糯玉米DH系主要农艺性状的遗传研究

王丽丽， 邓昆鹏， 杨翔宇， 任孝慈， 高冬雪， 赵仁贵

（吉林农业大学农学院， 长春130118）

配合力是自交系的“生命力”［1－2］。玉米育种家组配杂交种之前都要对亲本自交系进行配合力的测定，即无论是外引自交系，抑或一手选育的自交系都要对其进行配合力测定，并将测定结果作为优质杂交组合选育的理论依据［3－4］。基于生物诱导发展起来的DH育种（Doubled Haploid Breeding）技术正逐渐应用于糯玉米育种中，大大提高了糯玉米杂交组合配制效率，缩短了优良糯玉米杂交种选育年限［5－6］。前人研究表明，孤雌单倍体加倍后形成的DH系在多数农艺性状方面与多代自交形成的自交系不存在显著差异，因此受到广大育种家的青睐［2，6］。糯玉米支链淀粉和皮渣率是影响糯玉米食用品质、工业加工品质的关键性状［7］，而关于此2性状的配合力研究却罕见报道。基于此，本研究选用新育成的5份糯玉米DH系及其杂交组合为研究材料，分析糯玉米DH系主要品质及农艺性状与我国主要生态地区骨干糯玉米亲本自交系的配合力效应，并对其遗传特性和规律作进一步探讨，可以较为系统地评价本团队选育的DH系与其他生态地区糯玉米自交系的配合力情况及杂种优势表现。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试母本糯玉米DH系来源于2015年夏从京科糯2000、万糯2000、吉糯13、吉白糯115、吉香糯187等糯玉米杂交种经诱导系Tg 29诱导出的单倍体经过秋水仙素加倍而获得的5份DH系，编号15ND11～15ND 15，于2015年10月种植于吉林农业大学佛罗玉米育种基地。父本材料为各个生态地区主推糯玉米杂交种的亲本之一，详见表1。

表1 供试材料名称及其来源

1.2 试验设计

2015年冬，在吉林农业大学三亚玉米育种基地按照NCⅡ遗传交配设计组配25份糯玉米杂交组合［1］。2016年春，将25份糯玉米杂交组合采用随机区组试验设计种植于吉林农业大学长春玉米育种基地［1］。取3株套袋自交并记录授粉日期，26d后采收，进行室内支链淀粉和皮渣率的测定。

1.3 试验方法

1.3.1 农艺性状测定

乳熟期收获小区中间行有代表性的5穗鲜果穗进行室内考种分析，考察穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重，计算单株产量。

1.3.2 品质测定

对授粉26d后采收的糯玉米鲜果穗进行支链淀粉和皮渣率的测定。支链淀粉含量的测定方法参照曾慕衡等［8］的方法，皮渣率的测定方法参照袁吉［9］的方法。

1.4 统计分析

综合利用 Excel 2013和 DPS 7.05软件进行各性状的方差及配合力分析，计算平均杂种优势［10－11］。

2 结果与分析

2.1 方差分析

将25份糯玉米杂交组合8个性状方差分析的F值结果列于表2。由表2可知，不同组合间8个性状的差异均达极显著水平，可进一步估算各亲本的配合力效应［12］。

2.2 GCA效应分析

将供试糯玉米DH系的8个性状GCA效应值列于表3。由表3可知，就糯玉米DH系单株产量看15ND 11的单株产量GCA效应值最大，为8.61。此外，15ND 11的支链淀粉含量、穗粗、穗行数、行粒数的GCA效应均为正值，但皮渣率、穗长、百粒重的GCA效应为负值，说明以DH系15ND 11作为亲本之一，较易配出支链淀粉含量较高且皮渣较少、穗粗大、行数和行粒数多的丰产型糯玉米杂交种；15ND 13的单株产量GCA效应值为1.29，支链淀粉含量、皮渣率、穗长、行粒数、百粒重的GCA效应为正值，但穗粗、穗行数的GCA效应为负值，表明以15ND 13作为亲本之一，对选育支链淀粉含量较高但皮渣较多、果穗长且行粒数多、百粒重大的高产型糯玉米杂交种作用明显。15ND 12、15ND 14、15ND 15 单株产量的GCA效应均为负值，但15ND 15的行粒数、百粒重的GCA效应为较明显的正值，表明15ND 15在提高糯玉米杂交种的行粒数和百粒重方面有较大利用潜力。

