高華洋， 姜 龍， 李劍明， 陳殿元， 于海燕， 周 嵐， 李宛澤， 隋 昕

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院， 吉林 吉林 132101)

玉米(Zea.mays. L.)是重要的糧飼兼用作物，由于其基因特點，使人們很早就了解其雜種優(yōu)勢并對其進行普及推廣，是目前利用雜種優(yōu)勢最有成效的作物[1]。玉米雜種優(yōu)勢的獲得取決于玉米自交系的優(yōu)劣，自交系配合力的高低則決定雜種優(yōu)勢的強弱[2]。這就要求在親本的選育過程中，不僅要對親本的農(nóng)藝性狀進行選擇，還要測定自交系的配合力，以選育出農(nóng)藝性狀優(yōu)良、配合力高的雜交親本[3]。因此，掌握自交系各農(nóng)藝性狀的配合力效應(yīng)對指導(dǎo)自交系的遺傳改良、組配強優(yōu)勢雜交種均具有重要的現(xiàn)實意義[4-5]。

引進和利用外來種質(zhì)資源是豐富作物遺傳多樣性、促進品種更新?lián)Q代的重要途徑。然而我國并非玉米的起源地，種質(zhì)資源的缺乏使得從外國引進種質(zhì)(主要是雜交種或品種)作為原始資源成為一種常態(tài)，尤其是美系玉米材料所占比例更高，美系材料由于其幾乎全部來源于開放授粉品種，使得其自交系具有豐富的遺傳基因、更好的抗性和適應(yīng)性；先進的機械化種植模式，又促進了玉米育種向脫水快、含水量低、易機收的方向發(fā)展。因此，我國玉米育種對美系資源有相當大的依賴性，從外引雜交種中直接選育自交系是通常的做法，簡單易行且成效顯著。本研究選取吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院玉米育種課題組提供的16份美系血緣玉米改良自交系為試驗材料，在第一年采用不完全雙列雜交方式配制了60個雜交組合，次年對F1代的10個主要農(nóng)藝性狀進行配合力分析，以期為拓寬吉林省地方玉米種質(zhì)理論發(fā)展和基礎(chǔ)拓展、引進和改良國外玉米種質(zhì)資源、構(gòu)建新的雜種優(yōu)勢模式提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

母本共10份，均為美國玉米種質(zhì)改良系，父本共6份，為自選中早熟類美國玉米種質(zhì)改良系，雙親遺傳基礎(chǔ)見表1。

1.2 試驗設(shè)計

2018年12月份，在吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院海南育種試驗田進行授粉，并按不完全雙列雜交模式雜交組配得到60個組合，于2019年5月將60份組合在吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院一年鑒定圃播種，進行田間鑒定，試驗小區(qū)采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，3行區(qū)，行長5 m，行寬65 cm，株距25 cm，每行種植20株。小區(qū)周圍種植大田玉米，去除邊緣優(yōu)勢。進行正常田間管理。

表1 供試材料名稱及其遺傳基礎(chǔ)

1.3 試驗調(diào)查項目

2019年秋季收獲時，取各小區(qū)的中間行，去除其他因素的干擾，選取最具有代表性的10株測量并記錄抗倒性、散粉-吐絲間隔期(ASI)、大斑病抗性。收獲其對應(yīng)的果穗自然晾曬，含水量降至17%左右后，在室內(nèi)進行考種，記錄產(chǎn)量(kg)、出籽率等農(nóng)藝性狀，并測定其水分含量，以上各性狀均以10株平均值為統(tǒng)計單位，計算后列表統(tǒng)計，方便按NCⅡ設(shè)計(不完全雙列雜交設(shè)計)作配合力分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

試驗結(jié)果為3次試驗的平均值，先用Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)的初步處理，而后根據(jù)劉來福等[6]、莫惠棟[7]的方法進行雙列雜交配合力的測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 方差分析

6個主要性狀的配合力方差分析F值列見表2。由表2可以看出，供試6個主要農(nóng)藝性狀產(chǎn)量、出籽率、抗倒性、水分值、ASI、抗大斑病、均存在顯著差異，可以對這6個性狀進一步的一般配合力(GCA)、特殊配合力(SCA)進行方差分析。

2.2 一般配合力

被測試的玉米一般配合力代表其性狀的平均表現(xiàn)，是由其親本所含的有利基因位點的多少決定的，即基因的加性效應(yīng)[10]。16份玉米親本自交系一般配合力效應(yīng)值見表3。

