玉米Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系的產(chǎn)量及相關(guān)性狀配合力分析

郭向陽(yáng)，鄔 成，陳澤輝*，祝云芳，王安貴，陳建軍，劉鵬飛

(1. 貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽(yáng) 550006；2. 湖南省長(zhǎng)沙縣江北鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410136；3. 貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

玉米Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系的產(chǎn)量及相關(guān)性狀配合力分析

郭向陽(yáng)1，鄔 成2，陳澤輝1*，祝云芳1，王安貴1，陳建軍3，劉鵬飛3

(1. 貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽(yáng) 550006；2. 湖南省長(zhǎng)沙縣江北鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410136；3. 貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

為改良玉米Suwan和Tuxpeno種質(zhì)，并為早代測(cè)配選擇提供理論依據(jù)；采用NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)和部分平衡格子方設(shè)計(jì)法，以Suwan-Lancaster、Tuxpeno-Reid改良系及測(cè)驗(yàn)種等14份玉米自交系為供試材料，組配成49個(gè)雜交組合，通過(guò)田間組合鑒定研究玉米自交系產(chǎn)量與穗長(zhǎng)、百粒重等9個(gè)農(nóng)藝性狀的配合力。結(jié)果表明：Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系產(chǎn)量一般配合力較高，兩大類群改良系間產(chǎn)量特殊配合力較大，相互雜交能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)；兩改良系各性狀的加性方差均大于非加性方差，占總體基因型方差比例均大于60 %。

玉米；Suwan-Lancaster；Tuxpeno-Reid；改良系；配合力

Suwan和Tuxpeno是重要的熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)資源，具有豐富的遺傳多樣性和特殊的抗逆性、抗病蟲性；與溫帶種質(zhì)地理遠(yuǎn)緣，長(zhǎng)期以來(lái)遺傳交流少，遺傳差異大，有較大的選擇潛力和利用價(jià)值。通過(guò)選擇和改良可以拓寬現(xiàn)有玉米種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)，解決玉米種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄的難題[1-4]。我國(guó)自20世紀(jì)70年代引入泰國(guó)的Suwan1，隨后又引進(jìn)了Suwan2、Suwan3和Suwan5號(hào)群體，其對(duì)我國(guó)南方玉米育種和生產(chǎn)起到了較大的促進(jìn)作用，是目前國(guó)內(nèi)很多地區(qū)玉米生產(chǎn)上不可替代的種質(zhì)資源。云南會(huì)澤農(nóng)科所從Suwanl中選育出S1611自交系，其組配雜交種會(huì)單4號(hào)(掖107×S1611)仍是云南省播種面積最大的品種，約占云南省玉米種質(zhì)面積的1/4左右[4]。Suwan1自泰國(guó)引入后主要在我國(guó)西南地區(qū)種植，歷年累計(jì)推廣面積在100萬(wàn)hm2以上。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)從Suwan1群體中選育出S37，并組配出雅玉2號(hào)(S37×鐵7922)，從而開(kāi)啟了Suwan種質(zhì)在西南地區(qū)應(yīng)用的先河；隨后，相繼選育出一大批改良系，為西南山區(qū)玉米育種和生產(chǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[7]。1977年，中國(guó)著名玉米育種家李競(jìng)雄從墨西哥CIMMYT引進(jìn)76份玉米材料，經(jīng)過(guò)1年的鑒定篩選得到墨白1號(hào)(Tuxpeno1)和墨白94(Tuxpenol P.B.C15)2個(gè)改良群體；之后經(jīng)對(duì)已篩選鑒定的引進(jìn)材料進(jìn)行多次輪回選擇育成改良品種墨黃9號(hào)(Amarillo Den.Tado-2)。貴州省旱糧研究所和云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所分別成功引進(jìn)并鑒選得到優(yōu)良自交系CML171；貴州省畢節(jié)地區(qū)農(nóng)科所從墨白94中選育出優(yōu)良的449、大19和405等白色玉米自交系。由于Tuxpeno種質(zhì)在我國(guó)西南地區(qū)個(gè)別生態(tài)區(qū)發(fā)揮著獨(dú)特的作用，主要是白色普通玉米為主體，現(xiàn)有的Tuxpeno種質(zhì)材料在生產(chǎn)上起作用的材料很有限，對(duì)玉米雜交種的貢獻(xiàn)率很低，因此，貴州省旱糧研究所從2000年起用Tuxpeno種質(zhì)改良Reid類群的核心種質(zhì)。雖然做了大量的研究試驗(yàn)，但由于有一大批材料株型農(nóng)藝性狀趨于完美而其配合力一般，很難在育種中發(fā)揮作用。鑒于此，貴州省旱糧研究所自2005年起，通過(guò)Lancaster導(dǎo)入Suwan，Ried種質(zhì)導(dǎo)入Tuxpeno，對(duì)2個(gè)熱帶種質(zhì)進(jìn)行適應(yīng)性改良，從中選育出一批硬質(zhì)、抗病、耐瘠且適應(yīng)性廣的自交系，組配出一些高產(chǎn)雜交組合[2]；并于2010年采用NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)和部分平衡格子方設(shè)計(jì)法，對(duì)組配成的49個(gè)玉米雜交組合的產(chǎn)量、穗長(zhǎng)及百粒重等9個(gè)農(nóng)藝性狀的配合力進(jìn)行研究，旨在為Tuxpeno和Suwan種質(zhì)改良、玉米育種研究以及早代測(cè)配選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用貴州省旱糧研究所提供的Suwan-Lancaster改良系(QB401、QB419、QB439、QB476)、QB48、T32和Mo17為父本；Tuxpeno-Ried改良系(QB912、QB926、QB936、QB602)、大19、掖478和J106為母本，采用NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)組配成49個(gè)雜交組合。

