同一群體的12 個(gè)玉米自交系配合力分析

石運(yùn)強(qiáng) 孫艷杰 景玉良 邵 勇 魏國(guó)才 南元濤 金振國(guó) 高 利 馮 鑫

（1 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，綏化152052；2 黑龍江省綏濱農(nóng)場(chǎng)，綏濱156203）

玉米是我國(guó)重要的糧食及飼料作物，同時(shí)也是全世界總產(chǎn)最高的糧食作物[1]。我國(guó)從20 世紀(jì)30年代中期開始研究玉米雜交種，50 年代中后期以推廣利用品種間雜交為主，70 年代后開始大力推廣單交種[2]。未來(lái)選育玉米單交種的發(fā)展方向是選育優(yōu)質(zhì)、多抗、耐密、適合機(jī)械化品種，因此，選育具有多優(yōu)性狀集成的高配合力玉米自交系是選育優(yōu)良玉米雜交種的前提，也是育種工作的重點(diǎn)內(nèi)容。在玉米育種實(shí)踐的過(guò)程中，“難在選系，重在組配，中心是配合力問題”是許多玉米育種工作者的共識(shí)[3]，這也說(shuō)明配合力是配制雜交組合和選育自交系的 關(guān)鍵。

在育種工作中，對(duì)種質(zhì)的利用最終歸結(jié)為對(duì)性狀配合力的選擇[4-6]。自交系一般配合力越高，表示其有利基因所含越多，可以利用的寬度和廣度比一般配合力低的自交系更廣，比較而言則具有深入研究的價(jià)值。一般配合力是選擇玉米自交系的重要指標(biāo)，通過(guò)自交系一般配合力的測(cè)定，可以反映自交系的利用價(jià)值，預(yù)測(cè)雜交后代的表現(xiàn)[7]。

本研究利用脫水速度快、豐產(chǎn)性好的國(guó)外自交系PH6WC（先玉335 母本），與具有植株矮控性好、抗病性強(qiáng)的本土骨干系8941（綏玉7 父本），具有植株清秀、適應(yīng)性好、稈強(qiáng)的本土自交系綏系601（綏玉10 母本），以及具有稈強(qiáng)、極抗倒伏的自育系綏系706（綏玉19 父本）等4個(gè)SS 類群玉米自交系組建窄基因玉米群體。聚合先玉335 具有適合機(jī)械化的穗粒特性與本土3 個(gè)品種的株型與抗性，改良先玉335 植株高大繁茂易倒伏與本土品種后期籽粒脫水速度慢等不良性狀。通過(guò)高密度壓力選擇（15 萬(wàn)株/hm2）、環(huán)境逆境、病害接種、多世代選擇等方法，從群體中篩選了12 份優(yōu)良穩(wěn)定系，與2 個(gè)NS血緣測(cè)驗(yàn)種（綏玉7、綏玉10、綏玉19 的另一共同親本綏系701、先玉335 父本PH4CV）進(jìn)行配合力研究，目的是測(cè)定新選自交系的主要數(shù)量性狀的配合力，也為部分新選玉米自交系的進(jìn)一步利用與改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 以12 份穩(wěn)定玉米自交系為被測(cè)系（P1 組），以對(duì)立血緣NSS 類群自交系PH4CV（先玉335 父本）、綏系701（綏玉7、綏玉10、綏玉19親本）為測(cè)驗(yàn)種（P2 組），以黑龍江省先后大面積推廣的玉米品種綏玉7、先玉335 為對(duì)照（表1）。其中12 份被測(cè)系來(lái)源于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，是利用PH6WC（先玉335 母本）、8941（綏玉7 父本）、綏系601（綏玉10 母本）、綏系706（綏玉19 父本）等4 個(gè)SS 類群玉米自交系組建的玉米 群體。

表1 供試玉米自交系的來(lái)源及血緣

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用不完全雙列雜交設(shè)計(jì)（NC Ⅱ）。2014 年在綏農(nóng)科技園區(qū)試驗(yàn)基地，以12 個(gè)玉米自交系為母本，每個(gè)自交系種植1 行，行長(zhǎng)4m，株距0.2m，2 次重復(fù)；2 個(gè)測(cè)驗(yàn)種（綏系701，PH4CV）為父本，每個(gè)父本種植12 行，行長(zhǎng)4m，株距0.2m，行距均為0.65m。收獲的雜交組合果穗混合脫粒，同時(shí)配制先玉335、綏玉7 作為對(duì) 照種。

