玉米种子电导率的配合力及遗传参数分析

吕师师，闫蕴韬，刘鹏飞

（仲恺农业工程学院农业与生物学院，广东广州 510225）

玉米种子各主要性状的配合力状况，对指导杂交育种具有重要意义［1-2］，而种子质量的优劣直接影响到作物产量和产品质量，其中种子活力是衡量种子质量的一个重要指标，高活力种子在生长和生产等方面具有诸多优势［3-4］。电导率法测定种子活力因简单、快速而成功应用于各种作物种子［5］。玉米种子配合力测定的主要方法是双列杂交。牟致远等研究表明，不同基因型种子在种子活力的遗传方面存在着较明显的差异，种子活力作为遗传力较高的性状，可以通过配合力测定，使用较高配合力的亲本培育出高活力的子代，从而进行新品种选育［6］。石海春等在实验室控制温度的条件下，通过电导率来测定玉米种子活力，发现不同玉米的种子活力表现出很大的差异［7］。刘素霞等在玉米种子电导率与种子生产性能的关系研究中发现，电导率与田间出苗率线性相关，且相关性达到显著水平［8］。目前，在玉米种子活力方面，有关发芽率和发芽势方面的研究较多，有关电导率配合力方面的研究较少。本研究选用9个玉米自交系为试验材料，使用NCⅡ（不完全双列杂交设计）进行电导率配合力及遗传参数分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用玉米自交系昌7-2、自330、F83为母本，综3、郑58、许178、Mo17、PH6WC、沈137为父本，共配置18个玉米杂交组合。

1.2 试验设计方法

按照NCII（不完全双列杂交设计）法，3个母本、6个父本共配制18个杂交组合。试验地共设18个试验区，田间按随机区组设计，每个试验区种植2行，行长为6 m，行距为0.5 m，每行种植16株，株距25 cm，3次重复。

1.3 电导率测定

精选无破损、大小均匀的种子作为试验材料，取各处理种子60粒，3次重复，先在35℃条件下烘24 h，使含水量基本一致，称量幼苗干质量。用蒸馏水冲洗3次，用滤纸吸干种子表面水分，分别放入100 mL锥形瓶中，加入50 mL双蒸水，加塞在25℃下浸泡24 h，以双蒸水为对照，

1.4 数据处理

数据处理利用Excel2003及DPS 7.55软件中进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 玉米种子电导率配合力方差分析

从表1可以看出，区组间F＜F0.05（2，34）、P＞0.05，表明玉米种子电导率配合力受环境的影响不大；各处理间F＞F0.01（17，34）、P＜0.01，表明3个母本与6个父本所组成的18个杂交组合种子电导率的配合力差异极显著；一般配合力F＜F0.05（5，34）、P＞0.05，特殊配合力F＞F0.01（10，34）、P＜0.01，表明种子电导率性状的加性效应差异不显著，而非加性效应差异极显著，种子电导率性状的遗传是以基因的非加性效应为主。

2.2 玉米种子电导率的一般配合力（GCA）效应分析

一般配合力是自交系某一性状与其他自交系杂交后，在后代中的平均表现，是基因加性效应决定的可遗传部分。从表2可以看出，自交系玉米种子电导率GCA在不同亲本之间的差异均达到极显著水平，并且存在正负效应之分，试验所选取的9个自交系中，F83、Mo17、许178的GCA效应值表现为负值，说明其作为亲本组配高活力后代杂交种的可能性更高；表中郑58的GCA效应值为最大正值，其次是PH6WC，说明郑58与PH6WC加性基因效应作用较强，易于稳定遗传，其作为杂交组配的杂种后代电导率较高，种子活力较弱。

