10份甜糯雙隱性玉米自交系的農(nóng)藝及品質(zhì)性狀配合力分析

劉勵(lì)蔚 馮詠琪 樸蓮玉 唐銘 王化冰 張?jiān)茖W(xué)

摘? ? 要：為篩選適宜東北地區(qū)推廣種植的甜糯玉米新品種，以10份甜糯雙隱性玉米自交系為母本（P1），3份糯玉米自交系為父本（P2），采用不完全雙列雜交NCⅡ設(shè)計(jì)，配置玉米雜交組合并對(duì)10個(gè)農(nóng)藝及品質(zhì)性狀進(jìn)行配合力分析，具體為株高、穗位高、穗長、穗粗、穗行數(shù)、穗粒質(zhì)量、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量、皮渣率和支鏈淀粉含量。結(jié)果表明：一般配合力方面，JT124在穗長、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量、皮渣率和支鏈淀粉含量等方面表現(xiàn)最好，較好的自交系有JT120、JT111、JT113。特殊配合力方面，組合JT124×JN55、JT124×JN88、JT120×JN55表現(xiàn)較好。JT124、JT120、JT111和JT113可直接利用，其余自交系需經(jīng)改良后再進(jìn)一步利用。株高、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒質(zhì)量等性狀應(yīng)在早代進(jìn)行選擇，而穗位高、穗粗、皮渣率和支鏈淀粉含量等性狀應(yīng)在晚代進(jìn)行選擇，該選育特點(diǎn)更有利于育種家科學(xué)設(shè)定育種目標(biāo)并選擇合適的親本自交系。

關(guān)鍵詞：甜糯；自交系；農(nóng)藝性狀；配合力

中圖分類號(hào)：S513? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.05.005

Abstract： In order to screen new sweet and waxy corn varieties suitable for promotion and planting in Northeast China， 10 sweet-waxy double recessive maize inbred lines were used as female parents（P1）， and 3 waxy maize inbred lines as the male parent （P2）， using the incomplete di-column NCⅡ design， the configuration and combination of plant height， ear height， grain weight per ear， ear length， ear diameter， number of rows per ear， number of grains per row， 100-grain weight， combining ability analysis of 10 agronomic traits such as skin residue rate and amylopectin content. The results showed that： in general combining ability， JT124 had the best performance in ear length， number of grains per row， 100-grain weight， skin residue rate and amylopectin content. The better inbred lines were JT120， JT111 and JT113. In terms of special combining force， the better combinations are JT124×JN55， JT124×JN88， JT120×JN55. JT124， JT120， JT111 and JT113 can be used directly， and the other inbred lines can be improved and then used. Traits such as plant height， number of rows per ear， number of grains per row and 100-grain weight should be selected in the early generation， while traits such as ear height， ear diameter， skin residue rate and amylopectin content should be selected in the later generation. Based on this， breeding targets can be targeted and suitable parental inbred lines can be selected.

Key words： sweet glutinous; inbred lines; agronomic traits; combining ability

隨著社會(huì)生活水平的提高，人們不僅滿足于一日三餐的飽腹，而且更加注重膳食合理、營養(yǎng)均衡。鮮食玉米作為低脂粗膳食的代表，口感軟糯，味道鮮香，營養(yǎng)含量豐富，深受人們喜愛。近幾年市場對(duì)鮮食玉米需求量不斷增加，促進(jìn)了我國鮮食甜糯玉米的育種、繁育和推廣事業(yè)的快速發(fā)展[1-3]。目前，市面上的鮮食玉米主要為甜糯型鮮食玉米，糯玉米通過蒸煮后形成粘滯性較高的糊狀物，冷卻后不易發(fā)硬，入口順滑，甜玉米胚乳中含有大量的水溶性多糖，食用時(shí)帶粘性，口感極好[4-5]，而甜糯型玉米則兼顧以上2種玉米的優(yōu)良特性，成為鮮食玉米的新寵。但目前我國甜糯玉米相對(duì)稀缺，最佳收獲期短，需要人工采收，工作量大，成本附加值高。因此，選育甜糯玉米新品種是亟需解決問題的根本途徑。本研究采用NCⅡ設(shè)計(jì)（不完全雙列雜交）對(duì)10份適宜機(jī)收的甜糯雙隱性玉米自交系進(jìn)行配合力研究，對(duì)主要性狀進(jìn)行配合力分析，以期為甜糯玉米育種提供理論依據(jù)，為糯玉米種質(zhì)資源研究方面提供了新的參考依據(jù)，使糯玉米自交系在生產(chǎn)中發(fā)揮更多的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2020年5月，以新選育的10份甜糯雙隱性玉米自交系JT111、JT113、JT116、JT120、JT124、JT128、JT131、JT135、JT139和JT145為母本，以3份糯玉米自交系 JN44、JN55和JN88為父本，按照不完全雙列雜交 NCⅡ設(shè)計(jì)，組配30個(gè)雜交組合，種植于北方玉米育種基地。

