玉米前育种“桂A”群体主要农艺性状的配合力分析

周海宇，江禹奉，周锦国，谢小东，覃兰秋，曾艳华，谢和霞，程伟东*，谭贤杰

(1.广西壮族自治区农业科学院玉米研究所，广西 南宁 530007；2.国家玉米改良中心广西分中心，广西 南宁 530007)

【研究意义】玉米是全球种植范围最广、单产最大的谷类作物，种植面积居三大粮食作物之首。美国是世界最大的玉米生产国，是玉米生产机械化、规模化技术先进国家。我国是玉米生产和消费大国，仅次于美国居世界第2位。2017年我国玉米种植面积3545万hm2, 机械收获2552万hm2，机收比例72 %[1]。西南玉米区是我国玉米主产区之一，受地形和气候影响机械化水平较低，随着农村劳动人口老龄化，劳动力短缺问题日益突出，玉米生产机械化在西南山区显得尤为重要。玉米生产机械化的瓶颈主要在机收，机收的瓶颈主要在品种，品种选育的瓶颈主要在自交系。因此，开展早熟、脱水快、一般配合力高的自交系选育研究，对宜机收玉米育种材料的创制具有重要意义。【前人研究进展】近年来，随着国家玉米产业技术体系的建立，我国引进了一批早熟、脱水快、耐密的外国优良自交系，国内许多科研机构和企业逐渐重视对这些材料的研究。张世煌[2]提出，科研单位要做大量非商业性的前育种研究，为解决玉米重大共性技术和自主创新提供基础。赵明等[3]从8个方面介绍了美国玉米生产的关键技术与专业化服务体系，提出了我国玉米生产管理技术转型的具体建议与措施。陈得义等[4]探讨了耐密宜机收玉米品种及自交系选育和鉴定的方法，把脱水快、早熟、抗倒及耐密等性状作为宜机收种质创新和利用的重点。冯健英等[5]采用常规技术和生物技术相结合的育种方法，选育出脱水快、早熟耐密的高配合力自交系5份，为我国玉米育种提供了宜机收的种质资源。赵小敏等[6]通过美国玉米种质和西南区应用种质的SSR标记分析表明，78 %的美国自交系与西南区常用自交系之间存在着较大的遗传差异，这为西南区玉米育种材料的改良、创新利用及品种选育提供了理论基础。【本研究切入点】创建玉米前育种群体“桂A”，从中选育早熟、脱水快、一般配合力高的自交系，为广西和西南区宜机收玉米育种材料创制提供种质基础。【拟解决的关键问题】以7份西南区骨干玉米自交系为受体材料，11份外国优良玉米自交系为供体材料，创建“桂A”群体，从中选择优良单株连续套袋自交选育出20份玉米一环系，采用NC-Ⅱ设计与5份骨干自交系配制100个杂交组合进行配合力测定，研究其利用潜力。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以5份广西农业科学院玉米研究所自育骨干玉米自交系为父本材料，20份“桂A”群体选育的一环系为母本材料，材料名称和来源见表1。“桂A”来源于国家玉米产业技术体系西南区(滇黔桂鄂)玉米前育种计划创建的A群，其7个受体材料是桂39722、CML451、CML282、掖107、掖478、7922、黄C，供体材料是11个外国优良自交系。该群体于2015年合成，经3次遗传平衡后选择优良单株自交选育一环系。

表1 供试材料名称及来源

续表1 Continued table 1

编号No.自交系名称Name of inbred lines来源Pedigree sources血缘/类群Consanguinity/Group19A23“桂A”群体选系A群20A31“桂A”群体选系A群21A32-1“桂A”群体选系A群22A32-5“桂A”群体选系A群23A34“桂A”群体选系A群24A35“桂A”群体选系A群25A38“桂A”群体选系A群

1.2 试验方法

2017年冬季，在海南乐东县九所广西南繁基地，以5份骨干自交系为父本、20份“桂A”群体选系为母本，按NC-Ⅱ不完全双列杂交设计，组配100个杂交组合。2018年春季在广西农业科学院明阳基地进行组合田间试验，随机区组设计，单行区播种，3次重复，行长4.5 m，行距0.65 m，18株/行，田间管理同大田生产，对照品种为广西主推品种桂单162。田间调查和室内考种以小区为单位，灌浆期选取小区中间10株测量株高、穗位高，田间调查记载各小区的成熟日期，成熟后全小区收获进行室内考种和计产，共调查了株高、穗位高、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、生育期和小区产量等9个性状。

