欧洲种质改良旅大红骨宜机收性状配合力分析及杂种优势利用

鲁俊田， 曲江波， 刘中杰， 赵文媛

(丹东农业科学院， 辽宁 凤城 118109)

玉米是我国重要的粮食作物，在粮食供给，保障粮食安全方面有着举足轻重的作用[1-2]。然而，缺少早熟、耐密、抗倒性好、籽粒后期脱水快等适合机械化种植的玉米种质资源，已经成为我国北方春玉米育种的重要制约因素[3-4]。相较于美国玉米种质，欧洲玉米种质在我国利用较少，因欧洲种质自身的特点，其应用主要集中在北方春玉米区[5]。欧洲玉米生产主要采用全程机械化种植，玉米种质以早熟的硬粒型和马齿型为主，具有植株茎秆弹性好、耐密度和适应环境能力强等诸多优点，普遍适合机械化种植，符合我国东北春玉米区育种目标，适合外引来填补我国北方春玉米种质上的不足，从而推进我国东北春玉米主产区实现密植、机械化生产的进程[6-7]。

丹东农业科学院是较早引进欧洲玉米种质资源的科研单位，经长期选择，培育出多份农艺性状优良的早熟、耐密玉米自交系[8-9]。通过对欧洲种质改良旅大红骨优良群宜机收性状配合力测定、相关性分析，杂种优势利用研究，为旅大红骨血缘的改良和应用指引方向，以此拓宽国内玉米宜机收种质资源，对提高我国玉米机械化生产水平，促进现代化农业生产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

丹东农业科学院于2011年从欧洲引进8份硬粒玉米种质资源，同年冬天于三亚分别与旅大红骨代表系丹698、自330、丹99长、丹黄34、旅9宽杂交组成基础试材，通过高密度压力选择和多年份、多点次鉴定选育出优良自交系5份，具有熟期早、品质好、抗病抗倒伏性强、籽粒脱水快、成熟时含水率低等宜机收特性。

以强杂优群代表系C 8605-2、沈3336、丹1324、丹988、PH 6 WC、M 54为测验种。先玉335(PH 6 WC×PH 4 CV)杂交种是国家机收组试验对照品种，其机收果穗性状优良，本研究各项性状指标以先玉335为对照。

表1 供试材料及其来源Table 1 Test materials and sources

1.2 试验设计

于2018年冬在海南，采用NCⅡ试验设计，获得36份玉米杂交组合，2019年春播种于丹东农业科学院试验田。试验采用随机区组设计，6行区，行长8.0 m，行距0.60 m，3次重复，种植密度75 000株/hm2，田间管理与大田相同。

1.3 测定项目

1) 记录出苗期、生理成熟期，计算生育期；

2) 收获前调查全区倒伏(折)率；

3) 蜡熟期调查田间茎腐自然发病率；

4) 成熟后选取有代表性果穗10个，测穗粗、穗行数、秃尖长、穗长；

5) 苞叶长度测定:选取10株果穗从外向内第3片苞叶，用软绳尺测定长度；

6) 机械收获中间4行，测鲜籽粒含水率、计算小区产量(含水率14%)、籽粒破损率(取500 g查破损粒数)。

1.4 统计分析

利用 Excel、SPSS 22.0软件对测定性状数据进行方差分析及机收性状相关分析。

采用 Griffing配合力分析方法IV的程序进行配合力方差分析，并估算各性状的遗传参数。以36个组合的单株产量平均值(X1)为基数计算平均杂种优势，对Iodent/旅系改良系进行杂种优势分析。计算公式如下：

总配合力(TCA)=GCA+SCA

平均杂种优势=[(F1-X1)/X1]×100%，

式中：GCA为一般配合力，SCA为特殊配合力。

2 结果与分析

2.1 杂交组合宜机收性状方差分析

杂交组合机收性状方差分析结果(表2)表明，试验组合间所考察性状存在极显著的遗传差异，区组间有差异但并不显著。说明各性状差异主要来源于杂交组合，且真实存在，其差异是由可遗传的变异引起的，进而可进行各性状的配合力分析并估算配合力效应值。对6个测配系、6个测验种和36个杂交组合机收性状配合力方差分析表明，全部考察性状差异均达极显著水平。因此，有必要对测配系进行一般配合力和特殊配合力的效应分析。

