玉米自交系KA105 和91227 的配合力分析

杨彦忠 周玉乾 连晓荣 周文期 王晓娟 刘忠祥 何海军 寇思荣

（甘肃省农业科学院作物研究所，兰州 730070）

Duvick 认为美国玉米产量的提高主要源于玉米杂交种对环境胁迫耐受能力的提高[1]。杨晓钦等[2]认为干旱造成玉米减产达到20%～30%。甘肃省72%的耕地是旱地，干旱是影响甘肃省玉米高产和稳产的主要非生物胁迫因素[3]。因此选育耐旱、抗旱、高产、稳产的玉米新品种一直是甘肃省玉米育种需要攻克的难题。

种质资源是玉米育种的基础[4]。为拓宽玉米育种遗传资源基础，增强玉米新品种的抗逆性，实现优异资源共享，促进甘肃省玉米育种工作实现新的突破，甘肃省农业科学院2018 年从西北农林科技大学引进陕A 群高产抗旱型玉米自交系91227、KA105[5]；为测定这2 个自交系优良性状与甘肃自育骨干自交系的配合力和遗传力，同年按照NCII 遗传交配试验设计，以KA105、91227 为母本，以本院自育的NSS 群14 个骨干自交系为父本，配制了28个杂交组合。2019 年在甘肃省农业科学院张掖试验场进行杂交组合鉴定试验，以期为引进资源的合理利用和玉米新杂交种的选育提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料2 个被测自交系从西北农林科技大学引进，分别为KA105 和91227（SS 群）；14 份测验种为甘肃省农业科学院作物研究所多年来选育的自交系，分别为F7901、17143、1745、1003、1365、17149、1622、F3105、F5001、1473、1802、1814、F2403、F0601（均为NSS 群）。

1.2 试验设计2018 年采用NCII 遗传交配设计[6-7]组配了28（2×14）个组合，2019 年在甘肃省农业科学院张掖试验基地进行杂交组合鉴定试验。试验采取随机区组设计，3 次重复，单行区，种植密度为79500 株/hm2。4 月22 日播种，10 月12 日收获。田间管理同大田管理。籽粒水分计量标准为14%。

1.3 性状调查各性状调查测定标准依据国家玉米品种区域试验的行业标准、种质资源描述规范和数据标准。在玉米蜡熟期，选择连续10 株无缺苗处测定植株高、穗位高、雄穗一级分枝；收获后，测定穗部性状及产量性状。

1.4 数据统计分析方法利用Microsoft Excel 2016和DPSv17.10 软件对试验数据进行遗传交配设计统计分析。首先对各性状进行配合力方差分析，再进一步估算自交系一般配合力（GCA）、杂交组合的特殊配合力（SCA）、相关系数和遗传参数[7]。

广义遗传力的估算以全部基因型方差占表现型方差的百分比表示；把视为加性方差，并将占表现型方差的百分比作为狭义遗传力。

2 结果与分析

2.1 各性状配合力方差分析由表1 可知，各性状组合间差异极显著，说明所研究的12 个性状在各组合间存在很大的差异性。这种遗传的差异性是由被测系、测验种的加性效应和非加性效应共同作用的结果，所以组合间的方差又可以分解成被测系、测验种的一般配合力（GCA）方差和杂交组合的特殊配合力（SCA）方差[8]。在被测系中，除穗位高、秃尖长、行粒数和雄穗分枝外，其他性状的一般配合力效应F值均达显著或极显著水平；测验种中除穗位高和单株产量外其他性状的一般配合力效应F值均达到显著或极显著水平。12 个性状特殊配合力效应F值均达极显著水平。因此，可进一步进行亲本各个性状的一般配合力（GCA）和组合双亲的特殊配合力（SCA）效应值分析。

表1 12 个性状的配合力方差分析结果（F 值）

2.2 一般配合力（GCA）效应分析由表2 可知，被测系KA105 株高、穗位高、穗粗、穗行数、单株产量、轴粗、雄穗分枝、出籽率8 个性状的一般配合力效应值为正值，说明其是通过改变植株性状、穗部性状，特别是增加穗行数、出籽率来提高产量。91227 的穗长、行粒数、百粒重、秃尖长4 个性状一般配合力效应值为正值，说明其是通过增加穗长、行粒数和百粒重来提高产量，但是存在秃尖增长的缺陷，需注意扬长避短。

表2 16 个自交系12 个性状的一般配合力效应值

2.3 特殊配合力（SCA）效应分析由表3 可知，杂交组合91227×1814、KA105×F5001、KA105×F0601、KA105×17149、91227×1622、91227×1365、91227×1745、KA105×1802、KA105×1473、91227×F7901、91227×F3105、91227×F2403、91227×17143 和KA105×1003 单株产量的特殊配合力效应值为正值，分别为11.64、9.88、9.42、8.81、6.76、5.23、5.08、5.00、4.69、3.86、3.13、1.57、1.41 和0.88；其中杂交组合91227/1814 单株产量的特殊配合力最高；综合而言，91227 与父本群单株产量的特殊配合力比KA105 高，说明91227 与父本群部分组合的产量潜力比较大。

