甜玉米自交系主要性狀的配合力分析

王曉娟　寇思榮　何海軍　劉忠祥　楊彥忠　劉海鷹

摘要：為選育出強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)且高商品價(jià)值的甜玉米雜交種，采用NCⅡ不完全雙列雜交設(shè)計(jì)的原理和方法，選用11個(gè)玉米自交系組配了30個(gè)雜交組合，分別對(duì)雜交組合的收獲期，株高、穗位、穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗重和外觀及蒸煮品質(zhì)等10個(gè)性狀的進(jìn)行一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）分析，并估算其遺傳參數(shù)。結(jié)果表明，ST3、ST6、S4和S5的GCA效應(yīng)值表現(xiàn)優(yōu)良，可以作為組配強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合的優(yōu)良自交系。篩選出4個(gè)表現(xiàn)較好的組合（ST3×S4、ST2×S5、ST1×S3和ST6×S3）。各性狀遺傳參數(shù)分析表明：收獲期、品質(zhì)、穗行數(shù)、穗粗和單穗重的廣義遺傳力和狹義遺傳力均較高，多受加性基因控制，可進(jìn)行早代選擇;禿尖長(zhǎng)的狹義遺傳力較低，受非加性基因作用相對(duì)較大，宜在晚代加以選擇。

關(guān)鍵詞：甜玉米;自交系;主要性狀;配合力;遺傳參數(shù)

中圖分類號(hào)：S513? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2019）04-0005-06

Abstract： In order to select sweet corn hybrids with strong heterosis and high commodity value， 30 hybridized combinations were made from 11 sweet corn inbred lines by using the method and principle of incomplete dual cross. To 30 hybrid combinations， an analysis of general combining ability（GCA）? and specific combining ability（SCA）? was performed and genetic parameters was estimated including a total of eight traits in plant height， ear position， ear length， bald tip length， ear rows， row grains， single panicle weight， Appearance and cooking quality. The results showed that ST3， ST6， S4 and S5 can be used as good inbred lines with strong advantage combination because of excellent GCA effect value. Five good combinations （ST3×S4、ST2×S5、ST1×S3、ST6×S3） were screened. The analysis of genetic parameters showed that the broad heritability and narrow heritability of harvest time， quality， rows per ear， ear diameter and single ear weight were higher， which were mostly controlled by additive genes and could be used for early generation selection. The narrow heritability of bald tip length was lower and was relatively affected by non-additive genes， so it was suitable to be selected in later generation.

Key words：Sweet corn;Inbred lines;Main characters;Combining ability;Genetic parameter

甜玉米（Zea mays L. saccharata Sturt）是玉米屬的一個(gè)甜質(zhì)型玉米亞種，因其具有豐富的營(yíng)養(yǎng)及甜、鮮、脆、嫩的特色，多樣化的加工產(chǎn)品深受各階層消費(fèi)者青睞。隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國(guó)甜玉米育種引來(lái)新的機(jī)遇和高峰[1 ]。選擇優(yōu)異的高配合力的自交系組配強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的雜交組合是甜玉米育種的關(guān)? ? ?鍵[2 - 3 ]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在農(nóng)作物相關(guān)性狀的配合力和遺傳參數(shù)方面已有大量的研究[4 - 6 ]。近幾年隨著甜玉米產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，其雜種優(yōu)勢(shì)利用研究突飛猛進(jìn)[7 - 10 ]。甜玉米胚乳受一個(gè)或幾個(gè)隱性基因控制的突變體，遺傳背景復(fù)雜，很多親本配合力，親緣關(guān)系等尚不清楚。本試驗(yàn)采用NCII不完全雙列雜交設(shè)計(jì)，對(duì)育成的11個(gè)甜玉米自交系的10個(gè)主要性狀進(jìn)行了一般配合力、特殊配合力及遺傳效應(yīng)分析，旨在為自交系利用和甜玉米育種提供科學(xué)依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料

選用甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所玉米室提供的11個(gè)甜玉米自交系為適應(yīng)材料，其中，以新選育的ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、ST6共6個(gè)自交系為父本（P1），以自育骨干系S1、S2、S3、S4、S5為母本（P2）。

1.2? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所張掖試驗(yàn)場(chǎng)基地進(jìn)行。按照6×5不完全雙列雜交法（NCII）于2015年組配出F1雜交組合30個(gè)，收獲F1種子，2016年4月22日播種。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，3行區(qū)，行長(zhǎng)7.00 m，寬窄行種植，寬行0.80 m，窄行0.40 m，株距0.25 m。每小區(qū)中間行除兩頭連續(xù)10株套袋授粉用于考種，其余管理措施與大田一致。

