郭向陽，鄔 成，陳澤輝*，祝云芳，王安貴，陳建軍，劉鵬飛

(1. 貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽 550006；2. 湖南省長沙縣江北鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務中心，湖南 長沙 410136；3. 貴州大學 農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025)

玉米Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系的產(chǎn)量及相關性狀配合力分析

郭向陽1，鄔 成2，陳澤輝1*，祝云芳1，王安貴1，陳建軍3，劉鵬飛3

(1. 貴州省旱糧研究所，貴州 貴陽 550006；2. 湖南省長沙縣江北鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務中心，湖南 長沙 410136；3. 貴州大學 農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025)

為改良玉米Suwan和Tuxpeno種質(zhì)，并為早代測配選擇提供理論依據(jù)；采用NCⅡ遺傳交配設計和部分平衡格子方設計法，以Suwan-Lancaster、Tuxpeno-Reid改良系及測驗種等14份玉米自交系為供試材料，組配成49個雜交組合，通過田間組合鑒定研究玉米自交系產(chǎn)量與穗長、百粒重等9個農(nóng)藝性狀的配合力。結果表明：Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系產(chǎn)量一般配合力較高，兩大類群改良系間產(chǎn)量特殊配合力較大，相互雜交能夠產(chǎn)生較強的雜種優(yōu)勢；兩改良系各性狀的加性方差均大于非加性方差，占總體基因型方差比例均大于60 %。

玉米；Suwan-Lancaster；Tuxpeno-Reid；改良系；配合力

Suwan和Tuxpeno是重要的熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)資源，具有豐富的遺傳多樣性和特殊的抗逆性、抗病蟲性；與溫帶種質(zhì)地理遠緣，長期以來遺傳交流少，遺傳差異大，有較大的選擇潛力和利用價值。通過選擇和改良可以拓寬現(xiàn)有玉米種質(zhì)的遺傳基礎，解決玉米種質(zhì)基礎狹窄的難題[1-4]。我國自20世紀70年代引入泰國的Suwan1，隨后又引進了Suwan2、Suwan3和Suwan5號群體，其對我國南方玉米育種和生產(chǎn)起到了較大的促進作用，是目前國內(nèi)很多地區(qū)玉米生產(chǎn)上不可替代的種質(zhì)資源。云南會澤農(nóng)科所從Suwanl中選育出S1611自交系，其組配雜交種會單4號(掖107×S1611)仍是云南省播種面積最大的品種，約占云南省玉米種質(zhì)面積的1/4左右[4]。Suwan1自泰國引入后主要在我國西南地區(qū)種植，歷年累計推廣面積在100萬hm2以上。四川農(nóng)業(yè)大學從Suwan1群體中選育出S37，并組配出雅玉2號(S37×鐵7922)，從而開啟了Suwan種質(zhì)在西南地區(qū)應用的先河；隨后，相繼選育出一大批改良系，為西南山區(qū)玉米育種和生產(chǎn)發(fā)展奠定基礎[7]。1977年，中國著名玉米育種家李競雄從墨西哥CIMMYT引進76份玉米材料，經(jīng)過1年的鑒定篩選得到墨白1號(Tuxpeno1)和墨白94(Tuxpenol P.B.C15)2個改良群體；之后經(jīng)對已篩選鑒定的引進材料進行多次輪回選擇育成改良品種墨黃9號(Amarillo Den.Tado-2)。貴州省旱糧研究所和云南省農(nóng)業(yè)科學院作物所分別成功引進并鑒選得到優(yōu)良自交系CML171；貴州省畢節(jié)地區(qū)農(nóng)科所從墨白94中選育出優(yōu)良的449、大19和405等白色玉米自交系。由于Tuxpeno種質(zhì)在我國西南地區(qū)個別生態(tài)區(qū)發(fā)揮著獨特的作用，主要是白色普通玉米為主體，現(xiàn)有的Tuxpeno種質(zhì)材料在生產(chǎn)上起作用的材料很有限，對玉米雜交種的貢獻率很低，因此，貴州省旱糧研究所從2000年起用Tuxpeno種質(zhì)改良Reid類群的核心種質(zhì)。雖然做了大量的研究試驗，但由于有一大批材料株型農(nóng)藝性狀趨于完美而其配合力一般，很難在育種中發(fā)揮作用。鑒于此，貴州省旱糧研究所自2005年起，通過Lancaster導入Suwan，Ried種質(zhì)導入Tuxpeno，對2個熱帶種質(zhì)進行適應性改良，從中選育出一批硬質(zhì)、抗病、耐瘠且適應性廣的自交系，組配出一些高產(chǎn)雜交組合[2]；并于2010年采用NCⅡ遺傳交配設計和部分平衡格子方設計法，對組配成的49個玉米雜交組合的產(chǎn)量、穗長及百粒重等9個農(nóng)藝性狀的配合力進行研究，旨在為Tuxpeno和Suwan種質(zhì)改良、玉米育種研究以及早代測配選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用貴州省旱糧研究所提供的Suwan-Lancaster改良系(QB401、QB419、QB439、QB476)、QB48、T32和Mo17為父本；Tuxpeno-Ried改良系(QB912、QB926、QB936、QB602)、大19、掖478和J106為母本，采用NCⅡ遺傳交配設計組配成49個雜交組合。

