豐 光趙洪緒王孝杰于 兵陳增齊王秀鳳姚永祥曹祖波

(丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 遼寧 鳳城 118109)

新中國成立以來我國玉米育種水平逐步提升，除了我國本土具有的獨(dú)特資源外，很多優(yōu)異資源離不開國外種質(zhì)資源的引進(jìn)、改良和創(chuàng)新。西方歐美等是世界上玉米育種及生產(chǎn)水平先進(jìn)的國家，我國不同歷史時期外引優(yōu)異資源的利用對玉米育種的創(chuàng)新發(fā)展都起到至關(guān)重要的作用，比如改良Reid資源、Lancaster資源、PN78599資源等[1]。2005年以來先鋒公司在我國推出了玉米雜交種先玉335，因具有早熟、耐密、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的特性，很快在我國東華北和黃淮海玉米主產(chǎn)區(qū)大面積種植，由此也在全國范圍內(nèi)也掀起新一輪對國外優(yōu)異雜交種的改良和利用工作[2]。作者2014年外引一批國外雜交種，其中10個雜交種在測試過程中表現(xiàn)耐密、豐產(chǎn)、抗倒伏等諸多優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而作為基礎(chǔ)材料進(jìn)行二環(huán)選育，經(jīng)連續(xù)6代自交逐步穩(wěn)定，利用“外雜選系×國內(nèi)系”的組配思路，選擇農(nóng)藝和果穗性狀優(yōu)良的5個新選被測系與5個旅大紅骨測驗(yàn)系組配雜交種，測定被測系的配合力，探求優(yōu)異的雜優(yōu)模式及選育優(yōu)良的雜交種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以M6BR、M10AM、M2BH、M2BQ和M2AC五個外國雜交種選系為母本被測系，以丹M9-2、丹黃34、丹598、丹99長和丹3140五個旅系為父本測驗(yàn)系(表1)，采用 NCⅡ不完全雙列雜交，于2018年冬在海南組配25個雜交組合。

表1 供試玉米自交系材料及來源

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年在丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院測試基地進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)5行區(qū)3 次重復(fù)，行長 5 m，行距0.6 m，種植密度為60 000株/hm2。除去觀察道前3株選擇小區(qū)中間3行具有代表性的連續(xù)10株進(jìn)行性狀調(diào)查和測產(chǎn)取樣。調(diào)查項(xiàng)目包括株高、穗位、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量。

1.3 統(tǒng)計分析

利用 DPS數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行植物遺傳育種NCⅡ交叉試驗(yàn)配合力專業(yè)數(shù)據(jù)分析。首先對數(shù)據(jù)結(jié)果做方差分析，將方差分析中顯著的性狀組合間方差分解為自交系的GCA方差和雜交種的SCA方差，再計算出GCA和SCA的相對效應(yīng)值[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 方差分析

對產(chǎn)量等9個性狀調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果列于表2。

從表2可以看出，各性狀區(qū)組重復(fù)間方差均不顯著；而組合間各性狀方差均達(dá)到極顯著水平，說明不同處理間這些性狀上存在著真實(shí)的遺傳差異，可以進(jìn)一步將組合間的配合力方差分解為P1、P2親本的GCA 和 P1×P2的SCA方差。經(jīng) F測驗(yàn)，P1親本的株高、穗長、禿尖長和穗行數(shù)方差達(dá)到極顯著水平，穗位方差達(dá)到顯著水平；P2親本的9個性狀方差均達(dá)到極顯著水平；P1×P2的產(chǎn)量和株高方差達(dá)到極顯著水平，穗位、穗粗、禿尖長和穗行數(shù)方差達(dá)到顯著水平。說明這些性狀存在真實(shí)的遺傳差異，有必要做進(jìn)一步分析。