表2 供試農(nóng)藝性狀方差分析F值

表3 一般配合力效應(yīng)值

從表3可以看出，JK 83、JK 49抗倒性GCA值較大，說明這份自交系材料能有效降低抗倒性，利于提高雜交組合的抗倒伏能力；而JK 36、JK 57出籽率GCA值都較大，這個性狀對于提高產(chǎn)量有很大的影響；JK 302、JK 99散粉-吐絲間隔期(ASI)的GCA值較大，這個性狀說明自交系抗旱性較強；JK 72、JK 90、JK 83的產(chǎn)量的GCA正向值都比較大，而這個性狀有利于玉米產(chǎn)量的提高。JK 28、JK 57這兩個自交系的水分值GCA數(shù)值較小，這個性狀則有利于玉米的收獲貯藏；表中的大部分品種抗大斑病GCA值都較小，說明大部分自交系對大斑病都有較好抗性，而其中JK 66的GCA 值較大，說明此自交系的大斑病抗性較強。

2.3 特殊配合力

特殊配合力與一般配合力都決定著玉米自交系能否組配出優(yōu)良的雜交組合，但相反的是特殊配合力由基因的非加性效應(yīng)決定，由基因的上位性效應(yīng)、顯性、超顯性所控制，不能遺傳[11]。因此，特殊配合力與一般配合力充分互補，當兩者都特別高的時候，其代表的自交系才會產(chǎn)生強優(yōu)勢雜交種，具體見表4～表9。

表4 產(chǎn)量特殊配合力效應(yīng)值

表5 水分特殊配合力效應(yīng)值

表6 ASI特殊配合力效應(yīng)值

表7 抗倒性特殊配合力效應(yīng)值

表8 出籽率特殊配合力效應(yīng)值

表9 抗大斑病特殊配合力效應(yīng)值

從各項特殊配合力效應(yīng)值可以看出，產(chǎn)量SCA值最高的組合是JK 302×JK 66，水分SCA值最高的組合是JK 288×JK 49，ASI的SCA值最高的組合是JK 288×JK 28，抗倒性SCA值最高的組合是JT 2×JK 83，出籽率SCA值最高的組合是JK 49×JK 145，抗大斑病SCA值最高的組合是JK 49×212。

3 結(jié)論和討論

配合力是自交系之間能否組配的關(guān)鍵，也是比較玉米自交系優(yōu)劣的重要標準[12]。自交系配合力的高低是評判玉米基礎(chǔ)材料利用價值的唯一標準、是自交系潛在能力的反映、是自交系的內(nèi)在特性，也方便育種家借以了解親本間的雜種優(yōu)勢[12-13]。本試驗對16份玉米自交系所雜交的60份材料的6個主要性狀(產(chǎn)量、水分、抗倒性、ASI、出籽率、抗大斑病)的GCA和SCA效應(yīng)值進行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，60份雜交玉米材料中同一組合的不同性狀與同一性狀的不同組合間相比配合力差異較大，在育種工作中要有針對性的根據(jù)自交系特征進行改良和組配，選擇GCA和SCA都很高的組合，才能組配出強優(yōu)勢的高產(chǎn)雜交品種。

基因的加性效應(yīng)是一般配合力的主要影響因素，一般配合力越高，加性效應(yīng)越明顯，雙親的優(yōu)良基因越多，對后代能產(chǎn)生較大影響[14-15]。本試驗供試的16份玉米自交系中，JK 83、JK 49抗倒性GCA負值較大，說明自交系材料能有效降低抗倒性，利于提高雜交組合的抗倒伏能力；K 302、JK 99散粉-吐絲間隔期(ASI)GCA值較大，說明自交系的花期長，利于植株完成授粉，可以減少干旱對于產(chǎn)量的影響； JK 72、JK 90、JK 83的產(chǎn)量的GCA正向值都較大，而這個性狀分別有利于玉米產(chǎn)量的提高；JK 36、JK 57出籽率GCA值都較大，對于產(chǎn)量提高也有一定的影響；JK 36、JK 57可與JK 72、JK 90、JK 83互相進行改良，提高產(chǎn)量的加性效應(yīng)值；母本組產(chǎn)量GCA較高的是JK 72和JK 90，用自選玉米自交系與它們可組配出雜種優(yōu)勢強、制種產(chǎn)量和大田產(chǎn)量都很高的組合。JK 28、JK 57這兩個自交系的水分GCA值比較低，由于水分低實際生產(chǎn)中有利于加快玉米的自然烘干，為機械化的收獲提供便利；大部分品種GCA值都較小，說明大部分自交系對抗大斑病都有不錯的抗性，而其中JK 66的GCA 抗大斑病值較大，說明這個自交系對于大斑病有極強的抗性。

產(chǎn)量SCA值較高的幾個組合是JK 145×JK 83、JK 206×JK 72、JK 302×JK 66、JK 302×JK 36，表明這些組合具有較強的雜種優(yōu)勢，需要進一步進行多年多地區(qū)的田間鑒定以確定其是否穩(wěn)定高產(chǎn)。綜合對比最差的自交系為JK 28、JK 57、JK 99，需進一步改良后利用。

從供試的材料分析可以看出，美國玉米種質(zhì)材料在易于機械化種植、品種抗性、適應(yīng)性等方面都有很強的優(yōu)勢，這可為育種家對美國種質(zhì)材料的利用提供一定參考價值。