玉米抗粗縮病材料產(chǎn)量性狀的配合力分析

衛(wèi)曉軼 魏鋒 丁微 魏芳 王向陽 張學(xué)舜

摘要：采用NCII遺傳交配設(shè)計方法，以鄭58、昌7-2、PH6WC、PH4CV為測驗種，通過田間試驗，分析了7份新引抗粗縮病材料的穗部性狀和產(chǎn)量配合力。結(jié)果顯示，由7份新引材料穗部性狀和產(chǎn)量一般配合力（GCA）綜合分析來看，Y7和Y4易組配出高產(chǎn)組合，Y6易組配出穩(wěn)產(chǎn)組合；從產(chǎn)量特殊配合力（SCA）分析得知，產(chǎn)量SCA效應(yīng)值較大的組合有Y4×PH4CV、Y7×PH6WC、Y6×PH4CV、Y7×鄭58，其產(chǎn)量分別為11.3、11.4、11.2、11.1 t/hm2，均極顯著地高于對照鄭單958和先玉335。綜合來看，Y4×PH4CV、Y7×PH6WC、Y6×PH4CV、Y7×鄭58等組合表現(xiàn)較好。

關(guān)鍵詞：玉米；產(chǎn)量；一般配合力；特殊配合力

中圖分類號：S513.034文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）10-0020-04

玉米是我國種植面積最大的糧食作物，玉米的產(chǎn)量直接關(guān)系著國家的糧食安全[1]。然而，現(xiàn)在我國存在著玉米種質(zhì)資源缺乏和遺傳基礎(chǔ)狹窄問題，這已成為玉米生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的首要限制因素[2-4]。引進外來種質(zhì)可以豐富現(xiàn)有種質(zhì)的遺傳多樣性，可以拓寬玉米雜交種的遺傳模式[5-7]。在作物雜交育種中，配合力是至關(guān)重要的[8-10]。配合力的高低是衡量一個玉米自交系優(yōu)劣的重要條件之一[11-13]。雜交種選育的主要步驟，其一是自交系的選育，其二是選擇適合的自交系親本來組配優(yōu)良的雜交種[14]。因此，在雜交種的選育過程中，選擇高配合力的自交系作為親本至關(guān)重要。

玉米粗縮病是由灰飛虱傳播粗縮病毒（MRDV）引起的病毒病。近年來，該病在我國東北、華北、西北、華中及長江以南部分地區(qū)蔓延流行，并有逐年加重的趨勢，是一種嚴重的玉米病害，給玉米生產(chǎn)帶來了巨大的損失[15-17]。由于目前大面積種植的玉米品種多數(shù)表現(xiàn)感或高感玉米粗縮病，缺乏抗病品種，生產(chǎn)上主要采用化學(xué)農(nóng)藥來防治此病，不僅成本高、污染重，而且防治效果較差[18]。因此，在拓寬玉米種質(zhì)基礎(chǔ)的前提下，充分挖掘抗病基因，培育高抗粗縮病的玉米新品種是減輕產(chǎn)量損失最經(jīng)濟有效的措施[19]。

為了分析新引抗粗縮病材料與我國生產(chǎn)中主要應(yīng)用種質(zhì)之間的雜種優(yōu)勢潛力及遺傳關(guān)系，本研究利用NCII遺傳交配設(shè)計方法，以國內(nèi)目前大面積推廣的雜交種鄭單958和先玉335雙親本（鄭58、昌7-2、PH6WC、PH4CV）為測驗種，對7份新引抗粗縮病材料進行配合力鑒定，以明確其產(chǎn)量性狀的一般配合力效應(yīng)（GCA）和特殊配合力效應(yīng)（SCA），旨在從供試材料中篩選強優(yōu)勢組合和一般配合力較高的自交系，并對新引材料進行遺傳分析、評價，以了解新引材料的性狀表現(xiàn)及產(chǎn)量潛力。

1材料與方法

1.1試驗材料

以7份新引自交系材料Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7為被測系，以國內(nèi)骨干自交系鄭58、PH6WC、昌7-2、PH4CV為測驗種組配出28個組合。以鄭單958和先玉335作對照種。

1.2試驗設(shè)計

試驗于2015年在新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地（輝縣）進行。6月14日播種，10月11日收獲。采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，鄭單958（CK1）和先玉335（CK2）作對照。每個組合2行區(qū)，行長5 m，行距0.6 m，株距0.25 m，種植密度為6.75萬株/hm2。重復(fù)3次。按常規(guī)大田措施進行田間管理。

1.3調(diào)查項目

于每個小區(qū)內(nèi)選擇有代表性的10個果穗進行考種，測量穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重，同時測定籽粒含水量。收獲小區(qū)鮮穗，計算折合14%水分后的產(chǎn)量[20]。

