摘 要:采用NCⅡ完全雙列雜交設(shè)計,對8個玉米自交系的穗長、穗重、禿尖長、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重6個性狀的一般配合力和特殊配合力進行了分析。結(jié)果表明:所有性狀的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)差異均達顯著水平,其中2711、2713、2716的主要性狀一般配合力表現(xiàn)較高,2709×2715、2709×2716、2710×2712、2713×2714、2713×2715有較高的特殊配合力;在性狀選擇時,穗長、穗行數(shù)宜早代選擇,穗重、穗粒數(shù)、穗粒重宜晚代選擇。
關(guān)鍵詞: 玉米自交系;穗部性狀;配合力;遺傳參數(shù)
中圖分類號:S513.032 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2013)10-0020-04
我國玉米種質(zhì)資源狹窄,究其原因,主要是自交系的選育局限于少數(shù)骨干系的雜交、分離、選擇,種質(zhì)來源狹窄,遺傳變異貧乏。為解決我國玉米種質(zhì)基礎(chǔ)的脆弱性,豐富我國玉米育種核心種質(zhì)庫,我們引進了8個國外優(yōu)良玉米自交系。玉米育種難在選系,重在測配,中心是配合力問題。為了有效提高育種效率,我們對8個自交系果穗性狀的配合力進行了測定,以探索其雜交F1代的遺傳信息,為其利用和強優(yōu)勢組合選配提供參考。
1 材料與方法
1.1 供試材料與設(shè)計
本試驗選取編號為2709、2710、2711、2712、2713、2714、2715、2716共8個自交系按照NC-ⅡGriffing遺傳交配設(shè)計(D4)配制成28個雜交組合,于2012年在寧夏大學(xué)實驗農(nóng)場進行。隨機區(qū)組排列,重復(fù)3次,單行區(qū),行長6 m,行距50 cm。
1.2 考察性狀
田間調(diào)查項目有株高、穗位高、生育期等農(nóng)藝性狀,收獲后每組合取10個穗進行室內(nèi)考察。室內(nèi)考察項目主要有:穗重、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、穗軸粗、穗粒數(shù)、穗粒重、百粒重、收獲穗數(shù),且每個小區(qū)全部脫粒計產(chǎn)。
1.3 統(tǒng)計分析
本試驗采用完全雙列雜交設(shè)計,以小區(qū)單株數(shù)據(jù)為單位,利用DPS 7.05統(tǒng)計軟件對穗部性狀數(shù)據(jù)進行方差分析[2];采用Griffing配合力分析方法4的程序做配合力方差分析[6],算出一般配合力(GCA)方差、特殊配合力(SCA)方差、GCA效應(yīng)值、SCA效應(yīng)值,并做顯著性檢驗。試驗數(shù)據(jù)按郭平仲介紹的方法對GCA和SCA相對效應(yīng)值及SCA方差進行估算[7]。
相關(guān)公式如下:
廣義遺傳力:h2B(%)=基因型方差表型方差×100
狹義遺傳力:h2N(%)=加性方差表型方差×100
2 結(jié)果與分析
2.1 穗部性狀組合間方差分析
根據(jù)試驗設(shè)計,首先對各性狀進行組合間方差分析,其F值見表1。結(jié)果表明,6個性狀組合間均達到極顯著水平,說明不同處理間在這些性狀上存在著真實的遺傳差異,可以進一步進行配合力方差分析。
2.2 穗部性狀配合力方差分析
