玉米自交系辽2386遗传改良研究

2021-12-20叶雨盛王晓琳张秀梅王延波陈绍江

种子 2021年11期

叶雨盛，李刚，王晓琳，张秀梅，李哲，王延波，陈绍江

(1.中国农业大学农学院，北京100083；2.辽宁省农业科学院玉米研究所，沈阳 110161)

种质资源创新是玉米品种创新的基础。我国玉米种质基础较为薄弱，利用外来优异种质资源是拓展种质基础的重要途径[1-4]。国内育种者以各种国外杂交种为基础材料选育二环系，一般称之为“外杂选”。自20世纪80年代起，我国相继育成沈5003、铁7922、U 8112、齐319、X 178、P 138、沈137、京724、M 54等优良“外杂选”玉米自交系，相继组配出许多优良玉米品种，在玉米生产中发挥了重要作用。辽2386是以国外杂交种先玉335为基础材料，连续选株自交6代而育成的“外杂选”玉米自交系，以其为母本组配的玉米杂交种辽单506通过辽宁省审定。近年来，以辽2386为基础做了较多的改良工作，选育出辽2207等玉米自交系。本试验通过测定辽2386及其改良系主要农艺性状和产量的配合力，为玉米种质改良和品种组配提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验以玉米自交系辽2386及其改良系辽2207、辽2061、辽2269和辽2888为母本，丹598、S 121、PH 4 CV、辽2169和辽2202等5个不同杂优类群的代表系为父本，按照 NCⅡ设计，于 2017年在沈阳配制成25个杂交组合。供试玉米自交系系谱如表1。

表1 供试亲本材料来源Table 1 Sources of parental materials

1.2 试验地概况

2018年，在辽宁省农业科学院玉米研究所沈北试验区开展相关试验。试验区属北温带大陆性季风气候，土壤土质为薄腐酸性壤土，有机质含量25.1 g·kg-1，全氮含量1.1 g·kg-1，速效磷含量24.1 mg·kg-1，速效钾含量164 mg·kg-1。试验区前茬作物为玉米。

1.3 试验设计

试验采用完全随机区组设计种植，3次重复，4行区，小区面积12 m2，种植密度5.2万株·hm-2。田间管理同当地大田，成熟后收中间两行计产。分别调查各杂交组合的株高、穗位高、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒重、出籽率、产量等10个数量性状。

1.4 统计分析

利用SPSS软件，按性状对数据进行联合方差分析，然后进行配合力方差分析：估算一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)的效应值。

2 结果与分析

2.1 方差分析

对参试杂交组合的各数量性状数据进行方差分析结果(见表2)表明，对于测定的10个数量性状,其组合间差异均已达到极显著水平，说明不同组合间存在较为明显的遗传差异。配合力方差分析表明，除P 1组穗粗和穗行数之外，其他各性状的一般配合力和特殊配合力方差均为显著或极显著水平，可进一步开展配合力分析。

表2 各性状方差分析Table 2 Variance analysis of each trait

2.2 一般配合力相对效应分析

一般配合力可以体现亲本与其他亲本的杂种后代在性状上平均表现[6]。从表3可以看出，不同玉米自交系同一性状和同一玉米自交系的不同性状其一般配合力相对效应值有很大差异。本试验选取的玉米自交系辽2386及其改良系均在不同性状方面有各自的特点，也体现出针对玉米自交系辽2386的改良有所成效。

表3 亲本各性状一般配合力相对效应值Table 3 Relative effect value of general combining ability of parental traits

例如，玉米自交系辽2386株高、穗位高的一般配合力相对效应值分别达1.43、1.14，明显高于其他被测系，表明改良系在植株株高和穗位高方面较辽2386均有所降低。改良系秃尖长的一般配合力相对效应值均低于辽2386，表明相关改良措施均改善了玉米自交系辽2386在果穗封顶性状上的不足。玉米自交系辽2207、辽2269、辽2888在百粒重一般配合力相对效应值方面均明显高于辽2386，表明其改良措施在提升籽粒容重方面有所益处。所有被测系在出籽率一般配合力相对效应值方面差异较小，表明其改良措施在提升出籽率方面收效不佳。辽2207和辽2888产量的一般配合力相对效应值较高，分别为1.54、1.83，说明利用这两个玉米自交系更容易组配出高产的杂交种。玉米自交系丹598、S 121的产量一般配合力相对效应值为负值，PH 4 CV、辽2169、辽2202等Lancaster类玉米自交系的产量一般配合力相对效应值为正值，表明玉米自交系辽2386及其改良系与Lancaster类种质有较好的杂种优势。

