外引美国玉米自交系产量及产量性状的配合力分析

王晶，王霞，高树仁，王婧泽（黑龙江八一农垦大学农学院，大庆163319）



外引美国玉米自交系产量及产量性状的配合力分析

王晶，王霞，高树仁，王婧泽
（黑龙江八一农垦大学农学院，大庆163319）

摘要：试验采用NCⅡ设计，以11份外引美国玉米自交系为被测系，5个常用骨干系为测验系，组配55个杂交组合，对其进行产量及产量相关性状的配合力分析。结果表明自交系BL42、BL45和BL47的一般配合力效应较高，分别为12.741 8、2.793 1、4.832 6，利用潜力较大。55份杂交组合中，单株产量SCA效应较高的组合有BL42×B73、BL40×丹340、BL55×郑58、BL48× Mo17Ht和BL7×黄早四，分别为19.070 7、29.691 6、16.257 9、15.857 5和17.312 5，增产潜力较大。根据杂交组合单株产量的配合力总效应值分析，BL55、BL40与B73亲缘关系较近，BL35与丹340亲缘关系较近，BL48与郑58亲缘关系较近，BL7与Mo17Ht亲缘关系较近。

关键词：美国玉米；产量性状；配合力；亲缘关系

随着玉米杂交种在我国的大面积推广，农家品种、地方品种的不断被取代，许多优良的玉米种质资源逐渐流失，造成了我国玉米种质的遗传基础愈加狭窄[1]，限制了我国玉米育种的发展。为丰富我国玉米种质资源，玉米遗传育种工作者开展了引进和利用外来优良种质的研究，通过对外引种质的驯化改良，选育优良自交系，同时组配了一些杂交种。玉米育种的核心是自交系的选育，配合力的测定是组配杂交种必要环节[2-4]。通过配合力对亲本进行评价，从而选择应用潜力较大的自交系。随着杂种优势模式的概念被我国育种者逐渐接受，并逐渐加强了对杂种优势和杂种优势模式的研究[5-7]，为我国玉米种质扩增、改良和创新研究奠定了初步基础。外引种质利用前应对其进行充分的了解，掌握其抗病性、配合力及其与本地种质的杂种优势关系，合理利用其优势性状，有效地选配杂交组合，避免盲目选用。近年来我国玉米遗传育种工作者研究表明，通过杂种优势、农艺性状、蛋白质、同工酶、SSR、AFLP、RFLP、RAPDE等均能划分杂种优势群，并且划分出六大杂种优势群，即为改良Ried群、Lancaster群、唐四平头群、旅大红骨群、热带种质改良系及其他杂种优势群[8-10]。明确外引自交系与本地自交系杂种优势关系，能够有效地提高育种效率。

为此试验以11份外引美国玉米自交系为被测系，5个骨干自交系为测验种，用NCⅡ遗传交配设计，对外引美国玉米自交系的产量及产量性状进行配合力分析，明确其遗传规律，及其与骨干自交系的杂种优势关系，为其有效利用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

2013年自56份外引美国玉米自交系中选出表现型较好的11份（BL7、BL35、BL52、BL55、BL58、BL40、BL42、BL43、BL45、BL47、BL48），以其为母本，5份国内玉米自交系（B73、丹340、郑58、Mo17Ht、黄早四）为父本，按照NCⅡ设计组配55份杂交组合，获取杂种一代。

表1　测验系名称及来源Table 1Name and source of inbred lines

表2　各性状配合力方差分析（F值）Table 2ANOVE of combining ability for all characters（F value）

1.2试验方法及调查项目

2014年春，将2013年获得的杂种一代按照随机区组设计，双行区，3次重复，行长5 m，行距0.65 m，株距0.25 m，每行21穴，每穴播种2粒，待出苗后每穴保留一株。田间管理同普通生产田。

在玉米成熟期调查小区的株高、穗位高，玉米收获期以实收风干产量测产，并折合成含水14%的单株产量。随机选取10穗调查穗部性状。调查项目包括：穗长、秃尖长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、百粒重及果穗干重。