從表2中可以看出,各性狀的GCA方差和SCA方差均達到顯著或極顯著水平。其中穗長、穗行數(shù)的GCA方差明顯大于SCA方差,說明雜交組合的穗長和穗行數(shù)差異以加性基因效應(yīng)為主;而穗重、禿尖長、穗粒數(shù)、穗粒重的SCA方差明顯大于GCA方差,說明這些性狀的差異以非加性基因效應(yīng)為主。由此進一步估算出各親本的配合力效應(yīng)值,從而作為評價親本優(yōu)劣的依據(jù)。
2.3 一般配合力效應(yīng)
一般配合力是由親本基因型的加性效應(yīng)基因所決定,是可遺傳的部分。一般配合力高的相應(yīng)性狀,其遺傳力也較高,并且受外界環(huán)境條件的影響較小。就穗部性狀來說,自交系的GCA效應(yīng)值越大越好,越有力于改善雜交組合的穗部性狀,越容易組配出高產(chǎn)雜交組合。從表3中可以看出,供試自交系被考察的性狀穗長、穗重、禿尖長、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重都表現(xiàn)出正向和負向兩類效應(yīng),不同自交系同一性狀的GCA效應(yīng)和同一自交系不同性狀的GCA效應(yīng)有很大差異。具體表現(xiàn)如下:
穗長:GCA相對效應(yīng)值為正值的是2709、2710、2711、2714、2715、2716共6個自交系,其中2716和2715的相對效應(yīng)值高于其它自交系,用它們作親本容易得到長穗的后代;相對效應(yīng)值為負值的有2712和2713,用它們作親本不易得到長穗后代。
穗重:GCA相對效應(yīng)值為正值的是2709、2711、2713、2714、2716,其中2716的效應(yīng)值高于其它自交系,用其作親本有可能選育出大穗型品種。
禿尖長:GCA效應(yīng)值為負值的有2709、2710、2711、2712、2713共5個自交系,其中2711的相對效應(yīng)值比其它自交系都要低,用它作親本容易選出禿尖短的后代,其余次之;相對效應(yīng)值為正值的有2714、2715、2716,用它們作親本容易出現(xiàn)禿尖長的后代,對育種選擇不利。
穗行數(shù):GCA相對效應(yīng)值為正值的有2712、2713、2714,其中2713的GCA相對效應(yīng)值明顯高于其它自交系,用它作親本容易組配選出穗行數(shù)多的組合。
穗粒數(shù):GCA相對效應(yīng)值為正值的有2710、2711、2713、2716。其中2711和2713的GCA相對效應(yīng)值明顯高于其它自交系;相對效應(yīng)值為負值的有2709、2712、2714、2715,用它們作親本很難組配選出穗粒數(shù)多的組合。
穗粒重:GCA相對效應(yīng)值為正值的有2709、2711、2713、2714、2716,其中2711和2716的GCA相對效應(yīng)值明顯高于其它自交系,用其作親本較易組配選出穗粒重高的組合;相對效應(yīng)值為負值的為2710、2712、2715。
2.4 特殊配合力效應(yīng)特殊配合力是指特定組合內(nèi),雜種一代的性狀數(shù)值與親本的一般配合力平均數(shù)的偏差,是指兩親本自交系各自貢獻給雜種的基因通過互作而表現(xiàn)的非加性基因效應(yīng)[7],受環(huán)境條件影響較大,不能穩(wěn)定遺傳,但可以指導(dǎo)雜種優(yōu)勢的利用和雜交種的選育。本研究28個雜交組合6個性狀的特殊配合力效應(yīng)值見表4。
