16份美系血缘玉米种质自交系的配合力分析

高华洋， 姜 龙， 李剑明， 陈殿元， 于海燕， 周 岚， 李宛泽， 隋 昕

(吉林农业科技学院， 吉林 吉林 132101)

玉米(Zea.mays. L.)是重要的粮饲兼用作物，由于其基因特点，使人们很早就了解其杂种优势并对其进行普及推广，是目前利用杂种优势最有成效的作物[1]。玉米杂种优势的获得取决于玉米自交系的优劣，自交系配合力的高低则决定杂种优势的强弱[2]。这就要求在亲本的选育过程中，不仅要对亲本的农艺性状进行选择，还要测定自交系的配合力，以选育出农艺性状优良、配合力高的杂交亲本[3]。因此，掌握自交系各农艺性状的配合力效应对指导自交系的遗传改良、组配强优势杂交种均具有重要的现实意义[4-5]。

引进和利用外来种质资源是丰富作物遗传多样性、促进品种更新换代的重要途径。然而我国并非玉米的起源地，种质资源的缺乏使得从外国引进种质(主要是杂交种或品种)作为原始资源成为一种常态，尤其是美系玉米材料所占比例更高，美系材料由于其几乎全部来源于开放授粉品种，使得其自交系具有丰富的遗传基因、更好的抗性和适应性；先进的机械化种植模式，又促进了玉米育种向脱水快、含水量低、易机收的方向发展。因此，我国玉米育种对美系资源有相当大的依赖性，从外引杂交种中直接选育自交系是通常的做法，简单易行且成效显著。本研究选取吉林农业科技学院玉米育种课题组提供的16份美系血缘玉米改良自交系为试验材料，在第一年采用不完全双列杂交方式配制了60个杂交组合，次年对F1代的10个主要农艺性状进行配合力分析，以期为拓宽吉林省地方玉米种质理论发展和基础拓展、引进和改良国外玉米种质资源、构建新的杂种优势模式提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

母本共10份，均为美国玉米种质改良系，父本共6份，为自选中早熟类美国玉米种质改良系，双亲遗传基础见表1。

1.2 试验设计

2018年12月份，在吉林农业科技学院海南育种试验田进行授粉，并按不完全双列杂交模式杂交组配得到60个组合，于2019年5月将60份组合在吉林农业科技学院一年鉴定圃播种，进行田间鉴定，试验小区采用随机区组设计，3次重复，3行区，行长5 m，行宽65 cm，株距25 cm，每行种植20株。小区周围种植大田玉米，去除边缘优势。进行正常田间管理。

表1 供试材料名称及其遗传基础

1.3 试验调查项目

2019年秋季收获时，取各小区的中间行，去除其他因素的干扰，选取最具有代表性的10株测量并记录抗倒性、散粉-吐丝间隔期(ASI)、大斑病抗性。收获其对应的果穗自然晾晒，含水量降至17%左右后，在室内进行考种，记录产量(kg)、出籽率等农艺性状，并测定其水分含量，以上各性状均以10株平均值为统计单位，计算后列表统计，方便按NCⅡ设计(不完全双列杂交设计)作配合力分析。

1.4 数据分析方法

试验结果为3次试验的平均值，先用Excel 2013软件进行数据的初步处理，而后根据刘来福等[6]、莫惠栋[7]的方法进行双列杂交配合力的测定。

2 结果与分析

2.1 方差分析

6个主要性状的配合力方差分析F值列见表2。由表2可以看出，供试6个主要农艺性状产量、出籽率、抗倒性、水分值、ASI、抗大斑病、均存在显著差异，可以对这6个性状进一步的一般配合力(GCA)、特殊配合力(SCA)进行方差分析。

2.2 一般配合力

被测试的玉米一般配合力代表其性状的平均表现，是由其亲本所含的有利基因位点的多少决定的，即基因的加性效应[10]。16份玉米亲本自交系一般配合力效应值见表3。

表2 供试农艺性状方差分析F值

表3 一般配合力效应值

从表3可以看出，JK 83、JK 49抗倒性GCA值较大，说明这份自交系材料能有效降低抗倒性，利于提高杂交组合的抗倒伏能力；而JK 36、JK 57出籽率GCA值都较大，这个性状对于提高产量有很大的影响；JK 302、JK 99散粉-吐丝间隔期(ASI)的GCA值较大，这个性状说明自交系抗旱性较强；JK 72、JK 90、JK 83的产量的GCA正向值都比较大，而这个性状有利于玉米产量的提高。JK 28、JK 57这两个自交系的水分值GCA数值较小，这个性状则有利于玉米的收获贮藏；表中的大部分品种抗大斑病GCA值都较小，说明大部分自交系对大斑病都有较好抗性，而其中JK 66的GCA 值较大，说明此自交系的大斑病抗性较强。

