7個新選育玉米自交系的配合力及遺傳效應分析

摘要：以7個新選育的國外先鋒雜交種二環系為母本，以4個測驗種Z206F、昌7-2、鄭58、L351作為父本，采取不完全雙列雜交設計（7×4）組配28個雜交組合，對其株高、穗位高、穗長、穗粗、行粒數、穗行數、百粒重、軸粗、禿尖長、出籽率、籽粒含水量、單株產量、小區產量等13個主要性狀進行配合力分析。一般配合力效應分析結果表明，被測系中ZM04和ZM05可降低雜交后代株高，增加行粒數，提高出籽率；ZM02和ZM04可降低雜交后代穗位高，增加穗長；ZM01和ZM04可增加百粒重，縮短禿尖長，ZM01和ZM05可降低收獲時籽粒含水量；ZM04、ZM05、ZM06可增加穗行數、單株產量、小區產量。特殊配合力分析表明，組合ZM02×昌7-2、ZM03×Z206F、ZM07×鄭58的特殊配合力效應值較高。單株產量總配合力分析表明，組合ZM04×L351、ZM06×L351、ZM02×昌7-2的總配合力效應值較高，單株產量的總配合力與單株產量排名基本保持一致，總配合力可以作為后期選擇新組合的一個重要指標。遺傳參數分析表明，株高、穗位高、穗長、禿尖長、出籽率可在早代進行選擇，行粒數、穗行數適合在早代和高代結合進行，百粒重、單株產量、軸粗、籽粒含水量適合在高代進行選擇。

關鍵詞：玉米；自交系；一般配合力；特殊配合力；總配合力

Analysis of Combining Ability and Genetic Effects of

7 Newly Selected Corn Inbred Lines

LEI Xiaobing，NING Longlong，LI Xiaodong，LIANG Xiaowei，SUN Xiaojuan

（Luoyang Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Luoyang 471023，Henan）

玉米育種主要利用的是雜種優勢，優異的玉米種質則是選育出優良玉米品種的基礎條件，而玉米自交系配合力高低又是評價種質優劣的一個重要指標[1-4]。通過對玉米自交系配合力的測定，不僅能對自交系配合力做出客觀評價，還可反映出新組配組合雜種優勢的強弱，也能為自交系的進一步利用奠定基礎。研究表明，一般配合力和特殊配合力效應值都高時，組配出高產組合的可能性更高[5]。因此，測定新選育的自交系配合力大小，對玉米自交系選育、雜交親本選擇及明確優良雜交組合組配等具有重要意義[6]。本研究采用不完全雙列雜交（NC-II）設計，對7個最新選育的玉米自交系的株高、穗位高、籽粒產量和主要產量構成因素進行配合力分析，以期為新選自交系在育種中的進一步利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 以7個新選育的國外先鋒雜交種二環系ZM01、ZM02、ZM03、ZM04、ZM05、ZM06、ZM07為母本（被測系），選取Z206F（黃改系）、昌7-2、鄭58、L351（Reid改良系）作為父本（測驗種），采取不完全雙列雜交設計（7×4）組配28個雜交組合。

1.2 試驗方法 于2022年冬季在海南樂東縣洛陽市農林科學院南繁基地種植7個母本系和4個父本系，并組配28個雜交組合。2023年6月10日在洛陽市農林科學院玉米試驗地播種組配的28個雜交組合，采用隨機區組設計，3次重復，種植密度為7.5萬株/hm2，5行區，行長4.0m、行距0.6m、株距0.22m。進行常規大田管理。

1.3 測量方法及項目 在玉米散粉期測量株高、穗位高，每個重復測量10株，取平均值。收獲時先從中間3行內選收10個有代表性的果穗為樣本進行室內考種，測量穗長、穗粗、行粒數、穗行數、百粒重、軸粗、禿尖長、出籽率。收獲中間3行余下植株，以中間3行全部植株產量計算小區產量。籽粒含水量在小區收獲后脫粒時用谷物分析儀進行測定。

1.4 數據統計分析 采用Microsoft Excel 2019軟件進行數據整理，用SPSS 19.0數據處理軟件進行方差分析、一般配合力（GCA）分析、特殊配合力（SCA）分析、總配合力（TCA）以及13個性狀的遺傳參數進行分析。

