三個(gè)用CIMMYT種質(zhì)構(gòu)建的玉米半外來(lái)群體的改良和利用

李 嚴(yán)，董 玲，金 益，于天江，郭 然

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030）

豐富選系的原始材料、拓寬種質(zhì)資源已成為當(dāng)前玉米育種工作亟待解決的問(wèn)題。來(lái)自其他國(guó)家或地區(qū)的生理或地理遠(yuǎn)緣材料，尤其是來(lái)自玉米起源中心墨西哥及中、南美洲國(guó)家的熱帶、亞熱帶的玉米品種、雜交種、自交系和群體等外來(lái)種質(zhì)材料或?qū)Σ∠x害有較強(qiáng)的抗性，或根系發(fā)達(dá)、莖稈堅(jiān)韌、抗倒性和耐早性較強(qiáng)，且多數(shù)與溫帶玉米種質(zhì)雜交具有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)。源于CIMMYT的群體或基因庫(kù)，大都匯集了熱帶、亞熱帶和溫帶許多國(guó)家的優(yōu)良基因資源，經(jīng)過(guò)輪回選擇后具有豐富的遺傳變異特性，在溫帶玉米育種方面具有很大的利用價(jià)值。在中國(guó)東北等高緯度地區(qū)，低緯度熱帶和亞熱帶種質(zhì)固有的光周期特性妨礙了其直接利用[1-3]。有文獻(xiàn)表明，根據(jù)雜種優(yōu)勢(shì)類群和雜種優(yōu)勢(shì)模式理論，通過(guò)配合力和雜種優(yōu)勢(shì)關(guān)系的測(cè)定，將低緯度熱帶種質(zhì)和亞熱帶種質(zhì)與適當(dāng)?shù)臏貛ХN質(zhì)混合組建適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件的半外來(lái)種質(zhì)是這些地區(qū)改良和利用這些種質(zhì)的實(shí)用方法[4-5]。

本研究選用來(lái)自CIMMYT的亞熱帶群體Pob69、Pob70、熱帶極早熟群體Pob101和與之雜種優(yōu)勢(shì)關(guān)系最近的我國(guó)溫帶種質(zhì)的代表系掖107、丹340、掖478雜交構(gòu)建的半外來(lái)群體為試驗(yàn)材料，將其中的部分選系按NCII遺傳交配設(shè)計(jì)與測(cè)驗(yàn)種測(cè)交，通過(guò)對(duì)產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢(shì)和配合力分析來(lái)研究其改良效果，為這些半外來(lái)群體及其選系的繼續(xù)改良和利用提供依據(jù)，促進(jìn)外來(lái)種質(zhì)尤其是來(lái)自CIMMYT的熱帶和亞熱帶種質(zhì)在黑龍江省高緯度地區(qū)玉米育種中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料

根據(jù)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)等的測(cè)交鑒定結(jié)果[6-7]，將來(lái)自CIMMYT并經(jīng)過(guò)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所主持的“948”項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)從南到北的接力改良的亞熱帶群體Pob69、Pob70和熱帶極早熟群體Pob101，及與其雜種優(yōu)勢(shì)關(guān)系最近的我國(guó)溫帶種質(zhì)代表系雜交合成了半外來(lái)群體掖107×Pob69、丹340×Pob70和Pob101×掖478。根據(jù)半外來(lái)群體的遺傳背景，在與其可能有較大雜種優(yōu)勢(shì)且在東北地區(qū)有較多的應(yīng)用的溫帶種質(zhì)中選擇若干個(gè)自交系為測(cè)驗(yàn)種[8]。Pob69、Pob70、Pob101和溫帶種質(zhì)代表系的名稱、來(lái)源及遺傳背景和部分特征描述[9-11]見(jiàn)表1。

