外引美国中北部植物引种站40份玉米自交系产量性状配合力及杂种优势分析

殷洪达， 张 林， 付庭伟， 董 玲， 刘显君， 邸 宏， 王振华

（东北农业大学， 哈尔滨150030）

种质资源匮乏和遗传基础狭窄严重制约着我国玉米育种的发展。为丰富我国玉米种质资源，引进外来种质是扩宽我国玉米种质基础，初步缓解我国玉米种质遗传基础狭窄的有效手段［1－3］。1971年中国农业科学院引进美国优良玉米自交系Mo 17，国内多家育种单位以此为基础选育了一大批优良衍生系，如48－2、吉1037、吉846及4F1等［4－5］，组配出中单2号、丹玉13等一系列玉米杂交种，分别获得过国家科技进步一等奖和国家发明一等奖［6］。20世纪90年代以来，以P 78599为基础材料相继培育出许多优良自交系，如齐319、丹3130、P 131B、X 178、P 138和中自03等［7］，对我国玉米育种的发展做出了巨大贡献。美国中北部植物引种站（North Central Regional PI Station）是美国主要收集种质资源的机构之一，位于依阿华州立大学内，1947年建立［8］。该站重点收集玉米、葫芦和向日葵等植物的种质资源，现有种质已达到53 360份。近年，我国部分大专院校、科研院所从该站引入了大量玉米自交系和群体，如国家玉米产业技术体系从该站引进了200余份玉米种质资源，陆续发放给国内多家育种单位，目前正在利用其改良我国现有自交系或直接利用组配杂交组合，拓宽了我国玉米种质遗传基础，为我国玉米新品种的选育提供了较好的基因资源。

为丰富我国北方寒地玉米种质资源，东北农业大学于2012年从美国中北部植物引种站引进了156份玉米自交系，在初步评价的基础上，本试验选择40份中晚熟、耐密、抗病、综合性状优良的玉米自交系，采用NCII遗传交配设计，以分属4个杂种优势群的自交系为测验种，组配160个杂交组合，采用1年2点估算供试自交系产量及主要相关性状的配合力水平，同时借助数量遗传学方法，采用产量特殊配合力研究种质杂种优势关系［9－11］，为其在今后育种中有效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

40份玉米自交系名称和系谱等信息见表1。4个测验种的名称、系谱和类群见表2。

1.2 方 法

2014年以40份玉米自交系为父本，4个测验种为母本，采用NCII遗传交配设计，配置160个杂交组合。2015年在东北农业大学试验实习基地和绥化试验基地进行田间鉴定。试验釆用田间分组随机区组设计，按照测验种分为4组，组内采用随机区组设计，均加入对照品种郑单958，2行区，3次重复，行长4m，行距0.65m，种植密度6万株／hm2。每穴单株保苗。在收获风干后调查其穗部性状，包括穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、单株产量（14%含水量的单株产量）和出籽率等。田间管理同一般大田。

1.3 统计分析

利用SPSS 20.0软件及 Excel 2007，以小区均值为单位，按不同性状将1年2点数据进行联合方差分析。按刘新芝等［12］的方法估算一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）效应值。计算小区组合的产量与对照的杂种优势值。并根据SCA效应值划分杂种优势群，进一步分析供试自交系的杂种优势利用途径。杂种优势 值：H （%）＝ （X －Hi）／Hi×100%其中 Hi为对照小区产量平均值，X为所有测交组合小区产量平均值。

表3 7个主要性状的联合方差分析

2 结果与分析

2.1 产量及相关性状联合方差分析

对7个性状进行方差分析结果（表3）表明。组合间各性状除百粒重外均达到了极显著水平，说明40个自交系与测验种组配的杂交组合间存在真实差异，地点间除穗行数和出籽率表现稳定外，其他性状差异显著，说明供试材料受环境影响较大。配合力方差分析显示，外引美国自交系除出籽率GCA效应差异显著外，其余各性状的GCA方差均达到极显著水平，说明供试自交系在各个性状上都存在真实的差异。

2.2 外引自交系产量及相关性状的一般配合力效应分析

表4列出了40份玉米自交系产量及主要相关性状的一般配合力效应值，由表4可知，单株产量GCA表现为正效应的有21个自交系，其中PHV 53单株产量GCA效应最高，为16.38g，B 97单株产量GCA效应最小，为－16.63g，表明利用PHV 53做亲本，易选育出高产的杂交组合。进一步分析发现，单株产量及构成因子综合性状GCA效应表现均为正值的自交系为PHW 43，其单株产量GCA为10.13g，其余自交系均存在一定的负效应。综合分析发现，MBWZ、WIL 900和PHK 35单株产量 GCA效应分别为13.64，12.40g和11.83g，总体表现为单株产量GCA效应较大且大部分产量构成因子为正值，表现出较高的利用潜力。

2.3 外引自交系单株产量特殊配合力效应分析

由表5可知，在160个杂交组合中，单株产量SCA效应为正值的组合有79个，占总体49.40%，其中排在前10位的是 Mo 17－042×R 225、Mo 17－042×PHR 62、丹340×58801Inbred Mo 17、Mo 17－042×58612Inbred B 73、丹340×LH 181、丹340×WIL 900、Mo 17－042×N 7A、四－444－1208×58801Inbred Mo 17、Mo 17－042×N 209和郑58×R 230，其相应的SCA效应值分别为50.54，49.58，42.61，32.21，30.32，30.32，29.97，29.06，27.89g和27.37g，表明这几个组合亲本间的遗传关系较远，它们之间有较大的几率组配出高产组合。