1.3数据处理

用Excel2007和DPS7.05进行数据统计和分析，用NCⅡ遗传设计分析方法作配合力方差分析、一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）效应估算。计算原理及方法采用高之仁[11]著的数量遗传学。

2　结果分析

2.1杂交组合主要性状的配合力分析

对55个杂交组合各性状进行配合力方差分析见表2。由表可知，各性状组合间差异均达到极显著水平，说明各性状间存在真实差异，各性状区组间单株产量、穗位高和穗长差异达到极显著水平，行粒数、百粒重和秃尖长均达到显著水平，说明部分性状受到一定的环境影响。不同杂交组合间除轴粗的特殊配合力达到显著水平外，其他各性状间特殊配合力差异均达到极显著水平，这说明不同组合间遗传差异真实存在。测验系除穗长和百粒重的一般配合力差异不显著，其他各性状的一般配合力差异均达到极显著水平；被测系除百粒重和秃尖长的一般配合力差异显著外，其他各性状的一般配合力差异均达到极显著水平，表明各参试自交系的一般配合力及其父本与母本自交系的特殊配合力存在真实差异，可以对亲本进行一般配合力和特殊配合力的效应值分析。

续表2　各性状配合力方差分析（F值）Continued table 2ANOVE of combining ability for all characters（F value）

2.2被测系一般配合力效应分析

从表3可以看出，11个被测系单株产量的一般配合力（GCA）效应值变化范围是-7.313 6～12.741 8。一般配合力表现为正效应的有BL52、BL58、BL42、 BL45、BL47和BL48，单株产量的一般配合力（GCA）效应值分别为0.735、0.339 7、12.741 8、2.741 8、4.832 6 和0.135 1，说明这些自交系做增产效应较大，具有较高的利用潜力。

表3　被测系一般配合力（GCA）相对效应值Table 3　Relative valve of GCA for tested lines trails

续表3　被测系一般配合力（GCA）相对效应值Continued table 3Relative valve of GCA for tested lines trails

11个被测系的主要农艺性状的一般配合力分析发现，穗长的GCA为正值的自交系有BL52、BL40、BL42和BL45，用它们做亲本易于得到果穗较长的杂交组合。穗粗GCA为正值的自交系有BL35、BL52、BL58、BL40、BL42、BL45和BL47，用它们做亲本易于得到果穗较大的后代。BL35、BL58、BL42、BL45、BL47 和BL48轴粗的GCA为正值，用它们做亲本所组配的后代轴茎比较粗，可能使其有增加行粒数的效应。自交系BL7、BL55、BL58、BL43和BL48秃尖长的GCA为负值，用它们做亲本得到的后代秃尖比较短，相对产量比较高。穗行数GCA为正值的自交系有BL42、BL43、BL45和BL47，有利于组配出穗行数较多的杂交组合。自交系BL52、BL42、BL43、BL45和BL48行粒数GCA为正值，用它们做亲本易得到行粒数多的组合。株高GCA为负值的自交系有BL35、BL52、BL58、BL40、BL42和BL48，用它们做亲本有利于获得矮秆、抗倒伏的杂交种。BL7、BL35、BL52、BL45和BL48的穗位高GCA为负值，有利于获得穗位较低的杂交种。BL35、BL52、BL58、BL40、BL42和BL47的百粒重GCA为正值，有利于获得百粒重较高的杂交品种。

表4　被测系和测验系杂交组合单株产量特殊配合力效应值Table 4Relative valve of SCA yield per plant for tested and testing lines crosses

2.3杂交组合单株产量特殊配合力分析

如表4可见，被测系和测验系不同杂交组合单株产量的特殊配合力（SCA）的差别较大。55个杂交组合单株产量的特殊配合力效应值变化范围为-21.185 4～29.691 6。其中SCA效应值为正值的组合有27个，说明这些组合超过亲本平均预期，其余28个组合的SCA效应值为负值，说明这些组合低于亲本平均预期。