2007年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地按NCII遺傳交配設(shè)計(jì)用10個(gè)掖107×Pob69半外來(lái)群體選系與龍抗11、Mo17、合344、吉846、E28、丹337、丹340和丹598等8個(gè)測(cè)驗(yàn)種配制了71個(gè)測(cè)交組合，用14個(gè)丹340×Pob70半外來(lái)群體選系與龍抗11、Mo17、合344、吉846、P138、K10、U8112和掖478等8個(gè)測(cè)驗(yàn)種配制了88個(gè)測(cè)交組合，用8個(gè)Pob101×掖478半外來(lái)群體選系與龍抗11、Mo17、合344、吉846、丹337和丹340等6個(gè)測(cè)驗(yàn)種配制了45個(gè)測(cè)交組合。

表1 試驗(yàn)材料的名稱、來(lái)源及遺傳背景和部分特征描述Table 1 Name,source and description of genetic background and some characters of trial materials

1.2 方法

測(cè)交鑒定試驗(yàn)于2008年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行。該基地位于哈爾濱市，屬于黑龍江省的第一積溫帶，試驗(yàn)地土壤為黑土，前茬為小麥。試驗(yàn)采用改良增廣設(shè)計(jì)[12]，分7個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組28或29個(gè)測(cè)交組合，以東農(nóng)250、龍單13和吉單261為對(duì)照。行長(zhǎng)5 m，2行區(qū)，行距0.70 m，株距0.25 m，每個(gè)小區(qū)面積7 m2。每小區(qū)收獲除去每行兩端各2株以外的全部植株果穗稱取小區(qū)鮮重，從中選取5個(gè)典型樣穗，風(fēng)干后脫粒稱重測(cè)水，按以下方法計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

對(duì)改良增廣設(shè)計(jì)試驗(yàn)小區(qū)產(chǎn)量的方差分析表明區(qū)組間差異不顯著（F=2.05，P=0.0650），處理（含對(duì)照和試驗(yàn)材料）間差異顯著（F=1.78，P=0.0454），試驗(yàn)材料間差異顯著（F=1.78，P=0.0455）。說(shuō)明區(qū)組間的土壤和其他條件差異對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果的影響不大，不必對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行校正就可以繼續(xù)分析試驗(yàn)材料間的遺傳差異。

2.1 掖107×Pob69半外來(lái)群體的選系

掖107×Pob69半外來(lái)群體選系測(cè)交后代小區(qū)產(chǎn)量的群體雜種優(yōu)勢(shì)和一般配合力效應(yīng)的相對(duì)效應(yīng)見(jiàn)表2（選系名稱為2007年小區(qū)號(hào)，下同）。從表2中可以看出，選系的一般配合力相對(duì)效應(yīng)均值為-14.63%，與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為-14.29%，與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為-15.41%。其中，75091和75093的一般配合力相對(duì)較高，分別為-1.65%和-3.87%；75091、75093和75097與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值相對(duì)較高，平均為0.53%；75090和75091與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值相對(duì)較高，分別為-1.09%和-1.40%。

表2 掖107×Pob69選系的群體雜種優(yōu)勢(shì)和一般配合力（GCA）效應(yīng)相對(duì)值Table 2 Relative value of heterosis and general combining ability(GCA)of selects from Ye107×Pob69(%)

2.2 丹340×Pob70半外來(lái)群體的選系

丹340×Pob70半外來(lái)群體選系與測(cè)驗(yàn)種雜交后代小區(qū)產(chǎn)量的群體雜種優(yōu)勢(shì)和一般配合力相對(duì)效應(yīng)見(jiàn)表3。從表3中可以看出，選系的一般配合力相對(duì)效應(yīng)均值為9.73%，與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為11.02%，與改良Reid群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為7.28%。其中，75137、75141、75145、75147、75148和75149的一般配合力較高，平均為17.59%；75137、75141、75145和75147與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值較高，平均為19.20%；75145、75146、75147、75148 和 75149與改良Reid群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值較高，平均為23.66%。

2.3 Pob101×掖478半外來(lái)群體的選系

Pob101×掖478半外來(lái)群體選系與測(cè)驗(yàn)種雜交后代小區(qū)產(chǎn)量的群體雜種優(yōu)勢(shì)和一般配合力相對(duì)效應(yīng)見(jiàn)表4。從表4中可以看出，選系的一般配合力相對(duì)效應(yīng)均值為-4.69%，與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為7.17%，與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為-9.34%。其中，75289和75292的一般配合力相對(duì)較高，分別為5.26%和9.45%；75287、75292和75294與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值較高，平均為30.27%；75289與改良Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值較高為9.07%。

