18个玉米自交系配合力及杂种优势群分析

秦家友　严康　刘霞

摘要[目的]研究玉米自交系及其组合性状的配合力，确定其应用和改良方向。[方法]采用NCⅡ设计，以3个强优势组合的亲本自交系为测验种，与12个新选系配制72个杂交组合，分析18个玉米自交系的配合力和杂种优势群。[结果]N045、N1150、内自268和N303的单株产量一般配合力较高，易配制出高产组合；N98、779-1、N1150、Z544、内自N36、内自268和济533在降低株高和穗位高方面应用潜力较大；N303、1F1-1、779-1、779-3和N33可归为内自N36、4011和F15所在的A群，N98、C38012、G-3、N1150、N045、SU17和Z544可归为内自268、济533和F06所在的B群。[结论]该研究可为自交系的改良与应用提供参考。

关键词玉米；自交系；配合力；杂种优势群

中图分类号S513文献标识码A文章编号0517-6611（2017）20-0034-03

Abstract[Objective] Combining ability of maize inbred lines and their combinations were studied to determine the application and improvement direction .[Method]Combining ability and heterotic groups of 18 maize inbred lines were analyzed based on the data of NCⅡdesign，in which 12 new lines were crossed with parental inbred lines of 3 high heterosis combinations，72 hybridized combinations were established. [Result] Inbred lines N045， N1150， Neizi 268 and N303 had higher GCA for yield per plant， they were more likely to produce high yield combinations.Inbred lines N98， 779-1， N1150， Z544， Neizi N36， Neizi 268 and Ji 533 had great potential for decreasing plant and ear height. Inbred lines N303， 1F1-1， 779-1， 779-3 and N33 were classified into the heterotic group A as Neizi N36， 4011 and F15， while N98， C38012， G-3， N1150， N045， SU17 and Z544 were clustered into the heterotic group B with Neizi 268， Ji 533 and F06.[Conclusion]The research could give reference for improvement and application of inbred line.

Key wordsMaize；Inbred lines；Combining ability；Heterotic group

玉米育種中配合力高低是自交系筛选和亲本选配的重要依据，对自交系及其组合各性状进行配合力测定，可了解其利用潜力，进而明确其应用和改良方向。杂种优势的利用是玉米高产的主要技术手段，将遗传多样的种质资源划分为不同的杂种优势群，形成自己的杂种优势模式，并结合配合力表现对种质进行有目的地改良和创新，易于选育出优良的自交系和配制出强优势组合，提高育种效率。该研究以组合杂种优势较强的3对亲本自交系为测验种，分析18个自交系各性状的配合力表现，并划分杂种优势群，为自交系的进一步改良和应用提供参考。

1材料与方法

1.1材料

以近年育成的12个自交系N98、N303、1F1-1、779-1、779-3、C38012、G-3、N1150、N045、N33、SU17、Z544为被测系，3对自交系内自N36和内自268、济533和4011、F06和F15为测验种。3对测验种代表了不同的杂种优势模式，组合内自N36×内自268在四川平坝丘陵地区综合性状优良，产量表现突出，推广利用价值高；济533×4011在四川省有较大面积的推广；F06×F15即正大615在云南推广面积较大。

1.2试验设计

2015年冬在海南乐东县九所镇按NCⅡ设计，以被测系为母本，测验种为父本，组配72个组合。2016年春季在四川内江种植杂交组合，采用随机区组设计，3次重复，单行区，行长3.7 m，行距0.9 m，每行种8窝16株，种植密度4.8万株/hm2，每行选取中间10株测定株高、穗位高，室内考种穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重和单株产量。

1.3数据统计方法

按NCⅡ设计的原理和方法，利用DPS 7.05进行数据处理和分析，估算一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）相对效应值。根据单株产量SCA相对效应值划分杂种优势群，在测验种固定的情况下，SCA较低的划入同一杂种优势群。