1.2 研究方法

2010年在貴陽(yáng)采用部分平衡格子方進(jìn)行田間組合鑒定，以49個(gè)組合中的J106×QB48(金單999)、J106×T32(金玉306)為對(duì)照種(CK)，2行為1小區(qū)，小區(qū)面積為4.2 m2，3次重復(fù)；行長(zhǎng)3 m，行距70 cm，株距26 cm，每行12株。田間管理同大田生產(chǎn)，田間調(diào)查和室內(nèi)考種以小區(qū)為單位，調(diào)查內(nèi)容包括產(chǎn)量和株高等9個(gè)主要農(nóng)藝性狀。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并按NCⅡ設(shè)計(jì)進(jìn)一步進(jìn)行配合力分析。各性狀遺傳方差成分和遺傳參數(shù)的估算方法，參照孔繁令[5]和陳澤輝[3]等的方法進(jìn)行分析，具體計(jì)算由SAS6.12等統(tǒng)計(jì)軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 各雜交組合農(nóng)藝性狀及其配合力的方差

由表1可見(jiàn)，各性狀在雜交組合間均存在極顯著差異，說(shuō)明組合間性狀的基因型間存在真實(shí)的遺傳差異，可進(jìn)一步進(jìn)行配合力方差分析。配合力方差分析表明，各性狀的一般配合力方差和特殊配合力方差均達(dá)顯著或極顯著差異，說(shuō)明該性狀受基因的加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)共同影響。因此，可進(jìn)一步估算親本的一般配合力效應(yīng)和組合雙親的特殊配合力效應(yīng)。

2.2 供試自交系各性狀的一般配合力(GCA)效應(yīng)

從表2可見(jiàn)，小區(qū)產(chǎn)量GCA處于正效應(yīng)的自交系有8個(gè)，分別是QB401、T32、J106、QB912、QB439、QB936、QB419和大19，其GCA效應(yīng)值分別為8.74 %、6.29 %、5.48 %、5.44 %、5.36 %、3.20 %、1.12 %和0.16 %，說(shuō)明利用這些自交系較易組配出高產(chǎn)組合。在小區(qū)產(chǎn)量GCA正效應(yīng)的8個(gè)自交系中，有5個(gè)是熱帶種質(zhì)改良系，其中3個(gè)為Suwan-Lancaster改良系，分別是QB401、QB439和QB419；2個(gè)為Tuxpeno-Reid改良系，分別是QB912和QB936。

表1 各雜交組合9個(gè)性狀及其配合力的方差

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平上存在顯著與極顯著差異(下同)，表中的數(shù)值表示MS值。

Note：*,**significant at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively(The same as below). The value in the table meansMS.

表2 14個(gè)供試自交系各性狀相對(duì)GCA效應(yīng)值

注：LSD表示最小顯著差數(shù)法檢驗(yàn)。

Note：LSDmeans least-significant difference.