2.3 SCA效应分析

由表4可知，SCA相对效应值为正值的有14个组合，排列在前8位的分别是：15ND 13×景白浚34、15ND15×JN－2、15ND14×1211、15ND11×L66、15ND 14×L 66、15ND 13×1211、15ND 14×JN－2、15ND 11×JQT，SCA效应值分别为7.20、6.07、5.20、5.18、4.88、4.16、3.70、3.67。15ND 13 的 单 株 产 量 一般配合力为正值，但在组合15ND 13×JN－2、15ND 13×JQT、15ND 13×L 66中没有表现出来。15ND 12、15ND 14、15ND 15的单株产量 GCA 效应为负值，但组合15ND 15×JN－2、15ND 14×1211、15ND 14×L 66、15ND 14×JN－2的单株产量却表现出较高的特殊配合力。15ND 12×1211的支链淀粉含量、皮渣率、穗长的SCA效应位于25个杂交组合中的首位，其次为15ND 15×景白浚34，支链淀粉含量、皮渣率、穗长SCA效应值最低的2个组合分别为15ND 12×JN－2和15ND 11×景白浚34；穗粗的SCA效应值最高的2个组合为15ND 13×景白浚34和15ND 12×JN－2，穗粗SCA效应值最低的2个组合为15ND 15×景白浚34和15ND 13×JN－2；穗行数最高的组合为15ND 11×1211和15ND 13×景白浚34，穗行数SCA效应值最低的组合为15ND 12×1211和15ND 14×景白浚34；行粒数SCA效应值最高的2个组合是15ND 11×1211和15ND 12×JN－2，行粒数SCA效应值最低的组合为15ND 11×JQT和15ND 13×JN－2；百粒重SCA效应值最高的2个组合是15ND 14×1211和15ND 11×L 66，最低的组合为15ND 14×JQT 和15ND 15×L 66；单株产量特殊配合力表现突出，并结合其它农艺性状的SCA来看，15ND 13×景白浚34、15ND 15×JN－2、15ND 14×1211是特殊配合力表现优良的前3个组合。

表2 各性状方差分析F值

表3 糯玉米DH系8个性状的GCA效应值

表4 糯玉米杂交组合的SCA效应值

2.4 单株产量的TCA效应分析

由表5可知，单株产量TCA效应为正值的组合有16个，依次为15ND 13×1211＞15ND 11×1211＞15ND 11×L 66＞15ND 14×1211＞15ND 11×JN－2＞15ND 12×1211＞15ND 15×1211＞15ND 15×JN－2＞15ND 14×JN－2＞15ND 14×L 66＞15ND 12×L 66＞15ND 13×L 66＞15ND 13×JN－2＞15ND 12×JN－2＞15ND 15×L 66＞15ND 11×JQT。F1代单株产量与其配合力总效应呈极显著正相关（R2＝0.999 9），产量配合力总效应大小顺序与产量结果高低的排列基本一致，说明糯玉米杂交组合各性状的TCA效应与其实际的表现具有一定相关性，能够反映糯玉米杂交组合的优劣，糯玉米杂交组合总配合力值越高，其亲本间杂种优势越高，田间表现就越突出。

表5 糯玉米杂交组合的单株产量TCA效应及其田间表现

2.5 单株产量的平均杂种优势分析

由表6可知，糯玉米杂交组合单株产量平均杂种优势为正值的有14个，具体表现为15ND 13×1211＞15ND 11×1211＞15ND 11×L 66＞15ND 14×1211＞15ND 11×JN－2＞15ND 12×1211＞15ND 15×1211＞15ND 15×JN－2＞15ND 14×JN－2＞15ND 14×L 66＞15ND 12×L 66＞15ND 13×L 66＞15ND 12×JN－2＞15ND 13×JN－2。本试验中，供试糯玉米DH系与JN－2、1211组配的组合平均杂种优势值均为正值，5个糯玉米DH系与L 66组配的组合平均杂种优势有4个为正值，由此可知，本研究中供试糯玉米DH系与黑龙江、山东、北京地区糯玉米骨干自交系较易组配出强优势杂交组合，与山西和河北地区糯玉米骨干自交系较难组配出高产组合。

