糯玉米DH系主要農(nóng)藝性狀的遺傳研究

王麗麗， 鄧?yán)i， 楊翔宇， 任孝慈， 高冬雪， 趙仁貴

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 長(zhǎng)春130118）

配合力是自交系的“生命力”［1－2］。玉米育種家組配雜交種之前都要對(duì)親本自交系進(jìn)行配合力的測(cè)定，即無(wú)論是外引自交系，抑或一手選育的自交系都要對(duì)其進(jìn)行配合力測(cè)定，并將測(cè)定結(jié)果作為優(yōu)質(zhì)雜交組合選育的理論依據(jù)［3－4］?；谏镎T導(dǎo)發(fā)展起來的DH育種（Doubled Haploid Breeding）技術(shù)正逐漸應(yīng)用于糯玉米育種中，大大提高了糯玉米雜交組合配制效率，縮短了優(yōu)良糯玉米雜交種選育年限［5－6］。前人研究表明，孤雌單倍體加倍后形成的DH系在多數(shù)農(nóng)藝性狀方面與多代自交形成的自交系不存在顯著差異，因此受到廣大育種家的青睞［2，6］。糯玉米支鏈淀粉和皮渣率是影響糯玉米食用品質(zhì)、工業(yè)加工品質(zhì)的關(guān)鍵性狀［7］，而關(guān)于此2性狀的配合力研究卻罕見報(bào)道?；诖耍狙芯窟x用新育成的5份糯玉米DH系及其雜交組合為研究材料，分析糯玉米DH系主要品質(zhì)及農(nóng)藝性狀與我國(guó)主要生態(tài)地區(qū)骨干糯玉米親本自交系的配合力效應(yīng)，并對(duì)其遺傳特性和規(guī)律作進(jìn)一步探討，可以較為系統(tǒng)地評(píng)價(jià)本團(tuán)隊(duì)選育的DH系與其他生態(tài)地區(qū)糯玉米自交系的配合力情況及雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試母本糯玉米DH系來源于2015年夏從京科糯2000、萬(wàn)糯2000、吉糯13、吉白糯115、吉香糯187等糯玉米雜交種經(jīng)誘導(dǎo)系Tg 29誘導(dǎo)出的單倍體經(jīng)過秋水仙素加倍而獲得的5份DH系，編號(hào)15ND11～15ND 15，于2015年10月種植于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)佛羅玉米育種基地。父本材料為各個(gè)生態(tài)地區(qū)主推糯玉米雜交種的親本之一，詳見表1。

表1 供試材料名稱及其來源

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015年冬，在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)三亞玉米育種基地按照NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)組配25份糯玉米雜交組合［1］。2016年春，將25份糯玉米雜交組合采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)種植于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)長(zhǎng)春玉米育種基地［1］。取3株套袋自交并記錄授粉日期，26d后采收，進(jìn)行室內(nèi)支鏈淀粉和皮渣率的測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀測(cè)定

乳熟期收獲小區(qū)中間行有代表性的5穗鮮果穗進(jìn)行室內(nèi)考種分析，考察穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重，計(jì)算單株產(chǎn)量。

1.3.2 品質(zhì)測(cè)定

對(duì)授粉26d后采收的糯玉米鮮果穗進(jìn)行支鏈淀粉和皮渣率的測(cè)定。支鏈淀粉含量的測(cè)定方法參照曾慕衡等［8］的方法，皮渣率的測(cè)定方法參照袁吉［9］的方法。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

綜合利用 Excel 2013和 DPS 7.05軟件進(jìn)行各性狀的方差及配合力分析，計(jì)算平均雜種優(yōu)勢(shì)［10－11］。

2 結(jié)果與分析

2.1 方差分析

將25份糯玉米雜交組合8個(gè)性狀方差分析的F值結(jié)果列于表2。由表2可知，不同組合間8個(gè)性狀的差異均達(dá)極顯著水平，可進(jìn)一步估算各親本的配合力效應(yīng)［12］。

