玉米自交系丹717及改良系的配合力分析

豐 光，劉 波

（丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧鳳城118109）

改良Reid群是我國玉米育種中重要的雜種優(yōu)勢(shì)群之一，與Lancaster群、塘四平頭群、旅大紅骨群及PN群都有很強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，在玉米育種中改良Reid群自交系應(yīng)用最為廣泛［1］。Reid群屬外引種群，我國對(duì)Reid種群的改良和創(chuàng)新也經(jīng)歷了不同的歷史階段，20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初，遼寧各地科研單位對(duì)Reid種群的改良和利用做了大量工作，通過外引材料在二環(huán)法的基礎(chǔ)上先后選育出沈5003、鐵7922、C8605－2、丹9046及A801等一批高配合力的優(yōu)異Reid自交系，利用這些骨干系組配了沈單7號(hào)、鐵單10號(hào)、丹玉39號(hào)、丹玉26號(hào)、東單60等一批優(yōu)良雜交種，為我國在該時(shí)期的玉米生產(chǎn)作出重要貢獻(xiàn)［2－3］。隨著應(yīng)用周期的增加，這些品種逐漸表現(xiàn)出對(duì)灰斑病、大斑病、粗縮病等病害抗性水平的下降，為增強(qiáng)自交系抗葉斑病能力和創(chuàng)新種質(zhì)資源，丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院在Reid種群基礎(chǔ)上導(dǎo)入熱帶資源，選育出優(yōu)良自交系丹717，并組配出強(qiáng)優(yōu)勢(shì)玉米雜交種丹科2151，作為我國東華北玉米產(chǎn)區(qū)主栽品種廣泛種植［4］。不同育種單位以丹717為骨干系又做了大量改良工作，先后選育出F787、丹1705和W8017等自交系，本試驗(yàn)通過測(cè)定丹717及其改良系主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的配合力，為自交系的利用和雜交種的選配提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以丹717及其改良系 F787、丹1705、W8017和鐵0606這5個(gè) Reid群自交系為母本系，以丹598、PH4VC、昌7－2、丹299和S121等不同雜優(yōu)群骨干系為父本系（表1），采用NCⅡ不完全雙列雜交法，于2014年冬在海南組配25個(gè)雜交組合。

表1 供試玉米自交系材料及來源

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年在丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院品種測(cè)試試驗(yàn)地進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，4行區(qū)，行長5 m，行距0.6 m，種植密度為52 500株／hm2。除去觀察道前3株，選擇小區(qū)中間2行具有代表性的連續(xù)10株進(jìn)行性狀調(diào)查和測(cè)產(chǎn)取樣。調(diào)查項(xiàng)目包括株高、穗位、穗長、穗粗、穗軸粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用DPS數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行植物遺傳育種NCⅡ交叉試驗(yàn)配合力專業(yè)數(shù)據(jù)分析［5］。首先對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果作方差分析，將方差分析中顯著的性狀組合間方差分解為自交系的一般配合力（GCA）方差和雜交種的特殊配合力（SCA）方差，再計(jì)算出一般配合力和特殊配合力的相對(duì)效應(yīng)值［6］。

2 結(jié)果與分析

2.1 方差分析

對(duì)產(chǎn)量等10個(gè)性狀調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，從表2可以看出，各性狀重復(fù)間方差均不顯著，而組合之間在產(chǎn)量、株高、穗位、穗長、穗粗、穗軸粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量均達(dá)到極顯著水平，說明不同處理間這些性狀存在著真實(shí)的遺傳差異，可以進(jìn)一步將組合間的配合力方差分解為P1、P2組親本的GCA和P1×P2的SGA方差。經(jīng)F測(cè)驗(yàn)，除P1的穗粗、穗軸粗、百粒質(zhì)量和P1×P2的行粒數(shù)差異不顯著外，其他各個(gè)性狀不同程度達(dá)到了差異顯著和差異極顯著。結(jié)果表明這些性狀存在真實(shí)的遺傳差異，有必要做進(jìn)一步分析。

