玉米自选系配合力的分析

，， ，，， ，，

(吉林农业科技学院农学院，吉林 吉林 132101)

玉米(Zea.mays.L.)是重要的粮食作物和经济作物，有“饲料之王和农产品加工之王”的美称[1]。玉米是杂种优势利用最早、最有成效的作物，其杂种优势表现取决于双亲自交系的遗传基础[2]。育种家在玉米自交系选育过程中，需要兼顾农艺性状的筛选、目标自交系的配合力测定，最终才可能组配出强优势杂交种[3-5]。因此，掌握自交系主要农艺性状的配合力效应是极其必要的。鉴于此，本研究以吉林农业科技学院玉米育种课题组自选的16份自交系为亲本，按照B.Griffing不完全双列杂交组配60份杂交组合，并对其F1代10个主要农艺性状进行配合力分析，为组配玉米强优势杂交组合和拓宽吉林省地方玉米种质基础提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

母本为10份自选玉米骨干自交系，编号为M 101～M 110；父本为6份自选玉米自交系，编号为F 01～F 06，试验材料均由吉林农业科技学院玉米遗传育种课题组提供，见表1。

表1 双亲名称及其遗传基础

1.2 试验设计

2016年冬，在海南按B.Griffing不完全双列杂交模式组配60份杂交组合。2017年春，将60份组合种植在吉林农业科技学院玉米遗传育种试验地。采用随机区组试验设计，3次重复，3行区，行长5 m，行距65 cm，田间管理同大田。

1.3 调查项目

成熟期，在3次重复各小区中间行连续收获中间位置10株测量株高(cm)、穗位高(cm)、茎粗(mm)和雄穗分枝数(个)。收获对应果穗，晒干后进行室内考种，统计穗长(cm)、穗粗(mm)、秃尖长(cm)、行粒数(粒)、百粒重(g)及单穗粒重(g)，各性状均取10株平均值。

表3 杂交组合的10个农艺性状分析结果

注：“*”，“**”分别表示在α=0.05和α=0.01水平上的差异显著。下同。

表4 供试亲本及杂交组合10个农艺性状配合力方差分析结果

表2 各性状名称和测定方法

注：以上各性状均以10株平均值为统计单位。

1.4 数据分析方法

试验结果为3次试验平均值，先用Excel 2013软件进行数据的初步处理，而后根据刘来福[6]、莫惠栋[7]等的方法进行一般配合力(General Combining Ability，GCA)、特殊配合力(Special Combining Ability，SCA)、特殊配合力均方(又称特殊配合力方差)的计算。

2 结果与分析

2.1 杂交组合间农艺性状差异

由表3可知，各个杂交组合间被测10个农艺性状均达极显著水平。由此说明，组合间性状基因型之间遗传差异普遍存在，故可进一步作配合力方差分析。

2.2 配合力方差分析

将16份供试自交系杂交组合的10个农艺性状配合力方差分析结果列于表4。由表4可知，除行粒数GCA方差未达到显著水平外，母本间其他9个农艺性状GCA方差均达到极显著水平；除百粒重、行粒数GCA方差未达到显著水平外，父本间其他性状GCA方差均达到极显著水平。综上，被测性状GCA在参试自交系间均存在极显著水平，除百粒重的GCA方差达到显著水平外，其他性状的GCA方差均达到极显著水平，即被测性状的GCA对后代的表现有极显著差异。因此，需进一步估算供试16份自交系的GCA及SCA相对效应值，并进行分析。

表5 供试16份玉米自交系的GCA效应值

2.3 一般配合力效应值

将16份供试自交系GCA效应值列于表5。由表5可知，自交系M 101、F 04在株高、穗位高方面表现出较大的负向GCA效应值，说明以上述2份自交系为亲本组配杂交组合，能够降低后代的株高及穗位高，即对F1代的抗倒伏能力有正向效应；自交系M 102虽能较大幅度地降低株高，但其在穗位高方面表现出较小的负向GCA值，可能不利于增强F1代的抗倒性；M 110和F 06在株高、穗位高方面表现出较大的正向GCA值，说明以上述2份自交系作亲本所组配的杂交组合表现出植株高大，穗位偏高，植株抗倒性可能下降。穗长GCA正向效应值较大的有M 103、M 106和F 03，用上述3份自交系作亲本一般能增加杂交组合的穗长。茎粗、穗粗的GCA变化不大，穗粗GCA正向效应有M 103、M 104、M 105、M 106、F 01、F 02、F 03、F 04和F 06，负向效应有M 101、M 102、M 107、M 108、M 109、M 110和F 05；茎粗GCA正向效应有M 101、M 102、M 104、M 107、M 110、F 01、F 04和F 05，负向效应有M 103、M 105、M 106、M 108、M 109、F 02、F 03和F 06，用这16份自交系作亲本组配的杂交组合，其穗粗差异不大。

