玉米外杂选系与旅系的配合力分析

丰 光赵洪绪王孝杰于 兵陈增齐王秀凤姚永祥曹祖波

(丹东农业科学院， 辽宁 凤城 118109)

新中国成立以来我国玉米育种水平逐步提升，除了我国本土具有的独特资源外，很多优异资源离不开国外种质资源的引进、改良和创新。西方欧美等是世界上玉米育种及生产水平先进的国家，我国不同历史时期外引优异资源的利用对玉米育种的创新发展都起到至关重要的作用，比如改良Reid资源、Lancaster资源、PN78599资源等[1]。2005年以来先锋公司在我国推出了玉米杂交种先玉335，因具有早熟、耐密、高产、优质的特性，很快在我国东华北和黄淮海玉米主产区大面积种植，由此也在全国范围内也掀起新一轮对国外优异杂交种的改良和利用工作[2]。作者2014年外引一批国外杂交种，其中10个杂交种在测试过程中表现耐密、丰产、抗倒伏等诸多优点，进而作为基础材料进行二环选育，经连续6代自交逐步稳定，利用“外杂选系×国内系”的组配思路，选择农艺和果穗性状优良的5个新选被测系与5个旅大红骨测验系组配杂交种，测定被测系的配合力，探求优异的杂优模式及选育优良的杂交种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验以M6BR、M10AM、M2BH、M2BQ和M2AC五个外国杂交种选系为母本被测系，以丹M9-2、丹黄34、丹598、丹99长和丹3140五个旅系为父本测验系(表1)，采用 NCⅡ不完全双列杂交，于2018年冬在海南组配25个杂交组合。

表1 供试玉米自交系材料及来源

1.2 试验方法

试验于2019年在丹东农业科学院测试基地进行，采用随机区组设计，小区5行区3 次重复，行长 5 m，行距0.6 m，种植密度为60 000株/hm2。除去观察道前3株选择小区中间3行具有代表性的连续10株进行性状调查和测产取样。调查项目包括株高、穗位、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒重、产量。

1.3 统计分析

利用 DPS数据分析软件进行植物遗传育种NCⅡ交叉试验配合力专业数据分析。首先对数据结果做方差分析，将方差分析中显著的性状组合间方差分解为自交系的GCA方差和杂交种的SCA方差，再计算出GCA和SCA的相对效应值[3]。

2 结果与分析

2.1 方差分析

对产量等9个性状调查数据进行方差分析，结果列于表2。

从表2可以看出，各性状区组重复间方差均不显著；而组合间各性状方差均达到极显著水平，说明不同处理间这些性状上存在着真实的遗传差异，可以进一步将组合间的配合力方差分解为P1、P2亲本的GCA 和 P1×P2的SCA方差。经 F测验，P1亲本的株高、穗长、秃尖长和穗行数方差达到极显著水平，穗位方差达到显著水平；P2亲本的9个性状方差均达到极显著水平；P1×P2的产量和株高方差达到极显著水平，穗位、穗粗、秃尖长和穗行数方差达到显著水平。说明这些性状存在真实的遗传差异，有必要做进一步分析。

2.2 一般配合力效应分析

GCA是衡量一个自交系优劣的一项非常重要的参考指标，它主要由基因的加性效应决定，是某个自交系与其它多个自交系杂交后遗传给子代性状的平均表现，能够稳定遗传[4]。在自交系选育测配过程中，如果某个自交系一般配合力高则证明该系所含有的有利基因位点多，具有较高的利用价值，组配优良的杂交种概率很大[5]。

从表3可以看出，同一玉米自交系的不同性状和不同自交系同一性状的GCA相对效应值都存在差异。其中，自交系M2AC、丹598、丹3140和丹黄34产量效应值较高，说明利用这四个自交系组配的杂交种容易获得较高的产量；丹黄34、丹598和丹3140三个自交系在株高性状的效应值较大，说明由其组配的杂交种植株较高；M6BR、M10AM 和丹M9-2的穗位效应负值较大，说明利用其能够组配出穗位较低的杂交种，有利于提高植株抗倒性；M2BQ、丹99长 和M2BH穗长效应值较大，对增加杂交种果穗穗长起到很好的作用；丹598、丹3140和M2AC穗粗效应值较大，说明利用其组配的杂交种能够增加穗粗和穗行数，对提升单穗产量潜力具有很好的促进作用；M2AC、M10AM 和丹M9-2三个自交系在秃尖性状上表现出较高的负值效应，说明由它们组配的杂交种不易秃尖；丹3140、丹598和丹M9-2具有较好的穗行数效应值；丹598、丹3140和M2AC在行粒数和百粒重性状上，也具有相对较高的正效应值。