表3 28 个组合的12 个性状特殊配合力效应值

2.4 单株产量总配合力（TCA）效应分析评价杂交组合优劣的重要指标是单株产量的总配合力（TCA）效应值，是由杂交组合亲本的一般配合力效应值和组合的特殊配合力效应值共同决定的[9]。由表4可知，参试组合TCA 效应值变幅为-23.36～28.25，其中KA105×1802、KA105×F5001、KA105×F0601、91227×1802 和KA105×F7901 的TCA 值较大。

因此，在育种中要想选育出高产玉米杂交种，不但要注重自交系的一般配合力，同时也要注意组合的特殊配合力[10]，也就是说要注重总配合力。

表4 单株产量总配合力效应值分析

2.5 各性状相关系数分析由表5 可知，除秃尖长与单株产量呈负相关外，其他性状均与单株产量呈正相关，其中穗位高、出籽率与单株产量呈极显著正相关，穗粗、株高、雄穗分枝和轴粗与单株产量呈显著正相关。株高与穗位高，穗长与穗粗、行粒数、轴粗，穗粗与穗行数、轴粗，轴粗与穗行数，出籽率与百粒重均呈极显著正相关；雄穗分枝与出籽率呈显著正相关；秃尖长与行粒数、百粒重，穗行数与行粒数呈显著负相关。

表5 各性状SCA 相关系数分析

2.6 各性状遗传效应与参数分析由表6 可知，各性状的基因效应差别很大。其中株高、穗长、穗行数、百粒重、轴粗、雄穗分枝、出籽率的加性方差明显大于显性方差，说明这些性状受环境因素影响较小，基因的加性效应起主要作用[11]。穗粗、秃尖长、行粒数的加性方差虽然大于显性方差，但相差不明显，说明这2 个性状可能受基因和环境的互作影响，由基因加性和非加性效应共同作用。穗位高、单株产量的加性方差明显小于显性方差，说明这2 个性状易受环境的影响，受基因的非加性效应作用大些。

遗传力是指亲代遗传某一性状给子代的能力，在育种中可以根据遗传力来预测选择的作用[12]。由表6 可以看出各性状广义遗传力均大于50%，其中狭义遗传力大于50%的性状依次为株高、穗长、出籽率、轴粗、雄穗分枝、穗行数、百粒重和穗粗，说明这些性状受环境的影响较小，对后代的遗传能力较强，可以在自交系选系早代进行选择；秃尖长的狭义遗传力为49.33%，在自交系选育中可以早、晚代结合选择；单株产量、穗位高、行粒数虽然广义遗传力较高，但狭义遗传力较低，说明其易受环境影响，对后代的遗传不稳定，这些性状可以在自交系选系高代进行选择。

表6 自交系主要性状遗传参数

3 结论与讨论

本研究中用引进的陕A 群抗旱高产自交系KA105、91227，与甘肃省自育NSS 群的14 个自交系进行配合力测定，结果显示KA105 与各自交系单株产量的一般配合力总体比较高，91227 与各自交系单株产量的特殊配合力总体比较高。单株产量的总配合力效应值较高的组合依次为 KA105×1802、KA105×F5001、KA105×F0601 和91227×1802。被测系KA105 的株高、穗位高、雄穗分枝、穗粗、穗行数、单株产量、轴粗、出籽率8 个性状一般配合力效应值为正值，而91227 仅有穗长、行粒数、百粒重、秃尖长4 个性状一般配合力效应值为正值。

从各性状与单株产量特殊配合力相关分析可以看出，在玉米高产品种选育中，在穗位、株高适度的情况下，应重点关注出籽率、穗粗、雄穗分枝和轴粗的选择。同时也要注意缩短秃尖长。根据各性状的遗传力，在自交系选育中，株高、穗长、出籽率、轴粗、雄穗分枝、穗行数、百粒重、穗粗等性状应在早代选择，单株产量、穗位、行粒数宜在高代进行选择。

环境选择“优胜劣汰”依然是玉米育种的田间选择的重要环节，近年来玉米育种工作者在玉米抗逆性、抗病性育种中做了大量工作，通过育种技术创新，选育出了一些广适、高产的玉米杂交种，如郑单958、先玉335、京科968 等。但随着耕地地力、气候等环境因素的变化，培育既能有效利用有利环境资源又能适应不利环境变化的品种，仍然是生产实践的迫切需要，而品种的抗逆性来源于种质资源的挖掘利用。因此，在自交系的选育过程中应根据目标性状加大胁迫力度并坚持胁迫育种，从早代开始，逐年加大胁迫环境力度，同时在高代进行组合测配，对现有种质资源进行抗旱性鉴定，以期选出抗逆性强、配合力高的自交系。