2.2 一般配合力效應(yīng)分析

GCA是衡量一個自交系優(yōu)劣的一項(xiàng)非常重要的參考指標(biāo)，它主要由基因的加性效應(yīng)決定，是某個自交系與其它多個自交系雜交后遺傳給子代性狀的平均表現(xiàn)，能夠穩(wěn)定遺傳[4]。在自交系選育測配過程中，如果某個自交系一般配合力高則證明該系所含有的有利基因位點(diǎn)多，具有較高的利用價值，組配優(yōu)良的雜交種概率很大[5]。

從表3可以看出，同一玉米自交系的不同性狀和不同自交系同一性狀的GCA相對效應(yīng)值都存在差異。其中，自交系M2AC、丹598、丹3140和丹黃34產(chǎn)量效應(yīng)值較高，說明利用這四個自交系組配的雜交種容易獲得較高的產(chǎn)量；丹黃34、丹598和丹3140三個自交系在株高性狀的效應(yīng)值較大，說明由其組配的雜交種植株較高；M6BR、M10AM 和丹M9-2的穗位效應(yīng)負(fù)值較大，說明利用其能夠組配出穗位較低的雜交種，有利于提高植株抗倒性；M2BQ、丹99長 和M2BH穗長效應(yīng)值較大，對增加雜交種果穗穗長起到很好的作用；丹598、丹3140和M2AC穗粗效應(yīng)值較大，說明利用其組配的雜交種能夠增加穗粗和穗行數(shù)，對提升單穗產(chǎn)量潛力具有很好的促進(jìn)作用；M2AC、M10AM 和丹M9-2三個自交系在禿尖性狀上表現(xiàn)出較高的負(fù)值效應(yīng)，說明由它們組配的雜交種不易禿尖；丹3140、丹598和丹M9-2具有較好的穗行數(shù)效應(yīng)值；丹598、丹3140和M2AC在行粒數(shù)和百粒重性狀上，也具有相對較高的正效應(yīng)值。

對上述10個自交系的9個不同性狀一般配合力效應(yīng)值進(jìn)行比較來看，綜合篩選出M2AC、丹598和丹3140三個相對優(yōu)良的自交系。當(dāng)然，在育種實(shí)踐中還要根據(jù)具體的育種需要選擇適宜目標(biāo)性狀要求的自交系。

2.3 特殊配合力效應(yīng)分析

除GCA外，自交系間SCA也非常關(guān)鍵。SCA效應(yīng)往往超出雙親平均表現(xiàn)的預(yù)期結(jié)果，它是由基因的非加性效應(yīng)決定，是基因間顯性、上位性互作效應(yīng)以及基因與周圍環(huán)境因素互作效應(yīng)的綜合結(jié)果[6]。

表4列出5個外雜選與5個旅系測驗(yàn)系組配雜交種的SCA效應(yīng)值，從中可以看出，不同組合各性狀的SCA效應(yīng)差異較大。25個雜交種產(chǎn)量性狀SCA 效應(yīng)值較大的組合為M2AC×丹598、M2AC×丹3140、M10AM×丹黃34和M10AM×丹M9-2；株高效應(yīng)值正負(fù)區(qū)間變化從1.5957到-1.5133，效應(yīng)值最大的組合為M2AC×丹3140，最小的組合為M6BR×丹M9-2；穗位效應(yīng)值正負(fù)區(qū)間變化從2.8523到-2.6925 ，效應(yīng)值最大的組合為M10AM×丹598，最小的組合為M2BQ×丹598；穗長效應(yīng)值較大的組合為M6BR×丹99長、M10AM×丹黃34和M2AC×丹99長；穗軸粗效應(yīng)值較大的組合為M2AC×丹598和M2BH×丹3140；禿尖長效應(yīng)值較小的組合為M2AC×丹M9-2、M6BR×丹3140和M2BQ×丹黃34；穗行數(shù)效應(yīng)值較大的組合為M2AC×丹598、M6BR×丹598和M2AC×丹3140；行粒數(shù)效應(yīng)值較大的組合為M6BR×丹99長、M2AC×丹M9-2和M2BQ×丹3140；百粒重效應(yīng)值較高的組合為M2BH×丹598、M2AC×丹598和M6BR×丹3140。

