自選糯玉米自交系的農(nóng)藝性狀配合力分析

◎劉興輝 韓智慧 李劍明 姜 龍

糯玉米是鮮食玉米的一種， 因其獨特的食用口感和風(fēng)味而受廣大鮮食玉米消費者的青睞[1]。糯玉米籽粒淀粉含量比普通玉米要高， 其中95%以上是支鏈淀粉， 多吃糯玉米有益于開胃、 降脂， 且糯玉米含有豐富的胡蘿卜素， 經(jīng)過人體吸收轉(zhuǎn)化后為維生素A，具有抗衰老保健的作用[2-3]。糯玉米雜交種與普通玉米雜交種類似， 均由兩個優(yōu)良的自交系雜交組配而來。 選育優(yōu)質(zhì)、 高效、廣適、 適口的糯玉米自交系， 是創(chuàng)新糯玉米種質(zhì)資源、 組配糯玉米雜交種的有效路徑。

配合力的高低是衡量一份玉米自交系有無利用價值的重要指標， 能否培育出優(yōu)質(zhì)的糯玉米品種， 則取決于糯玉米自交系之間的配合力[4-5]。為拓寬糯玉米育種的種質(zhì)資源， 使育成的自交系在生產(chǎn)上發(fā)揮最大價值， 本研究采用不完全雙列雜交NCⅡ設(shè)計對自主選育的糯玉米自交系進行配合力研究， 測定其主要性狀的配合力， 并進行分析， 以期為高效開展糯玉米新品種選育提供借鑒思路。

一、 材料與方法

（一） 試驗材料

2020年選用的8個自主選育的糯玉米自交系JN1510、 JN1512、 JN1521、 JN1525、 JN1530、JN1532、 JN1546和JN1558作為母本， 3個糯玉米自交系HN655、 HN656和HN662作為父本， 按照不完全雙列雜交NCⅡ設(shè)計組配24個糯玉米雜交組合， 于2021年5月種植于吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院旱作試驗田植物育種場圃。

（二） 試驗方法

于2021年在吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物育種場圃進行田間鑒定試驗。 試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計， 采取雙行區(qū)三次重復(fù)， 5 m行長， 65 cm行距， 25 cm株距，于5月1日進行播種， 田間管理同大田。 授粉后25天選取實驗小區(qū)的10株中間行材料測產(chǎn)并對其進行株高及穗位高的測量， 篩選出其中能作為有效材料進行研究的果穗進行室內(nèi)考種。 選取有代表性的5個鮮果穗測量穗粒重、 穗長、 穗粗、 行粒數(shù)、 皮渣率和支鏈淀粉含量等農(nóng)藝性狀。 借鑒前人的方法來測量皮渣率及支鏈淀粉含量[6-8]。

（三） 數(shù)據(jù)分析

以各性狀考種平均數(shù)為基礎(chǔ)， 利用Excel 2013和DPS 7.05對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析， 利用NC Ⅱ模型對組合間差異顯著的性狀進行配合力分析 [9-10]。

二、 結(jié)果與分析

（一） 各性狀的方差分析

將24份糯玉米雜交組合的8個性狀方差分析F值結(jié)果列于表1。 表中數(shù)據(jù)可知， 8個性狀的不同區(qū)組間均無顯著差異， 而不同組合間的性狀差異達到極顯著水平， 說明本試驗設(shè)能合理且有效地體現(xiàn)各雜交組合間的遺傳差異。 除測驗種 （P2）的穗粗未達到極顯著差異外， 其余均達到顯著或極顯著差異水平， 說明多數(shù)性狀GCA和SCA在親本和組合間存在真實的差異。

表1 8 個農(nóng)藝性狀的方差分析F 值

（二） 一般配合力分析

一般配合力 （general combining ability,GCA）是指存在一個特定的親本自交系與除他之外的許多親本自交系雜交， 在基因的加性效應(yīng)影響下，其后代關(guān)于某一數(shù)量性狀的平均特征， 且可遺傳給后代[11]。 由表2可知， 株高與穗位高方面，JN1521、 JN1532、 JN1546、 JN1558 和HN656 的GCA相對效應(yīng)值均為負值， 說明其株高和穗位高較低， 表明利用其組配雜交產(chǎn)生的后代可以增強抗倒伏能力； 在穗粒重方面， JN1510、 JN1512、JN1525、 JN1530、 JN1558、 HN655 和HN656 的GCA效應(yīng)值均為正值， 表明利用其組配雜交產(chǎn)生的后代穗粒重的產(chǎn)量較高； 穗長方面， JN1510、JN1512、 JN1521、 JN1525、 JN1530 和JN1558 的GCA相對效應(yīng)值為正值， 說明利用其組配雜交產(chǎn)生的后代在穗長方面較有優(yōu)勢； 在穗粗方面，JN1521、 JN1530、 JN1532、 JN1558、 HN655 和HN656相對效應(yīng)值均為正數(shù)， 表明用其作為親本雜交易產(chǎn)生穗粗的后代； 在行粒數(shù)方面，JN1510、 JN1512、 JN1521、 JN1525、 JN1530、JN1532和JN1558相對效應(yīng)值均為正數(shù)， 表明利用其配組雜交組合可能不同程度地增加所配組合的行粒數(shù)； 皮渣率方面， 除JN1546和HN665外， 其余9個糯玉米自交系的GCA效應(yīng)值均為負值， 說明利用這9個自交系組配的糯玉米雜交組合可降低后代的皮渣率， 且JN1530作為親本之一降低后代皮渣率的效果最好； 在支鏈淀粉含量方面，JN1532、 JN1558和HN656等3個自交系的GCA效應(yīng)值較大， 表明以這三個自交系作為親本之一組配雜交組合可提高后代的支鏈淀粉含量， 有助于提升糯玉米的食用口感。 綜上所述： JN1530、JN1558和HN656這3個糯玉米自交系的GCA效應(yīng)較優(yōu)， 雖然利用JN1530組配糯玉米雜交組合可以提升產(chǎn)量和品質(zhì)， 但其后代有倒伏的風(fēng)險， 而利用JN1558和HN656這兩個自交系組配糯玉米雜交組合產(chǎn)生的后代不僅可以增強抗倒伏能力， 還能提升產(chǎn)量和品質(zhì)。

