吉林省不同時(shí)期骨干玉米黃改系主要性狀配合力分析

劉文國(guó)，李春雷，劉宏偉，王　敏，李　洋，張志軍，路　明，楊偉光*（.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)春　08；.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所/玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室（長(zhǎng)春），吉林　公主嶺　600；.吉林吉農(nóng)高新技術(shù)發(fā)展股份有限公司，吉林　公主嶺　600）

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吉林省不同時(shí)期骨干玉米黃改系主要性狀配合力分析

劉文國(guó)1, 2，李春雷3，劉宏偉2，王敏3，李洋1，張志軍2，路明2，楊偉光1*
（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)春130118；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所/玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室（長(zhǎng)春），吉林公主嶺136100；3.吉林吉農(nóng)高新技術(shù)發(fā)展股份有限公司，吉林公主嶺136100）

摘要：研究采用NCII設(shè)計(jì)，以吉V203、PH6WC、鄭58、MO17、97144為測(cè)驗(yàn)種，與黃早四及5份吉林省不同歷史時(shí)期主要應(yīng)用黃改系配制30個(gè)測(cè)交組合，利用完全區(qū)組田間試驗(yàn)，分析黃改系主要性狀配合力。結(jié)果表明，對(duì)黃早四遺傳改良因性狀而異。單株產(chǎn)量、行粒數(shù)、籽粒含水量和出籽率性狀無顯著變化，保持黃早四原有配合力。而散粉期、吐絲期、穗重、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、百粒重性狀則顯著改良。改良性狀呈現(xiàn)趨勢(shì)：四-444之后選育的黃改系延遲散粉、吐絲期，推遲生育期；向縮短穗粗方向改良；穗重、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、百粒重性狀向增加或減少兩個(gè)方向同時(shí)改良。綜合各性狀一般配合力，吉853表現(xiàn)最好。為吉林省玉米黃改系育種、生產(chǎn)應(yīng)用以及新一輪遺傳改良奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：吉林??；不同時(shí)期；黃改系；配合力

劉文國(guó),李春雷,劉宏偉,等.吉林省不同時(shí)期骨干玉米黃改系主要性狀配合力分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 47(1): 9-14.

Liu Wenguo, Li Chunlei, Liu Hongwei, et al. Analysis on combining ability of Huangzaosi and its derivative lines across different eras in Jilin Province[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2016, 47(1): 9-14. (in Chinese with English abstract)

玉米優(yōu)良自交系黃早四作為骨干親本衍生系列黃改系并應(yīng)用廣泛，為我國(guó)玉米育種和生產(chǎn)作出重大貢獻(xiàn)[1-2]。形成塘四平頭類群，建立了塘四平頭× Reid、塘四平頭×蘭卡斯特等雜種優(yōu)勢(shì)模式。黃早四具有配合力高，穗部綜合性狀好，抗大斑病和矮花葉病毒病，葉片上沖，株型緊湊，花粉量大，灌漿速度快，生育期適中，結(jié)實(shí)性好，適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，但也有抗倒性差、保綠性差、商品性差（黃白籽粒）、脫水較慢，易感或高感玉米絲黑穗病、彎孢菌葉斑病、青枯病、灰斑病、普通銹病、紋枯病等缺點(diǎn)[3]。因此，黃早四部分性狀和抗病性改良是玉米育種重點(diǎn)課題之一。

吉林省地處世界黃金玉米帶，是我國(guó)重要玉米主產(chǎn)區(qū)。20世紀(jì)80年代初引入黃早四，針對(duì)本區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)，對(duì)其抗玉米絲黑穗病和其他病害、自身產(chǎn)量及籽粒品質(zhì)等性狀不足重點(diǎn)改良。先后選育出四-444、吉853、四-287等優(yōu)良骨干自交系[4-5]，使塘四平頭種質(zhì)成為吉林省核心種質(zhì)。

基于塘四平頭種質(zhì)重要作用，前人從多個(gè)方面開展相關(guān)研究。包括耐旱材料篩選[6]、基于分子標(biāo)記技術(shù)抗病基因傳遞[7]、分子標(biāo)記輔助選擇抗病性[8]、導(dǎo)入片段分析[9]、株型性狀分析[10]、基因型與環(huán)境互作對(duì)農(nóng)藝性狀影響[11]、回交群體品質(zhì)分析[12]、育種改良實(shí)踐應(yīng)用[13-15]等。而更多研究集中于黃改系性狀配合力分析，主要探討黃早四及衍生系產(chǎn)量性狀配合力[16-19]。研究表明黃早四單株產(chǎn)量一般配合力較高[20]，而昌7-2單株產(chǎn)量一般配合力高于黃早四[21-23]。配合力研究因試驗(yàn)材料不同結(jié)果不同。本研究分析吉林省不同時(shí)期黃改系主要性狀作配合力，明確不同歷史時(shí)期吉林省骨干黃改系主要性狀遺傳改良演變趨勢(shì)，為塘四平頭種質(zhì)深度改良提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

