18個玉米自交系的配合力研究

張華 盧庭啟 蔣曉芳

摘要 [目的]探明18個遺傳背景不同的玉米自交系在農(nóng)藝、產(chǎn)量性狀方面的配合力，為該地骨干自交系的改良與玉米雜交種選育提供指導。[方法]選用骨干自交系綿714、綿723及18599為測驗種，采用不完全雙列雜交設計，對18個玉米自交系的配合力、雜種優(yōu)勢及主要性狀遺傳參數(shù)進行分析。[結(jié)果]配合力分析結(jié)果表明，自交系渝9573、1074在單株產(chǎn)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)等產(chǎn)量性狀上具有較高的一般配合力，自交系S273與測驗種綿723的單株產(chǎn)量特殊配合力最高。[結(jié)論]自交系渝9573、1074在產(chǎn)量性狀方面表現(xiàn)出較好的一般配合力，具有較好的育種利用潛力，自交系S273在產(chǎn)量方面與綿723有較強雜種優(yōu)勢，可作為未來高產(chǎn)雜交種的選配模式。

關(guān)鍵詞 玉米；自交系；一般配合力；特殊配合力

中圖分類號 S513 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）21-0061-04

Abstract [Objective]To detect the combining ability of 18 maize inbred lines on agronomic traits and yield traits， and to provide the theoretical basis for assessing potential value of inbred lines. [Method] With Mian 714， Mian723 and 18599 as the testers， incomplete diallel cross was adopted to analyze the combining ability of 18 maize inbred line， hybrid vigour and genetic parameters of main traits. [Result]The result from combining ability analysis indicated that the GCA of YU9573 and 1074 were high in yield traits，the SCA of S273×Mian723 was high in yield per plant. [Conclusion] Inbred lines YU9573 and 1074 had greater breeding potential， S273×Mian723 could be one impotant heterosis pattern on maize breeding research in future.

Key words Maize；Inbred lines；GCA；SCA

玉米是世界范圍內(nèi)雜種優(yōu)勢利用最為廣泛的作物，現(xiàn)階段常規(guī)玉米育種的主要手段就是通過使用遺傳背景不同的玉米自交系組配單交種，進而在產(chǎn)量、抗病性、抗逆性等方面獲取雜種優(yōu)勢，以此滿足人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。配合力是評判玉米自交系是否具有利用價值的重要標準[1]，大多數(shù)優(yōu)良玉米自交系具有較高的一般配合力和清晰的遺傳背景，在進行雜交種組配時容易獲得較高的特殊配合力，因此提升了育成優(yōu)良玉米雜交種的概率。近年來，綿陽市農(nóng)業(yè)科學研究院相繼選育出玉米自交系綿714、綿723，以此為親本相繼育成了綿單581、綿單118、綿單1256 等多個省審、國審玉米新品種，目前已成為四川省玉米育種的核心自交系，應用前景廣闊。為了更好地改良、利用這些核心自交系，綿陽市農(nóng)業(yè)科學研究院通過國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等科研項目從各地引進了18份遺傳背景不同的玉米種質(zhì)，擬通過遺傳交配設計探明綿714、綿723及外引自交系的配合力情況，以此拓寬種質(zhì)基礎(chǔ)，豐富綿714、綿723的利用模式，提升育種效率。前人開展了大量有關(guān)不同來源、類型、血緣種質(zhì)的配合力研究。茍才明等[2]對17個地方玉米種質(zhì)選系的配合力進行了研究，發(fā)現(xiàn)筠連紅玉米等地方種質(zhì)一般配合力高，且與旅大紅骨、PA等我國主要雜種優(yōu)勢群的特殊配合力高， 具有較好的利用價值。李娟等[3]對美國先鋒雜交種選系的配合力進行了分析，結(jié)果顯示先鋒雜交種選系與其親緣關(guān)系較遠的熱帶種質(zhì)Suwan、Tuxpeno等進行組配， 較易選育出優(yōu)良玉米組合。葉雨盛等[4]對美國玉米種質(zhì)改良自交系的配合力進行了研究，認為從國外引進高水平的種質(zhì)材料仍然是拓寬玉米種質(zhì)的重要手段，部分美國種質(zhì)改良系具有較好的抗病性與抗逆性。沈建華等[5]對T32、S273等7個在西南地區(qū)應用廣泛的Suwan自交系配合力開展了研究，認為Suwan種質(zhì)×Reid種質(zhì)、Suwan種質(zhì)×旅大紅種質(zhì)、Suwan種質(zhì)×地方種質(zhì)是西南地區(qū)玉米育種的主要雜優(yōu)模式。目前對綿714、綿723等核心自交系的配合力研究及雜種優(yōu)勢模式的研究較少，限制了綿714、綿723在四川及西南地區(qū)玉米育種工作中的應用。鑒于此，筆者采用不完全雙列雜交設計，探明玉米自交系綿714、綿723及其他外引種質(zhì)在產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀方面的一般配合力與特殊配合力，研究不同系間的雜種優(yōu)勢模式情況，為未來玉米自交系的改良及玉米新品種的選育工作提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為近年來綿陽市農(nóng)業(yè)科學研究院自育及通過國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等科研項目引進的18份玉米自交系，分別為ZYDH381-1、遼鑒-2、21209、D599、78599-211、冀豐52-3、TD-1、渝9537、S273、奧利23M、CH435、SD-7、G131、SCML103、1074、綿609、綿715、P44。分別以代表熱帶、溫帶及PB種質(zhì)的綿714、綿723和18599為測驗種。