分析自交系的其余性狀可知，QB401出籽率、穗粗和穗行數(shù)的GCA正效應(yīng)較高，穗位的GCA負(fù)效應(yīng)較高；QB419出籽率、穗長(zhǎng)和行粒數(shù)的GCA正效應(yīng)較高；QB439百粒重和穗粗的GCA正效應(yīng)較高；QB912百粒重和行粒數(shù)的GCA正效應(yīng)較高；QB936行粒數(shù)的GCA正效應(yīng)較大；QB602百粒重的正向GCA效應(yīng)值高。綜合認(rèn)為，QB401對(duì)組配產(chǎn)量高、出籽率高、果穗粗、穗行數(shù)多及穗位適合的雜交種作用明顯；從QB419選育出籽率高、長(zhǎng)果穗雜交組合的機(jī)率較大；利用QB439選育的雜交種產(chǎn)量較高、百粒重較重，果穗粗；QB912能提高選配組合的產(chǎn)量、百粒重及行粒數(shù)，但其組配雜交種株高和穗位可能較高；QB936對(duì)組配雜交種產(chǎn)量的增效明顯，雜交種行粒數(shù)多，但株高和穗位可能較高?？傮w而言，針對(duì)不同的性狀要求均能從Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Ried改良系中選出GCA較高的優(yōu)良自交系用于不同選育要求的雜交組合組配。

2.3 雜交組合的特殊配合力(SCA)效應(yīng)

49個(gè)雜交組合小區(qū)產(chǎn)量SCA相對(duì)效應(yīng)值變化范圍為-13.6 %～14.07 %。其中，SCA相對(duì)效應(yīng)值表現(xiàn)為正效應(yīng)的有25個(gè)，排前10位的組合是T32×掖478、QB48×大19、J106×Mo17、QB912×QB476、QB926×QB401、大19×Mo17、QB936×QB439、掖478×QB48、QB926×T32、QB936×QB401。其小區(qū)產(chǎn)量的SCA相對(duì)效應(yīng)值分別為14.07 %、10.52 %、9.74 %、8.61 %、8.55 %、7.7 %、7.2 %、6.96 %、4.83 %和4.62 %；SCA相對(duì)效應(yīng)值表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)的有25個(gè)，分別是掖478×Mo17、QB936×QB48、大19×T32、掖478×QB419、J106×QB476和大19×QB401等，其小區(qū)產(chǎn)量的SCA相對(duì)效應(yīng)值分別為-13.6 %、-12.48 %、-8.78 %、-8.27 %、-7.29 %和-5.81 %。表明，供試父、母本自交系間遺傳差異較大，相互間雜交能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)。這與配合力方差分析以及參試自交系來(lái)自多個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)類群的實(shí)際相一致；同時(shí)也說(shuō)明，參試Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系等種質(zhì)類群之間存在較大的種質(zhì)差異。

2.4 各性狀的遺傳參數(shù)及遺傳率估算

從表3可見(jiàn)，供試父、母本自交系9個(gè)性狀的隨機(jī)模型加性方差成分占總體基因型方差比例均大于60 %。說(shuō)明，供試遺傳群體各性狀的遺傳以加性作用為主，可在早代進(jìn)行選擇。遺傳率反映親代的性狀遺傳給子代的能力，遺傳率高的性狀，子代重現(xiàn)親本性狀的可能性大，在自交系選育中可根據(jù)性狀遺傳率大小確定不同性狀的選擇世代。該研究各組合隨機(jī)模型中狹義遺傳力以穗粗最高，為89 %；其次是出籽率，為87 %。說(shuō)明對(duì)這2個(gè)性狀直接進(jìn)行選擇有很好的效果。最低的是穗長(zhǎng)，為41 %，倒數(shù)第二是百粒重，為49 %。說(shuō)明，直接對(duì)穗長(zhǎng)進(jìn)行選擇效果不是太好，需要在雜種后代進(jìn)行選擇才能有較好的效果。

表3 各農(nóng)藝性狀的遺傳參數(shù)估計(jì)

3 結(jié)論與討論

Suwan和Tuxpeno的引進(jìn)對(duì)我國(guó)南方的玉米育種和生產(chǎn)起了較大的作用，是目前國(guó)內(nèi)很多地區(qū)玉米生產(chǎn)上不可替代的種質(zhì)資源，是突破已有雜種優(yōu)勢(shì)模式、組配強(qiáng)優(yōu)勢(shì)新組合的重要材料[8-9]。