对上述10个自交系的9个不同性状一般配合力效应值进行比较来看，综合筛选出M2AC、丹598和丹3140三个相对优良的自交系。当然，在育种实践中还要根据具体的育种需要选择适宜目标性状要求的自交系。

2.3 特殊配合力效应分析

除GCA外，自交系间SCA也非常关键。SCA效应往往超出双亲平均表现的预期结果，它是由基因的非加性效应决定，是基因间显性、上位性互作效应以及基因与周围环境因素互作效应的综合结果[6]。

表4列出5个外杂选与5个旅系测验系组配杂交种的SCA效应值，从中可以看出，不同组合各性状的SCA效应差异较大。25个杂交种产量性状SCA 效应值较大的组合为M2AC×丹598、M2AC×丹3140、M10AM×丹黄34和M10AM×丹M9-2；株高效应值正负区间变化从1.5957到-1.5133，效应值最大的组合为M2AC×丹3140，最小的组合为M6BR×丹M9-2；穗位效应值正负区间变化从2.8523到-2.6925 ，效应值最大的组合为M10AM×丹598，最小的组合为M2BQ×丹598；穗长效应值较大的组合为M6BR×丹99长、M10AM×丹黄34和M2AC×丹99长；穗轴粗效应值较大的组合为M2AC×丹598和M2BH×丹3140；秃尖长效应值较小的组合为M2AC×丹M9-2、M6BR×丹3140和M2BQ×丹黄34；穗行数效应值较大的组合为M2AC×丹598、M6BR×丹598和M2AC×丹3140；行粒数效应值较大的组合为M6BR×丹99长、M2AC×丹M9-2和M2BQ×丹3140；百粒重效应值较高的组合为M2BH×丹598、M2AC×丹598和M6BR×丹3140。

综合比较25个杂交组合的9个不同性状SCA效应值，认为M2AC×丹598、M2AC×丹3140和M10AM×丹黄34三个组合比较优异。

2.4 产量总配合力效应分析

杂种优势的表现是一般配合力和特殊配合力效应共同作用的结果，不但取决于自交系的加性效应，还取决于组合的非加性效应作用[7]。

对比不同组合产量性状总配合力效应值可以看出(表5)，测验系中丹3140总的配合力效应表现最好，与5个外杂选系组配的组合都具有较好的配合力优势；其次是丹598表现也比较突出。被测系中M2AC总的配合力效应较好，与丹598和丹3140具有较高的配合力；其次是M10AM，与丹黄34和丹3140的配合力效应也比较高。筛选出的优良组合M2AC×丹3140、M2AC×丹598、M10AM×丹3140与实际测产结果非常接近，这一结果说明总配合力效应值高的杂交种，其实际表现也相对优异，能够对品种的实际表现进行准确率较高的验证。

表2 产量及不同性状配合力的方差分析 (P值)

表3 产量及不同性状的 GCA效应分析

表4 产量及不同组合各性状的 SCA效应比较

表5 不同组合产量性状的总配合力效应值比较

3 结论与讨论

玉米育种主要利用杂种优势，自交系配合力的高低是杂种优势效应的充分表现，所以对自交系配合力的研究十分必要。玉米生产最主要的追求性状目标是籽粒产量，所以在对不同性状配合力研究时重点要关注产量配合力效应，其它性状直接或间接的影响产量性状的表现[8]。通过本试验研究，作为被测系M2AC的产量GCA效应值较高，作为测验系丹598和丹3140的产量GCA效应值较高；三个组合M2AC×丹598、M2AC×丹3140和M10AM×丹黄34的产量SCA效应较高；在杂交种组配上丹99长具有较好的拉长能力，丹598和丹3140具有较好的增粗能力，但丹598组配的组合秃尖较大，在测配时可根据被测系和测验系具备的优缺点有针对性的进行组合组配，可以有效的提高育种效率。本试验通过产量总配合力效应筛选的优良组合与一般配合力和特殊配合力效应筛选的优良自交系和杂交组合有一定的偏差，实际测产结果与产量性状的总配合力效应值更为接近，说明杂交种的实际表现是亲本一般配合力和特殊配合力综合作用的结果，即性状的加性、显性和上位性效应的协同作用，利用总配合力效应来衡量杂交种综合性状的实际表现效果更为准确。