2.3 特殊配合力

特殊配合力与一般配合力都决定着玉米自交系能否组配出优良的杂交组合，但相反的是特殊配合力由基因的非加性效应决定，由基因的上位性效应、显性、超显性所控制，不能遗传[11]。因此，特殊配合力与一般配合力充分互补，当两者都特别高的时候，其代表的自交系才会产生强优势杂交种，具体见表4～表9。

表4 产量特殊配合力效应值

表5 水分特殊配合力效应值

表6 ASI特殊配合力效应值

表7 抗倒性特殊配合力效应值

表8 出籽率特殊配合力效应值

表9 抗大斑病特殊配合力效应值

从各项特殊配合力效应值可以看出，产量SCA值最高的组合是JK 302×JK 66，水分SCA值最高的组合是JK 288×JK 49，ASI的SCA值最高的组合是JK 288×JK 28，抗倒性SCA值最高的组合是JT 2×JK 83，出籽率SCA值最高的组合是JK 49×JK 145，抗大斑病SCA值最高的组合是JK 49×212。

3 结论和讨论

配合力是自交系之间能否组配的关键，也是比较玉米自交系优劣的重要标准[12]。自交系配合力的高低是评判玉米基础材料利用价值的唯一标准、是自交系潜在能力的反映、是自交系的内在特性，也方便育种家借以了解亲本间的杂种优势[12-13]。本试验对16份玉米自交系所杂交的60份材料的6个主要性状(产量、水分、抗倒性、ASI、出籽率、抗大斑病)的GCA和SCA效应值进行数据分析发现，60份杂交玉米材料中同一组合的不同性状与同一性状的不同组合间相比配合力差异较大，在育种工作中要有针对性的根据自交系特征进行改良和组配，选择GCA和SCA都很高的组合，才能组配出强优势的高产杂交品种。

基因的加性效应是一般配合力的主要影响因素，一般配合力越高，加性效应越明显，双亲的优良基因越多，对后代能产生较大影响[14-15]。本试验供试的16份玉米自交系中，JK 83、JK 49抗倒性GCA负值较大，说明自交系材料能有效降低抗倒性，利于提高杂交组合的抗倒伏能力；K 302、JK 99散粉-吐丝间隔期(ASI)GCA值较大，说明自交系的花期长，利于植株完成授粉，可以减少干旱对于产量的影响； JK 72、JK 90、JK 83的产量的GCA正向值都较大，而这个性状分别有利于玉米产量的提高；JK 36、JK 57出籽率GCA值都较大，对于产量提高也有一定的影响；JK 36、JK 57可与JK 72、JK 90、JK 83互相进行改良，提高产量的加性效应值；母本组产量GCA较高的是JK 72和JK 90，用自选玉米自交系与它们可组配出杂种优势强、制种产量和大田产量都很高的组合。JK 28、JK 57这两个自交系的水分GCA值比较低，由于水分低实际生产中有利于加快玉米的自然烘干，为机械化的收获提供便利；大部分品种GCA值都较小，说明大部分自交系对抗大斑病都有不错的抗性，而其中JK 66的GCA 抗大斑病值较大，说明这个自交系对于大斑病有极强的抗性。

产量SCA值较高的几个组合是JK 145×JK 83、JK 206×JK 72、JK 302×JK 66、JK 302×JK 36，表明这些组合具有较强的杂种优势，需要进一步进行多年多地区的田间鉴定以确定其是否稳定高产。综合对比最差的自交系为JK 28、JK 57、JK 99，需进一步改良后利用。

从供试的材料分析可以看出，美国玉米种质材料在易于机械化种植、品种抗性、适应性等方面都有很强的优势，这可为育种家对美国种质材料的利用提供一定参考价值。