1.2 試驗(yàn)方法

2021年，在北方玉米育種基地開展田間鑒定試驗(yàn)。試驗(yàn)起壟種植，采用3次重復(fù)，雙行區(qū)，5 m行長，60 cm行距的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，株距 25 cm，每行種植 21 株。5月1日播種，田間管理同鮮食玉米生產(chǎn)大田。所有試驗(yàn)材料均在授粉后的第25天進(jìn)行測產(chǎn)，株高、穗位高具體測量方法是連續(xù)選取小區(qū)中間行的10株玉米進(jìn)行（每行靠近過道的3株除外），將10穗有效果穗收獲后進(jìn)行室內(nèi)考種，并從中篩選5個(gè)鮮果穗測量其余農(nóng)藝性狀，包括穗長、穗粗、穗行數(shù)、百粒質(zhì)量、行粒數(shù)、穗粒質(zhì)量、支鏈淀粉含量，以及皮渣率。

皮渣率的測定：本研究參照袁吉[6]對(duì)皮渣率的測定方法，在乳熟期對(duì)鮮果穗進(jìn)行采收，從收獲的果穗中取3個(gè)混合脫粒并混勻，平均分成2份，每份100 g。其中一份放入烘箱中70 ℃恒溫烘至恒質(zhì)量，記錄此時(shí)干質(zhì)量為m1，另一份放入豆?jié){機(jī)中少量多次加入清水，高速攪打成漿，每隔15 s攪打15 s，預(yù)先稱好60目分樣篩的準(zhǔn)確干質(zhì)量m2，同時(shí)編號(hào)，將豆?jié){機(jī)網(wǎng)罩中的玉米皮渣導(dǎo)入分樣篩中，流水緩慢沖涮網(wǎng)罩，直到網(wǎng)罩的玉米皮渣全部濾入60目篩中，沖洗皮渣的水流要細(xì)，以免水流過大使皮渣溢到分樣篩以外，沖至水流清澈，最后連同分樣篩與玉米皮渣一起放入鼓風(fēng)烘干箱80 ℃烘干，直至恒質(zhì)量后取出冷卻后稱質(zhì)量（m3）。

鮮食甜糯玉米皮渣率=（m3-m2）/m1×100%

支鏈淀粉含量測定：參照田密等[7]的測量方法，對(duì)在乳熟期成熟的3穗鮮果穗進(jìn)行脫粒，先將新鮮籽粒放置于干燥箱中110 ℃殺青，隨后變溫為65～70 ℃烘干至恒質(zhì)量，將恒重后的籽粒放入微量粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，用篩孔為100目的篩網(wǎng)進(jìn)行清選，用0.01 g精度電子天平準(zhǔn)確稱取樣品0.2 g后，再測量玉米籽粒中的支鏈淀粉含量（蒽酮比色法）[8]，取3次重復(fù)平均值作為樣品觀察值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

以各性狀考種平均數(shù)為基礎(chǔ)，先用Excel 2010初步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而后采用DPS7.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀的方差分析

通過對(duì)30個(gè)雜交組合的10個(gè)農(nóng)藝及品質(zhì)性狀進(jìn)行配合力方差分析，結(jié)果見表1。10個(gè)性狀區(qū)組間均無顯著差異，說明本研究選擇的田塊地力相似，可以排除土壤肥力差異，設(shè)計(jì)合理。組合間各性狀差異均達(dá)到極顯著水平，表明本研究所選性狀在不同雜交組合間真實(shí)存在著遺傳差異。除測驗(yàn)種（父本，P2）的穗粗和穗行數(shù)一般配合力（GCA）差異未達(dá)顯著水平外，其余性狀在一般配合力和特殊配合力均達(dá)到顯著差異或極顯著差異水平。這說明大部分性狀的一般配合力及特殊配合力親本間和組合間存在真實(shí)差異。

2.2 各性狀的一般配合力分析

一般配合力（GCA）是指一個(gè)親本品種與其他若干個(gè)親本品種雜交產(chǎn)生的后代中，在某個(gè)數(shù)量性狀上表現(xiàn)出的平均值，是可以遺傳的[10]。根據(jù)表2數(shù)據(jù)可以歸納，不同的自交系材料在同一性狀的一般配合力效應(yīng)值不同，同一自交系材料在不同性狀上的一般配合力效應(yīng)值也不相同，沒有一個(gè)自交系能兼顧所有的優(yōu)良性狀于一身，在選擇育種目標(biāo)時(shí)就需要有針對(duì)性的去選擇合適的自交系進(jìn)行組配。