1.2 試驗方法

2013年冬以3個測驗種為父本，18個外引自交系為母本，按照不完全雙列雜交設計配制54個雜交組合；2014年春在綿陽市農(nóng)業(yè)科學研究院松埡試驗基地開展田間試驗，采用隨機區(qū)組設計，3次重復，雙行區(qū)，每行14株，密度54 000株/hm2，田間管理同大田生產(chǎn)，每小區(qū)取中間20株調(diào)查株高、穗位高、穗長、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、出籽率、單株產(chǎn)量等性狀獲取資料。

2 結(jié)果與分析

2.1 基因型差異顯著檢驗

對54個雜交組合的7個農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀進行方差分析，結(jié)果見表1。從表1可以看出，株高、穗位高等7個農(nóng)藝、經(jīng)濟性狀均達極顯著水平，表明7個性狀在各雜交組合間存在真實的遺傳差異，因此可以進行配合力分析。

2.2 配合力方差分析

對18個外引進自交系與3個測驗種組配的54個組合的8個差異顯著性狀進行配合力分析，結(jié)果見表2。從表2可以看出，3個測驗種及18個不同種質(zhì)自交系的一般配合力（GCA）及特殊配合力（SCA）差異均達極顯著水平，因此可以對一般配合力及特殊配合力效應值進行估算。

2.3 一般配合力分析

2.3.1 被測系一般配合力分析。

根據(jù)不完全雙列雜交模型計算GCA的相對效應值，計算結(jié)果見表3。從表3可以看出，同一性狀各親本間以及同一親本各性狀間的一般配合力（GCA）存在明顯差異，說明不同親本在同一性狀及不同性狀在同一親本上的加性效應大小不同。單株產(chǎn)量GCA效應較高的親本有渝9573、1074、綿609，均達正向極顯著水平，說明這些自交系具有較高的豐產(chǎn)潛力，可能組培出高產(chǎn)組合。進一步對上述自交系其余性狀進行分析，得出自交系渝9573的穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)的效應值均呈正向極顯著，凸尖長呈負向極顯著，說明該系的綜合經(jīng)濟性狀較好。自交系1074也具有較好的綜合經(jīng)濟性狀，穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)的效應值均呈正向極顯著，凸尖長呈負向極顯著。自交系綿609的穗粗、穗行數(shù)效應值為負向或未達正向顯著，說明該系組配的雜交種可能存在穗行數(shù)偏少的問題。綜上所述，自交系系渝9573及1074具有較好的利用潛力。