1.2 研究方法

2010年在貴陽采用部分平衡格子方進行田間組合鑒定，以49個組合中的J106×QB48(金單999)、J106×T32(金玉306)為對照種(CK)，2行為1小區(qū)，小區(qū)面積為4.2 m2，3次重復；行長3 m，行距70 cm，株距26 cm，每行12株。田間管理同大田生產(chǎn)，田間調(diào)查和室內(nèi)考種以小區(qū)為單位，調(diào)查內(nèi)容包括產(chǎn)量和株高等9個主要農(nóng)藝性狀。對這些數(shù)據(jù)進行方差分析，并按NCⅡ設計進一步進行配合力分析。各性狀遺傳方差成分和遺傳參數(shù)的估算方法，參照孔繁令[5]和陳澤輝[3]等的方法進行分析，具體計算由SAS6.12等統(tǒng)計軟件完成。

2 結果與分析

2.1 各雜交組合農(nóng)藝性狀及其配合力的方差

由表1可見，各性狀在雜交組合間均存在極顯著差異，說明組合間性狀的基因型間存在真實的遺傳差異，可進一步進行配合力方差分析。配合力方差分析表明，各性狀的一般配合力方差和特殊配合力方差均達顯著或極顯著差異，說明該性狀受基因的加性效應和非加性效應共同影響。因此，可進一步估算親本的一般配合力效應和組合雙親的特殊配合力效應。

2.2 供試自交系各性狀的一般配合力(GCA)效應

從表2可見，小區(qū)產(chǎn)量GCA處于正效應的自交系有8個，分別是QB401、T32、J106、QB912、QB439、QB936、QB419和大19，其GCA效應值分別為8.74 %、6.29 %、5.48 %、5.44 %、5.36 %、3.20 %、1.12 %和0.16 %，說明利用這些自交系較易組配出高產(chǎn)組合。在小區(qū)產(chǎn)量GCA正效應的8個自交系中，有5個是熱帶種質(zhì)改良系，其中3個為Suwan-Lancaster改良系，分別是QB401、QB439和QB419；2個為Tuxpeno-Reid改良系，分別是QB912和QB936。

表1 各雜交組合9個性狀及其配合力的方差

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平上存在顯著與極顯著差異(下同)，表中的數(shù)值表示MS值。

Note：*,**significant at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively(The same as below). The value in the table meansMS.

表2 14個供試自交系各性狀相對GCA效應值

注：LSD表示最小顯著差數(shù)法檢驗。

Note：LSDmeans least-significant difference.