2.2 一般配合力效應(yīng)分析

一般配合力（GCA）是指某一親本與其他多個(gè)自交系雜交后遺傳給子代性狀的平均表現(xiàn)。在雜交親本選配的研究中，一般配合力是一項(xiàng)非常重要的參考指標(biāo)，它主要由基因的加性效應(yīng)決定，能夠穩(wěn)定遺傳。如果某個(gè)自交系一般配合力高，表示該系所含有的有利基因位點(diǎn)多，實(shí)際利用價(jià)值就高［7－8］。

由表3可知，同一玉米自交系的不同性狀和不同自交系同一性狀的一般配合力相對(duì)效應(yīng)值都存在差異。其中，自交系丹717、丹1705和丹299產(chǎn)量效應(yīng)值較高，說明利用這3個(gè)自交系組配的雜交種容易獲得較高的產(chǎn)量；丹1705株高和穗位這2個(gè)性狀的效應(yīng)值為負(fù)值，說明利用其能夠組配出株高和穗位較低的雜交種，有利于提高植株抗倒性；在穗長、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)方面，丹717的效應(yīng)值最大，說明丹717組配的雜交種能夠增加穗長和穗粗，獲得較多的行數(shù)和行粒數(shù)，對(duì)增加單穗產(chǎn)量潛力具有很好的促進(jìn)作用；丹717和W8017這2個(gè)自交系在穗軸粗和禿尖長這2個(gè)性狀上效應(yīng)值也較高，這對(duì)兩系組配的雜交種在出籽率和外觀品質(zhì)方面帶來不利影響，今后在對(duì)其改良上應(yīng)該加以注意，從其他改良系效應(yīng)值上分析，F(xiàn)787和丹1705改良效果較好；在百粒質(zhì)量方面，丹717和F787的效應(yīng)值較高，由它們組配的雜交種有利于促進(jìn)百粒質(zhì)量的增加。對(duì)上述10個(gè)自交系的10個(gè)不同性狀一般配合力效應(yīng)值進(jìn)行綜合比較，篩選出丹717、丹1705和丹299這3個(gè)相對(duì)優(yōu)良的自交系。當(dāng)然，在育種實(shí)踐中還要根據(jù)具體的育種要求合理選擇適宜目標(biāo)要求的自交系。

表2 產(chǎn)量及不同性狀配合力的方差分析（F值）

表3 產(chǎn)量及不同性狀的GCA效應(yīng)分析

2.3 特殊配合力效應(yīng)分析

特殊配合力由基因的非加性效應(yīng)決定，是基因間的顯性、上位性互作效應(yīng)以及基因與周圍環(huán)境因素互作效應(yīng)的綜合結(jié)果，特殊配合力效應(yīng)往往超出雙親平均表現(xiàn)的預(yù)期結(jié)果［9］。表4列出丹717及其改良系與其他雜優(yōu)類群骨干系組配雜交種的特殊配合力（SCA）效應(yīng)值，從中可以看出，10個(gè)性狀的SCA效應(yīng)差異較大。25個(gè)雜交種產(chǎn)量性狀SCA效應(yīng)值較大的組合為丹717×丹598和W8017×昌7－2；株高效應(yīng)值正負(fù)區(qū)間變化為3.38～－2.65，效應(yīng)值最大的組合為W8017×丹299，最小的組合為F787×PH4CV；穗位效應(yīng)值正負(fù)區(qū)間變化為3.83～－2.13，效應(yīng)值最大的組合為丹 717×PH4CV，最小的組合為丹1705×丹299；穗長效應(yīng)值較大的組合為丹717×丹598、F787×丹299和W8017×丹598；穗粗效應(yīng)值較大的組合為丹1705×PH4CV和鐵0606×昌7－2；穗軸粗效應(yīng)值較大的組合為丹717×S121和丹1705×丹598，較小的組合為丹1705×PH4CV、丹717×丹598和W8017×S121；禿尖長效應(yīng)值較小的組合為丹717×丹598和W8017×S121；穗行數(shù)效應(yīng)值較大的組合為丹717×S121和 W8017×PH4CV；行粒數(shù)效應(yīng)值較大的組合為丹 717×丹 598和W8017×丹299；百粒質(zhì)量效應(yīng)值較高的組合為F787×昌7－2和鐵0606×昌7－2。綜合比較25個(gè)雜交組合的10個(gè)不同性狀SCA效應(yīng)值，認(rèn)為W8017×昌7－2和丹717×丹598為相對(duì)優(yōu)異的組合。