表3 丹340×Pob70選系的群體雜種優(yōu)勢(shì)和一般配合力（GCA）效應(yīng)相對(duì)值Table 3 Relative value of heterosis and general combining ability(GCA)of selects from Dan340×Pob70(%)

表4 Pob101×掖478選系的群體雜種優(yōu)勢(shì)和一般配合力（GCA）效應(yīng)相對(duì)值Table 4 Relative value of heterosis and general combining ability(GCA)of selects from Pob101×Ye478(%)

3 討論與結(jié)論

半外來(lái)群體丹340×Pob70全部選系的一般配合力和其中6個(gè)較好選系的一般配合力均值分別為9.73%和17.59%，都較原群體的一般配合力2.86%明顯提高。全部選系與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為11.02%，高于原群體與Mo17的雜種優(yōu)勢(shì)8.49%，與改良Reid群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為7.28%，也高于原群體與B73的雜種優(yōu)勢(shì)2.49%[7]。其中，75137和75141等選系與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值達(dá)20.66%，可進(jìn)一步改良并與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種測(cè)配；75146、75148和75149等選系與改良Reid群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值達(dá)21.52%，可進(jìn)一步改良并與改良Reid群的自交系測(cè)配；75145和75147等選系與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值與改良Reid群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值分別達(dá)20.78%和26.86%，也可進(jìn)一步改良并與Lancaster群和改良Reid群的自交系測(cè)配。

半外來(lái)群體Pob101×掖478全部選系的一般配合力均值（-4.69%）明顯低于原群體的一般配合力3.74%[13]，但其中2個(gè)較好選系的一般配合力均值（7.35%）高于原群體。全部選系與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值較高（7.17%），與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值（-9.34%）較低。其中，75287、75292和75294等3個(gè)選系與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值達(dá)30.27%，可進(jìn)一步改良并與旅大紅骨群的自交系測(cè)配；75289選系與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的特殊配合力均值達(dá)9.07%，可進(jìn)一步改良并與Lancaster群的自交系測(cè)配。

半外來(lái)群體掖107×Pob69全部選系的一般配合力均值（-14.63%）較原群體的一般配合力0.35%明顯下降，但其中2個(gè)較好選系的一般配合力均值（-2.76%）下降不明顯。全部選系與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值（-14.29%）和與Lancaster群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值（-15.41%）都明顯低于原群體與丹340的雜種優(yōu)勢(shì)13.00%和原群體與Mo17的雜種優(yōu)勢(shì)14.06%[7]。但是，其中的相對(duì)較好的75093和75097等選系與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種的雜種優(yōu)勢(shì)均值為1.75%，可進(jìn)一步改良并與旅大紅骨群測(cè)驗(yàn)種測(cè)配。

總的來(lái)看，僅就產(chǎn)量而言，半外來(lái)群體丹340×Pob70選系的一般配合力較高，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)改良和利用，尤其是在QPM玉米育種中。Pob101×掖478選系的一般配合力居中但成熟期較早，可進(jìn)一步改良后在黑龍江省這樣的高緯度地區(qū)的中早熟玉米育種中加以利用。掖107×Pob69選系的一般配合力較低但其中的部分選系也有進(jìn)一步改良和利用的價(jià)值。掖107和丹340及其所代表的改良Reid和旅大紅骨種質(zhì)雜交也有較大雜種優(yōu)勢(shì)，因此掖107×Pob69選系可與丹340×Pob70選系進(jìn)行相互測(cè)配。此外，改良Reid種質(zhì)與國(guó)內(nèi)的唐四平頭種質(zhì)有較大雜種優(yōu)勢(shì)[14-15]，因此掖107×Pob69選系和Pob101×掖478選系還可與來(lái)自唐四平頭種質(zhì)的自交系進(jìn)行測(cè)配。

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