0=-163.2337，P=0.0471；b1=59.3577，P=0.0288，均達(dá)顯著水平。自交系A(chǔ)SI的GCA與平均值線性方程為：y=-163.2337+59.3577x。

3 討論與結(jié)論

在過去玉米育種和生產(chǎn)實踐中，國內(nèi)玉米雜交種基本上是抽雄3～5d后散粉且吐絲，國外品種尤其是先玉335引入后，發(fā)現(xiàn)抽雄、散粉和吐絲同步或吐絲早于抽雄，即授粉時間相對提前3～5d。這類雜交種親本的雌穗尚未露頭即吐絲，給套袋帶來困難，但相較于以往自交系雌穗長3cm以上才吐絲，這種性狀是有益的，能大概率獲得雜交種ASI≤0d的育種預(yù)期，這一優(yōu)良性狀被廣泛研究，迄今為止，對自交系A(chǔ)SI的選擇標(biāo)準(zhǔn)尚未有明確量化指標(biāo)。

本試驗所用6份母本系為Reid系統(tǒng)，其中15D1252-1、1213-4、430-2均為改良系；而18份父本系均為涵蓋黃早四、旅大紅骨和Lancaster系統(tǒng)相互改良育成的自交系，遺傳基礎(chǔ)豐富。其中多個父本系所配組合正處于省級區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗中，從而使本研究為育種提供參考奠定了一定遺傳基礎(chǔ)。

本研究結(jié)果表明，ASI為加性遺傳模型，親本GCA對雜交種有顯著影響，親本一般配合力負(fù)向相對效應(yīng)值越大，其雜交種越具有較大概率ASI≤0d；親本ASI的GCA與表型平均值線性方程為：y=-163.2337+59.3577x；建議母本系A(chǔ)SIlt;3d、父本系A(chǔ)SI≤4d作為吉林省區(qū)域內(nèi)育種選擇指標(biāo)。由于ASI遺傳力較低，應(yīng)加強(qiáng)整個分離世代選擇，并強(qiáng)化對一般配合力負(fù)向相對效應(yīng)值最大的4份父本系（19D395-1、15D752、18D516、15D956）及3份母本系（15D1252-1、430-2、PH6JM）繼續(xù)進(jìn)行改良，從而提高育種效率。

參考文獻(xiàn)

[1]寇新玲．高產(chǎn)玉米的育種與遺傳改良技術(shù)研究．黑龍江糧食，2024（1）：36-38

[2]張道磊，甘雨軍，樂亮，普莉．玉米產(chǎn)量性狀的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制和育種應(yīng)用．生物技術(shù)通報，2023，39（8）：31-42

[3]王藝煊，王瑞蓮，李成，張春，王兆娟，康洪彪，楊毅成．玉米自交系雌雄穗開花間隔與產(chǎn)量及抗旱性的相關(guān)性．作物研究，2020，34（5）：427-430，434

[4]張鳳路，Bolanos J．玉米的雌雄穗開花間隔研究進(jìn)展．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，25（S1）：24-25，37

[5]李爭光，梁曉玲，雷志剛，阿布來提·阿布拉，邵紅雨，韓登旭，李銘東，曹連莆．28個玉米自交系主要農(nóng)藝性狀耐旱性研究．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，47（3）：449-456

[6]莫惠棟，李志民．增廣NCⅡ設(shè)計和遺傳模型測驗．作物學(xué)報，1991，17（1）：1-9

[7]唐啟義．DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)．北京：科學(xué)出版社，2007

[8]孔繁玲．植物數(shù)量遺傳學(xué)．北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2006

（收稿日期：2024-08-23）