糯玉米杂交组合15ND 13×1211、15ND 11×1211、15ND 11×L 66、15ND 14×1211、15ND 11×JN－2的杂种优势表现最为突出。上述杂交组合的母本DH系中15ND 11单株产量GCA表现为较高的正值，15ND 13单株产量 GCA 也为正值，15ND 13与1211杂交可获得强优势杂交组合，15ND 11与1211、L 66和JN－2可组配出强优势组合；糯玉米DH 系15ND 14单株产量GCA效应为负值，但由于15ND 14与高配合力糯玉米自交系1211有较高的特殊配合力，组合15ND 14×1211有较高的总配合力效应，表现出较高的产量杂种优势。上述现象体现了选育糯玉米自交系注重GCA的选系原则，在GCA高的基础上，再筛选高SCA值，较易获得强优势糯玉米杂交组合。

表6 糯玉米杂交组合单株产量的平均杂种优势

3 讨论与结论

3.1 新育糯玉米DH系的配合力分析

玉米杂交组合的产量高低，既取决于亲本GCA高低，还取决于组合SCA高低，即取决于总配合力效应值（TCA）大小［13－15］。结合单株产量等8个性状SCA效应表现，15ND 13×景白浚34、15ND 15×JN－2、15ND 14×1211是特殊配合力表现优良的前3个组合。单株产量TCA效应表现突出的组合有15ND 13×1211、15ND 11×1211、15ND 11×L 66、15ND 14×1211、15ND 11×JN－2，产量配合力总效应大小顺序与产量结果高低排列基本一致。

3.2 新育糯玉米DH系的杂种优势表现及利用价值

玉米新种质的创制、改良与利用是玉米育种成败的关键［16］。本团队选育的5份糯玉米DH系与分属于我国不同生态地区的糯玉米骨干自交系组配的杂交组合中产量杂种优势表现突出的有15ND 13×1211、15ND 11×1211、15ND 11×L 66、15ND 14×1211、15ND 11×JN－2。新育糯玉米DH 系与JN－2、1211和L 66组配的杂交组合表现较好，杂种优势值较高，新育糯玉米DH系与景白浚34和JQT组配的组合产量杂种优势值均为负值，由此可知，新育糯玉米DH系与黑龙江、山东、北京地区糯玉米骨干自交系较易组配出强优势杂交组合，与山西和河北地区糯玉米骨干自交系较难组配出高产组合。

［1］景桂昕，姜龙，王薪淇，等.东北地区几个糯玉米DH系单株产量的配合力分析［J］.种子，2015，34（9）：82－85.

［2］吴玥，郑雷雷，慈佳宾，等.不同密度下玉米DH系稳定性及配合力分析［J］.吉林农业大学学报，2014，36（4）：384－388.

［3］毛建昌，张世煌，李向拓.选育高产高配合力玉米自交系的途径与方法［J］.中国农业科学，2006，39（5）：872－878.

［4］刘纪麟.玉米育种学（第二版）［M］.北京：中国农业出版社，2002：172－177.

［5］李向永，姜龙，王薪淇，等.糯玉米单倍体诱导和加倍的研究［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2016，44（8）：91－96.

［6］陈绍江，黎亮，李浩川，等.玉米单倍体育种技术（第2版）［M］.北京：中国农业大学出版社，2012（3）.

［7］谢孝颐，蔡志飞，印志同，等.糯玉米育种概论［J］.玉米科学，2003（专刊）：58－67.

［8］曾慕衡，刘鹏飞，蒋锋，等.鲜食型糯玉米果皮厚度和支链淀粉含量的遗传特性［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2010（1）：97－103.

［9］袁吉.糯玉米主要品质性状遗传规律研究［D］.长春：吉林农业大学，2012.

［10］唐启义，冯明光.实用统计分析及其DPS数据处理系统［M］.北京：科学技术出版社，2002：304－311.

［11］刘来福，毛盛贤，黄远樟.作物数量遗传［M］.北京：农业出版社，1984：206－250.

［12］邓昆鹏，王薪淇，谷男，等.美国玉米种质改良系主要农艺性状的配合力及杂种优势分析［J］.种子，2016，35（4）：85－88.

［13］顾丽香，刘志增，祝丽英，等.玉米DH系产量及其构成因素一般配合力相关性分析［J］.玉米科学，2008，16（2）：36－38，43.

［14］杨巍，李玲，姜龙，等.不同密度下玉米DH系单株产量的杂种优势及配合力分析［J］.吉林农业大学学报，2014，36（1）：23－29.

［15］刘鹏，任英，闫丽娜.几个玉米自交系主要农艺性状的配合力和遗传参数分析［J］.玉米科学，2004，12（4）：31－34.

［16］张世煌，徐伟平，李明顺，等.玉米育种面临的机遇与挑战［J］.玉米科学，2008，16（6）：1－5.