1.3 统计分析

利用Excel 2010和DPS 17.1数据处理系统进行统计和分析。配合力总效应TCA=父本GCA +母本GCA + SCA。对照优势H%=100×(F1-X)/X，其中,F1表示组合的小区产量、X表示对照的小区产量。

2 结果与分析

2.1 9个农艺性状的方差分析

如表2所示，区组间除行粒数、生育期、小区产量这3个性状差异达到极显著水平外，其余性状未达到显著水平。组合间差异均达到极显著水平，说明杂交组合各个性状之间存在真实的遗传差异。两组亲本各个性状的一般配合力均达到极显著水平，说明各个性状的一般配合力在亲本间存在极显著差异。杂交组合的特殊配合力均达到极显著水平，说明特殊配合力在各组合的不同性状也存在极显著差异。

2.2 25个供试材料一般配合力(GCA)分析

一般配合力是由加性基因效应提供的度量值，可用于衡量育种材料的利用价值，产量一般配合力高的材料往往其利用价值大[7]。5个父本的产量GCA从大到小依次为GRL62491>GRL737>GRL15111>GRL7341>GRL113。GRL62491的GCA除株高、秃尖长为负值外其余性状都是正值，说明以其为亲本容易组配出植株矮、满顶、产量高的组合；GRL737的GCA除穗行数为负值外其余性状都是正值，说明以其为亲本容易组配出穗位低、产量高的组合；GRL15111株高、穗位高、穗粗、穗行数GCA为负值，其余性状GCA为正值，说明其产量GCA较好但其他性状GCA一般；GRL7341穗长、穗位高、穗粗、穗行数、行粒数GCA为正值，其余为负值，说明其综合性状的GCA一般；GRL113除穗行数GCA为正值外其余性状都是负值，说明其综合性状的GCA差。20个母本的产量GCA正值由大到小依次为A32-1>A1>A21>A7>A38>A11>A31>A35>A10>A13，以这10个材料做亲本配制组合容易获得高产，且其他性状GCA较好，说明利用潜力较大。其余的10个母本材料综合性状GCA较差，估计利用潜力较低。

表2 9个农艺性状的方差分析

注：*、**分别表示在 0.05 和 0.01 水平上的差异显著，表中的数值表示F值。

Note:*,**indicate significance at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively, the value in the table meansF.

表3 25个供试材料9个性状的GCA分析

2.3 产量的特殊配合力分析

如表4所示，100个组合的产量SCA效应值范围为-42.8331～27.0715，其中SCA为正值的组合有47个，SCA为负值的组合有53个。A19-4×GRL62491、A31×GRL62491、A19-4×GRL113、A17-2×GRL737、A9×GRL737,A19-3×GRL737、A19-3×GRL113、A31×GRL7341、A34×GRL7341和A1×GRL7341 10个组合的SCA效应值较高。

表4 产量一般配合力和特殊配合力效应值

续表4 Continued table 4

Inbred linesGRL62491GRL737GRL7341GRL15111GRL113A17-6-0.28280.80224.3719-2.0887-2.8026A19-3-1.710721.7729-42.83313.763019.008A19-427.0715-29.5200-16.0108-7.912326.3716A21-5.9384-1.7737-3.94366.95484.7009A2214.3603-12.2730-6.6034-0.32484.8409A23-24.52939.453613.86336.1428-4.9305A3126.8475-15.744816.8032-22.1354-5.7704A32-1-1.5987-1.21374.31597.2348-8.7383A32-58.3407-4.0136-4.6435-3.54463.8610A346.04481.390116.1592-6.1204-17.4737A35-0.64685.897812.9674-14.2119-4.0066A38-5.2945-3.0896-6.65949.13865.9048