表1 玉米种子电导率配合力方差分析

表2 玉米自交系GCA效应值分析

2.3 玉米种子电导率特殊配合力（SCA）效应分析

从表3可得，在全部的杂交组合中，种子电导率SCA效应值的变异幅度为-65.901 6～39.844 9，由于电导率与种子活力为负相关，因此特殊配合力负向较大，种子活力可能较高。SCA为负向的组合有自330×PH6WC、昌7-2×Mo17、自330×郑58、F83×综3、F83×许178等；自330×PH6WC的SCA效应值为负值且最小，说明通过自330、PH6WC2个亲本组配种子活力可能较强，可以看出GCA效应值与SCA效应值之间没有存在必然的联系。SCA存在显性效应、上位效应和基因间的交互作用，几种作用既可以彼此互相抵消，也可以相互促进，最终所表现出来的是各个组合产生后代的种子电导率性状的SCA效应值的大小［9-10］。当2个自交系组合时，由于存在非加性效应，亲本的GCA效应值的高低与SCA效应值不存在直接的关系［11-12］，所以在田间育种过程中，SCA效应值与GCA效应值对杂交种电导率的表现都具有重要的作用。

表3 玉米种子电导率性状的SCA效应

2.4 总配合力（TCA）效应分析

与GCA和SCA相比，TCA可以更为全面真实地反映杂交组合某一特定性状的优劣。从表4可以发现，试验中TCA效应值变幅为-62.164 4～60.765 5，玉米种子电导率性状的TCA效应值有9个为正值，TCA效应值较低的组合依次为许178×F83＜Mo17×昌7-2＜许178×昌7-2＜Mo17×F83＜综3×F83＜许178×自330＜综3×昌7-2，杂交组合许178×F83的SCA效应值最小，所以杂交种种子活力值较高。杂交育种的过程是在选择2个亲本自身一般配合力高的同时特殊配合力也高的一对亲本中实现的。

2.5 玉米种子活力的遗传参数分析

由表5可以发现，种子电导率的非加性效应（SCA）方差值（0.84）大于种子活力的加性效应（GCA）方差值（0.16），说明玉米种子电导率性状的遗传是通过基因的非加性效应为主，基因的上位、显性效应互作影响的；种子电导率的广义遗传率为93.30%，可以判断杂交种电导率性状的变异主要是通过遗传控制的，受环境影响较小，狭义遗传率为14.87%，说明对该性状不适宜进行早代选择。

表4 18个玉米杂交组合种子电导率性状的总配合力效应值

表5 种子电导率性状的遗传参数分析

3 讨论与结论

种子活力是指种子在各种条件下具有潜在萌发与出苗的能力［3］。种子活力受多种因素影响，是一个复杂的综合性状，表现在发芽率、苗长、干质量、抗老化等诸多方面，而这些性状均是多基因控制的数量性状［13］。目前，只有从农艺、生理生化等指标进行综合评价，在兼顾其他指标的同时选育出活力较高的自交系与组配高活力的组合，而通过电导率法测定种子活力简单、快速，在实验室即可完成。一些学者在林木［14］、蔬菜［15］等植物上对种子活力进行遗传分析，而在农作物［16］上对种子活力的遗传分析较少。1960年，Ching证实种子活力具很高的遗传性，高活力的品种在杂交后代中表现突出，而且可以遗传［17］。

本研究结果表明，不同自交系间的GCA和SCA存在较大的遗传差异，这与王铁固等有关玉米种子活力相关性状的配合力分析的研究结果［18］是相同的；综合分析一般配合力和特殊配合力，可以看出杂交组合的一般配合力与特殊配合力没有直接的相关性，与李玉杰等的研究结果有相同之处，他们一致认为甜玉米一般配合力都不高的双亲组合也有获得高特殊配合力的可能性［19-20］；本研究与卢秉生等的研究结果［21］有不同之处，可能是因为使用了不同的研究材料或者是受环境的影响较大。

本试验利用3个母本及6个父本自交系，按照不完全双列杂交NCII的方法，通过测定电导率，进行配合力及遗传参数分析。9个参试自交系种子电导率一般配合力的大小顺序为郑58＞PH6WC＞沈137＞自330＞昌7-2＞综3＞F83＞Mo17＞许178，总配合力结合自交系的一般配合力和组合的特殊配合力可以更为全面地反映杂交组合某一特定性状的优劣。对18个杂交组合的总配合力进行分析，组合许178×F83、Mo17×昌7-2、许178×昌7-2、Mo17×F83、综3×F83的效应值都为负值，种子活力较高。种子活力性状的广义遗传率为93.03%，狭义遗传率为14.87%，说明对该性状适宜进行高代选择。本试验结果可以为玉米种子活力的遗传改良提供参考依据。