（三） 各性狀的特殊配合力分析

特殊配合力 （specific combining ability,SCA） 指親本間雜交產(chǎn)生的后代對某一性狀的表現(xiàn)遠遠不同于兩親本這一性狀的平均表現(xiàn)值的特殊表現(xiàn)[11-12]。 由表3可知， 各性狀的不同組合間SCA效應(yīng)值變幅較大， 株高表現(xiàn)最好的雜交組合是JN1546×HN656； 穗位高表現(xiàn)最好的雜交組合是JN1546× HN662； 穗粒重和穗粗表現(xiàn)最好的雜交組合是JN1510× HN655； 穗長表現(xiàn)最好的雜交組合是JN1510× HN656； 行粒數(shù)表現(xiàn)最好的雜交組合是JN1530× HN656； 皮渣率表現(xiàn)最好的雜交組合是JN1530× HN656； 支鏈淀粉含量表現(xiàn)最好的雜交組合是JN1532× HN656。

（四） 遺傳參數(shù)分析

表4展示了參與試驗性狀的遺傳參數(shù)估計值，主要包含各性狀的GCA方差值、 SCA方差值、 廣義遺傳力以及狹義遺傳力， 分析數(shù)據(jù)可知： 穗長、 穗粗、 行粒數(shù)、 支鏈淀粉這三個性狀的遺傳效應(yīng)主要受加性基因的影響； 穗位高的遺傳效應(yīng)主要受非加性基因影響； 株高、 穗粒重、 皮渣率的GCA方差與SCA方差相差不大， 說明這些性狀的遺傳效應(yīng)同時受加性基因和非加性基因影響，由于其GAC方差略大， 說明這些性狀受加性基因的影響較大。

表2 8 份糯玉米自交系主要農(nóng)藝性狀的GCA 相對效應(yīng)值

表3 各組合性狀SCA 效應(yīng)分析結(jié)果

綜上所述， 株高、 穗粒重、 皮渣率此3個性狀的廣義遺傳力均較高， 且主要受加性基因影響， 宜在早代進行選擇； 而穗位高、 穗長、 穗粗、 支鏈淀粉含量的廣義遺傳力較高， 但狹義遺傳力較低， 宜在晚代進行選擇。

三、 討論與結(jié)論

我國是玉米種植大國， 各種類型的玉米在我國的種植面積越來越大， 糯玉米在中國有著悠久的種植歷史[13-14]。 近年來，隨著人民生活水平的提高， 消費者對糯玉米的要求也越來越高， 迫使著糯玉米育種的快速發(fā)展， 但受限于種質(zhì)資源的狹窄， 擴充種質(zhì)資源已是目前急需的工作[14-15]。

本試驗通過對8個糯玉米自交系和3個測驗種的配合力分析表明， JN532、 JN546和JN558在株高和穗位高上的GCA效應(yīng)值為負值， 說明在株高和穗位高上表現(xiàn)較好， 可用來選育抗倒伏的后代； JN1530、 HN655 和HN656 三 個 品 種 在 穗 粒重、 穗長、 穗粗和行粒數(shù)上的GCA效應(yīng)值最高，說明其在穗粒重、 穗長、 穗粗和行粒數(shù)表現(xiàn)較好， 可用來提升后代品質(zhì)。 一般配合力表現(xiàn)最好的三個品種是JN1558、 JN1525和HN656， 用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不但可以增強抗倒伏能力， 還可以增加糯玉米品質(zhì)， 綜合表現(xiàn)最好的的自交系是JN1558。本研究中特殊配合力最高的組合是JN1530×HN656， 其 次 是JN1510 ×HN656 和JN1546 ×HN656。 由此可見， 一般配合力高的兩個自交系特殊配合力組配度不一定高， 而特殊配合力高的雜交組合中， 必須有一般配合力較高的一個或兩個自交系。

然而， 本研究受供試親本數(shù)量及測定農(nóng)藝性狀數(shù)量的影響， 自選的8份糯玉米自交系的應(yīng)用潛力有待進一步開展相關(guān)試驗進行挖掘， 以期為更好地利用其組配糯玉米雜交種提供理論支撐。