行粒数GCA正向效应值较大的有M 101、F 03和F 01，说明以上述自交系作亲本可明显增加杂交组合的行粒数。单穗粒重GCA效应呈正向的有M 101、M 103、M 104、M 105、M 106、M 107、M 109、M 110、F 01、F 03和F 05，其中M 103、M 105、M 104的效应值远大于其他自交系，说明以上述自交系作亲本对提高F1代产量有正向效应。

2.4 特殊配合力效应值

将供试16份玉米自交系的SCA效应值列于表6。由表6可知，株高、穗位高、秃尖长的SCA效应均表现为负向效应，上述3个农艺性状SCA效应表现最低的组合分别为M 103×F 02、M 101×F 01和M 107×F 04；其他7个农艺性状的SCA效应均表现为正向效应，具体表现如下：

茎粗的SCA效应最高的组合为M 110×F 04，雄穗分枝数的SCA效应最高的组合为M 110×F 06，穗长的SCA效应最高的组合为M 101×F 04，穗粗的SCA效应最高的组合为M 101×F 01，行粒数的SCA效应最高的组合为M 101×F 04，百粒重的SCA效应最高的组合为M 101×F 01，单穗粒重的SCA效应最高的组合为M 110×F 06。

3 结论与讨论

配合力是玉米自交系的生命，是鉴评自交系是否有育种价值的关键指标之一[8-9]。配合力是自交系潜在能力的反应，是自交系的内在特性，也是育种家利用杂种优势的基础[10-12]。本研究通过对吉林农业科技学院玉米育种课题组选育的16份玉米自交系的10个主要农艺性状GCA和SCA效应分析发现，F1代中同一组合的不同性状或同一性状的不同组合间配合力差异较大，这说明育种家在组配杂交种或进行自交系间遗传改良时一定要充分考虑自交系自身的特征特性，同时要兼顾GCA和SCA，即选择GCA和SCA均较高的自交系，才能大大提高组配出强优势高产杂交组合的可能性。组合M 110×F 06可继续进行产量鉴定。M 103[(PH 6 WC×PH 09 B)×PH 6 WC]、M 105(PH 6 WC×PHGJ 4)、M 104(PH 6 WC×PH 09 B)的产量配合力表现较高，在今后育种时应加以利用。

表6 供试16份玉米自交系的SCA效应值

前人[13-15]研究均表明，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。本研究供试16份玉米自交系中的M 103[(PH 6 WC×PH 09 B)×PH 6 WC]、M 105(PH 6 WC×PHGJ 4)、M 104(PH 6 WC×PH 09 B)单穗粒重的GCA效应值较高，表明其具有增加杂交组合产量的明显优势，易组配出高产优良组合；M 101(PH 6 WC×郑58)和F 04(PHB 1 M×PH 5 AD)有较强的降低株高、穗位高的能力，可大大提高组合的抗倒伏能力；M 107[(PH 6 WC×郑58)×PH 6 WC]和F 04(PHB 1 M×PH 5 AD)虽有降低株高的能力，但其穗位高GCA为正向值，有可能造成所配组合产生倒伏现象，需要在今后育种工作中继续加以改良。单穗粒重父本组GCA较高的是F 05[(S 122×PH 5 AD)×PH 5 AD]和F 06(PH 4 CV×81162)，说明可选育出高配合力的自交系；单穗粒重母本组GCA较高的是M 103[(PH 6 WC×PH 09 B)×PH 6 WC]和M 106[(PH 6 WC×昌7-2)×PH 6 WC]，以其为亲本对提高F1代产量有正向效应。单穗粒重SCA较高的几个组合是M 110×F 06、M 105×F 04和M 106×F 04，表明这些组合具有较强的杂种优势，需要进一步做网点试验以确定其推广价值。综合性状最差的自交系为M 102[(PH 6 WC×PHGJ 4)×PH 6 WC]、M 104(PH 6 WC×PH 09 B)、M 105(PH 6 WC×PHGJ 4)和M 108[(PH 6 WC×C 8605-2)×PH 6 WC]，需加以改良后利用。