2.2 GCA效應(yīng)分析

將供試糯玉米DH系的8個(gè)性狀GCA效應(yīng)值列于表3。由表3可知，就糯玉米DH系單株產(chǎn)量看15ND 11的單株產(chǎn)量GCA效應(yīng)值最大，為8.61。此外，15ND 11的支鏈淀粉含量、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)的GCA效應(yīng)均為正值，但皮渣率、穗長(zhǎng)、百粒重的GCA效應(yīng)為負(fù)值，說明以DH系15ND 11作為親本之一，較易配出支鏈淀粉含量較高且皮渣較少、穗粗大、行數(shù)和行粒數(shù)多的豐產(chǎn)型糯玉米雜交種；15ND 13的單株產(chǎn)量GCA效應(yīng)值為1.29，支鏈淀粉含量、皮渣率、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、百粒重的GCA效應(yīng)為正值，但穗粗、穗行數(shù)的GCA效應(yīng)為負(fù)值，表明以15ND 13作為親本之一，對(duì)選育支鏈淀粉含量較高但皮渣較多、果穗長(zhǎng)且行粒數(shù)多、百粒重大的高產(chǎn)型糯玉米雜交種作用明顯。15ND 12、15ND 14、15ND 15 單株產(chǎn)量的GCA效應(yīng)均為負(fù)值，但15ND 15的行粒數(shù)、百粒重的GCA效應(yīng)為較明顯的正值，表明15ND 15在提高糯玉米雜交種的行粒數(shù)和百粒重方面有較大利用潛力。

2.3 SCA效應(yīng)分析

由表4可知，SCA相對(duì)效應(yīng)值為正值的有14個(gè)組合，排列在前8位的分別是：15ND 13×景白浚34、15ND15×JN－2、15ND14×1211、15ND11×L66、15ND 14×L 66、15ND 13×1211、15ND 14×JN－2、15ND 11×JQT，SCA效應(yīng)值分別為7.20、6.07、5.20、5.18、4.88、4.16、3.70、3.67。15ND 13 的 單 株 產(chǎn) 量 一般配合力為正值，但在組合15ND 13×JN－2、15ND 13×JQT、15ND 13×L 66中沒有表現(xiàn)出來。15ND 12、15ND 14、15ND 15的單株產(chǎn)量 GCA 效應(yīng)為負(fù)值，但組合15ND 15×JN－2、15ND 14×1211、15ND 14×L 66、15ND 14×JN－2的單株產(chǎn)量卻表現(xiàn)出較高的特殊配合力。15ND 12×1211的支鏈淀粉含量、皮渣率、穗長(zhǎng)的SCA效應(yīng)位于25個(gè)雜交組合中的首位，其次為15ND 15×景白浚34，支鏈淀粉含量、皮渣率、穗長(zhǎng)SCA效應(yīng)值最低的2個(gè)組合分別為15ND 12×JN－2和15ND 11×景白浚34；穗粗的SCA效應(yīng)值最高的2個(gè)組合為15ND 13×景白浚34和15ND 12×JN－2，穗粗SCA效應(yīng)值最低的2個(gè)組合為15ND 15×景白浚34和15ND 13×JN－2；穗行數(shù)最高的組合為15ND 11×1211和15ND 13×景白浚34，穗行數(shù)SCA效應(yīng)值最低的組合為15ND 12×1211和15ND 14×景白浚34；行粒數(shù)SCA效應(yīng)值最高的2個(gè)組合是15ND 11×1211和15ND 12×JN－2，行粒數(shù)SCA效應(yīng)值最低的組合為15ND 11×JQT和15ND 13×JN－2；百粒重SCA效應(yīng)值最高的2個(gè)組合是15ND 14×1211和15ND 11×L 66，最低的組合為15ND 14×JQT 和15ND 15×L 66；單株產(chǎn)量特殊配合力表現(xiàn)突出，并結(jié)合其它農(nóng)藝性狀的SCA來看，15ND 13×景白浚34、15ND 15×JN－2、15ND 14×1211是特殊配合力表現(xiàn)優(yōu)良的前3個(gè)組合。