2.3.2 測驗種一般配合力分析。

3個測驗種的一般配合力效應值見表4。由表4可知，3個測驗種中，綿714的單株產(chǎn)量、穗長、行粒數(shù)、出籽率GCA效應值均為正向，部分性狀達正向極顯著，禿尖性狀達負向極顯著，表明該自交系綜合經(jīng)濟性狀較好，缺點是凸尖偏長。綿723的單株產(chǎn)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率GCA效應值均為正值，部分性狀達極顯著，禿尖性狀達負向極顯著，但該自交系的穗長效應值為負向極顯著，育種利用時需注意對穗長的選擇。自交系18599的單株產(chǎn)量、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率GCA效應值均達負向極顯著。綜上所述，該研究使用的測驗種18599與18個外引自交系的雜種優(yōu)勢偏低，而綿714、綿723與被測系具有較大的利用潛勢，可在對18個外引自交系的改良、組配等育種工作中進行使用。

2.4 特殊配合力分析

根據(jù)不完全雙列雜交組合模型估算54個組合的SCA相對效應值，并按各性狀SCA效應正向、負向進行歸類，結(jié)果見表5。從表5可知，各性狀效應值為正向和負向的雜交組合數(shù)相當，但正向和負向效應值變幅較大。變幅值最大的性狀為禿尖，為-50.92～58.33，變幅最小的性狀為出籽率，為-2.16～2.48。7個SCA效應值為正向或負向的性狀中，單株產(chǎn)量、穗長SCA效應值最大的為723-S273，穗粗效應值最大的是18599-G131，穗行數(shù)SCA效應值最大的是723-1074，行粒數(shù)SCA效應值最大的是723-715，出籽率SCA效應值最大的是18599-1074，凸尖負向效應值最大的為723-SD7。效應值最大的組合中（凸尖為負向效應值最大），測驗種723出現(xiàn)了5次，18599出現(xiàn)了2次，被測系中S273、SD7各出現(xiàn)了2次。結(jié)合一般配合力分析結(jié)果可以看出，針對同一性狀，大多數(shù)SCA高的組合至少有一個親本具有較高的GCA，但也有個別組合雙親GCA較高，但SCA表現(xiàn)卻很低。因此，在玉米育種工作實踐中，GCA與SCA都非常重要，要組配綜合性狀優(yōu)良的玉米雜交組合，雙親之一應當具有較高的GCA，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合SCA進行選擇、組配。

2.5 性狀遺傳參數(shù)分析

根據(jù)不完全雙列雜交模型，計算主要性狀的遺傳參數(shù)，結(jié)果見表5。由表5可知，穗長、凸尖、穗行數(shù)、出籽率4個性狀的加性方差大于非加性方差，表明這些性狀主要受加性基因控制，非加性基因的作用較小。雜交種選配過程中，要選擇穗長、凸尖、穗行數(shù)、出籽率性狀優(yōu)良的親本，才能更好地發(fā)揮基因的加性作用。單株產(chǎn)量、穗粗、行粒數(shù)3個性狀的非加性方差大于加性方差，表明這些性狀受非加性基因作用更大，在雜交種組配過程中對特殊配合力的利用更為重要。從表5還可以看出，穗長、穗行數(shù)、凸尖、出籽率的廣義遺傳力和狹義遺傳力都較高，且加性效應大于顯性效應，受環(huán)境影響較小，在自交系選擇過程中可進行早代選擇；單株產(chǎn)量、穗粗、行粒數(shù)的廣義遺傳力較高，但狹義遺傳力偏低，且顯性效應大于加性效應，不宜在自交培育過程中對3個性狀進行過早選擇。

3 討論

配合力是評價玉米自交系優(yōu)劣的重要指標，優(yōu)良自交系必然具有較高的一般配合力。當前玉米育種實踐中主要采用選育二環(huán)系的方法培育自交系，運用具有較高一般配合力的自交系構(gòu)建選系基礎(chǔ)材料進行選系，能夠顯著提高新育成自交系的一般配合力水平[6]。該研究顯示，被測系中單株產(chǎn)量GCA表現(xiàn)最突出的是自交系渝9573、1074，綿609，且穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)等構(gòu)成產(chǎn)量因子的GCA表現(xiàn)均較好。測驗種中單株產(chǎn)量GCA表現(xiàn)較好的是自交系綿714與綿723，其中綿723的穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率GCA效應值也均為正值，說明上述自交系均具有較大的育種利用潛力，能夠在單株產(chǎn)量、穗長等產(chǎn)量性狀方面提供有益的遺傳增益，可以作為組建育種基礎(chǔ)材料的種質(zhì)資源。但上述自交系也存在部分缺點，例如自交系綿723的穗長偏短，綿609的穗粗偏細，因此均需要導入含有互補基因的種質(zhì)進行改良。