表2 各性状的方差分析Table 2 Variance analysis for each trait

2.2 一般配合力(GCA)效应

测配系和测验种的机收性状GCA效应值列于表3，其中欧硬改良丹698(SP-698)、丹黄34(AP-D 34)优良基因聚合较好，产量、穗行数、穗长差异达到极显著水平，旅系高配合力得到保留，而机收关键性状倒伏率GCA效应值为负向极显著，改良后的旅系资源抗倒性明显提升，籽粒含水量和机收破损率与对照与PH 6 WC和PH 4 CV相当，差异未达到显著水平，生育期、茎腐率、秃尖长GCA效应值均为正值，差异达到显著水平，改良后旅系资源是宜机收性状明显提高。可见，在保留旅大红骨高配合力的同时，导入了欧硬种质早熟、脱水快、抗倒抗病性好的优良基因。

表3 自交系机收性状的GCA效应值Table 3 GCA effect values for machine traits of inbred lines

2.3 特殊配合力(SCA)效应

由表4可见，欧硬改良698和丹黄34其组配杂交组合产量性状和机收相关性状表现优良，各杂优模式间产量、穗行数、穗粗GCA效应值为正，优于对照先玉335，穗行数和穗粗维持较高水平，粒重变幅较小。抗倒性、生育期SCA效应值均为负，抗倒性优势明显。欧硬改良自330、旅9宽、丹988，总配合力高但表现不稳定，SS-330×沈3336、SS-330×丹988、BC-Lv 9×沈3336、BC-Lv 9×丹988、DS-99 C×丹988、DS-99 C×沈3336的产量SCA效应值为负，其中改良丹99长倒伏效应值高，效果不理想。而生育期缩短，鲜粒含水量、破损率维持较低水平，利于机械化收获。茎腐率发病率低，降低倒伏率，苞叶长度适中，利于降低籽粒水分。

表4 杂交组合机收性状的SCA效应值Table 4 SCA effect values for machine traits of combination

表4(续)

所有杂交组合中，SP 698×C 8605-2和AP-D 34×PH 6 WC两个组合机收相关性状最好，与对照先玉335相比，产量持平，籽粒含水量、机收破损率和生育期相当，机收关键性状抗倒性得到明显改善。SS-330、BC-Lv 9和I-99 C与PH 6 WC，配合力均较高，抗倒性均优于先玉335，但收获时籽粒含水量和破损率较高，限制籽粒收获。

2.4 杂种优势模式分析

杂交组合实际产量与产量TCA效应值极显著正相关(R2=0.999 99)(表5)，说明TCA能够客观反映不同杂交组合的产量潜力水平，杂交组合的总配合力值越高，其亲本间的杂种优势越强，田间表现就越突出。

表5 各杂交组合产量Table 5 Yield of different hybrid combinations

欧硬改良698和丹黄34与C 8605-2、PH 6 WC和M 54产量排名前5位，与对照先玉335产量相当，差异不显著，改良丹698和丹黄34选系具有较高的产量潜力。

3 结论与讨论

3.1 欧洲种质改良旅大红骨群体机械粒收相关性状表现

欧洲种质因其优良的果穗性状和农艺特性是选育机械化籽粒收获品种的理想材料[10]。本研究利用欧洲种质改良旅大红骨选系取得良好的效果，其中改良丹698和丹黄34效果最为明显，通过将欧洲种质熟期早、降水快、米质好的特点导入旅大红骨，改良后代克服了丹698和丹黄34熟期晚、成熟籽粒含水量高的缺陷，且并未降低旅大红骨的配合力和综合抗性好的优点。通过改良获得了产量潜力大，收获时籽粒含水量符合机械粒收的标准(≤25%)，破损率低，抗倒性、抗病性显著提高的自交系和杂交组合[11]。

3.2 欧洲种质改良旅大红骨杂种优势模式探讨

旅大红骨种质是我国自有的地方玉米种质资源，在玉米育种中占有举足轻重的作用，也是我国五大骨干杂种优势类群之一，具有配合力高、遗传基础广、抗性好、行数多和适应性广等特点，在玉米育种中被作为重要资源广泛利用[12]。丹东农业科学院很早就从德国、巴塞罗那、加拿大、法国等欧洲国家引入优良的种质资源，与旅大红骨进行改良利用，并取得很好的效果，育成了一批适宜机械化作业的玉米新品种[13]。通过杂交组合产量和SCA分析表明，欧硬/旅大红骨改良系×瑞德、欧硬/旅大红骨改良系×兰卡斯特/瑞德改良系均具有较高的配合力，是强杂种优势模式，为机收品种选育提供杂优模式参考。

综上所述，机收品种的选育离不开资源的创新，优良种质资源的引进、改良与利用是拓宽我国玉米育种资源的有效方法。对于改良群体是否有利用价值以及杂优模式的确立需要对相关性状进行配合力分析，在目标育种的过程中，注意性状间的关联性，并对相关性状加以有效选择，提高育种效率。