配合力分析采用Griffing IV分析方法計算[21]，方法如下：

一般配合力效應(yīng)值：GCAgi=（nTi-2T）/n（n-2）；

特殊配合力效應(yīng)值：SCAsij=Yij -（Ti+Tj）/（n-2）+2T/（n-1）（n-2）。

式中，n為待測群體數(shù)，Ti、Tj分別為第i、j個群體的所有組合的總和，T為所有參試雙列雜交組合之總和，Yij為第i和第j群體的組合值。

2結(jié)果與分析

2.1一般配合力效應(yīng)分析

對7份新引材料一般配合力進行分析，結(jié)果見表1。從中可以看出，Y7產(chǎn)量的一般配合力效應(yīng)值最高（0.931），Y4次之（0.816），Y5最低（0.574）。

穗長的一般配合力效應(yīng)：Y5、Y1的GCA較高，分別為1.395和1.372；Y3最低（1.241）。

穗粗的一般配合力效應(yīng)：Y7的GCA最高（0.408）；Y3、Y4次之，分別為0.385和0.380；Y5最低（0.345）。

穗行數(shù)的一般配合力效應(yīng)：Y7的GCA最高（1.222），Y6次之（1.211），Y5最低（1.084）。

行粒數(shù)的一般配合力效應(yīng)：Y5的GCA最高（2.641），Y1、Y3、Y4的GCA較低。

百粒重的一般配合力效應(yīng)：Y7的GCA最高（2.899），Y4次之（2.603），Y5最低（2.337）。

2.2產(chǎn)量特殊配合力效應(yīng)分析

對28個組合產(chǎn)量特殊配合力效應(yīng)結(jié)果（表2）進行分析可知，7份新引材料之間相比，Y7的特殊配合力最高，Y4次之，Y5最低。其中，Y7與鄭58、PH6WC、昌7-2、PH4CV四個測驗種組配組合的產(chǎn)量SCA效應(yīng)值分別為7.623、7.831、6.996、7.046。Y4與鄭58、PH6WC、昌7-2、PH4CV四個測驗種組配組合的產(chǎn)量SCA效應(yīng)值分別為6.438、7.146、5.512、7.862。Y5與鄭58、PH6WC、昌7-2、PH4CV四個測驗種組配組合的產(chǎn)量SCA效應(yīng)值分別為5.881、6.088、5.854、3.804。

對28個組合的產(chǎn)量性狀進行方差分析，結(jié)果見圖1。其中，PH6WC×Y7的產(chǎn)量為11.4 t/hm2，比對照鄭單958產(chǎn)量高33.5%，比先玉335產(chǎn)量高33.8%，且差異均達極顯著水平。PH4CV×Y4的產(chǎn)量為11.3 t/hm2，比鄭單958產(chǎn)量高32.8%，比先玉335產(chǎn)量高33.1%，且差異均達極顯著水平。PH4CV×Y5的產(chǎn)量為7.0 t/hm2，比對照鄭單958產(chǎn)量低17.6%，比先玉335產(chǎn)量低17.3%，且差異均達極顯著水平。

3討論與結(jié)論

配合力主要分為一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）。其中，一般配合力是由加性效應(yīng)引起的，特殊配合力是由非加性效應(yīng)引起的[22-24]。一個自交系的GCA是根據(jù)該自交系作為親本所組配的所有雜交種的平均表現(xiàn)來衡量的。一個組合的SCA是在已知雙親的GCA的基礎(chǔ)上根據(jù)雜交種的表現(xiàn)差異來衡量的[25]。

對穗部性狀和產(chǎn)量來說，它們的GCA 相對效應(yīng)值越大越好，有利于改善雜交組合的穗部性狀和產(chǎn)量，比較容易組配出高產(chǎn)雜交組合[26]。對7份新引抗粗縮病材料的穗部性狀和產(chǎn)量一般配合力綜合分析可以看出，由Y7配出的組合穗粗，穗行數(shù)多，百粒重高，小區(qū)產(chǎn)量高，易組配出高產(chǎn)組合。由Y4配出的組合穗較粗，百粒重高，小區(qū)產(chǎn)量高，也易組配出高產(chǎn)組合。由Y6配出的組合穗較長而粗，穗行數(shù)、行粒數(shù)較多，百粒重和小區(qū)產(chǎn)量較高，易組配出穩(wěn)產(chǎn)組合。

特殊配合力是指兩親本所組配組合的水平，它的高低決定于親本基因型的非加性基因效應(yīng)，是雜交組合與其雙親平均表現(xiàn)基礎(chǔ)上的預(yù)期結(jié)果的偏差，受外界環(huán)境條件的影響較大，不能在上下代間穩(wěn)定遺傳，但它可以指導(dǎo)雜種優(yōu)勢的利用和雜交種的選育[26]。本研究中，在組配的28個雜交組合中，產(chǎn)量SCA效應(yīng)值變化范圍是3.804～7.862。其中，效應(yīng)值較大的組合有Y4×PH4CV、Y7×PH6WC、Y6×PH4CV、Y7×鄭58，其效應(yīng)值分別為7.862、7.831、7.781、7.623。同時，Y4×PH4CV、Y7×PH6WC、Y6×PH4CV、Y7×鄭58的產(chǎn)量分別為11.3、11.4、11.2、11.1 t/hm2，均極顯著地高于對照鄭單958和先玉335。

