12个玉米自交系穗部性状配合力分析

李峰，宋小霞，方永丰，李永生，张同祯，王汉宁

(甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，

甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州　730070)



12个玉米自交系穗部性状配合力分析

李峰，宋小霞，方永丰，李永生，张同祯，王汉宁

(甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，

甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州730070)

摘要：采用10个常用玉米自交系和2个玉米新选育的自交系(B73、478、掖107、9046、Mo17、ZX09-1002、340、F83、昌7-2、综31、598、黄201)按4×8不完全双列杂交设计，组配了32个杂交组合，并对玉米8个主要穗部性状的一般配合力(GCA)、特殊配合力(SCA)及遗传参数进行了分析.结果表明：穗长、穗行数、穗粗、行粒数、百粒质量和出籽率6个性状的遗传主要受加性基因控制，而秃尖和单穗粒质量同时受加性基因和非加性基因的影响.12个自交系中9046、Mo17、昌7-2和F83的GCA相对效应值较高，32个杂交组合中黄201×478、Mo17×9046和F83×9046的SCA相对效应值较高.新选育的自交系F83配制的杂交组合，后代一般表现出具有果穗大小适中、秃尖较短、单穗粒质量较高等特点，具有较高的利用价值且综合表现较好；新育系ZX09-1002在改良品种穗长、行粒数、百粒质量和单穗粒质量4个方面性状上表现突出，具有较高的利用价值，其余4个穗部性状需要进一步改良.

关键词：玉米；自交系；穗部；配合力

第一作者：李峰(1989-)，男，硕士研究生，研究方向为作物遗传育种.E-mail:879020535@qq.com

玉米是中国第一大粮食作物[1]，高产、优质、抗病是玉米育种工作的主要目标，实现该目标的首选路线就是充分利用杂种优势.杂种优势模式的构建有利于充分利用种质资源、有目的的进行组配，可有效提高育种成功率[2].全世界有多种杂交优势模式.欧洲一些国家建立了美国马齿型×欧洲硬粒型杂种优势模式；墨西哥的杂种优势模式主要是ETO复合品种×Tuxpeno；阿根廷以Flint×Recovered为最常用模式；美国则为各国所熟悉的Reid Yellow Dent×Lancaster杂种优势模式；我国利用最多的杂种优势模式为改良Reid群×四平头群、改良Reid群×旅大红骨群、Mo17亚群×四平头群、Mo17亚群×自330亚群[3-5].

杂交组合的表现可分解为亲本一般配合力(GCA)和亲本之间的特殊配合力(SCA)[5-6].因此，玉米杂交组合选育的基础工作实质就是种质的筛选和自交系的选育，要选育出强杂种优势、高商品价值的玉米杂交种，主要取决于自交系配合力的高低[6-7].实践证明，只有选育出高配合力的自交系，才能组配出强优势的杂交种.对玉米穗部性状的选择是育种家们关心的首要问题，果穗长短适中且群体内外均匀一致、籽粒较深、无秃尖等是田间评判杂交种好坏的主要依据，而百粒质量、出籽率、每穗粒质量则是对中选材料进行进一步的产量比较.了解玉米自交系穗部性状配合力，对充分利用自交系资源、提高育种水平有着重要的意义，前人已经做了大量研究[8-13].本试验以国内常用的10个自交系和2个新选育的自交系为试验材料，按4×8不完全双列杂交设计32个杂交组合，对杂交组合的主要穗部性状进行统计，从而分析12个自交系的配合力，旨在为今后玉米杂交种的组配提供依据，并对新选育的2个自交系的利用价值做出评价.

1材料与方法

1.1供试材料

供试材料为生产上常用的骨干自交系及甘肃农业大学玉米育种课题组选育的优良自交系,采用不完全双列杂交组配的32个组合，表1为12个玉米自交系名称及来源.

表1　12个玉米自交系名称及来源

1.2田间设计及管理

将配置的32个杂交组合于2011年4月在平凉玉米育种站进行种植试验，采用完全随机区组设计，3次重复，单行区，小区行长3 m，行距0.60 m，株距0.20 m，密度5 500株/667m2，10月生理成熟后收获5株，11月进行室内考种.

1.3测定的穗部性状

穗长、行粒数、穗粗、穗行数、秃尖、出籽率、百粒质量及单穗粒质量8个穗部性状指标.

1.4统计方法

统计分析采用刘态鹏[13]和刘来福等[14]和高之仁[15]和程昕昕等[16]介绍的不完全双列杂交法，对12个玉米自交系的8个农艺性状的配合力进行分析.数据统计由DPS 7.05软件完成.