綜合比較25個雜交組合的9個不同性狀SCA效應(yīng)值，認(rèn)為M2AC×丹598、M2AC×丹3140和M10AM×丹黃34三個組合比較優(yōu)異。

2.4 產(chǎn)量總配合力效應(yīng)分析

雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)是一般配合力和特殊配合力效應(yīng)共同作用的結(jié)果，不但取決于自交系的加性效應(yīng)，還取決于組合的非加性效應(yīng)作用[7]。

對比不同組合產(chǎn)量性狀總配合力效應(yīng)值可以看出(表5)，測驗(yàn)系中丹3140總的配合力效應(yīng)表現(xiàn)最好，與5個外雜選系組配的組合都具有較好的配合力優(yōu)勢；其次是丹598表現(xiàn)也比較突出。被測系中M2AC總的配合力效應(yīng)較好，與丹598和丹3140具有較高的配合力；其次是M10AM，與丹黃34和丹3140的配合力效應(yīng)也比較高。篩選出的優(yōu)良組合M2AC×丹3140、M2AC×丹598、M10AM×丹3140與實(shí)際測產(chǎn)結(jié)果非常接近，這一結(jié)果說明總配合力效應(yīng)值高的雜交種，其實(shí)際表現(xiàn)也相對優(yōu)異，能夠?qū)ζ贩N的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn)確率較高的驗(yàn)證。

表2 產(chǎn)量及不同性狀配合力的方差分析 (P值)

表3 產(chǎn)量及不同性狀的 GCA效應(yīng)分析

表4 產(chǎn)量及不同組合各性狀的 SCA效應(yīng)比較

表5 不同組合產(chǎn)量性狀的總配合力效應(yīng)值比較

3 結(jié)論與討論

玉米育種主要利用雜種優(yōu)勢，自交系配合力的高低是雜種優(yōu)勢效應(yīng)的充分表現(xiàn)，所以對自交系配合力的研究十分必要。玉米生產(chǎn)最主要的追求性狀目標(biāo)是籽粒產(chǎn)量，所以在對不同性狀配合力研究時重點(diǎn)要關(guān)注產(chǎn)量配合力效應(yīng)，其它性狀直接或間接的影響產(chǎn)量性狀的表現(xiàn)[8]。通過本試驗(yàn)研究，作為被測系M2AC的產(chǎn)量GCA效應(yīng)值較高，作為測驗(yàn)系丹598和丹3140的產(chǎn)量GCA效應(yīng)值較高；三個組合M2AC×丹598、M2AC×丹3140和M10AM×丹黃34的產(chǎn)量SCA效應(yīng)較高；在雜交種組配上丹99長具有較好的拉長能力，丹598和丹3140具有較好的增粗能力，但丹598組配的組合禿尖較大，在測配時可根據(jù)被測系和測驗(yàn)系具備的優(yōu)缺點(diǎn)有針對性的進(jìn)行組合組配，可以有效的提高育種效率。本試驗(yàn)通過產(chǎn)量總配合力效應(yīng)篩選的優(yōu)良組合與一般配合力和特殊配合力效應(yīng)篩選的優(yōu)良自交系和雜交組合有一定的偏差，實(shí)際測產(chǎn)結(jié)果與產(chǎn)量性狀的總配合力效應(yīng)值更為接近，說明雜交種的實(shí)際表現(xiàn)是親本一般配合力和特殊配合力綜合作用的結(jié)果，即性狀的加性、顯性和上位性效應(yīng)的協(xié)同作用，利用總配合力效應(yīng)來衡量雜交種綜合性狀的實(shí)際表現(xiàn)效果更為準(zhǔn)確。