表2 各性狀方差分析F值

表3 糯玉米DH系8個(gè)性狀的GCA效應(yīng)值

表4 糯玉米雜交組合的SCA效應(yīng)值

2.4 單株產(chǎn)量的TCA效應(yīng)分析

由表5可知，單株產(chǎn)量TCA效應(yīng)為正值的組合有16個(gè)，依次為15ND 13×1211＞15ND 11×1211＞15ND 11×L 66＞15ND 14×1211＞15ND 11×JN－2＞15ND 12×1211＞15ND 15×1211＞15ND 15×JN－2＞15ND 14×JN－2＞15ND 14×L 66＞15ND 12×L 66＞15ND 13×L 66＞15ND 13×JN－2＞15ND 12×JN－2＞15ND 15×L 66＞15ND 11×JQT。F1代單株產(chǎn)量與其配合力總效應(yīng)呈極顯著正相關(guān)（R2＝0.999 9），產(chǎn)量配合力總效應(yīng)大小順序與產(chǎn)量結(jié)果高低的排列基本一致，說明糯玉米雜交組合各性狀的TCA效應(yīng)與其實(shí)際的表現(xiàn)具有一定相關(guān)性，能夠反映糯玉米雜交組合的優(yōu)劣，糯玉米雜交組合總配合力值越高，其親本間雜種優(yōu)勢(shì)越高，田間表現(xiàn)就越突出。

表5 糯玉米雜交組合的單株產(chǎn)量TCA效應(yīng)及其田間表現(xiàn)

2.5 單株產(chǎn)量的平均雜種優(yōu)勢(shì)分析

由表6可知，糯玉米雜交組合單株產(chǎn)量平均雜種優(yōu)勢(shì)為正值的有14個(gè)，具體表現(xiàn)為15ND 13×1211＞15ND 11×1211＞15ND 11×L 66＞15ND 14×1211＞15ND 11×JN－2＞15ND 12×1211＞15ND 15×1211＞15ND 15×JN－2＞15ND 14×JN－2＞15ND 14×L 66＞15ND 12×L 66＞15ND 13×L 66＞15ND 12×JN－2＞15ND 13×JN－2。本試驗(yàn)中，供試糯玉米DH系與JN－2、1211組配的組合平均雜種優(yōu)勢(shì)值均為正值，5個(gè)糯玉米DH系與L 66組配的組合平均雜種優(yōu)勢(shì)有4個(gè)為正值，由此可知，本研究中供試糯玉米DH系與黑龍江、山東、北京地區(qū)糯玉米骨干自交系較易組配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合，與山西和河北地區(qū)糯玉米骨干自交系較難組配出高產(chǎn)組合。

糯玉米雜交組合15ND 13×1211、15ND 11×1211、15ND 11×L 66、15ND 14×1211、15ND 11×JN－2的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)最為突出。上述雜交組合的母本DH系中15ND 11單株產(chǎn)量GCA表現(xiàn)為較高的正值，15ND 13單株產(chǎn)量 GCA 也為正值，15ND 13與1211雜交可獲得強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合，15ND 11與1211、L 66和JN－2可組配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合；糯玉米DH 系15ND 14單株產(chǎn)量GCA效應(yīng)為負(fù)值，但由于15ND 14與高配合力糯玉米自交系1211有較高的特殊配合力，組合15ND 14×1211有較高的總配合力效應(yīng)，表現(xiàn)出較高的產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)。上述現(xiàn)象體現(xiàn)了選育糯玉米自交系注重GCA的選系原則，在GCA高的基礎(chǔ)上，再篩選高SCA值，較易獲得強(qiáng)優(yōu)勢(shì)糯玉米雜交組合。

表6 糯玉米雜交組合單株產(chǎn)量的平均雜種優(yōu)勢(shì)