2结果与分析

2.1穗部性状配合力分析

对所有杂交组合的8个穗部性状的方差分析结果(表 2)表明，各组合间的各个性状均达到显著或者极显著水平，说明性状之间存在真实差异.从各自交系GCA来看，除P1组的行粒数和秃尖未达到显著水平外，P1组的其余性状和P2组的所有性状GCA方差均达到显著或者极显著水平.从各杂交组合的SCA方差来看，所有性状的SCA方差均达到极显著水平.因此，可以进一步估算亲本的一般配合力效应和各组合的特殊配合力效应.

表2　穗部性状配合力方差分析(F值)

2.2穗部性状一般配合力相对效应分析

一般配合力是指某一亲本的性状对杂交组合影响的平均表现[15-16]，它主要决定于基因的加性效应，是可以遗传的部分，其效应值的大小和正负表示各性状加性基因遗传作用的大小和方向.由表3和4可以看出，不同亲本的各个性状之间的GCA值大小和方向具有明显的差异,说明不同亲本对杂交组合的影响程度是不相同的.

表3　P1组穗部性状一般配合力相对效应值

表4　P2组穗部性状一般配合力相对效应值

穗长和行粒数GCA效应值较高的亲本有9046、ZX09-1002、Mo17和综31，用其杂交得到的后代果穗长、行粒数多.穗粗和穗行数GCA效应值较高的亲本有9046、340、F83和598，可以增加杂交后代的穗粗和穗行数，对改善产量结构有利用价值.秃尖和出籽率GCA效应值表现良好的亲本有Mo17、昌7-2和F83，可以增加杂交后代的结实率.单穗粒质量和百粒质量是单位面积产量的重要构成因素，表现良好的亲本有478、340和598，说明3个自交系容易组配出高产组合.

综合以上各性状GCA的表现，9046、Mo17、昌7-2和F83的综合性状表现优良.9046有利于组配出大果穗、结实率高的杂交后代.用F83作亲本杂交，后代一般表现出果穗适中、秃尖较短、单穗粒质量较高的优点，综合表现平均.Mo17在培育长穗、短秃尖、高结实率等方面具有较高的利用价值.昌7-2的杂交后代一般表现秃尖短、结实率高、单穗粒质量较高等优点.另外一个新选育的自交系ZX09-1002，在穗长和行粒数方面具有较高的利用价值，可以选配出产量较高的杂交组合.

2.3穗部性状特殊配合力相对效应分析

特殊配合力主要决定于亲本基因型的非加性效应[16-17]，与一般配合力相比不能稳定遗传，受环境因素影响较大，其效应值的大小和正负表示各性状非加性基因遗传作用的大小和方向.对32个组合的8个穗部性状的特殊配合力效应值进行估算(表5)，结果表明：同一性状不同组合的SCA效应值有明显差异，不同性状同一组合的SCA效应值也不相同.

表5　穗部性状特殊配合力相对效应值

不同组合各个穗部性状的SCA效应值变化幅度分别为：穗长-9.12～12.04；行粒数：-10.26～12.52；穗粗：-7.68～16.48；穗行数：-9.27～15.17；秃尖：-77.55～50.64；出籽率：-4.69～4.26；百粒质量-14.70～17.03；单穗粒质量：-18.10～33.15.从不同组合的各个性状SCA效应值来看：黄201×478有4个性状在所有组合里的表现为最好，分别为穗长、行粒数、百粒质量和单穗粒质量，但是出籽率表现为负效应；340×掖107有两个性状表现最好，分别是秃尖和出籽率，但是穗长和百粒质量表现较差；Mo17×9046的穗粗、穗行数表现最好，出籽率方面表现不好.F83×9046每个性状都表现出正效应.

2.4穗部性状遗传参数分析

根据各性状GCA方差和SCA方差所占比例的大小,可判断加性基因和非加性基因在该性状遗传方面的作用大小.由表6可以看出，除了秃尖和单穗粒质量的GCA方差和SCA方差大小相当外，其他6个穗部性状的GCA方差均明显大于SCA方差，说明秃尖和单穗粒质量同时受加性基因和非加性基因的影响，在亲本组配时，要兼顾加性效应和非加性效应的作用.其他6个穗部性状则主要受加性基因的影响，是可稳定遗传的，因此亲本组配时应选择均表现良好的双亲.