1.3? ?調(diào)查項(xiàng)目

對(duì)參試組合的出苗期、抽穗期、吐絲期、收獲期、株高和穗位進(jìn)行田間調(diào)查。授粉后23 d采收套袋授粉的10株玉米進(jìn)行考種，調(diào)查穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗鮮重等性狀。對(duì)鮮穗外觀及蒸煮品質(zhì)進(jìn)行了蒸煮、品嘗與鑒定，根據(jù)農(nóng)業(yè)部頒布甜玉米行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T523-2002）進(jìn)行打分，數(shù)據(jù)采用Excel和DPS7.05軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?性狀的方差分析

對(duì)組配的30個(gè)雜交組合的收獲期，株高、穗位、穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗重和外觀及蒸煮品質(zhì)等10個(gè)性狀進(jìn)行方差分析（表1），結(jié)果表明，除禿尖長(zhǎng)外，其它性狀的區(qū)組間差異均未達(dá)到顯著水平，說(shuō)明試驗(yàn)3重復(fù)間誤差小。10個(gè)性狀的組合間差異均達(dá)到極顯著水平，說(shuō)明這些性狀在組合間存在著真實(shí)的遺傳差異。進(jìn)一步分析親本一般配合力方差和親本間特殊配合力方差，結(jié)果表明，P1的一般配合力效應(yīng)對(duì)禿尖長(zhǎng)影響不顯著，對(duì)株高和穗長(zhǎng)的影響達(dá)顯著水平，對(duì)其它性狀的影響均達(dá)極顯著水平;P2的一般配合力效應(yīng)對(duì)禿尖長(zhǎng)影響不顯著，對(duì)株高、穗位和穗長(zhǎng)的影響達(dá)顯著水平，對(duì)其它性狀的影響均達(dá)極顯著水平;而組合的特殊配合力效應(yīng)對(duì)10個(gè)性狀均存在極顯著的影響，說(shuō)明這10個(gè)性狀的遺傳是受加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)共同作用的結(jié)果。

2.2? ?一般配合力（GCA）分析

對(duì)表2的GCA效應(yīng)值分析可以看出，各自交系的10個(gè)性狀的GCA效應(yīng)值均表現(xiàn)為正、負(fù)向兩類，表明在群體均值的基礎(chǔ)上發(fā)揮其不同的作用。穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗重和品質(zhì)的GCA效應(yīng)值正值越大越有利，禿尖長(zhǎng)負(fù)值越大表明禿尖越短，收獲期、株高和穗位的GCA效應(yīng)值因育種目標(biāo)不同要求不同。同一性狀在不同自交系間GCA效應(yīng)值差異也很大，均表現(xiàn)為正、負(fù)向兩類。利用這些差異可以在育種中有目的地選擇親本進(jìn)行互補(bǔ)，以期組配出理想的組合。

P1組親本的GCA效應(yīng)值中，ST1自交系除品質(zhì)外，其他性狀的GCA的效應(yīng)值均為負(fù)值;ST2可增加株高、穗位和禿尖長(zhǎng)，其他性狀GCA表現(xiàn)均為負(fù)向效應(yīng);ST3自交系除縮短禿尖長(zhǎng)外，其他性狀GCA表現(xiàn)均為正向效應(yīng);ST4自交系可降低收獲期、穗粗、穗行數(shù)、單穗重和品質(zhì)，其他性狀GCA表現(xiàn)均為正向效應(yīng);ST5可增加收獲期、穗行數(shù)和單穗重，其他性狀GCA表現(xiàn)均為負(fù)向效應(yīng);ST6自交系除降低株高和穗位外，其他性狀均表現(xiàn)為正向效應(yīng)。

P2組親本的GCA效應(yīng)值中，S1自交系的除收獲期、穗粗、穗行數(shù)和品質(zhì)外，其他性狀GCA表現(xiàn)均為負(fù)向效應(yīng); S2可減小穗長(zhǎng)、行粒數(shù)和品質(zhì)，其他性狀GCA表現(xiàn)均為正向效應(yīng);S3自交系增加株高、穗位和禿尖長(zhǎng)，其他性狀GCA表現(xiàn)均為負(fù)向效應(yīng);S4自交系可降低收獲期、株高、穗位和穗行數(shù)，其他性狀GCA表現(xiàn)均為正向效應(yīng);S5可降低收獲期、穗粗和穗行數(shù)，其他性狀GCA表現(xiàn)均為正向效應(yīng)。

2.3? ?特殊配合力（SCA）分析

對(duì)表3的SCA效應(yīng)值分析可以看出， 30個(gè)雜交組合10個(gè)性狀的SCA效應(yīng)值有很大差異，穗長(zhǎng)的SCA正效應(yīng)值最大組合為ST4/S3（13.17），穗粗的SCA 正效應(yīng)值最大的組合為ST1/S3（9.53），穗行數(shù)的SCA正效應(yīng)值最大的組合為ST5/S2（10.59），行粒數(shù)的SCA正效應(yīng)值最大的組合為ST5/S1（8.86），單穗重的SCA正效應(yīng)值最大的組合為ST5/S2（20.94），品質(zhì)的SCA正效應(yīng)值最大的組合為ST4/S4（2.54），禿尖長(zhǎng)的SCA負(fù)效應(yīng)值最大的組合為ST5/S5（-101.8）。收獲期的SCA正效應(yīng)值最大的組合為ST4 / S5（1.68），負(fù)效應(yīng)值最大的組合為ST4 / S1（-1.45）;株高的SCA正效應(yīng)值最大的組合為ST3/S4（21.25），負(fù)效應(yīng)值最大的組合為ST3/S1（-13.81）;穗位的SCA正效應(yīng)值最大的組合為ST3/S4（46.92），負(fù)效應(yīng)值最大的組合為ST4/S4（-32.13）。