2.4 产量的配合力总效应(TCA)和对照优势分析

两个亲本的一般配合力及其产生的特殊配合力效应的总和即配合力的总效应，能够真实反映出组合的优劣，一般来说，杂交组合的配合力总效应值越高，其亲本间的杂种优势越强[8]。如表5所示，试验的100个组合中，对照优势>5 %的组合有20个，占比为20 %。其中以GRL62491为亲本的组合有8个，以GRL737为亲本的组合有7个，以GRL15111为亲本的组合有4个，以GRL7341为亲本的组合有1个，以GRL113为亲本的组合有0个；以A11、A21、A32-1为亲本的组合各3个，以A7为亲本的组合有2个，以A1、A13、A17-2、A19-3、A19-4、A22、A31、A34、A9为亲本的组合各1个。

表5 对照优势>5 %组合的TCA效应值

表6 不同杂交组合的4个机收性状的表现

2.5 机收相关性状方差分析

如表6所示，小区产量性状中只有A31×GRL62491这个组合与对照桂单162达到显著性差异，占比为5 %；株高性状中大多数株高均值比对照桂单162小，A7×GRL15111、A19-4×GRL62491、A21×GRL15111这3个组合与桂单162达到显著性差异，占比为15 %；穗位高性状中全部穗位高均值比对照桂单162小，共有18个组合与对照桂单162达到显著性差异，占比为90 %；生育期性状中全部生育期均值比对照桂单162小，共有15个组合与对照桂单162达到显著性差异，占比为75 %。

3 讨 论

本研究中，骨干自交系父本材料GRL62491、GRL737、GRL15111与“桂A”群体选系材料的产量一般配合力和特殊配合力较高，这3个材料属于热带种质，“桂A”群体选系材料含温带血缘较重，可能与他们血缘关系较远有关。以GRL62491为亲本组配的组合一般植株较矮、果穗粗满顶、生育期适中，但穗位偏高、果穗不长；以GRL737为亲本组配的组合一般穗位适中、果穗较长、生育期适中，但植株偏高、秃尖较长；以GRL15111为亲本组配的组合一般植株和穗位较矮、果穗较长、生育期适中，但果穗行疏、秃尖较长； GRL7341、GRL113由于含较重的温带血缘，与温带血缘同样较重的“桂A”群体选系材料组配配合力偏低，这可能与他们血缘关系较近有关。

“桂A”群体选系的20个母本材料和骨干自交系的5个父本材料组配的杂交组合表现出各种不同的配合力效应，说明这20个“桂A”群体选系材料具有丰富的遗传多样性。A32-1、A11、A21、A7这4个材料的产量的一般配合力和特殊配合力较高、其他性状的综合配合力也较好，以这4个材料为亲本较容易组配出优良组合。尽管A31、A9、A17-2、A22、A1、A13、A19-3、A19-4、A34这9个材料与其他亲本杂交会有较高的产量特殊配合力，但他们的产量一般配合力和其他性状的一般配合力都偏低，估计利用潜力不大，说明杂交组合的特殊配合力高低不一定与亲本一般配合力高低排位一致，一般配合力低的亲本也有可能组配出特殊配合力高的组合，这与前人的研究结果一致[9-11]。

对照优势排名前20的组合中，对其小区产量、株高、穗位高、生育期这4个机收相关性状进行方差分析，小区产量和株高与对照桂单162达到显著差异的组合较少，穗位高和生育期与对照桂单162达到显著差异的组合较多，说明含温带血缘较重的“桂A群”选系材料和热带材料的杂交组合小区产量、株高与对照桂单162相当，但是穗位高比桂单162低、生育期比桂单162短，说明“桂A群”选系材料组配的组合可降低穗位、缩短生育期。

4 结 论

外国优良自交系与西南区骨干自交系创建的“桂A”群体经多次遗传平衡后具有丰富的遗传多样性，从“桂A”群体选育出的一环系材料与热带材料有较高的杂种优势，并且以该群体选育的材料为亲本组配组合可降低穗位、缩短生育期。GRL62491、GRL737、GRL15111、A32-1、A11、A21、A7这7个材料的一般配合力较高、利用潜力大，可作为广西乃至我国西南区宜机收玉米育种材料的种质基础。