单株产量SCA效应值较低的组合有BL40×B73、BL35×丹340、BL42×郑58和BL7×Mo17Ht，其SCA效应值分别为-21.185 4、-20.128 1、-18.116 6和-16.223 3，表明这几个组合的遗传关系较近。单株产量SCA效应值较高的组合有BL42×B73、BL40×丹340、BL55×郑58、BL48×Mo17Ht和BL7×黄早四，其SCA效应值分别为19.070 7、29.691 6、16.257 9、15.857 5和17.312 5，表明这几个组合间遗传关系较远，它们之间组配出高产组合的几率较大。

2.4被测系杂种优势关系的分析

根据单株产量配合力总效应值如表5，对11个美国玉米自交系与5个测验种的遗传关系进行分析，单株产量TCA为正值的杂交组合为24个，单株产量TCA为负值的杂交组合为31个。结果表明，测验种BL55、BL40、BL43与B73亲缘关系较近，TCA效应值为-14.640 6、-25.693 7、-13.331 1；BL35、 BL52与丹340亲缘关系较近，其TCA效应值分别为-22.841 4、-7.390 3；BL58、BL42、BL45、BL48与郑58亲缘关系较近，TCA效应值分别为-10.814 5、-9.635 6、-1.456 1、-16.179 5；BL7、BL47与Mo17Ht亲缘关系较近，效应值分别为-26.380 4、-4.348 9，这些亲缘关系较近的自交系在组配时不易组配出高产的杂交种。

表5　单株产量配合力总效应值（TCA）Table 5Effects of TCA for individual production

3　结论与讨论

在玉米育种工作中，要培育出高产的杂交种，需要选用产量构成性状配合力较高的自交系做亲本，有针对性的利用这些特点，改良或直接组配[12-13]，选用一般配合力和特殊配合力均较高的自交系进行组配，能获得更好的效果[14]。明确外引自交系与本地自交系的亲缘关系，并合理利用其配合力，可以大大的减少育种工作量，提高育种效率。试验通过单株产量配合力总效应值对被测系杂种优势关系进行分析，如为了明确自交系杂种优势群，可以选用适合的标准测验种利用SSR分子标记有效地划分被测系所属种质类群[15-16]，为日后的育种工作提供依据。

研究结果表明，美国玉米自交系BL42、BL45和BL47的单株产量GCA效应值较高，改良和利用这些自交系对于改良及扩增我国玉米自交系种质资源具有良好的作用。BL7除秃尖长、穗位高GCA效应值为负值，其他GCA效应值都不理想，在利用该自交系是要慎重选择。用BL35做亲本可能培育出矮秆、穗位低抗倒伏的品种，其产量可能不高。自交系BL52、BL58、BL42和BL45的单株产量、百粒重GCA效应值均较大，株高GCA效应值为理想，其他农艺性状GCA效应值较好，用它们做亲本可能组配出矮秆抗倒伏，产量较高的品种。自交系BL43、BL48等的GCA效应值较低，说明这些自交系的育种利用潜力受到很大限制，需要对其进行改良后再加以利用。BL45的穗长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、株高和单株产量GCA效应值为正值用它做亲本增产潜力教大，但是其后代的株高会相对较高，抗倒伏能力可能不强。BL47穗粗、轴粗、穗行数和单株产量GCA效应值较好，用它做亲本有一定的增产潜力，但抗倒伏能力可能不强。

单株产量SCA效应值较高的组合有BL42×B73、BL40×丹340、BL55×郑58、BL48×Mo17Ht和BL7×黄早四，表明这些组合单株产量大于亲本预期值，单株产量较高。组合BL40×B73、BL35×丹340、BL42×郑58和BL7×Mo17Ht，的组配单株产量配合力总效应值较低，两亲本间的血缘关系较近，产量SCA效应值也较低，在育种工作中要慎重选用此种组配方式。

参考文献：

［1］吴景锋.我国玉米杂交种发展的主要历程、差距和对策［J］.玉米科学，1995（1）：1-5.

［2］宋锡章，张宝石.春玉米主要穗部性状配合力及遗传参数分析［J］.中国农学通报，2007，23（6）：245-249.

［3］杨引福，郭强，钱劲华.8个玉米自交系主要穗部性状配合力的遗传分析［J］.玉米科学，2008，16（3）：30-33.