在株高與穗位高方面，JT116、JT128、JT131、JT135和JN88的GCA相對(duì)效應(yīng)值均為負(fù)值，說明利用其組配的雜交組合可能會(huì)有效地降低雜交后代的株高與穗位高，能一定程度的增強(qiáng)抗倒伏能力。在穗粒質(zhì)量方面，JT111、JT113、JT120、JT124、JT135、JT139、JT145、JN44和JN55的GCA相對(duì)效應(yīng)值均為正值，說明利用其組配的雜交組合能有效提高雜交后代穗粒質(zhì)量，對(duì)產(chǎn)量影響較大，其中JT111的GCA相對(duì)效應(yīng)值最高。在穗長方面，JT111、JT113、JT116、JT120、JT124、JT135、JT139、JT145、JN44、JN55和JN88的GCA相對(duì)效應(yīng)值均為正值，說明利用其組配的雜交組合可能會(huì)有效地增加雜交后代的穗長，其中JT124尤為顯著。在穗粗方面，JT111、JT113、JT116、JT120、JT128、JT139、JT145、JN44、JN55和JN88的GCA相對(duì)效應(yīng)值均為正值，說明利用其組配的雜交組合可能會(huì)有效地增加雜交后代的穗粗。在穗行數(shù)方面，JT111、JT113、JT116、JT124、JT135、JT139、JT145、JN55和JN88的GCA相對(duì)效應(yīng)值均為正值，說明利用其組配的雜交組合可能會(huì)有效地增加雜交后代的穗行數(shù)。在行粒數(shù)方面，JT111、JT113、JT116、JT120、JT124、JT128、JT139、JN44、JN55和JN88的GCA相對(duì)效應(yīng)值均為正值，說明利用其組配的組合能有效地增加雜交后代的行粒數(shù)，其中JT124最為顯著。在百粒質(zhì)量方面，JT111、JT113、JT116、JT120、JT124、JT131、JT139、JN44、JN55和JN88的GCA相對(duì)效應(yīng)值均為正值，說明利用其組配的組合能有效地增加雜交后代的百粒質(zhì)量，對(duì)產(chǎn)量影響較大，其中JT124的GCA相對(duì)效應(yīng)值最高。在皮渣率方面，JT124的GCA相對(duì)效應(yīng)值最低、皮渣最少，反之GCA值越高皮渣則越多，說明利用JT124組配的組合能有效地減少雜交后代的皮渣，對(duì)增強(qiáng)口感的作用較大。在支鏈淀粉含量方面，JT124的GCA相對(duì)效應(yīng)值最大，說明利用其組配的組合能有效地增加雜交后代的支鏈淀粉含量，與減少皮渣率一樣，對(duì)增強(qiáng)口感有較大作用。綜合來看，JT124在穗長、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量、皮渣率和支鏈淀粉含量等方面表現(xiàn)最好，該自交系作為親本具有較好的應(yīng)用前景。

2.3 各性狀的特殊配合力分析

特殊配合力（SCA）是指在某個(gè)特定的組合中，兩個(gè)親本自交系雜交產(chǎn)生的雜種一代性狀表現(xiàn)中，偏離親本平均表現(xiàn)的特殊效應(yīng)。它受基因型中的顯性和上位性效應(yīng)[11-12]影響。通常在測定一般配合力的基礎(chǔ)上，選用一般配合力較高的自交系此外還要測定該自交系的特殊配合力。結(jié)果如表3所示，對(duì)正、負(fù)向組合數(shù)，效應(yīng)值變幅，正、負(fù)向效應(yīng)值最大的雜交組合數(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)。由表3可知，10個(gè)測量性狀的SCA效應(yīng)值在不同組合間變幅較大，其中株高表現(xiàn)最優(yōu)的是組合JT131×JN88，穗位高表現(xiàn)最優(yōu)的是組合JT128×JN88，穗粒重表現(xiàn)最好的是組合JT111×JN44，穗長表現(xiàn)最好的組合是JT120×JN55，穗粗表現(xiàn)最好的組合是JT120×JN88，穗行數(shù)和支鏈淀粉含量表現(xiàn)最好的組合是JT124×JN88，行粒數(shù)、百粒質(zhì)量和皮渣率表現(xiàn)最好的組合是JT124×JN55。由此推論，一對(duì)親本組合的一般配合力高不能推測其特殊配合力水平也高，而該親本組合的特殊配合力高則可推測其一般配合力水平也高。因此，在玉米育種工作中，不僅要注重一般配合力的篩選，還應(yīng)注重特殊配合力的篩選[13]。

