自选糯玉米自交系的农艺性状配合力分析

◎刘兴辉 韩智慧 李剑明 姜 龙

糯玉米是鲜食玉米的一种， 因其独特的食用口感和风味而受广大鲜食玉米消费者的青睐[1]。糯玉米籽粒淀粉含量比普通玉米要高， 其中95%以上是支链淀粉， 多吃糯玉米有益于开胃、 降脂， 且糯玉米含有丰富的胡萝卜素， 经过人体吸收转化后为维生素A，具有抗衰老保健的作用[2-3]。糯玉米杂交种与普通玉米杂交种类似， 均由两个优良的自交系杂交组配而来。 选育优质、 高效、广适、 适口的糯玉米自交系， 是创新糯玉米种质资源、 组配糯玉米杂交种的有效路径。

配合力的高低是衡量一份玉米自交系有无利用价值的重要指标， 能否培育出优质的糯玉米品种， 则取决于糯玉米自交系之间的配合力[4-5]。为拓宽糯玉米育种的种质资源， 使育成的自交系在生产上发挥最大价值， 本研究采用不完全双列杂交NCⅡ设计对自主选育的糯玉米自交系进行配合力研究， 测定其主要性状的配合力， 并进行分析， 以期为高效开展糯玉米新品种选育提供借鉴思路。

一、 材料与方法

（一） 试验材料

2020年选用的8个自主选育的糯玉米自交系JN1510、 JN1512、 JN1521、 JN1525、 JN1530、JN1532、 JN1546和JN1558作为母本， 3个糯玉米自交系HN655、 HN656和HN662作为父本， 按照不完全双列杂交NCⅡ设计组配24个糯玉米杂交组合， 于2021年5月种植于吉林农业科技学院旱作试验田植物育种场圃。

（二） 试验方法

于2021年在吉林农业科技学院植物育种场圃进行田间鉴定试验。 试验采用随机区组设计， 采取双行区三次重复， 5 m行长， 65 cm行距， 25 cm株距，于5月1日进行播种， 田间管理同大田。 授粉后25天选取实验小区的10株中间行材料测产并对其进行株高及穗位高的测量， 筛选出其中能作为有效材料进行研究的果穗进行室内考种。 选取有代表性的5个鲜果穗测量穗粒重、 穗长、 穗粗、 行粒数、 皮渣率和支链淀粉含量等农艺性状。 借鉴前人的方法来测量皮渣率及支链淀粉含量[6-8]。

（三） 数据分析

以各性状考种平均数为基础， 利用Excel 2013和DPS 7.05对试验数据进行方差分析， 利用NC Ⅱ模型对组合间差异显著的性状进行配合力分析 [9-10]。

二、 结果与分析

（一） 各性状的方差分析

将24份糯玉米杂交组合的8个性状方差分析F值结果列于表1。 表中数据可知， 8个性状的不同区组间均无显著差异， 而不同组合间的性状差异达到极显著水平， 说明本试验设能合理且有效地体现各杂交组合间的遗传差异。 除测验种 （P2）的穗粗未达到极显著差异外， 其余均达到显著或极显著差异水平， 说明多数性状GCA和SCA在亲本和组合间存在真实的差异。

表1 8 个农艺性状的方差分析F 值

（二） 一般配合力分析

一般配合力 （general combining ability,GCA）是指存在一个特定的亲本自交系与除他之外的许多亲本自交系杂交， 在基因的加性效应影响下，其后代关于某一数量性状的平均特征， 且可遗传给后代[11]。 由表2可知， 株高与穗位高方面，JN1521、 JN1532、 JN1546、 JN1558 和HN656 的GCA相对效应值均为负值， 说明其株高和穗位高较低， 表明利用其组配杂交产生的后代可以增强抗倒伏能力； 在穗粒重方面， JN1510、 JN1512、JN1525、 JN1530、 JN1558、 HN655 和HN656 的GCA效应值均为正值， 表明利用其组配杂交产生的后代穗粒重的产量较高； 穗长方面， JN1510、JN1512、 JN1521、 JN1525、 JN1530 和JN1558 的GCA相对效应值为正值， 说明利用其组配杂交产生的后代在穗长方面较有优势； 在穗粗方面，JN1521、 JN1530、 JN1532、 JN1558、 HN655 和HN656相对效应值均为正数， 表明用其作为亲本杂交易产生穗粗的后代； 在行粒数方面，JN1510、 JN1512、 JN1521、 JN1525、 JN1530、JN1532和JN1558相对效应值均为正数， 表明利用其配组杂交组合可能不同程度地增加所配组合的行粒数； 皮渣率方面， 除JN1546和HN665外， 其余9个糯玉米自交系的GCA效应值均为负值， 说明利用这9个自交系组配的糯玉米杂交组合可降低后代的皮渣率， 且JN1530作为亲本之一降低后代皮渣率的效果最好； 在支链淀粉含量方面，JN1532、 JN1558和HN656等3个自交系的GCA效应值较大， 表明以这三个自交系作为亲本之一组配杂交组合可提高后代的支链淀粉含量， 有助于提升糯玉米的食用口感。 综上所述： JN1530、JN1558和HN656这3个糯玉米自交系的GCA效应较优， 虽然利用JN1530组配糯玉米杂交组合可以提升产量和品质， 但其后代有倒伏的风险， 而利用JN1558和HN656这两个自交系组配糯玉米杂交组合产生的后代不仅可以增强抗倒伏能力， 还能提升产量和品质。