2结果与分析

2.1配合力方差分析

各性状方差分析表明（表1），所测8个性状组合间方差均极显著，说明不同组合间各性状存在极显著差异。进一步进行配合力方差分析，结果表明，被测系的行粒数和单株产量一般配合力（GCA）方差达显著水平，其余性狀达极显著水平；测验种的穗长、行粒数和单株产量一般配合力（GCA）方差显著，其余性状极显著；各性状的特殊配合力（SCA）方差均达极显著水平。

2.2一般配合力相对效应分析

各性状GCA相对效应分析表明（表2），N98、779-1、N1150、Z544、内自N36、内自268和济533株高和穗位高GCA相对效应值均为负，用它们配制的组合可有效降低株高和穗位高；779-3、C38012、G-3、N045、SU17、4011、F06和F15株高和穗位高GCA相对效应值均为正，配制的组合株高和穗位较高的几率大；N303和1F1-1株高GCA相对效应值为负、穗位高为正；N33株高GCA相对效应值为正、穗位高为负，所配组合抗倒性可能较差。

单株产量GCA方面，N045、N1150、内自268和N303相对效应值较高，依次为17.14、16.04、15.01和12.97，其配制的组合增产的可能性大；779-1的相对效应值最低为-20.57。穗部其他性状，G-3穗长、N544穗粗、N1150行粒数、内自268的穗行数和百粒重GCA相对效应值最大，分别为9.53、9.74、11.23、13.64和8.67；Z544穗长、F06穗粗、C38012穗行数、779-1行粒数、F15百粒重GCA相对效应值最小，分别是-6.63、-7.99、-10.14、-10.59、-8.32。N303、N1150、N045和4011穗部性状GCA相对效应值均为正，内自268除穗长GCA相对效应值为负外，其余穗部性状为正向较大值，用这5个自交系配制的组合穗部综合性状较优概率大，有利于增加产量；1F1-1、779-1和779-3穗部性状GCA相对效应值均为负。

2.3单株产量特殊配合力相对效应分析

组合单株产量SCA相对效应分析表明（表3），72个组合中有39个组合SCA相对效应值为正，33个组合为负，其中，N33×内自268、779-1×F06、Z544×4011、G-3×内自N36、779-3×内自268、G-3×济533、SU17×内自N36、N33×F06和N98×F06表现较好，单株产量SCA相对效应值依次为30.61、29.72、25.55、24.69、24.17、23.99、21.79、21.61和20.81；G-3×内自268、N045×F06、N33×济533、Z544×济533、779-1×内自N36、G-3×F06和779-1×4011表现较差，单株产量SCA相对效应值分别为-39.54、-33.70、-30.39、-28.30、-24.69、-21.08和-20.33。

2.4杂种优势群分析

以3对测验种为参照分析杂种优势群，在测验种固定的情况下，分别估算被测系与每对测验种之间的单株产量SCA相对效应值，SCA较低的划入同一杂种优势群。结果表明（表4），以内自N36和内自268为参照，N303、1F1-1、779-1、779-3、N1150、N33和Z544可劃入内自N36一群；N98、C38012、G-3、N045和SU17可划入内自268一群。以济533和4011为参照，N98、C38012、N1150、N33和Z544可归为济533一群；N303、1F1-1、779-1、779-3、G-3、N045和SU17可归为4011一群。以F06和F15为参照，N303、C38012、G-3、N1150、N045和Z544可与F06划为一群；N98、1F1-1、779-1、779-3 、N33和SU17可与F15划为一群。

以上分析表明，1F1-1、779-1和779-3无论以哪一对被测系为参照均可划入同一杂种优势群，为减少杂种优势群，提高育种效率，将与1F1-1、779-1和779-3同群的内自N36、4011和F15归为A群，内自268、济533和F06归为对应群B群。利用被测系与A群和B群各测验种的测交组合单株产量平均值估算SCA相对效应值，并根据SCA划分杂种优势群，结果表明，N303、1F1-1、779-1、779-3和N33可归为A群，N98、C38012、G-3、N1150、N045、SU17和Z544可归为B群。系谱分析表明，内自N36与N33、779-1与779-3为姊妹系，且所含Reid血缘比重较大，血缘关系近；F06、G-3、N045和Z544含热带血缘比重较大；这些自交系都划入对应的杂种优势群中，说明该划群方法有较大的合理性。