1.2.1 田間鑒定 2015 年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院安排田間試驗(yàn)。材料選用12 個(gè)自交系與2 個(gè)測(cè)驗(yàn)種的24 個(gè)雜交組合，及單交種先玉335、綏玉7，采用隨機(jī)區(qū)組田間設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，4 行區(qū)，行長(zhǎng)5m，株距0.2m，行距0.65m，密度7.5 萬(wàn)株/hm2（比相應(yīng)熟期生產(chǎn)田密度高0.5 萬(wàn)～1 萬(wàn)株/hm2）。

1.2.2 性狀調(diào)查 成熟期進(jìn)行產(chǎn)量性狀田間調(diào)查：籽粒收獲含水量、單株產(chǎn)量、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率、百粒重、禿尖長(zhǎng)、穗軸粗。調(diào)查性狀及方法見表2。

表2 調(diào)查性狀及方法

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 方差分析 利用DPS 軟件對(duì)每個(gè)性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，檢驗(yàn)組合間差異是否顯著。

1.3.2 配合力分析 采用不完全雙列雜交設(shè)計(jì)，對(duì)12 個(gè)玉米群體自交系的10 個(gè)性狀，進(jìn)行配合力相對(duì)效應(yīng)值分析。

P1 組親本的一般配合力（GCA）效應(yīng)值：GCAgi= Xi-X總；GCAgi表示P1 組第i 個(gè)親本的GCA 效應(yīng)估值。

P2 組親本的一般配合力（GCA）效應(yīng)值：GCAgj= Xj-X總；GCAgj表示P2 組第j 個(gè)親本的GCA 效應(yīng)估值。

P1×P2 特殊 配 合力（SCA）效 應(yīng) 值：SCAgij= Xij-X總-GCAgi-GCAgj。SCAgij表示P1 組第i 個(gè)親本與P2 組第j 個(gè)親本組合的SCA 效應(yīng)估值。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要性狀的方差分析 本試驗(yàn)選取24 個(gè)組合的10 個(gè)穗部性狀為研究對(duì)象，對(duì)每個(gè)性狀的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（表3）。研究結(jié)果表明，各組合間性狀均達(dá)到極顯著差異水平，說(shuō)明不完全雙列雜交獲得的24 個(gè)雜交組合的10 個(gè)性狀存在真實(shí)差異，而且造成這種差異的主要因素是遺傳，因此可以進(jìn)行配合力方差分析。經(jīng)F 檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：P1組10 個(gè)性狀均達(dá)到顯著或極顯著水平，說(shuō)明所測(cè)各性狀一般配合力在P1 組親本間存在顯著或極顯著差異；P2 組親本除禿尖長(zhǎng)外，其余9 個(gè)性狀達(dá)到顯著或極顯著水平，說(shuō)明這9 個(gè)性狀一般配合力在P2 組親本間存在顯著或極顯著水平。因此，可進(jìn)一步對(duì)12 個(gè)群體自交系的一般配合力進(jìn)行配合力 分析。

表3 10 個(gè)性狀配合力方差分析（F 值）

2.2 供試群體自交系10 個(gè)性狀的一般配合力效應(yīng)分析 一般配合力效應(yīng)是由親本基因型的加性效應(yīng)基因所決定的，是可以遺傳的部分，其效應(yīng)值大小一般與相應(yīng)性狀的遺傳可能性成正比，一般配合力高的相應(yīng)性狀，其遺傳力也高，同時(shí)受外界環(huán)境條件的影響較小[8]。為了真實(shí)地評(píng)價(jià)12 個(gè)供試自交系的表現(xiàn)與利用價(jià)值，本試驗(yàn)以黑龍江省早晚2 個(gè)主栽品種先玉335、綏玉7 為對(duì)照，2 個(gè)骨干自交系PH4CV、綏系701 為測(cè)驗(yàn)種，利用NC Ⅱ遺傳交配設(shè)計(jì)，分析12 個(gè)供試自交系10 個(gè)性狀的一般配合力效應(yīng)（表4）。