2.4 遺傳參數(shù)分析

廣義遺傳力是指遺傳方差占表現(xiàn)型方差的百分?jǐn)?shù)，狹義遺傳力是指加性方差占表現(xiàn)型方差的百分?jǐn)?shù)，數(shù)值的大小直接反映出親代性狀能夠穩(wěn)定遺傳給后代的能力，數(shù)值越大遺傳穩(wěn)定性越強(qiáng)，反之則越小[7]。由表4可知，株高、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒質(zhì)量的GCA方差遠(yuǎn)大于SCA方差，表明株高、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒質(zhì)量等4個(gè)性狀受加性基因影響較大；穗位高的GCA方差遠(yuǎn)小于SCA方差，表明非加性基因?qū)λ胛桓咝誀钣绊戄^大；穗粒質(zhì)量、穗長、穗粗、皮渣率和支鏈淀粉含量的GCA方差略大于SCA方差，表明加性基因和非加性基因同時(shí)影響這些性狀，其中受加性基因影響大于受非加性基因影響。表4中支鏈淀粉含量的廣義遺傳力小于0.42，株高、百粒質(zhì)量和皮渣率等其余性狀的廣義遺傳力均大于0.42，而穗位高、穗粗、皮渣率、支鏈淀粉含量的狹義遺傳力均低于0.32。

綜上所述，株高、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒質(zhì)量等4個(gè)性狀主要受加性基因影響，其廣義遺傳力較高，適合在育種早代篩選；而皮渣率、支鏈淀粉含量、穗位高和穗粗雖然廣義遺傳力也高，但其狹義遺傳力較低，適合在育種晚代篩選。

3 討論與結(jié)論

我國是全球第二大玉米生產(chǎn)國和消費(fèi)國，玉米也是我國的第一大糧食作物，作為糧食、經(jīng)濟(jì)、飼料兼用的作物，對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大的影響。目前，隨著生活水平的提高，人們對(duì)鮮食玉米的需求飆升，但鮮食玉米種植缺口較大、市場供應(yīng)不足[14-16]。這就對(duì)育種家提出了更高的要求，要求育種家能夠滿足玉米生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，選育出高產(chǎn)量、高品質(zhì)的品種，應(yīng)用雜種優(yōu)勢進(jìn)行玉米育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是選育優(yōu)良自交系。配合力是自交系的“生命力”，也是進(jìn)行選育優(yōu)良新品種的基礎(chǔ)，擁有一批好的自交系既能夠準(zhǔn)確的制定育種目標(biāo)，也能夠加快育種進(jìn)程。

本研究通過對(duì)10份甜糯雙隱性自交系和3個(gè)測驗(yàn)自交系的配合力分析發(fā)現(xiàn)，甜糯雙隱性自交系JT131的株高和穗位高GCA效應(yīng)值最低，可以用來降低后代的株高與穗位高。李來玲等[11]研究表明，利用玉米自交系昌7-2-6為親本的小區(qū)株高和穗位高GCA為負(fù)，因此該材料能夠培育出理想株型。JT120在穗粒質(zhì)量、穗長和百粒質(zhì)量等性狀的GCA效應(yīng)值均較高，且能組配出多個(gè)優(yōu)良組合，是具有較高育種價(jià)值的自交系；JT111在穗粒質(zhì)量上的一般配合力最高，可用來增加雜交后代的穗粒質(zhì)量，但其行粒數(shù)與百粒質(zhì)量一般配合力較低，可改良后進(jìn)行雜交選育優(yōu)良新品種；JT113在穗長和穗行數(shù)上一般配合力最高，但在其他方面表現(xiàn)一般，可通過改良后可增加雜交后代的產(chǎn)量；JT124在穗長、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量、皮渣率和支鏈淀粉含量等方面表現(xiàn)最好，在株高、穗位高、穗粒質(zhì)量、穗粗等方面表現(xiàn)一般，幾個(gè)突出的優(yōu)良性狀組合也與該自交系有關(guān)，表明該親本自交系的一般配合力以及特殊配合力均較強(qiáng)，是極具育種價(jià)值的親本自交系，下一步可以該自交系為親本增加雜交后代的穗長、行粒數(shù)與百粒質(zhì)量，以便有針對(duì)性地開展甜糯玉米新品種選育工作。

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基金項(xiàng)目：吉林省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)專項(xiàng)資金（2130199）

作者簡介：劉勵(lì)蔚（1992—），女，吉林公主嶺人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事玉米育種研究。

通訊作者簡介：張?jiān)茖W(xué)（1967—），男，山東即墨人，正高級(jí)工程師，主要從事作物種質(zhì)資源研究。