2.4 總配合力效應(yīng)分析

對(duì)比各自交系一般配合力及其組配雜交種的特殊配合力效應(yīng)值可以看出，GCA高的自交系其組配的雜交種特殊配合力不一定高，GCA較低的自交系其組配的雜交種特殊配合力也可能比較高。這說明雜種優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)是一般配合力和特殊配合力效應(yīng)共同作用的結(jié)果，不但取決于自交系的加性效應(yīng)，還取決于組合的非加性效應(yīng)作用［10－11］。表5列出25個(gè)雜交種產(chǎn)量總配合力效應(yīng)值，排在前5位的分別是丹717×丹299、丹717×丹598、丹1705×S121、丹717×S121和丹1705×丹299，這一結(jié)果與實(shí)際測(cè)產(chǎn)結(jié)果相近，說明總配合力效應(yīng)值高的雜交種的實(shí)際表現(xiàn)也相對(duì)優(yōu)異，能夠?qū)ζ贩N的表現(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn)確率相對(duì)較高的預(yù)測(cè)。

表4 產(chǎn)量及不同組合各性狀的SCA效應(yīng)比較

表5 不同組合產(chǎn)量性狀的總配合力效應(yīng)值比較

3 結(jié)論與討論

玉米生產(chǎn)最主要的追求目標(biāo)是籽粒經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量［12］，所以在對(duì)不同性狀雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行研究時(shí)重點(diǎn)要抓住產(chǎn)量配合力效應(yīng)。通過本試驗(yàn)研究，在一般配合力方面丹717、丹1705和丹299的效應(yīng)值較高；在特殊配合力方面丹717×丹598和W8017×昌7－2的效應(yīng)值較高；實(shí)際測(cè)產(chǎn)中，丹717×丹299、丹717×丹598、丹717×S121、丹1705×S121、丹1705×丹598和丹1705×丹299的產(chǎn)量較高。證明在一般配合力和特殊配合力的理論結(jié)果上存在一定誤差，自交系S121和丹598產(chǎn)量一般配合力不高，特別是丹598表現(xiàn)為－5.20，但2個(gè)自交系與一般配合力較高丹717和丹1705組配雜交種實(shí)際產(chǎn)量確相對(duì)較高；雜交種W8017×昌7－2的產(chǎn)量特殊配合力較高，但實(shí)際產(chǎn)量數(shù)據(jù)并不高，這說明僅僅利用一般配合力或特殊配合力來衡量雜交種的產(chǎn)量和其他性狀表現(xiàn)是不完全準(zhǔn)確的。本試驗(yàn)總配合力結(jié)果與雜交種實(shí)際測(cè)產(chǎn)結(jié)果更為接近，說明雜交種的實(shí)際表現(xiàn)是親本一般配合力和特殊配合力綜合作用的結(jié)果，即性狀的加性、顯性和上位性效應(yīng)的協(xié)同作用［13］，只單獨(dú)考慮某個(gè)單一效應(yīng)是片面的、不夠準(zhǔn)確的，利用總配合力效應(yīng)來衡量雜交種綜合性狀的實(shí)際表現(xiàn)效果更為理想。

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