在28個雜交組合間,同一組合不同性狀的特殊配合力相對效應(yīng)值有較大差異,同一性狀不同組合特殊配合力的相對效應(yīng)值也有較大差異。特殊配合力高的組合,大都是一般配合力高的親本參與雜交,或兩個一般配合力都高的親本組配。例如組合2709×2716、2713×2714,在穗粒數(shù)、穗粒重上均表現(xiàn)出較高的特殊配合力效應(yīng),2個性狀均為正向,產(chǎn)量高,分別居第1位、第2位,說明這兩個組合有望得到長穗、大穗、穗粒重的后代;組合2710×2714、2710×2716沒有一個性狀是正向效應(yīng)值,產(chǎn)量較低,分別居第7位、第5位;其余組合各性狀的特殊配合力效應(yīng)有大小和正負之分。因此,在育種中,除了根據(jù)田間自交系的性狀表現(xiàn)外,還可以通過對一般配合力效應(yīng)的分析來鑒定親本的優(yōu)劣,這樣就可根據(jù)育種目標,選擇性狀突出且一般配合力好的親本配制組合,提高育種效率。
為進一步驗證哪個親本的配合力最好,需進行特殊配合力方差計算,以進一步對各親本表現(xiàn)的遺傳性狀做出評價。特殊配合力方差反映的是親本自交系在眾多組合中相應(yīng)性狀遺傳整齊的程度,方差小的,說明自交系性狀傳遞能力強,在眾多組合中該性狀變化幅度不大;方差大的,表示其性狀不能整齊均勻地傳遞給所組配的雜交組合,變異幅度大,有的組合中可能表現(xiàn)出很強的優(yōu)勢,有的組合中則相反,即可能出現(xiàn)極端組合,選擇的幾率也就高,因此選擇特殊配合力高的親本可能組配出理想的組合。由表5知,主要性狀特殊配合力方差,以穗長為例,2710最大,其次為2712,說明以它們?yōu)橛H本可能出現(xiàn)大穗型的突破性組合。
2.5 所測性狀的遺傳參數(shù)分析
由表6可以看出,除穗重、禿尖長、穗粒重外,其它所測性狀的加性方差均大于顯性方差,表明穗長、穗行數(shù)、穗粒數(shù)這些性狀主要是加性基因效應(yīng)起主導(dǎo)作用。遺傳力分析表明,廣義遺傳力大小排序為穗粒重>穗行數(shù)>穗重>穗長>禿尖長>穗粒數(shù);狹義遺傳力大小排序為穗行數(shù)>穗長>穗粒數(shù)>穗重>穗粒重>禿尖長。對于狹義遺傳力較高的性狀,穗長、穗行數(shù)進行早代選擇的效果比較明顯;對于穗粒數(shù)等這些狹義遺傳力低的性狀,受環(huán)境條件的影響較大,早代選擇效果不佳,可以進行高代選擇[1]。
3 結(jié)論與討論
本試驗通過對8個自交系穗部性狀的一般配合力、雜交組合的特殊配合力及二者關(guān)系的分析得出:穗長和穗行數(shù)主要受基因加性效應(yīng)影響;穗重、穗粒重受基因非加性效應(yīng)影響。由此可見,一般配合力高的其特殊配合力不一定高,說明親本一般配合力與其特殊配合力間無必然聯(lián)系。因此,在選配雜交組合時,不僅要注意一般配合力的選擇,還應(yīng)對其特殊配合力進行篩選。
供試28個組合的特殊配合力在單株產(chǎn)量上表現(xiàn)出明顯的差異。組合2709×2716、2713×2714的穗長、穗重、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素均表現(xiàn)出高的特殊配合力效應(yīng),5個性狀均為正向,產(chǎn)量高,分別居第1位、第2位。說明自交系的配合力高低對雜種產(chǎn)量有顯著影響,特殊配合力高的組合,大都是一般配合力高的親本參與雜交,或兩個一般配合力都高的親本組配而成。
穗長、穗行數(shù)的加性方差均大于顯性方差,說明這些性狀主要是加性基因效應(yīng)起主導(dǎo)作用,可進行早代選擇;而穗重、穗粒數(shù)、穗粒重其狹義遺傳力估值較低,應(yīng)進行晚代選擇。
本試驗沒有發(fā)現(xiàn)6個性狀一般配合力效應(yīng)值均顯著的自交系。由此可見,一個優(yōu)良的自交系也不是十全十美的,優(yōu)良是相對而言的,是在目標或某性狀上表現(xiàn)出較高的配合力。根據(jù)育種目標進行恰當組配,便可獲得高產(chǎn)的優(yōu)良雜交組合。
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