分析自交系的其余性狀可知，QB401出籽率、穗粗和穗行數(shù)的GCA正效應較高，穗位的GCA負效應較高；QB419出籽率、穗長和行粒數(shù)的GCA正效應較高；QB439百粒重和穗粗的GCA正效應較高；QB912百粒重和行粒數(shù)的GCA正效應較高；QB936行粒數(shù)的GCA正效應較大；QB602百粒重的正向GCA效應值高。綜合認為，QB401對組配產(chǎn)量高、出籽率高、果穗粗、穗行數(shù)多及穗位適合的雜交種作用明顯；從QB419選育出籽率高、長果穗雜交組合的機率較大；利用QB439選育的雜交種產(chǎn)量較高、百粒重較重，果穗粗；QB912能提高選配組合的產(chǎn)量、百粒重及行粒數(shù)，但其組配雜交種株高和穗位可能較高；QB936對組配雜交種產(chǎn)量的增效明顯，雜交種行粒數(shù)多，但株高和穗位可能較高?？傮w而言，針對不同的性狀要求均能從Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Ried改良系中選出GCA較高的優(yōu)良自交系用于不同選育要求的雜交組合組配。

2.3 雜交組合的特殊配合力(SCA)效應

49個雜交組合小區(qū)產(chǎn)量SCA相對效應值變化范圍為-13.6 %～14.07 %。其中，SCA相對效應值表現(xiàn)為正效應的有25個，排前10位的組合是T32×掖478、QB48×大19、J106×Mo17、QB912×QB476、QB926×QB401、大19×Mo17、QB936×QB439、掖478×QB48、QB926×T32、QB936×QB401。其小區(qū)產(chǎn)量的SCA相對效應值分別為14.07 %、10.52 %、9.74 %、8.61 %、8.55 %、7.7 %、7.2 %、6.96 %、4.83 %和4.62 %；SCA相對效應值表現(xiàn)為負效應的有25個，分別是掖478×Mo17、QB936×QB48、大19×T32、掖478×QB419、J106×QB476和大19×QB401等，其小區(qū)產(chǎn)量的SCA相對效應值分別為-13.6 %、-12.48 %、-8.78 %、-8.27 %、-7.29 %和-5.81 %。表明，供試父、母本自交系間遺傳差異較大，相互間雜交能夠產(chǎn)生較強的雜種優(yōu)勢。這與配合力方差分析以及參試自交系來自多個雜種優(yōu)勢類群的實際相一致；同時也說明，參試Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系等種質(zhì)類群之間存在較大的種質(zhì)差異。

2.4 各性狀的遺傳參數(shù)及遺傳率估算

從表3可見，供試父、母本自交系9個性狀的隨機模型加性方差成分占總體基因型方差比例均大于60 %。說明，供試遺傳群體各性狀的遺傳以加性作用為主，可在早代進行選擇。遺傳率反映親代的性狀遺傳給子代的能力，遺傳率高的性狀，子代重現(xiàn)親本性狀的可能性大，在自交系選育中可根據(jù)性狀遺傳率大小確定不同性狀的選擇世代。該研究各組合隨機模型中狹義遺傳力以穗粗最高，為89 %；其次是出籽率，為87 %。說明對這2個性狀直接進行選擇有很好的效果。最低的是穗長，為41 %，倒數(shù)第二是百粒重，為49 %。說明，直接對穗長進行選擇效果不是太好，需要在雜種后代進行選擇才能有較好的效果。

表3 各農(nóng)藝性狀的遺傳參數(shù)估計

3 結論與討論

Suwan和Tuxpeno的引進對我國南方的玉米育種和生產(chǎn)起了較大的作用，是目前國內(nèi)很多地區(qū)玉米生產(chǎn)上不可替代的種質(zhì)資源，是突破已有雜種優(yōu)勢模式、組配強優(yōu)勢新組合的重要材料[8-9]。

研究結果表明，8個自交系小區(qū)產(chǎn)量GCA表現(xiàn)為正效應，其中3個為Suwan-Lancaster改良系，2個為Tuxpeno-Ried改良系；25個SCA表現(xiàn)正效應的組合中有10個是Suwan-Lancaster×Tuxpeno-Ried，有17個組合是Suwan-Lancaster或Tuxpeno-Ried參與的組配。大多數(shù)改良系小區(qū)產(chǎn)量GCA較高，所配組合SCA較大，實際產(chǎn)量高。其中，QB401、QB439和QB936表現(xiàn)較為突出，其組配組合QB401×QB936和QB439×QB936產(chǎn)量排在49個組合的第1位和第2位，同時這些組合的株高和穗位都較適中，可作為進一步開發(fā)利用的苗頭組合。貴州省旱糧研究所經(jīng)過多年的育種實踐探索，在貴州省不同海拔不同生態(tài)環(huán)境鑒定發(fā)現(xiàn)，Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系所參與組配的組合產(chǎn)量增效明顯；并由此認為，Suwan-Lancaster×Tuxpeno-Ried可作為玉米雜種優(yōu)勢的重要模式之一[2]?？梢灶A見，Suwan和Tuxpeno種質(zhì)及其改良系將在我國。特別是西南地區(qū)玉米育種和生產(chǎn)中得到廣泛應用，同時為育種工作者展開對Suwan和Tuxpeno等熱帶種質(zhì)的改良提供新的思路。