［4］杨雪，胡学爱，杨荣，等.几个玉米自交系主要性状的配合力分析［J］.西南农业学报，2009，22（3）：572-574.

［5］王懿波，王振华，王永普，等.中国玉米土要种质杂交优势利用模式研究［J］.中国农业科学，1997，30（4）：16-24.

［6］彭泽斌，刘新芝.我国玉米杂交育种现状的评析［J］.作物杂志，1998（增刊）：1-5.

［7］袁力行，傅骏弊，Warburton M，等.利用RFLE、SSR、AFLP 和RAPD标记分析玉米自交系遗传多样性的比较研究［J］.遗传学报，2000，27（8）：725-733.

［8］印志同，邓德祥，卞云龙，等.玉米自交系性状的遗传相关分析和主成分分析［J］.扬州大学学报，2001，4（1）：49-51.

［9］池书敏，刘志增.几个常用玉米自交系的优势类群划分［J］.河北农业大学学报，1995，18（1）：23-26.

［10］刘忠祥，寇思荣，何海军，等.155份玉米自交系的类群鉴定和主成分分析［J］.河南农业科学，2012，41（6）：19-23.

［11］高之仁.数量遗传学［M］.成都：四川大学出版社，1986.

［12］李高科，潘光堂.西南玉米区种质利用现状及研究进展［J］.玉米科学，2005，13（2）：3-7.

［13］王久光，蔡一林，孙海燕，等.西南主要玉米地方种质自交系的PAPD标记聚类分析［J］.西南农业大学学报，2004，26（5）：546-548.

［14］吕巨智，称谓东，石达金，等.西南地区新玉米自交系的配合力效应及其聚类分析［J］.中国种业，2014（5）：38-41.

［15］李新海，袁力行，李晓辉，等.利用SSR标记划分70份我国玉米自交系的杂种优势群［J］.中国农业科学，2003，36（6）：622-627.

［16］张伟玮，王汉宁，李永生，等.利用SSR划分56份玉米自交系的杂种优势群［J］.甘肃农业大学学报，2012，47 （6）：44-48.

Analysis of Combining Ability of Yield and Yield Trails on America Maize Lines

Wang Jing，Wang Xia，Gao Shuren，Wang Jingze （College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

Abstract:The yield of maize inbred lines and combining ability of yield characters were studied by using 55 combinations with NC II genetic design.11 external amarican maize inbred lines were as tested lines and 5 elite inbred lines were as testing ones in the examination.The results showed that the inbred line BL42，BL45 and BL47 possessed high general combining ability and great utilization potential，their GCA values were 12.741 8，2.793 1 and 4.832 6，respectively.In 55 kinds of cross combinations，the cross combination BL42×B73，BL40×Dan 340，BL55×Zheng 58，BL48×Mo17Ht and BL7×Huangzaosi had a higher specific effect value of combining ability and great yield potential than the others，their GCA values were 19.070 7，29.691 6，16.257 9，15.857 5 and 17.312 5，respectively.By the single plant yield’s total efficiency values of combining ability，combinations BL55 and BL40 showed closer genetic relationship with B73，while BL35 and Dan 340，BL48 and Zheng 58，BL7and Mo17Ht had a minor genetic distance.

Key words：america maize；yield characters；combining ability；genetic relationship

中图分类号：S513.01

文献标识码：A

文章编号：1002-2090（2016）01-0010-05

doi:10.3969/j.issn.1002-2090.2016.01.003

收稿日期：2015-01-31

基金项目：农业部公益性项目（本地与引进种质资源高效结合与利用研究：201303007）；农业部寒地作物生理生态与省高校寒地作物品种改良与生理生态重点开放实验室开放课题；黑在江省大学生创新创业训练计划项目（2011310022）；黑龙江八一农垦大学作物学科技术骨干科研启动金项目（ZWXQDJ-7）。

作者简介：王晶（1990-），女，黑龙江八一农垦大学农学院2013级硕士研究生。

通讯作者：高树仁，男，教授，硕士研究生导师，E-mail：gaoshr107@126.com。