以3份Reid類群自交系（吉V203、PH6WC、鄭58）和2份蘭卡斯特類群自交系（MO17、97144）為母本，以黃早四及5份黃改系四-444、吉853、昌7-2、吉K853和吉V088為父本（自交系為吉林省不同歷史時(shí)期主要應(yīng)用黃改系，見圖1和表1），2013年冬季在海南按NCII遺傳交配設(shè)計(jì)組配成30個(gè)雜交組合，用于性狀配合力分析。

1.2田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年在吉林省公主嶺市吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地田間測(cè)試，試驗(yàn)組合30個(gè)（5×6）。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4行區(qū)，3次重復(fù)，4 m行長(zhǎng)，株距25 cm，行距62.5 cm。5月初播種，按照常規(guī)生產(chǎn)條件田間管理。

1.3調(diào)查性狀

田間調(diào)查性狀包括總株數(shù)、出苗期、散粉期、吐絲期。成熟后，取小區(qū)中間2行全部收獲，選取代表性10個(gè)果穗測(cè)定果穗性狀，包括穗重、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)。果穗脫粒后測(cè)定籽粒含水量、籽粒產(chǎn)量、百粒重。將單株籽粒產(chǎn)量、百粒重折算為統(tǒng)一含水量（14%）下重量，根據(jù)穗重和籽粒重計(jì)算出籽率。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

以各性狀小區(qū)平均值作統(tǒng)計(jì)分析。利用DPS V14.1軟件作基本統(tǒng)計(jì)量分析、方差分析及配合力分析[24]。

2結(jié)果與分析

2.1主要性狀差異分析

2.1.1基本統(tǒng)計(jì)量分析

對(duì)單株產(chǎn)量等11個(gè)性狀作基本統(tǒng)計(jì)量分析（見表2），結(jié)果表明，不同黃改系雜交組合穗粗變異最大，達(dá)到27.15%。其次為穗行數(shù)、百粒重、穗重、單株產(chǎn)量和穗長(zhǎng)，而吐絲期、散粉期、行粒數(shù)、籽粒含水量和出籽率則變異幅度不大。

2.1.2方差分析

產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀方差分析結(jié)果見表3，所有測(cè)交組合間表現(xiàn)均達(dá)到極顯著差異。除散粉期、吐絲期、穗粗、穗行數(shù)和出籽率外，其余性狀區(qū)組間方差均未達(dá)到顯著或極顯著水平。

配合力方差分析表明，父本（黃早四及黃改系）在單株產(chǎn)量、行粒數(shù)、籽粒含水量和出籽率性狀一般配合力差異未達(dá)到顯著水平，而其他性狀（散粉期、吐絲期、穗粗、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、百粒重、穗重）均達(dá)到顯著或極顯著水平。

母本（測(cè)驗(yàn)種）大多數(shù)性狀一般配合力均達(dá)到顯著或極顯著水平（除單株產(chǎn)量、穗重）。除散粉期外，母×父本間所有性狀特殊配合力差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。

產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀廣義遺傳力49.46%~ 93.3%，狹義遺傳力14.91%~84.13%，穗行數(shù)遺傳力最高，單株產(chǎn)量遺傳力最低。各性狀廣義遺傳率從高到低依次為：穗行數(shù)、穗長(zhǎng)、百粒重、散粉期、吐絲期、穗粗、行粒數(shù)、籽粒含水量、出籽率、穗重和單株產(chǎn)量。狹義遺傳力從高到低依次為穗行數(shù)、散粉期、吐絲期、百粒重、穗長(zhǎng)、穗粗、籽粒含水量、出籽率、穗重、行粒數(shù)和單株產(chǎn)量。

圖1吉林省應(yīng)用的骨干黃改系Fig. 1 Huangzaosi and derivative lines in Jilin Province

表1不同時(shí)期選育黃改系及代表性雜交種Table 1 Representation of Huangzaosi and its derivative lines breeded in different periods

表2不同黃改系雜交組合性狀表型變異Table 2 Phenotype variation of traits for different hybrid combination of Huangzaosi and its derivative lines

表3不同黃改系雜交組合性狀方差分析（F值）Table 3 Variance analysis of trait for different hybrid combination of Huangzaosi and its derivative lines