[1]陳澤輝,高 翔,祝云芳,等. Suwan與我國四大玉米種質(zhì)的配合力和雜種優(yōu)勢分析[J].玉米科學, 2005, 13(1):5-9.

[2]陳澤輝,祝云芳，王安貴,等. 玉米Tuxpeno-Reid和Suwan-Lancaster合成群體相互輪回選擇效果及雜種優(yōu)勢研究[J].玉米科學,2013,21(4):1-5,10.

[3]陳澤輝. 群體與數(shù)量遺傳學[M]. 貴陽:貴陽科技出版社, 2009.

[4]高 翔, 羅仕文, 彭忠華,等. 淺析Tuxpeno和Suwan等(亞)熱帶種質(zhì)在中國玉米育種和生產(chǎn)中的作用[J].玉米科學, 2005, 13(4):40-43,55.

[5]孔繁玲. 植物數(shù)量遺傳學[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社, 2006.

[6]張世煌.玉米種質(zhì)創(chuàng)新和商業(yè)育種策略[J].玉米科學,2006,14(4):1-3,6.

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[8]Hallauer A R. Temperate maize and heterosis. In:The genetics and Exploitation of Heterosis in Crops[J]. American Society of Agronomy, Crop Sci. Sciety of America, Madison, Wisconsin, USA, 1999：353-361.

[9]Hallauer A R.玉米輪回選擇的理論與實踐[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1989.

(責任編輯 王 海)

Combining Ability of Suwan-Lancaster and Tuxpeno-Reid Improved Maize Inbreds for Grain Yield and Its Components

GUO Xiang-yang1，WU Cheng2，CHEN Ze-hui1*，ZHU Yun-fang1，WANG An-gui1，CHEN Jian-jun3，LIU Peng-fei3

(1.Guizhou Institute of Upland Crops, Guizhou Guiyang 550006,China; 2.Jiangbei Comprehensive Agricultural Service Center, Hunan Changsha 410136,China; 3.Agricultural College, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

In order to improve the germplasms of Suwan and Tuxpeno, the North CarolinaⅡ design was adopted to cross 49 varieties with Suwan-Lancaster, Tuxpeno-Reid improved lines and testers. Partially Balanced Lattice Design was employed in the field experiment which evaluated 49 test crosses. The combining and hereditary parameters of improved liens for agronomic characters were analyzed. The results showed that the improved lines have higher general combining ability. There are higher specific combining between those lines and heterosis. The variance of additive effect was higher than that of non-additive effect, the ratio of additive variance to genetic variance all reached 60 %.

Maize；Suwan-Lancaster；Tuxpeno-Reid；Improved lines；Combining ability

1001-4829(2016)12-2796-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.006

2016-01-08

貴州省科技廳農(nóng)業(yè)攻關項目“優(yōu)良熱帶玉米Suwan群體遺傳潛勢及種質(zhì)改良創(chuàng)新研究”[黔科合NZ(2013)3004]；貴州省農(nóng)業(yè)科學院自主創(chuàng)新專項“貴州玉米育種核心種質(zhì)的改良與創(chuàng)制”[黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專項字(2014)006]

郭向陽(1982-)，男，助理研究員，碩士，從事玉米遺傳育種研究,E-mail:xyguo0372@163.com，*為通訊作者：陳澤輝(1962-)，男，研究員，博士，從事玉米遺傳和數(shù)量遺傳學研究，E-mail:chenzh907@sina.com。

S513.03

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