5 個(gè)旅熱馴化玉米自交系配合力及遺傳參數(shù)分析

盧秉生 張劍峰 姚永祥 王 亮

(1.遼寧省丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院,遼寧 鳳城 118109;2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)場(chǎng),遼寧 沈陽(yáng) 110866)

溫帶資源旅大紅骨種質(zhì)作為中國(guó)玉米5 大血緣之一,為我國(guó)玉米雜交種生產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。旅大紅骨種質(zhì)的廣適性、穩(wěn)產(chǎn)性是遼寧地區(qū)不可或缺的種質(zhì)資源[1],來(lái)自熱帶玉米資源蘇灣種質(zhì)以其優(yōu)異的抗病、抗逆、優(yōu)質(zhì)等特性一直是廣大玉米育種者青睞的資源[2]。近年來(lái),丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院引入熱帶含有蘇灣種質(zhì)資源進(jìn)行旅大紅骨種質(zhì)改良和發(fā)掘。育種工作對(duì)種質(zhì)的利用最終歸結(jié)為對(duì)性狀配合力的選擇[3]。為了對(duì)種質(zhì)資源創(chuàng)新改良效果及對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)利用提供參考,提高育種效率,本文對(duì)旅熱馴化玉米自交系進(jìn)行配合力分析,了解主要性狀的遺傳規(guī)律和F1的表現(xiàn),為旅熱馴化玉米自交系的利用和強(qiáng)優(yōu)組合的選配提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

以丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院用旅大紅骨和熱帶蘇灣種質(zhì)改良育成的丹LR1、丹LR2、丹LR3、丹LR4、丹LR5 做母本,本單位育成的D420、丹717、C8645和國(guó)內(nèi)骨干系鄭58 做父本,采用NCⅡ不完全雙列雜交法進(jìn)行配合力分析。

1.2 試驗(yàn)方法

2018 年于海南島組配雜交組合20 個(gè),2019年在丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地進(jìn)行田間鑒定試驗(yàn)。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3 次重復(fù),密度6.0 萬(wàn)株/hm2,4行區(qū),小區(qū)行長(zhǎng)5.0 m,行距0.60 m,每區(qū)種72株,5 月6 日播種,管理同大田。小區(qū)中間兩行去除前3 株后,連續(xù)10 株進(jìn)行田間調(diào)查,測(cè)產(chǎn)采收。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目和統(tǒng)計(jì)方法

調(diào)查項(xiàng)目:產(chǎn)量、株高、穗位高、莖粗、穗粗、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率、百粒重、雄穗主軸長(zhǎng)度、雄穗分支數(shù)、穗上第一葉葉長(zhǎng)、穗上葉距、穗上葉數(shù)和葉夾角16 個(gè)性狀。

數(shù)據(jù)分析采用DPS 和Excel 軟件,按NC Ⅱ(不完全雙列雜交)設(shè)計(jì)的原理和方法進(jìn)行配合力分析,并估算群體遺傳參數(shù)[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀的配合力方差分析

將包含產(chǎn)量因素在內(nèi)的16 個(gè)性狀的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(表1),各組合之間除穗粗和莖粗外,其余14 個(gè)性狀均達(dá)到極顯著水平,將組合間的配合力方差分解為P1、P2,組合親本的一般配合力(GCA)方差和P1×P2的特殊配合力(SGA)方差。F 測(cè)驗(yàn)表明,P1、P2和P1×P2各個(gè)性狀達(dá)到顯著或極顯著水平。說(shuō)明14 個(gè)性狀在不同基因型間存在遺傳差異,可做進(jìn)一步分析。

2.2 一般配合力效應(yīng)分析

一般配合力是指某一個(gè)純系親本在一系列雜交組合中某數(shù)量性狀的平均表現(xiàn),是由親本基因型的加性效應(yīng)基因決定的,是可遺傳的部分[5～8]。表2 對(duì)被測(cè)系各性狀的GCA 效應(yīng)進(jìn)行分析,均表現(xiàn)正向效應(yīng)和負(fù)向效應(yīng)。丹LR1 對(duì)F1代的穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗上葉數(shù)、穗上葉距有正向增加作用;丹LR2 對(duì)F1代穗長(zhǎng)、株高有正向增加作用;丹LR3 對(duì)F1代產(chǎn)量、穗長(zhǎng)、百粒重、雄穗主軸長(zhǎng)度、雄穗分枝數(shù)有正向增加作用;丹LR4 對(duì)F1代莖粗、葉夾角有正向增加作用;丹LR5 對(duì)F1代產(chǎn)量、出籽率、百粒重、穗位、雄穗主軸長(zhǎng)度、第一葉葉長(zhǎng)有正向增加作用?？梢钥闯龅R5 和丹LR3 對(duì)多個(gè)性狀都有正向的作用,具有較高的一般配合力,對(duì)改良F1的性狀有積極的作用。