2.4? ?遺傳參數(shù)估算和分析

從配合力方差分析結(jié)果（表4）可以看出，收獲期、品質(zhì)、穗行數(shù)、穗粗的親本GCA方差占主要優(yōu)勢(shì)，占總方差的94.13%～73.02%，說(shuō)明在這些性狀的遺傳表現(xiàn)中親本加性基因效應(yīng)起主導(dǎo)作用，應(yīng)注重自交系的篩選。株高、穗位、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)和單穗重的親本GCA方差占總方差的44.52%～66.98%， GCA方差與SCA方差沒(méi)有太大差異，說(shuō)明這些性狀的遺傳表現(xiàn)中受加性和非加性基因效應(yīng)共同影響，應(yīng)根據(jù)一般配合力和特殊配合力相結(jié)合進(jìn)行選擇。禿尖長(zhǎng)SCA方差占主要優(yōu)勢(shì)，占總方差的88.32%，說(shuō)明該性狀主要受非加性效應(yīng)影響。性狀表現(xiàn)受外部環(huán)境影響大，在生產(chǎn)種植中要特別注意。

遺傳力反映的是親代的性狀遺傳給子代的一種能力。從各性狀的遺傳力看，收獲期、品質(zhì)、穗粗和單穗重的廣義遺傳力和狹義遺傳力分別達(dá)到95.00%～97.59%和65.36%～89.42%，均表現(xiàn)較高，這些性狀可以適當(dāng)早代選擇。而禿尖長(zhǎng)的狹義遺傳力較低，為9.62%，說(shuō)明禿尖長(zhǎng)易受環(huán)境因素影響，可以在晚代加以選擇。其它性狀的遺傳力表現(xiàn)居中。

3? ?結(jié)論和討論

通過(guò)對(duì)11個(gè)甜玉米自交系10個(gè)主要性狀的GCA分析可見(jiàn)， ST3和ST6的GCA效應(yīng)在大部分性狀上表現(xiàn)為正向效應(yīng)，其中ST3能縮短禿尖長(zhǎng)，具有最高的穗位高和穗行數(shù)GCA值;ST6具有最高的品質(zhì)、單穗重和穗粗GCA值，S4和S5禿尖長(zhǎng)外，其它性狀基本表現(xiàn)為有利的效應(yīng)。這4個(gè)自交系綜合性狀較好，有增產(chǎn)的潛力，為選育優(yōu)良組合的優(yōu)勢(shì)自交系，可直接利用，但在選擇親本與ST3測(cè)配時(shí)，應(yīng)注意對(duì)穗位高的篩選，與S4、S5和ST6測(cè)配時(shí)則注意對(duì)禿尖長(zhǎng)的篩選。ST2自交系的GCA效應(yīng)在大部分性狀上表現(xiàn)為不利效應(yīng)，利用時(shí)要慎重考慮。另外6個(gè)自交系也具有一定的利用價(jià)值，但由于性狀不利效應(yīng)較多，尚需改良。

甜玉米組合的優(yōu)劣首先要考慮外觀及蒸煮品質(zhì)與產(chǎn)量，其次是禿尖長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)等其它性狀綜合考量。通過(guò)對(duì)各組合的SCA效應(yīng)值分析，表現(xiàn)較好的組合有ST3/S4、ST2/S5、ST1/S3和ST6/S3。結(jié)合各親本一般配合力分析結(jié)果，某一性狀SCA表現(xiàn)好的組合，其親本該性狀GCA表現(xiàn)不一定好，如ST5/S1組合的行粒數(shù)性狀SCA值為8.86，高于其他組合，但兩親本各自的GCA 均為負(fù)值。因此，在選育甜玉米自交系過(guò)程中，既要注重一般配合力的篩選又要加強(qiáng)特定組合的選擇。

從各性狀的群體遺傳參數(shù)分析可知，收獲期、品質(zhì)、穗行數(shù)、穗粗和單穗重等性狀多受加性基因控制，在選育自交系時(shí)宜在早代選擇，在選擇配組親本時(shí)對(duì)這些性狀也要加強(qiáng)篩選，而禿尖長(zhǎng)受非加性基因作用相對(duì)較大，宜在晚代加以選擇。

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（本文責(zé)編：鄭立龍）