3结论与讨论

配合力高低是评价育种材料应用潜力的重要指标，玉米自交系配合力的测定常利用代表几大杂种优势群的标准测验种进行[1-6]。该研究以强优势组合的3对亲本自交系为测验种，分析了12份新选自交系与其配合力的表现，结果显示，N045、N1150、内自268和N303单株产量GCA相对效应值较高，用其配制的组合增产的可能性大；N303、N1150、N045、4011和内自268穗部性状GCA表现较好，用这5个自交系配制的组合穗部综合性状较优的概率大；N98、779-1、N1150、Z544、内自N36、内自268和济533株高和穗位高GCA相对效应值均为负，用它们配制的组合可有效地降低株高和穗位高。

通过合理划分杂种优势群和建立杂种优势模式，使自交系的组配方向更加明确，可避免选配的盲目性，增加筛选出强优势组合的几率。目前，我国玉米种质主要分为Reid、四平头、旅大红骨、Lancaster、P群和热带种质群等[7-12]，形成了多个杂种优势模式。过多的杂种优势群和杂种优势模式，在育种基础材料的创建和杂交组合的组配过程中会带来困惑，尽量简化杂种优势群和模式，才能高效利用杂种优势，提高玉米育种效率。王建军等[13]根据组合的产量SCA和中亲优势将12个外来群体划分为A、B和D群，建议在改良外来群体适应性的基础上，可以我国A、B、D类群种质为核心，利用群体内种质构建复合种质并进行改良，逐步拓宽我国玉米种质。李明顺等[14]根据系谱和产量SCA分析，对22个来自CIMMYT的亚热带QPM自交系进行杂种优势群划分，认为来源于群Poo132、UWO417、WOMTA、CYO、Poo133的自交系可划为QA群；来源于群体Poo134和UYO的自交系可划为QB群；Pob67和Pob68遗传基础比较丰富，尚不能确定属于哪一类群。

该研究先以3对测验种为参照，在测验种固定的情况下，利用单株产量SCA相对效应值划分杂种优势群，结果发现，1F1-1、779-1和779-3无论以哪一对被测系为参照均可划入同一杂种优势群；后将与1F1-1、779-1和779-3同群的内自N36、4011和F15归为A群，内自268、济533和F06归为对应群B群，利用被测系与A群和B群各测验种的测交组合单株产量平均值估算SCA相对效应值，最终根据SCA将18个自交系划分为A、B 2个杂种优势群，并结合系谱分析验证了该方法划分杂种优势群具有一定的可靠性。

参考文献

[1] 李新海，徐尚忠，李建生，等.CIMMYT群体与中国骨干玉米自交系杂种优势关系的研究[J].作物学报，2001，27（5）：575-581.

[2] 陈彦惠，张世煌，吴连成，等.中国主要玉米改良群体杂种优势组合模式的初步评价[J].华北农学报，2002，17（4）：30-36.

[3] 陈泽辉，高翔，祝云芳.Suwan与我国四大玉米种质的配合力和杂种优势分析[J].玉米科学，2005，13（1）：5-9.

[4] 孙海燕，蔡一林，王国强，等.10个玉米自交系穗部性状的配合力分析[J].玉米科学，2006，14（4）：61-63.

[5] 王元东，陈绍江，段民孝，等.玉米P群自交系与国内传统骨干系的杂种优势表现及其配合力分析[J].玉米科学，2006，14（4）：21-25.

[6] 桑志勤，陈树宾，段震宇，等.新疆中熟玉米自交系配合力分析和杂种优势群研究[J].西北农业学报，2014，23（3）：31-35.

[7] 王懿波，王振华，王永普，等.中国玉米主要种质杂交优势利用模式研究[J].中国农业科学，1997，30（4）：16-24.

[8] 赵久然，郭景伦，郭强，等.应用RAPD分子标记技术对我国骨干玉米自交系进行类群划分[J].华北农学报，1999，14（1）：32-37.