2.3 特殊配合力相对效应分析

特殊配合力可以反映两个自交系组配的杂交组合的性状表现。由表4可以看出，不同杂交组合各性状的特殊配合力存在很大差异。株高特殊配合力相对效应值变化区间为-6.73～5.35，效应值最大的组合为辽2061×S 121，最小的组合为辽2207×辽2202；穗位高特殊配合力相对效应值变化区间为-5.38～3.29，效应值最大的组合为辽2386 ×S 121，最小的组合为辽2207×辽2202；穗长特殊配合力相对效应值变化区间为-3.24～3.04，效应值最大的组合为辽2888×PH 4 CV，最小的组合为辽2207×PH 4 CV；穗粗特殊配合力相对效应值变化区间为-4.66～3.38，效应值最大的组合为辽2888×S 121，最小的组合为辽2061×辽2202；秃尖长特殊配合力相对效应值变化区间为-5.60～4.80，效应值最大的组合为辽2888×S 121，最小的组合为辽2888×辽2202；穗行数特殊配合力相对效应值变化区间为-4.73～6.18，效应值最大的组合为辽2888×丹598，最小的组合为辽2269×S 121；行粒数特殊配合力相对效应值变化区间为-3.76～4.11，效应值最大的组合为辽2888×丹598，最小的组合为辽2269×辽2202；百粒重特殊配合力相对效应值变化区间为-3.94～2.88，效应值最大的组合为辽2269×辽2202，最小的组合为辽2269×S 121；出籽率特殊配合力相对效应值变化区间为-5.24～3.75，效应值最大的组合为辽2888×辽2202，最小的组合为辽2888×S 121；产量特殊配合力相对效应值变化区间为-6.11～7.76，效应值最大的组合为辽2888×辽2202，最小的组合为辽2888×S 121。

表4 不同组合各性状特殊配合力相对效应值Table 4 Relative effect value of special combining ability of different combinations

2.4 总配合力效应分析

由表5可以看出，总配合力效应值排名前5位的杂交组合分别是辽2888×辽2202、辽2207×辽2202、辽2269×辽2202、辽2061×辽2169和辽2888×PH 4 CV。总配合力效应值排名后5位的杂交组合分别是辽2269×丹598、辽2888×丹598、辽2888×S 121、辽2386×PH 4 CV和辽2386×辽2202。产量性状的总配合力效应值与实际测产结果较吻合，印证总配合力效应值更适合相对准确地预测杂交组合的实际表现[8]。

表5 不同组合产量性状总配合力相对效应值Table 5 Relative effect value of total combining ability of yield traits in different combinations

3 讨论

3.1 供试材料的配合力表现

玉米自交系是杂交种选育的遗传基础，评判自交系的育种价值除了看其产量、抗逆性和品质表现外，更重要的是评价其配合力的高低[9]。单株产量一般配合力与部分产量构成因子一般配合力有着极显著的正相关关系[10]。周旭梅等[11]对27个欧洲玉米种质改良系主要数量性状遗传相关和主成分分析表明，自交系性状间存在着复杂密切的关系，穗行数、粒长、粒宽占优势的自交系，单株产量较高；空秆率低的自交系，一般单株产量也高。本研究结果表明，产量一般配合力高的自交系辽2207、辽2888,其部分的产量构成因子(穗粗、穗行数、行粒数和百粒重)的一般配合力也较高,是比较理想的改良自交系。利用上述两个自交系组配的杂交组合辽2888×辽2202、辽2207×辽2202在产量特殊配合力方面有良好的表现，可进一步试验评价其应用价值。

3.2 玉米自交系辽2386改良成效

创造新种质的最终目的是为育种实践提供有用亲本，因此，对新种质的利用价值进行综合评价具有重要意义，它可让后续研究者清楚地了解新种质各性状的特征特性，进而根据育种目标确定新种质的利用方向[12]。玉米自交系辽2386是从SS/NSS杂优模式的杂交种先玉335中选育的，根据以往测配经验，其偏向于SS种质。为了进一步提高辽2386在SS群内的一般配合力，使其融入SS/NSS杂种优势利用模式，本试验选取SS类种质PH 6 WC、PHV 37对玉米自交系辽2386实施改良。改良效果初步实现初衷，改良系与SS类种质有较好的杂种优势，其产量一般配合力较玉米自交系辽2386均有不同程度的提升。应用自交系辽2888与Lancaster类种质组配的玉米新品种辽单299通过辽宁省审定。持续开展种质循环改良，是扩宽国内种质基础实现种质创新的关键。遗传变异是玉米育种的基石，也是种质改良过程中需特别关注的要点。玉米自交系辽2386及其改良系之间在诸多性状上有着较大的遗传变异，为创制玉米新品种提供了可能，这与兰琴英等[13]的研究结果一致，原始自交系与改良系之间具有丰富的遗传多样性。