雜交組合的優(yōu)劣，不僅取決于親本自交系的GCA相對效應(yīng)值的大小，還取決于其組配的雜交組合的SCA相對效應(yīng)值的大小，GCA和SCA的綜合表現(xiàn)是玉米雜交種選育中的一個重要參數(shù)。在組配的組合中，至少要有一個親本的一般配合力相對效應(yīng)值高，而且特殊配合力相對效應(yīng)值也比較高，才能組配出強優(yōu)勢的組合。本試驗結(jié)果顯示28個雜交組合中，從GCA和SCA效應(yīng)值來看，Y4×PH4CV、Y7×PH6WC、Y6×PH4CV、Y7×鄭58等組合表現(xiàn)較好。

參考文獻：

[1]徐云姬，顧道健，秦昊，等. 玉米灌漿期果穗不同部位籽粒碳水化合物積累與淀粉合成相關(guān)酶活性變化[J]. 作物學(xué)報，2015，41（2）：297-307.

[2]張世煌，彭澤斌，李新海. 玉米雜種優(yōu)勢與種質(zhì)擴增、改良和創(chuàng)新[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，33（增刊）：34-39.

[3]王懿波，王振華，王永普，等. 中國玉米主要種質(zhì)雜交優(yōu)勢利用模式研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997，30（4）：16-24.

[4]曾三省. 中國玉米雜交種的種質(zhì)基礎(chǔ)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1990，23（4）：1-9.

[5]番興明，譚靜，楊峻蕓. 熱帶、亞熱帶外來玉米種質(zhì)利用[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2000，13（1）：107-111.

[6]王河成，段運平，石紅衛(wèi). 熱帶亞熱帶種質(zhì)不同導(dǎo)入量對玉米自交系配合力的影響[J].玉米科學(xué)，1995，3（3）：9-11.

[7]Hallauer A R.玉米輪回選擇的理論與實踐[M]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989.

[8]Qi H H，Huang J，Zheng Q，et al. Identification of combining ability loci for five yield-related traits in maize using a set of testcrosses with introgression lines[J]. Theor. Appl. Genet.，2013，126（2）：369-377.

[9]Hallauer A R. Methods used in developing maize inbreds[J]. Maydica，1990，35（1）：1-6.

[10]Huang J，Qi H H，F(xiàn)eng X M，et al. General combining ability of most yield-related traits had a genetic basis different from their corresponding traits per se in a set of maize introgression lines[J]. Genetica，2013，141（10/11/12）：453-461.

[11]楊引福，郭強，錢勁華. 8個玉米自交系主要穗部性狀配合力的遺傳分析[J]. 玉米科學(xué)，2008，16（3）：30-33.

[12]李明順，張世煌，李新海，等. 根據(jù)產(chǎn)量特殊配合力分析玉米自交系雜種優(yōu)勢群[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（6）：600-605.

[13]王有芳，李少勇，王凌漢. 玉米果穗性狀的配合力分析[J]. 玉米科學(xué)，2003，11（2）：37-40，65.

[14]Lee E A，Tollenaar M. Physiological basis of successful breeding strategies for maize grain yield[J]. Crop Sci.，2007，47：202-215.

[15]王安樂，趙德法，陳朝輝，等. 玉米自交系抗粗縮病特性的遺傳基礎(chǔ)及輪回選擇效應(yīng)研究[J]. 玉米科學(xué)，2000，8（1）：80-82.

[16]邸墊平，易曉云，苗洪芹，等. 玉米粗縮病抗性遺傳研究[J]. 植物病理學(xué)報，2012，42（4）：404-410.

[17]薛林，張丹，徐亮，等. 玉米抗粗縮病自交系種質(zhì)的發(fā)掘和遺傳多樣性及其在育種中的應(yīng)用[J]. 作物學(xué)報，2011，37（12）：2123-2129.

[18]蔣飛. 玉米抗粗縮病材料的鑒定與篩選[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[19]陶永富，劉慶彩，徐明良. 玉米粗縮病研究進展[J]. 玉米科學(xué)，2013，21（1）：149-152.

[20]李明順. 13個玉米群體的配合力和遺傳多樣性分析[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2005.

[21]郭平仲. 數(shù)量遺傳分析[M]. 北京：首都師范大學(xué)出版社，1993.

[22]Sprague G F，Tatum L A. General vs. specific combining ability in single crosses of corn[J]. J. Am. Soc. Agron.，1942，34：923-932.

[23]Griffing B. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems[J]. Aust. J. Biol. Sci.，1956，9：463-493.

[24]Lv A Z，Zhang H，Zhang Z X，et al. Conversion of the statistical combining ability into a genetic concept[J]. Journal of Integrative Agriculture，2012，11（1）：43-52.

[25]Xu Y B. Molecular plant breeding[M/OD]. http：//www.cabi.org，2010.

[26]祁志云，楊華，李淑君，等. 優(yōu)異玉米種質(zhì)產(chǎn)量性狀配合力分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（7）：1497-1501.