2 結果與分析

2.1 各性狀的配合力方差分析 由各性狀的配合力方差分析可知，穗粗在不同組合間差異達顯著水平，其他性狀在不同組合間的差異均達極顯著水平（表1），說明除穗粗外的性狀在組合間存在真實性的遺傳差異，并且這種遺傳的差異性是由非加性基因和加性基因共同起作用。將組合間方差分解成父本和母本的一般配合力方差和父本×母本的特殊配合力方差，通過F測驗可知，父本的一般配合力效應對F1雜交組合各性狀存在顯著和極顯著的影響，

但母本的一般配合力效應對F1雜交組合各性狀的影響不一致，其中對穗位高、穗長、穗粗和出籽率的影響不顯著，其余性狀則受母本的影響達到顯著或極顯著水平。由父本×母本的特殊配合力方差分析可知，13個性狀均存在極顯著的配合力效應。因此，可進一步估算親本的一般配合力和特殊配合力效應。

2.2 母本（被測系）各性狀一般配合力（GCA）效應分析 基因加性效應決定了一般配合力的大小，可以穩定遺傳給下一代，一般配合力高則表明該自交系含有的有利基因位點多，有較高的利用價值[7]。通過對新選育的7個自交系13個性狀的一般配合力效應分析可知，一般配合力效應值在同一性狀不同自交系間以及同一自交系不同性狀間表現不一致，并且存在很大差異（表2）。

株高的一般配合力效應值變幅為-9.690～1.726，ZM04、ZM05、ZM07表現為負效應值，其余自交系為正效應值，負效應值能降低雜交后代株高，正效應值則增加雜交后代株高，增加了倒伏等潛在風險，因此可利用ZM04、ZM05、ZM07降低雜交后代株高。穗位高一般配合力效應值變幅為-4.464～4.286，僅ZM02、ZM04為負效應值，表明利用這2個自交系能降低雜交組合的穗位高度，其余自交系則是增加了雜交后代穗位高度。

穗長的一般配合力效應值范圍在-0.587～0.880之間，能增加雜交后代穗長的新選自交系僅有ZM02、ZM04。穗粗的一般配合力效應值變幅為-0.055～0.054，ZM02、ZM04、ZM06、ZM07為正向值，但其效應數值較小，對雜交后代穗粗的影響不大。軸粗性狀效應值范圍在-0.050～0.067之間，性狀表現不明顯。

行粒數的一般配合力效應值變幅為-1.408～1.808，效應值較大的為ZM04、ZM05，可用來增加雜交后代行粒數。穗行數一般配合力效應值變幅為-0.767～0.683，效應值較大的3個自交系為ZM04、ZM05、ZM06，也是僅為正效應值的3個自交系，可用來提高雜交后代穗行數。百粒重一般配合力效應值變幅為-0.737～0.905，ZM01、ZM02、ZM04為正效應值，可用來提高雜交后代百粒重。禿尖長一般配合力效應值變幅為-0.283～0.408，ZM01、ZM02、ZM04、ZM05表現為負效應值，表明其后代雜交組合禿尖長度減小，其余新選自交系是正效應值，雜交組合后代禿尖長度增加。出籽率一般配合力效應值變幅為-0.668～0.957，ZM04效應值最大，可利用其提高雜交后代出籽率。

收獲后籽粒含水量一般配合力效應值變幅為-0.446～0.787，ZM05表現出較大的負效應值，可用于選育籽粒含水量較低的雜交后代。單株產量一般配合力效應值變幅為-14.767～17.975，小區產量一般配合力效應值變幅為-0.630～0.932，ZM04、ZM05、ZM06均表現為正效應值，其余自交系則表現為負效應值，ZM04、ZM05、ZM06有利于提高雜交后代單株產量和小區產量。