2.3 特殊配合力效應(yīng)分析

特殊配合力是指在特定組合內(nèi),兩個(gè)親本自交系各自貢獻(xiàn)給雜交種的基因通過(guò)互作而表現(xiàn)的非加性基因效應(yīng)[5～8]。由表3 各性狀的SCA 分析可以看出20 個(gè)雜交組合14 個(gè)性狀的SCA 效應(yīng)值差異很大。產(chǎn)量性狀的SCA 正效應(yīng)值最大的組合為丹LR1×鄭58,出籽率正效應(yīng)值最大的組合為丹LR2×D420,穗長(zhǎng)正效應(yīng)值最大的組合為丹LR2×C8645,行數(shù)正效應(yīng)值最大的組合為丹LR5×D420,行粒數(shù)正效應(yīng)值最大的組合為丹LR4×鄭58,百粒重正效應(yīng)值最大的組合為丹LR1×丹717,株高負(fù)效應(yīng)值最大的組合為丹LR4×鄭58,穗位負(fù)效應(yīng)值最大的組合為丹LR4×鄭58,雄穗主軸長(zhǎng)度正效應(yīng)值最大的組合為丹LR2×丹717,雄穗分支數(shù)正效應(yīng)值最大的組合為丹LR3×丹717,穗上葉數(shù)正效應(yīng)值最大的是丹LR5×D420,穗上葉距正效應(yīng)值最大的組合為丹LR3×丹717,第一葉葉長(zhǎng)正效應(yīng)值最大的組合為丹LR4×D420,葉夾角正效應(yīng)值最大的組合為丹LR4×C8645。

2.4 遺傳參數(shù)分析

廣義遺傳力的大小反映了在總表型變異中,由遺傳原因引起的變異所占比例的大小[5～8]。狹義遺傳力反映了在表型變異中由加性效應(yīng)引起的變異相對(duì)的重要性,它的大小反映了親代性狀遺傳給子代的能力[5～8]。廣義遺傳力大小順序?yàn)?行粒數(shù)＞出籽率＞穗長(zhǎng)＞行數(shù)＞雄穗分枝數(shù)＞百粒重＞穗上葉距＞雄穗主軸長(zhǎng)度＞穗上葉數(shù)＞穗位＞株高＞第一葉葉長(zhǎng)＞產(chǎn)量 ＞葉夾角。狹義遺傳力大小順序?yàn)?百粒重＞出籽率＞第一葉葉長(zhǎng)＞產(chǎn)量＞雄穗主軸長(zhǎng)度＞雄穗分枝數(shù)＞穗位＞穗長(zhǎng)＞株高＞穗上葉距＞葉夾角。產(chǎn)量、百粒重和第一葉葉長(zhǎng)的一般配合力方差占遺傳方差百分率在50%以上,說(shuō)明F1代產(chǎn)量、百粒重和第一葉葉長(zhǎng)主要是由雙親一般配合力較高而產(chǎn)生的。出籽率、穗長(zhǎng)、株高、穗位、雄穗主軸長(zhǎng)度、雄穗分枝數(shù)、穗上葉距、葉夾角一般配合力方差占遺傳方差百分率均小于50%,說(shuō)明這些性狀的變異除由遺傳作用引起外,受環(huán)境的影響較大。出籽率、穗長(zhǎng)、行數(shù)、行粒數(shù)、株高、穗位、雄穗主軸長(zhǎng)度、雄穗分枝數(shù)、穗上葉數(shù)、穗上葉距、葉夾角特殊配合力方差占遺傳方差百分率均在50%以上,說(shuō)明旅熱馴化玉米自交系應(yīng)用上要注重特殊配合力的利用。

表1 各性狀配合力的方差分析

表2 各性狀的GCA 效應(yīng)分析

表3 各性狀的SCA 分析

表4 各性狀的群體遺傳參數(shù)估計(jì)

3 結(jié)論與討論

3.1 主要性狀的配合力

通過(guò)對(duì)9 個(gè)自交系14 個(gè)性狀的GCA 分析,丹LR5 和丹LR3 是GCA 效應(yīng)值表現(xiàn)優(yōu)良的自交系。用丹LR5 配出的雜交種表現(xiàn)出高產(chǎn)、行數(shù)多、行粒數(shù)多、容重高、花粉量大、株型通風(fēng)透光性好的特點(diǎn);用丹LR3 組配的雜交種表現(xiàn)出高產(chǎn)、穗長(zhǎng)、容重高的特點(diǎn);根據(jù)GCA 效應(yīng)值和SCA 效應(yīng)值,篩選出高產(chǎn)組合丹LR5×D420、丹LR5×丹717 和丹LR3×D420。

3.2 主要性狀的遺傳參數(shù)

在研究的14 個(gè)性狀中狹義遺傳力均在50%以下,說(shuō)明這些性狀的變異除由遺傳作用引起外,在很大程度上受環(huán)境和雙親特殊配合力的影響,不宜早代選擇。旅熱馴化玉米自交系組配雜交種過(guò)程中除選用較高一般配合力的雙親外,要注重對(duì)特殊配合力的利用。