2.2主要性狀一般配合力分析

在分析的11個(gè)性狀中，單株產(chǎn)量、行粒數(shù)、籽粒含水量和出籽率一般配合力差異未達(dá)到顯著水平，表明黃早四改良進(jìn)程沒有顯著變化，保持黃早四配合力。其他性狀則顯著改良，一般配合力分析結(jié)果見表4。

表4不同黃改系雜交組合性狀一般配合力效應(yīng)Table 4 General combining ability of traits for different hybrid combination of Huangzaosi and its derivative lines

2.2.1散粉期

黃早四、四-444和吉K853散粉期一般配合力為負(fù)向效應(yīng)，吉853、昌7-2和吉V088為正向效應(yīng)。吉853和昌7-2散粉期一般配合力最高，其他依次排序?yàn)榧猇088、吉K853、黃早四和四-444。表明大多數(shù)黃改系（除四-444）延遲散粉期，推遲生育期。

2.2.2吐絲期

黃早四、四-444和吉K853吐絲期一般配合力為負(fù)向效應(yīng)，吉853、昌7-2和吉V088為正向效應(yīng)。吉853吐絲期一般配合力最高，其他依次排序?yàn)榧猇088、昌7-2、黃早四、吉K853和四-444。表明大多數(shù)黃改系（除四-444、吉K853）延遲吐絲期，推遲生育期。

2.2.3穗重

黃早四、四-444和昌7-2穗重一般配合力為負(fù)向效應(yīng)，吉853、吉K853和吉V088為正向效應(yīng)。吉853穗重一般配合力最高，其他依次排序?yàn)榧狵853、吉V088、黃早四、四-444和昌7-2。表明黃改系向增加或減少穗重兩個(gè)方向改良。

2.2.4穗長(zhǎng)

黃早四、昌7-2和吉V088穗長(zhǎng)一般配合力為負(fù)向效應(yīng)，四-444、吉853和吉K853為正向效應(yīng)。吉K853穗長(zhǎng)一般配合力最高，其他依次排序?yàn)樗?444、吉853、吉V088、黃早四和昌7-2。表明大多數(shù)黃改系（除昌7-2）向增加穗長(zhǎng)方向改良。

2.2.5穗粗

四-444、昌7-2和吉K853穗粗一般配合力為負(fù)向效應(yīng)，黃早四、吉853和吉V088為正向效應(yīng)。黃早四穗粗一般配合力最高，其他依次排序?yàn)榧?53、吉V088、四-444、吉K853、四-444和昌7-2。表明黃改系均向減少穗粗方向改良。

2.2.6穗行數(shù)

四-444、吉853和吉K853穗行數(shù)一般配合力為負(fù)向效應(yīng)，黃早四、昌7-2和吉V088為正向效應(yīng)。吉V088穗行數(shù)一般配合力最高，其他依次排序?yàn)椴?-2、黃早四、吉K853、四-444和吉853。表明黃改系向增加或減少穗行數(shù)方向改良。

2.2.7百粒重

黃早四、昌7-2和吉V088百粒重一般配合力為負(fù)向效應(yīng)，四-444、吉853和吉K853為正向效應(yīng)。吉K853百粒重一般配合力最高，其他依次排序?yàn)榧?53、四-444、黃早四、吉V088和昌7-2。表明黃改系向增加或減少百粒重方向改良。

3討論

塘四平頭種質(zhì)是我國(guó)最重要玉米種質(zhì)類群之一，黃早四作為塘四平頭種質(zhì)代表，經(jīng)30多年改良，育成大批優(yōu)良衍生系，對(duì)我國(guó)玉米育種發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義，系統(tǒng)研究黃改系性狀遺傳改良對(duì)進(jìn)一步改良具有重要作用。

本研究分析吉林省不同時(shí)期應(yīng)用的骨干黃改系主要性狀一般配合力。結(jié)果表明，對(duì)黃早四遺傳改良因性狀而異，單株產(chǎn)量、行粒數(shù)、籽粒含水量和出籽率性狀沒有顯著變化，保持黃早四原有配合力。而散粉期、吐絲期、穗重、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、百粒重性狀則顯著改良。這與付志遠(yuǎn)等研究結(jié)果相同[23]，研究表明黃改系行粒數(shù)和籽粒重一般配合力未達(dá)到顯著水平，而穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、百粒重，單穗重均達(dá)到極顯著水平。但也存在不同研究結(jié)果[17, 20-22]，所涉及的性狀均達(dá)到顯著或極顯著差異。說明研究結(jié)果與試驗(yàn)材料密切相關(guān)，如陜西省玉米黃改系在單株產(chǎn)量和出籽率上沒有保持黃早四原有一般配合力[20]。