能否組配出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交種的關(guān)鍵在于雙親是否具有較高的特殊配合力，而來源于不同雜種優(yōu)勢群的自交系往往具有較高的特殊配合力，組配優(yōu)良雜交組合的概率較高。我國西南地區(qū)常見的雜種優(yōu)勢群有Lancaster、Reid、四平頭、熱帶種質(zhì)等，西南地區(qū)推廣的大多數(shù)雜交種都是在熱帶種質(zhì)與Reid、Lancaster、旅大紅骨之間組配，溫帶自交系×熱帶自交系是西南地區(qū)雜種優(yōu)勢利用的主要模式。該研究結(jié)果顯示，自交系綿723與S273的單株產(chǎn)量SCA效應值最高；自交系綿723是典型的溫帶自交系，含有Reid血緣；自交系S237含有SUWAN 種質(zhì)血緣，是典型的熱帶種質(zhì)自交系，研究結(jié)果進一步印證了溫帶自交系×熱帶自交系是西南地區(qū)最常見的高產(chǎn)組配模式。綜上所述，育種工作者在自交系培育及雜交種組配過程中，應對自交系的一般配合力、特殊配合力以及血緣關(guān)系進行綜合考慮，從而提升育種效率[7-9]。

4 結(jié)論

一般配合力分析結(jié)果表明，自交系渝9573、1074在單株產(chǎn)量、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)等產(chǎn)量性狀上表現(xiàn)出較好的一般配合力，在自交系的改良、高產(chǎn)雜交種選配等育種工作中具有一定的利用潛力，是較好的基礎(chǔ)育種材料；特殊配合力分析結(jié)果表明，測驗種綿723與S273具有較強的雜種優(yōu)勢，可作為高產(chǎn)雜交種的組配模式。下一步育種工作中可針對2個自交系進行定向改良，如改良S273禿尖過長、穗行數(shù)偏少的缺點，為下一輪優(yōu)良玉米新品種選育提供種質(zhì)基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]祝學剛，楊昌河，陳坤.16個玉米自交系主要農(nóng)藝性狀配合力分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2012，40（1）：1-4.

[2] 茍才明，黃寧，余世權(quán)，等.17個玉米地方種質(zhì)選系的雜優(yōu)類群分析[J].核農(nóng)學報，2015，29（5）：821-829.

[3] 李娟，陳澤輝，祝云芳，等.美國先鋒玉米雜交種選系的配合力[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2011，39（9）：5-8.

[4] 葉雨盛，李月明，郝楠，等.美國玉米種質(zhì)改良系主要數(shù)量性狀配合力分析[J].西北農(nóng)業(yè)學報，2011，20（6）：69-73.

[5] 沈建華，任洪，徐如宏，等.Suwan種質(zhì)玉米自交系的配合力分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2012，40（4）：14-16.

[6] 高瑞景，李涇孝，張仁和，等.兩種密度系譜法選擇玉米自交系的一般配合力分析[J].西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2008，36（6）：56-60.

[7] 陳發(fā)波，楊克誠，榮廷昭，等.西南及四川區(qū)試玉米組合主要性狀分析及育種對策探討[J].玉米科學，2007，15（4）：41-45.

[8] 番興明，譚靜，楊峻蕓.熱帶、亞熱帶外來玉米種質(zhì)的利用[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2000，13（1）：107-111.

[9] 秦燕，任緯，楊克誠.2個玉米人工合成群體S2主要性狀的配合力分析[J].華北農(nóng)學報，2007，22（2）：34-38.