遗传力表明某一性状受到遗传控制的程度[17-18].广义遗传力是指遗传变异在表现型总变异中所占的比例，广义遗传力越高，表型值受环境条件越小[18-19].狭义遗传力的大小反应了变异可以真实遗传的部分.由表6可以看出：穗长、秃尖、单穗粒质量的狭义遗传力小于50%，受环境影响较大，不宜在早代选择.穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量和出籽率的广义遗传力和狭义遗传力都较高且超过50%，说明这些性状都是由遗传控制的，受环境因素影响较小，育种过程中宜于早代选择.

表6　穗部性状遗传参数估计值

2.5穗部性状遗传相关性分析

通过穗部性状遗传相关性分析，可以得出8个性状之间的关联程度.由表7可得出，穗长与行粒数、穗粗与穗行数呈正相关，说明穗长越长行粒数越大，穗粗越粗穗行数越大，根据这4个性状的相关性可以选配出符合目标穗形的杂交组合.百粒质量和单穗粒质量呈正相关，这两个性状与产量有密切关系.秃尖和出籽率呈负相关，二者控制果穗的结实率.

表7　穗部性状的遗传相关系数

3讨论与结论

不完全双列杂交法是分析玉米配合力最主要的方法之一，通过对不同品种、不同性状的配合力分析，可以更有针对性地选育出高产、优质的玉米品种.本试验研究的成果与国内外同类研究基本规律相近，存在部分出入，造成这种差异的原因可能是试验所在地的气候等环境因素和自交系亲本不同.

姜敏等[19-20]以8个典型玉米自交系(7922、掖478、Mo17、自330、7-6、黄早四、E28、丹340)为材料，对玉米穗部性状配合力进行研究，结果表明，穗粗、穗行数、百粒质量主要受基因加性效应影响；随机杂交主要受非加性效应影响；穗长、行粒数、秃尖受加性和非加性效应共同影响.宋锡章等[20-21]研究表明穗粗、穗行数主要受加性效应控制，行粒数、单穗粒质量主要受非加性基因控制.本试验研究表明，穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量和出籽率主要受加性基因控制，且遗传力都大于50%，受环境因素影响较小，宜进行早代选择.秃尖和单穗粒质量同时受加性基因和非加性基因的影响.且狭义遗传力小于50%，易受环境影响，不宜进行早代选择.

本试验参试的12个亲本材料穗部GCA大小和方向都具有明显差异，其中9046、Mo17和昌7-2的综合表现较好，用它们作亲本，易选配出具有优良性状的后代.新选育的两个自交系F83和ZX09-1002，其中F83的各性状GCA综合表现良好，穗长虽然不足，但是穗粗表现较好，后代一般表现出果穗适中、秃尖较短、单穗粒质量较高等特点.ZX09-1002的穗长、行粒数、百粒质量和单穗粒质量4个方面表现出了较高的利用价值，其余4个性状需要进一步改良.

从各组的SCA效应值来看，黄201×478、Mo17×9046和F83×9046 3组在多数性状上表现较好.黄201×478和Mo17×9046除出籽率小外，其他性状的SCA效应值均为正值，说明其综合性状优良；而F83×9046是全部性状的SCA效应值均有利于培育高产、优质玉米的杂交组合.

参考文献

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(责任编辑赵晓倩)

Analysis on traits combining ability of 12 maize inbred lines

LI Feng,SONG Xiao-xia,FANG Yong-feng,LI Yong-sheng,ZHANG Tong-zhen,WANG Han-ning

(Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science,Gansu Key Laboratory of Crop Genetic & Germplasm

Enhancement，College of Agronomy,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Abstract：According to the design of 4×8 incomplete dialed crossing,32 crossing combinations were conducted to analyze general and special combining ability and their corresponding genetic parameters of 8 ear characters in 12 maize inbred lines.The results showed that ear length,the number of row,ear diameter,number of kernels per row,hundred grain weight and kernel rate were mainly controlled by additive genetic effect.Length of bald and ear weight were affected by both additive effect and non-additive effect.Four maize inbred lines(9046,Mo17,chang7-2 and F83) had higher relative effect values in general combining ability,and three cross combinations (Huang201×478,Mo17×9046 and F83×9046)showed higher relative effect values in special combining ability.The new inbred lines of F83 had higher utilization potential,and its off-springs had moderate ear,shorter bald and bigger kernel weight which indicate a high yield potential.The inbred line ZX09-1002 had potential in improving ear length,kernels per row,hundred grain weight and ear weight.

Key words：maize;inbred line;corn ear;combining ability

收稿日期：2014-10-28；修回日期：2015-01-07

基金项目：973计划前期研究专项(2012CB722902).

通信作者：王汉宁，男，教授，研究方向为作物遗传育种.E-mail:wanghn@gsau.edu.cn

中图分类号：S 513

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2015)06-0031-06