（三） 各性状的特殊配合力分析

特殊配合力 （specific combining ability,SCA） 指亲本间杂交产生的后代对某一性状的表现远远不同于两亲本这一性状的平均表现值的特殊表现[11-12]。 由表3可知， 各性状的不同组合间SCA效应值变幅较大， 株高表现最好的杂交组合是JN1546×HN656； 穗位高表现最好的杂交组合是JN1546× HN662； 穗粒重和穗粗表现最好的杂交组合是JN1510× HN655； 穗长表现最好的杂交组合是JN1510× HN656； 行粒数表现最好的杂交组合是JN1530× HN656； 皮渣率表现最好的杂交组合是JN1530× HN656； 支链淀粉含量表现最好的杂交组合是JN1532× HN656。

（四） 遗传参数分析

表4展示了参与试验性状的遗传参数估计值，主要包含各性状的GCA方差值、 SCA方差值、 广义遗传力以及狭义遗传力， 分析数据可知： 穗长、 穗粗、 行粒数、 支链淀粉这三个性状的遗传效应主要受加性基因的影响； 穗位高的遗传效应主要受非加性基因影响； 株高、 穗粒重、 皮渣率的GCA方差与SCA方差相差不大， 说明这些性状的遗传效应同时受加性基因和非加性基因影响，由于其GAC方差略大， 说明这些性状受加性基因的影响较大。

表2 8 份糯玉米自交系主要农艺性状的GCA 相对效应值

表3 各组合性状SCA 效应分析结果

综上所述， 株高、 穗粒重、 皮渣率此3个性状的广义遗传力均较高， 且主要受加性基因影响， 宜在早代进行选择； 而穗位高、 穗长、 穗粗、 支链淀粉含量的广义遗传力较高， 但狭义遗传力较低， 宜在晚代进行选择。

三、 讨论与结论

我国是玉米种植大国， 各种类型的玉米在我国的种植面积越来越大， 糯玉米在中国有着悠久的种植历史[13-14]。 近年来，随着人民生活水平的提高， 消费者对糯玉米的要求也越来越高， 迫使着糯玉米育种的快速发展， 但受限于种质资源的狭窄， 扩充种质资源已是目前急需的工作[14-15]。

本试验通过对8个糯玉米自交系和3个测验种的配合力分析表明， JN532、 JN546和JN558在株高和穗位高上的GCA效应值为负值， 说明在株高和穗位高上表现较好， 可用来选育抗倒伏的后代； JN1530、 HN655 和HN656 三 个 品 种 在 穗 粒重、 穗长、 穗粗和行粒数上的GCA效应值最高，说明其在穗粒重、 穗长、 穗粗和行粒数表现较好， 可用来提升后代品质。 一般配合力表现最好的三个品种是JN1558、 JN1525和HN656， 用于农业生产不但可以增强抗倒伏能力， 还可以增加糯玉米品质， 综合表现最好的的自交系是JN1558。本研究中特殊配合力最高的组合是JN1530×HN656， 其 次 是JN1510 ×HN656 和JN1546 ×HN656。 由此可见， 一般配合力高的两个自交系特殊配合力组配度不一定高， 而特殊配合力高的杂交组合中， 必须有一般配合力较高的一个或两个自交系。

然而， 本研究受供试亲本数量及测定农艺性状数量的影响， 自选的8份糯玉米自交系的应用潜力有待进一步开展相关试验进行挖掘， 以期为更好地利用其组配糯玉米杂交种提供理论支撑。