3 討論與結(jié)論

3.1 新育糯玉米DH系的配合力分析

玉米雜交組合的產(chǎn)量高低，既取決于親本GCA高低，還取決于組合SCA高低，即取決于總配合力效應(yīng)值（TCA）大?。?3－15］。結(jié)合單株產(chǎn)量等8個(gè)性狀SCA效應(yīng)表現(xiàn)，15ND 13×景白浚34、15ND 15×JN－2、15ND 14×1211是特殊配合力表現(xiàn)優(yōu)良的前3個(gè)組合。單株產(chǎn)量TCA效應(yīng)表現(xiàn)突出的組合有15ND 13×1211、15ND 11×1211、15ND 11×L 66、15ND 14×1211、15ND 11×JN－2，產(chǎn)量配合力總效應(yīng)大小順序與產(chǎn)量結(jié)果高低排列基本一致。

3.2 新育糯玉米DH系的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)及利用價(jià)值

玉米新種質(zhì)的創(chuàng)制、改良與利用是玉米育種成敗的關(guān)鍵［16］。本團(tuán)隊(duì)選育的5份糯玉米DH系與分屬于我國(guó)不同生態(tài)地區(qū)的糯玉米骨干自交系組配的雜交組合中產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)突出的有15ND 13×1211、15ND 11×1211、15ND 11×L 66、15ND 14×1211、15ND 11×JN－2。新育糯玉米DH 系與JN－2、1211和L 66組配的雜交組合表現(xiàn)較好，雜種優(yōu)勢(shì)值較高，新育糯玉米DH系與景白浚34和JQT組配的組合產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)值均為負(fù)值，由此可知，新育糯玉米DH系與黑龍江、山東、北京地區(qū)糯玉米骨干自交系較易組配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合，與山西和河北地區(qū)糯玉米骨干自交系較難組配出高產(chǎn)組合。

［1］景桂昕，姜龍，王薪淇，等.東北地區(qū)幾個(gè)糯玉米DH系單株產(chǎn)量的配合力分析［J］.種子，2015，34（9）：82－85.

［2］吳玥，鄭雷雷，慈佳賓，等.不同密度下玉米DH系穩(wěn)定性及配合力分析［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（4）：384－388.

［3］毛建昌，張世煌，李向拓.選育高產(chǎn)高配合力玉米自交系的途徑與方法［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（5）：872－878.

［4］劉紀(jì)麟.玉米育種學(xué)（第二版）［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002：172－177.

［5］李向永，姜龍，王薪淇，等.糯玉米單倍體誘導(dǎo)和加倍的研究［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，44（8）：91－96.

［6］陳紹江，黎亮，李浩川，等.玉米單倍體育種技術(shù)（第2版）［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2012（3）.

［7］謝孝頤，蔡志飛，印志同，等.糯玉米育種概論［J］.玉米科學(xué)，2003（?？?8－67.

［8］曾慕衡，劉鵬飛，蔣鋒，等.鮮食型糯玉米果皮厚度和支鏈淀粉含量的遺傳特性［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（1）：97－103.

［9］袁吉.糯玉米主要品質(zhì)性狀遺傳規(guī)律研究［D］.長(zhǎng)春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［10］唐啟義，馮明光.實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)［M］.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2002：304－311.

［11］劉來福，毛盛賢，黃遠(yuǎn)樟.作物數(shù)量遺傳［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1984：206－250.

［12］鄧?yán)i，王薪淇，谷男，等.美國(guó)玉米種質(zhì)改良系主要農(nóng)藝性狀的配合力及雜種優(yōu)勢(shì)分析［J］.種子，2016，35（4）：85－88.

［13］顧麗香，劉志增，祝麗英，等.玉米DH系產(chǎn)量及其構(gòu)成因素一般配合力相關(guān)性分析［J］.玉米科學(xué)，2008，16（2）：36－38，43.

［14］楊巍，李玲，姜龍，等.不同密度下玉米DH系單株產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢(shì)及配合力分析［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（1）：23－29.

［15］劉鵬，任英，閆麗娜.幾個(gè)玉米自交系主要農(nóng)藝性狀的配合力和遺傳參數(shù)分析［J］.玉米科學(xué)，2004，12（4）：31－34.

［16］張世煌，徐偉平，李明順，等.玉米育種面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)［J］.玉米科學(xué)，2008，16（6）：1－5.