5 个旅热驯化玉米自交系配合力及遗传参数分析

2021-07-07卢秉生张剑峰姚永祥

辽宁农业科学 2021年3期

卢秉生张剑峰姚永祥王亮

(1.辽宁省丹东农业科学院,辽宁凤城 118109;2.沈阳农业大学附属实验场,辽宁沈阳 110866)

温带资源旅大红骨种质作为中国玉米5 大血缘之一,为我国玉米杂交种生产做出了巨大贡献。旅大红骨种质的广适性、稳产性是辽宁地区不可或缺的种质资源[1],来自热带玉米资源苏湾种质以其优异的抗病、抗逆、优质等特性一直是广大玉米育种者青睐的资源[2]。近年来,丹东农业科学院引入热带含有苏湾种质资源进行旅大红骨种质改良和发掘。育种工作对种质的利用最终归结为对性状配合力的选择[3]。为了对种质资源创新改良效果及对杂种优势利用提供参考,提高育种效率,本文对旅热驯化玉米自交系进行配合力分析,了解主要性状的遗传规律和F1的表现,为旅热驯化玉米自交系的利用和强优组合的选配提供依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

以丹东农业科学院用旅大红骨和热带苏湾种质改良育成的丹LR1、丹LR2、丹LR3、丹LR4、丹LR5 做母本,本单位育成的D420、丹717、C8645和国内骨干系郑58 做父本,采用NCⅡ不完全双列杂交法进行配合力分析。

1.2 试验方法

2018 年于海南岛组配杂交组合20 个,2019年在丹东农业科学院试验地进行田间鉴定试验。随机区组设计,3 次重复,密度6.0 万株/hm2,4行区,小区行长5.0 m,行距0.60 m,每区种72株,5 月6 日播种,管理同大田。小区中间两行去除前3 株后,连续10 株进行田间调查,测产采收。

1.3 调查项目和统计方法

调查项目:产量、株高、穗位高、茎粗、穗粗、穗长、穗行数、行粒数、出籽率、百粒重、雄穗主轴长度、雄穗分支数、穗上第一叶叶长、穗上叶距、穗上叶数和叶夹角16 个性状。

数据分析采用DPS 和Excel 软件,按NC Ⅱ(不完全双列杂交)设计的原理和方法进行配合力分析,并估算群体遗传参数[4]。

2 结果与分析

2.1 各性状的配合力方差分析

将包含产量因素在内的16 个性状的数据进行方差分析(表1),各组合之间除穗粗和茎粗外,其余14 个性状均达到极显著水平,将组合间的配合力方差分解为P1、P2,组合亲本的一般配合力(GCA)方差和P1×P2的特殊配合力(SGA)方差。F 测验表明,P1、P2和P1×P2各个性状达到显著或极显著水平。说明14 个性状在不同基因型间存在遗传差异,可做进一步分析。

2.2 一般配合力效应分析

一般配合力是指某一个纯系亲本在一系列杂交组合中某数量性状的平均表现,是由亲本基因型的加性效应基因决定的,是可遗传的部分[5～8]。表2 对被测系各性状的GCA 效应进行分析,均表现正向效应和负向效应。丹LR1 对F1代的穗行数、行粒数、穗上叶数、穗上叶距有正向增加作用;丹LR2 对F1代穗长、株高有正向增加作用;丹LR3 对F1代产量、穗长、百粒重、雄穗主轴长度、雄穗分枝数有正向增加作用;丹LR4 对F1代茎粗、叶夹角有正向增加作用;丹LR5 对F1代产量、出籽率、百粒重、穗位、雄穗主轴长度、第一叶叶长有正向增加作用。可以看出丹LR5 和丹LR3 对多个性状都有正向的作用,具有较高的一般配合力,对改良F1的性状有积极的作用。

2.3 特殊配合力效应分析

特殊配合力是指在特定组合内,两个亲本自交系各自贡献给杂交种的基因通过互作而表现的非加性基因效应[5～8]。由表3 各性状的SCA 分析可以看出20 个杂交组合14 个性状的SCA 效应值差异很大。产量性状的SCA 正效应值最大的组合为丹LR1×郑58,出籽率正效应值最大的组合为丹LR2×D420,穗长正效应值最大的组合为丹LR2×C8645,行数正效应值最大的组合为丹LR5×D420,行粒数正效应值最大的组合为丹LR4×郑58,百粒重正效应值最大的组合为丹LR1×丹717,株高负效应值最大的组合为丹LR4×郑58,穗位负效应值最大的组合为丹LR4×郑58,雄穗主轴长度正效应值最大的组合为丹LR2×丹717,雄穗分支数正效应值最大的组合为丹LR3×丹717,穗上叶数正效应值最大的是丹LR5×D420,穗上叶距正效应值最大的组合为丹LR3×丹717,第一叶叶长正效应值最大的组合为丹LR4×D420,叶夹角正效应值最大的组合为丹LR4×C8645。

2.4 遗传参数分析

广义遗传力的大小反映了在总表型变异中,由遗传原因引起的变异所占比例的大小[5～8]。狭义遗传力反映了在表型变异中由加性效应引起的变异相对的重要性,它的大小反映了亲代性状遗传给子代的能力[5～8]。广义遗传力大小顺序为:行粒数＞出籽率＞穗长＞行数＞雄穗分枝数＞百粒重＞穗上叶距＞雄穗主轴长度＞穗上叶数＞穗位＞株高＞第一叶叶长＞产量＞叶夹角。狭义遗传力大小顺序为:百粒重＞出籽率＞第一叶叶长＞产量＞雄穗主轴长度＞雄穗分枝数＞穗位＞穗长＞株高＞穗上叶距＞叶夹角。产量、百粒重和第一叶叶长的一般配合力方差占遗传方差百分率在50%以上,说明F1代产量、百粒重和第一叶叶长主要是由双亲一般配合力较高而产生的。出籽率、穗长、株高、穗位、雄穗主轴长度、雄穗分枝数、穗上叶距、叶夹角一般配合力方差占遗传方差百分率均小于50%,说明这些性状的变异除由遗传作用引起外,受环境的影响较大。出籽率、穗长、行数、行粒数、株高、穗位、雄穗主轴长度、雄穗分枝数、穗上叶数、穗上叶距、叶夹角特殊配合力方差占遗传方差百分率均在50%以上,说明旅热驯化玉米自交系应用上要注重特殊配合力的利用。

表1 各性状配合力的方差分析

表2 各性状的GCA 效应分析

表3 各性状的SCA 分析

表4 各性状的群体遗传参数估计

3 结论与讨论

3.1 主要性状的配合力

通过对9 个自交系14 个性状的GCA 分析,丹LR5 和丹LR3 是GCA 效应值表现优良的自交系。用丹LR5 配出的杂交种表现出高产、行数多、行粒数多、容重高、花粉量大、株型通风透光性好的特点;用丹LR3 组配的杂交种表现出高产、穗长、容重高的特点;根据GCA 效应值和SCA 效应值,筛选出高产组合丹LR5×D420、丹LR5×丹717 和丹LR3×D420。