2.4 外引自交系类群划分

利用单株产量特殊配合力效应值对40份玉米自交系进行杂种优势类群划分（见表6），结果表明，属于Reid类群的自交系10份，分别为6M502A、B 97、LH 215、Oh 605、PHR 62、PHT 22、PHV 53、PHW 43、R 225和 WIL 901，占25%；属于Lancaster类群的自交系14 份，分 别 为 58801Inbred Mo 17、BCC 03、E 8501、GEMN－0110、GEMN－0141、LH 181、LH 214、LH 59、MM 501D、PHHH 9、PHJ 70、T 173、WIL 900和 WIL 903，占35%；属于唐四平头类群的自交系9份，分别为58612 Inbred B 73、GEMN－0174、MBWZ、N 209、N 543、PHAW 6、PHW 53、R 230和 W 8555，占22.5%；属于旅大红骨类群自交系7份，分别为 F 118、GEMN－0117、ICI 581、LH 210、N 215、N 7A和PHK 35，占17.5%。

2.5 外引自交系杂种优势分析

以郑单958为对照品种，分析160个杂交组合的对照优势（见表7）。160份杂交组合中杂种优势为正值的有30份，占18.75%。其中 Mo 17－042的测交组合有10个，平均杂种优势值为5.74%；丹340的测交组合有12个，平均杂种优势值为8.38%，郑58的测交组合有5个，平均杂种优势值为3.11%；四－444－1208的测交组合有3个，平均杂种优势值为3.27%；说明被测自交系与丹340所代表的旅大红骨类群的杂种优势最强，其次为 Mo 17－042所代表的Lancaster种质、四－444－1208所代表的唐四平头和郑58所代表的Reid种质。

杂种优势超过对照10%以上的组合有7个，分别为丹340×WIL 900、Mo 17－042×R 225、Mo 17－042×PHV 53、丹340×PHW 53、丹340×WIL 903、丹340×Oh 605和丹340×58801 Inbred Mo 17，较对照郑单958的增产幅度分别为17.77%、16.19%、14.27%、13.95%、13.89%、12.38% 和 12.09%。在这7个组合中，与 Mo 17－042组配的组合2个，与丹340组配的组合5个，进一步说明旅大红骨类群与该批自交系间有较强的杂种优势。6M502A、B 97、BCC 03等19份自交系与4个测验种所组配的杂交组合平均优势值均为负值，说明该部分自交系与我国4个主要种质血缘相近，在以后的育种中可以考虑间接利用。

3 结论与讨论

本研究将外引40份美国玉米自交系划分为4个类群，其中6M502A、B 97和 LH 215等10个自交系被划入Reid群，58801Inbred Mo 17、BCC 03和E8501等14个自交系划入Lancaster群，58612 Inbred B 73、GEMN－0174和 MBWZ等9个自交系被划入唐四平头群，F 118、GEMN－0117和ICI 581等7个自交系划入旅大红骨群。其中6M502A、B 97、LH 215、Oh 605、PHR 62、PHT 22、PHV 53、PHW 43、R 225、58801Inbred Mo 17、E 8501、GEMN－0110、GEMN－0141、LH 181、LH 214、LH 59、MM 501D、PHJ 70、T 173、WIL 900和 WIL 903等21份自交系划分类群的结果与在美国种质资源信息网网站［13］上查到的结果一致，WIL 901、PHHH 9、BCC 03、58612 Inbred B 73、GEMN－0174、MBWZ、N 209、N 543、PHAW 6、PHW 53、R 230、W 8555、F 118、GEMN－0117、ICI 581、LH 210、N 215、N 7A 和 PHK 35等19份自交系与美国种质资源信息网网站上查询的结果信息不一致，可能是由于本试验中的测验种四－444－1208和丹340分别属于我国的唐四平头群和旅大红骨群，划分结果与网站信息不一致的美国玉米自交系中可能含有其他国外类群且比率高，或者与我国的唐四平头群及旅大红骨群血缘相近，因此导致未能与网站上查询结果一致。自交系PHW 43单株产量及构成因子综合性状GCA效应表现均为正值，同时PHW 43、MBWZ、WIL 900和 PHK 35总体表现为单株产量GCA效应较大且大部分产量构成因子为正值，表现出较高的利用潜力。对于某些在单一性状上GCA效应值表现较高的自交系，如ICI 581的穗长GCA效应值为2.36cm、Oh 605穗粗 GCA 的效应值为3.10cm、LH 59行粒数的GCA效应值为3.99粒等，可根据育种目标利用其优势性状有目的改良现有自交系的不足；40份美国玉米自交系整体表现与丹340所代表的旅大红骨类群杂种优势较强，其次分别为Lancaster种质、唐四平头和Reid种质，可结合我国现有的杂种优势模式对其加以利用。对照优势处于前7位的杂交组合为丹340×WIL 900、Mo 17－042×R 225、Mo 17－042×PHV 53、丹340×PHW 53、丹340×WIL 903、丹340×Oh 605、丹340×58801Inbred Mo 17，比郑单958的 增 产 幅 度 分 别 为 17.77%、16.19%、14.27%、13.95%和13.89%、12.38%和12.09%，这些组合的增产潜力较好，可继续进行多年多点鉴定，从中筛选优良玉米杂交组合继续利用。

表4 产量及主要相关性状的一般配合力效应值

表5 产量性状特殊配合力效应值（g）

表6 根据40份美国玉米自交系与4个测验种的特殊配合力划分杂种优势类群

表7 160个杂交组合的对照优势（%）

续表7

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