基于外來(lái)自交系的種質(zhì)創(chuàng)新策略之一是利用它們作為少數(shù)性狀的基因供體，改良本地的優(yōu)良自交系[9]。本研究即重點(diǎn)利用自交系PH6WC 籽粒脫水速度快的特性改良國(guó)內(nèi)骨干種質(zhì)。在供試的12個(gè)玉米自交系中，籽粒收獲含水量、單株產(chǎn)量等綜合性狀一般配合力效應(yīng)表現(xiàn)較好的自交系有SQ01、SQ02、SQ04、SQ09。其中SQ01 具有單株產(chǎn)量高、禿尖小、籽粒收獲含水量低等性狀一般配合力效應(yīng)高的優(yōu)點(diǎn)，育種者可利用其直接進(jìn)行組配雜交組合。但是SQ01 的穗粗和穗行數(shù)配合力效應(yīng)較低，在組配和改良利用時(shí)注意選擇具有增加果穗穗粗與穗行數(shù)的種質(zhì)與之性狀互補(bǔ)；SQ09 的各方面產(chǎn)量一般配合力效應(yīng)均較高，其后代具有較高的產(chǎn)量潛力，育種家可直接利用SQ09 組配高產(chǎn)組合，同時(shí)由于SQ09 的穗軸粗與籽粒收獲含水量配合力較高，建議在組配與改良利用時(shí)選擇穗軸細(xì)、籽粒脫水快的種質(zhì)與其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；SQ04 的表現(xiàn)從一般配合力效應(yīng)數(shù)據(jù)可看出，產(chǎn)量、籽粒收獲含水量等性狀一般配合力效應(yīng)表現(xiàn)較好，缺點(diǎn)是穗軸粗、百粒重低、出籽率低，直接利用價(jià)值中等，可嘗試?yán)盟胼S細(xì)、百粒重高、出籽率高的自交系與之組配與改良利用；SQ02 在降低籽粒收獲含水量和增加果穗行粒數(shù)的配合力效應(yīng)表現(xiàn)良好，缺點(diǎn)是單株產(chǎn)量較低與禿尖較長(zhǎng)，直接利用價(jià)值中等，可嘗試?yán)脽o(wú)禿尖、單株產(chǎn)量高的自交系與之組配和改良。

表4 12 個(gè)群體自交系的性狀一般配合力效應(yīng)

供試的群體自交系中，SQ3、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ10、SQ11、SQ12 等8 個(gè)自交系在籽粒收獲含水量、單株產(chǎn)量等其他方面性狀的一般配合力效應(yīng)值都較差，直接組配利用和遺傳改良的價(jià)值都較低，予以淘汰。

3 結(jié)論與討論

美國(guó)種質(zhì)系譜來(lái)源清晰，遺傳變異豐富，從中鑒別和篩選有利等位基因供體來(lái)拓展我國(guó)玉米種質(zhì)基礎(chǔ)是提高我國(guó)玉米種質(zhì)資源多樣性的有效途 徑[10]。當(dāng)前國(guó)外引進(jìn)的種質(zhì)資源日益增多，但是可直接利用的卻并不多見，大多是國(guó)外商業(yè)雜交種成功推廣后而得以重視的親本，自交系PH6WC 就是其中的成功例子，PH6WC 屬于SS 類群的代表系，是美國(guó)先鋒公司在國(guó)內(nèi)大面積推廣的先玉335 玉米雜交種的母本[11]。通過(guò)對(duì)同一群體背景的12 份玉米自交系穗部性狀的一般配合力進(jìn)行研究，篩選出了4個(gè)產(chǎn)量、籽粒收獲含水量、出籽率等多方面一般配合力效應(yīng)較好的自交系，達(dá)到了利用具有脫水速度快、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)的國(guó)外自交系PH6WC 與具有早熟性好、耐密植、抗病性強(qiáng)、稈強(qiáng)抗倒伏等特性的本土骨干系，聚合有利基因、打破不利基因連鎖的目的。