2.3 母本（被測系）各性狀特殊配合力（SCA）效應分析 親本自交系之間的互相作用導致各性狀的特殊配合力表現出較大差異，特殊配合力不能穩定地遺傳給F2[8-9]。如果特定組合的特殊配合力高，表明該組合各性狀綜合表現優良，能作為選配新組合（新品種）評價的重要參考值[10]。通過對新選系13個農藝性狀的特殊配合力測定可知，新選自交系在株高性狀上，有71.43%的組合株高增加，28.57%的組合株高下降，ZM02×鄭58負效應值最大，表明其降低株高效果突出（表3）。穗位高方面，超過50%的組合穗位高升高，ZM01×鄭58負效應值最大，表明其降低穗位高效果突出。組合ZM03×Z206F在穗長上的正效應值最大，ZM07×鄭58在穗粗、百粒重、單株產量上正效應值均表現為最大值，ZM07×L351在穗粗、禿尖長、出籽率上正效應值均為最大值，ZM01×昌7-2在籽粒含水量、單株產量上表現為負效應值最大，ZM02×昌7-2在小區產量上正效應值最大。新選自交系ZM07在特殊配合力最大值和最小值中，出現的頻率較高，說明其在組配新組合中，優點和缺點都比較突出，再利用過程要慎重。

2.4 單株產量總配合力分析 相關研究表明，雜交組合某性狀總配合力（TCA）值越大，說明其親本間的雜種優勢越大，田間表現越優[11-12]。通過對新選自交系單株產量總配合力分析可知，單株產量的TCA與單株產量排名基本保持一致，但與特殊配合力的排名差異較大（表4）。特殊配合力大的組合單株產量和TCA不一定大，但是TCA大的組合，其單株產量較大，由此可以說明，總配合力可以作為后期選擇新組合的一個重要指標。單株產量的TCA變化幅度在-22.225～27.508之間，ZM04×L351的單株產量和TCA均最大。對TCA分析可知，TCA較大的組合中，父本或母本最少有一個一般配合力比較大，說明一般配合力大的自交系容易組配出單株產量較高的新組合。ZM04×L351、ZM06×L351、ZM02×昌7-2在單株產量和TCA上位居前3名，優勢非常明顯，應進一步對豐產性、穩產性及適應性等進行探究，開發其在生產應用中的潛力。

2.5 群體遺傳參數估算 對新選育的7個自交系13個性狀的遺傳參數進行估算，由表5可知，13個考察性狀中，除百粒重、籽粒含水量、單株產量和小區產量外，其余性狀的加性遺傳方差所占比例均高于50%，最高達到91.679%，百粒重最低，為37.079%。

從遺傳力方面來看，除株高、穗位高、穗長、禿尖長、出籽率外，其余性狀狹義遺傳力均小于50%，最小的為百粒重，僅為27.724%；株高、穗位高、穗長、禿尖長、出籽率可在早代對材料按照育種目標進行選擇；行粒數、穗行數狹義遺傳力分別為48.021%和47.245%，適合早代和高代按照育種目標結合進行選擇；百粒重、單株產量、軸粗、籽粒含水量狹義遺傳力均小于40%，適合在高代按照育種目標進行選擇。廣義遺傳力均高于70%，最高值為98.745%，說明這13個性狀受環境影響較小，遺傳比較穩定。

3 討論與結論

對玉米自交系進行配合力分析可評判自交系的優劣，為優良自交系利用提供理論依據，同時也能提高選育優良雜交種的效率[13-14]。本研究通過對新選育的7個自交系各個性狀進行配合力分析可知，各性狀在不同的組合之間差異達顯著或極顯著水平；在一般配合力表現方面，ZM04、ZM05、ZM06的單株產量和小區產量一般配合力效應值均為正值；在特殊配合力表現上，ZM02×昌7-2、ZM03×Z206F、ZM07×鄭58表現較好；組合ZM04×L351、ZM06×L351、ZM02×昌7-2在單株產量和總配合力上表現最好，可進一步研究其豐產性、穩產性及適應性。

遺傳力反映了親本自交系將自身性狀遺傳給后代的能力，根據遺傳能力高低，育種家可預測目標性狀的最有效選擇時期。楊彥忠等[15]研究表明，株高、穗長、穗行數等性狀可早代選擇，而單株產量、穗位高等性狀則在高代選擇效果較好。彭林等[16]認為，株高、含水量適宜早代選擇，穗位高適合高代選擇。閆海霞等[17]認為穗長、穗行數可以早代選擇，行粒數、單株產量適合高代選擇。本研究認為，株高、穗位高、穗長、禿尖長、出籽率可在早代進行選擇；行粒數、穗行數適合在早代和高代結合進行選擇；百粒重、單株產量、軸粗、籽粒含水量適合在高代進行選擇。研究結果與前人研究略有差異，可能是由于試驗材料、地域及不同年份間氣候條件差異等造成。

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（收稿日期：2024-12-05）