在改良性狀方向上呈現(xiàn)如下趨勢(shì)：①四-444之后選育的黃改系延遲散粉、吐絲期，推遲生育期；②穗重、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、百粒重性狀，均向增加或減少兩個(gè)方向同時(shí)改良，除穗行數(shù)外，增加方向以吉853為代表，減少方向以昌7-2為代表，穗行數(shù)與之相反；③黃改系均向減少穗粗方向改良。

綜合各性狀一般配合力表現(xiàn)，吉853一般配合力綜合表現(xiàn)最好，在繼承黃早四單株產(chǎn)量、行粒數(shù)、籽粒含水量等配合力基礎(chǔ)上，穗重、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、百粒重性狀遺傳改良，多個(gè)性狀一般配合力達(dá)到最高，符合當(dāng)時(shí)吉林省玉米育種目標(biāo)，并在育種實(shí)踐中得到驗(yàn)證。吉K853是以吉1037為抗源，在吉853基礎(chǔ)上選育出的高抗玉米絲黑穗病改良系，與吉853相比，散粉、吐絲期縮短，穗重、穗粗降低，穗長(zhǎng)提高，其他性狀一般配合力基本保持不變。

昌7-2與吉林省其他骨干黃改系相比，差異性狀中除穗行數(shù)具有較高一般配合力外，其他性狀一般配合力均較低，吉林省以其為親本組配的雜交種不多。但與鄭58具有較高特殊配合力，組配的鄭單958是我國(guó)目前應(yīng)用推廣面積最大的品種。

吉V088以高抗玉米絲黑穗自交系吉1037為抗源，2006年選育的高抗玉米絲黑穗病的黃早四改良系[8]。與黃早四相比，散粉、吐絲期延遲、穗重顯著提高、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)稍有提高、百粒重、穗粗稍有降低，其他性狀一般配合力保持不變。2012年以其為親本選育的吉單558通過審定。

由于吉林省不同歷史時(shí)期玉米育種方向和目標(biāo)不同，選育出的黃改系具有不同特點(diǎn)。黃改系矮桿、耐密、早熟，脫水快和宜機(jī)收玉米新品種選育已成為發(fā)展方向，新一輪遺傳改良成為后續(xù)研究重點(diǎn)。

綜上所述，黃早四遺傳改良，不同性狀改良進(jìn)展不同，單株產(chǎn)量、行粒數(shù)、籽粒含水量和出籽率保持黃早四原有配合力。其他性狀（散粉期、吐絲期、穗重、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、百粒重）則顯著改良。

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Analysis on combining ability of Huangzaosi and its derivative lines across different eras in Jilin Province

LIU Wenguo1, 2, LI Chunlei3, LIU Hongwei2, WANG Min3, LI Yang1, ZHANG Zhijun2, LU Ming2, YANG Weiguang1(1. School of Agronomy, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China; 2. Maize Research Institute, Jilin Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Maize, Gongzhuling Jilin 136100, China; 3. Jilin Jinong Hi-tech Development Co., Ltd., Gongzhuling Jilin 136100, China)

Abstract:Combining ability of Huangzaosi and its derivative lines used different eras in Jilin Province were analyzed based on the data of NCII, which the lines were crossed with five testers JiV203, PH6WC, Zheng58, MO17 and 97144 used successfully in Jilin Province. The results showed that the effect of genetic improvement for Huangzaosi varied with different traits. There were no significant difference of general combining ability for yield per plant, number of kernels per row, grain moisture content and kernel ratio except the day to anther emergence, the day to silking stage, ear weight, ear length, ear diameter, number of rows per ear and 100-seed weight. Some trend including delaying flowering andbook=47,ebook=15silking, shorten ear diameter and increasing or reducing ear weight, ear length, number of rows per ear and 100-seed weight were showed from improvement traits. The inbred line Ji853 had high general combing ability and was implied high frequency of producing elite hybrid. It will lay the foundation for new genetic improvement of Huangzaosi and its derivative lines in Jilin Province in future.

Key words:Jilin Province; different eras; Huangzaosi and its derivative lines; combining ability

*通訊作者：楊偉光，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛衩走z傳育種。E-mail: ywg789@126. com

作者簡(jiǎn)介：劉文國(guó)（1971-），男，研究員，博士研究生，研究方向?yàn)橛衩走z傳育種。E-mail: liuwenguo168@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD01B01）；吉林省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（C52111502）；吉林省高層次人才引進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目（C42351501）

收稿日期：2015-08-08

中圖分類號(hào)：S513.01

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-9369（2016）01-0009-06