研究結(jié)果表明，8個(gè)自交系小區(qū)產(chǎn)量GCA表現(xiàn)為正效應(yīng)，其中3個(gè)為Suwan-Lancaster改良系，2個(gè)為Tuxpeno-Ried改良系；25個(gè)SCA表現(xiàn)正效應(yīng)的組合中有10個(gè)是Suwan-Lancaster×Tuxpeno-Ried，有17個(gè)組合是Suwan-Lancaster或Tuxpeno-Ried參與的組配。大多數(shù)改良系小區(qū)產(chǎn)量GCA較高，所配組合SCA較大，實(shí)際產(chǎn)量高。其中，QB401、QB439和QB936表現(xiàn)較為突出，其組配組合QB401×QB936和QB439×QB936產(chǎn)量排在49個(gè)組合的第1位和第2位，同時(shí)這些組合的株高和穗位都較適中，可作為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用的苗頭組合。貴州省旱糧研究所經(jīng)過(guò)多年的育種實(shí)踐探索，在貴州省不同海拔不同生態(tài)環(huán)境鑒定發(fā)現(xiàn)，Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系所參與組配的組合產(chǎn)量增效明顯；并由此認(rèn)為，Suwan-Lancaster×Tuxpeno-Ried可作為玉米雜種優(yōu)勢(shì)的重要模式之一[2]?？梢灶A(yù)見(jiàn)，Suwan和Tuxpeno種質(zhì)及其改良系將在我國(guó)。特別是西南地區(qū)玉米育種和生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)為育種工作者展開(kāi)對(duì)Suwan和Tuxpeno等熱帶種質(zhì)的改良提供新的思路。

[1]陳澤輝,高 翔,祝云芳,等. Suwan與我國(guó)四大玉米種質(zhì)的配合力和雜種優(yōu)勢(shì)分析[J].玉米科學(xué), 2005, 13(1):5-9.

[2]陳澤輝,祝云芳，王安貴,等. 玉米Tuxpeno-Reid和Suwan-Lancaster合成群體相互輪回選擇效果及雜種優(yōu)勢(shì)研究[J].玉米科學(xué),2013,21(4):1-5,10.

[3]陳澤輝. 群體與數(shù)量遺傳學(xué)[M]. 貴陽(yáng):貴陽(yáng)科技出版社, 2009.

[4]高 翔, 羅仕文, 彭忠華,等. 淺析Tuxpeno和Suwan等(亞)熱帶種質(zhì)在中國(guó)玉米育種和生產(chǎn)中的作用[J].玉米科學(xué), 2005, 13(4):40-43,55.

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

[6]張世煌.玉米種質(zhì)創(chuàng)新和商業(yè)育種策略[J].玉米科學(xué),2006,14(4):1-3,6.

[7]番興明.熱帶亞熱帶玉米種質(zhì)的利用[M].烏魯木齊:新疆科技衛(wèi)生出版社,2003.

[8]Hallauer A R. Temperate maize and heterosis. In:The genetics and Exploitation of Heterosis in Crops[J]. American Society of Agronomy, Crop Sci. Sciety of America, Madison, Wisconsin, USA, 1999：353-361.

[9]Hallauer A R.玉米輪回選擇的理論與實(shí)踐[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1989.

(責(zé)任編輯 王 海)

Combining Ability of Suwan-Lancaster and Tuxpeno-Reid Improved Maize Inbreds for Grain Yield and Its Components

GUO Xiang-yang1，WU Cheng2，CHEN Ze-hui1*，ZHU Yun-fang1，WANG An-gui1，CHEN Jian-jun3，LIU Peng-fei3

(1.Guizhou Institute of Upland Crops, Guizhou Guiyang 550006,China; 2.Jiangbei Comprehensive Agricultural Service Center, Hunan Changsha 410136,China; 3.Agricultural College, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

In order to improve the germplasms of Suwan and Tuxpeno, the North CarolinaⅡ design was adopted to cross 49 varieties with Suwan-Lancaster, Tuxpeno-Reid improved lines and testers. Partially Balanced Lattice Design was employed in the field experiment which evaluated 49 test crosses. The combining and hereditary parameters of improved liens for agronomic characters were analyzed. The results showed that the improved lines have higher general combining ability. There are higher specific combining between those lines and heterosis. The variance of additive effect was higher than that of non-additive effect, the ratio of additive variance to genetic variance all reached 60 %.

Maize；Suwan-Lancaster；Tuxpeno-Reid；Improved lines；Combining ability

1001-4829(2016)12-2796-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.006

2016-01-08

貴州省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目“優(yōu)良熱帶玉米Suwan群體遺傳潛勢(shì)及種質(zhì)改良創(chuàng)新研究”[黔科合NZ(2013)3004]；貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新專項(xiàng)“貴州玉米育種核心種質(zhì)的改良與創(chuàng)制”[黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專項(xiàng)字(2014)006]

郭向陽(yáng)(1982-)，男，助理研究員，碩士，從事玉米遺傳育種研究,E-mail:xyguo0372@163.com，*為通訊作者：陳澤輝(1962-)，男，研究員，博士，從事玉米遺傳和數(shù)量遺傳學(xué)研究，E-mail:chenzh907@sina.com。

S513.03

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