玉米Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系的产量及相关性状配合力分析

郭向阳，邬 成，陈泽辉*，祝云芳，王安贵，陈建军，刘鹏飞

(1. 贵州省旱粮研究所，贵州 贵阳 550006；2. 湖南省长沙县江北镇农业综合服务中心，湖南 长沙 410136；3. 贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025)

玉米Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系的产量及相关性状配合力分析

郭向阳1，邬 成2，陈泽辉1*，祝云芳1，王安贵1，陈建军3，刘鹏飞3

(1. 贵州省旱粮研究所，贵州 贵阳 550006；2. 湖南省长沙县江北镇农业综合服务中心，湖南 长沙 410136；3. 贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025)

为改良玉米Suwan和Tuxpeno种质，并为早代测配选择提供理论依据；采用NCⅡ遗传交配设计和部分平衡格子方设计法，以Suwan-Lancaster、Tuxpeno-Reid改良系及测验种等14份玉米自交系为供试材料，组配成49个杂交组合，通过田间组合鉴定研究玉米自交系产量与穗长、百粒重等9个农艺性状的配合力。结果表明：Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系产量一般配合力较高，两大类群改良系间产量特殊配合力较大，相互杂交能够产生较强的杂种优势；两改良系各性状的加性方差均大于非加性方差，占总体基因型方差比例均大于60 %。

玉米；Suwan-Lancaster；Tuxpeno-Reid；改良系；配合力

Suwan和Tuxpeno是重要的热带、亚热带玉米种质资源，具有丰富的遗传多样性和特殊的抗逆性、抗病虫性；与温带种质地理远缘，长期以来遗传交流少，遗传差异大，有较大的选择潜力和利用价值。通过选择和改良可以拓宽现有玉米种质的遗传基础，解决玉米种质基础狭窄的难题[1-4]。我国自20世纪70年代引入泰国的Suwan1，随后又引进了Suwan2、Suwan3和Suwan5号群体，其对我国南方玉米育种和生产起到了较大的促进作用，是目前国内很多地区玉米生产上不可替代的种质资源。云南会泽农科所从Suwanl中选育出S1611自交系，其组配杂交种会单4号(掖107×S1611)仍是云南省播种面积最大的品种，约占云南省玉米种质面积的1/4左右[4]。Suwan1自泰国引入后主要在我国西南地区种植，历年累计推广面积在100万hm2以上。四川农业大学从Suwan1群体中选育出S37，并组配出雅玉2号(S37×铁7922)，从而开启了Suwan种质在西南地区应用的先河；随后，相继选育出一大批改良系，为西南山区玉米育种和生产发展奠定基础[7]。1977年，中国著名玉米育种家李竞雄从墨西哥CIMMYT引进76份玉米材料，经过1年的鉴定筛选得到墨白1号(Tuxpeno1)和墨白94(Tuxpenol P.B.C15)2个改良群体；之后经对已筛选鉴定的引进材料进行多次轮回选择育成改良品种墨黄9号(Amarillo Den.Tado-2)。贵州省旱粮研究所和云南省农业科学院作物所分别成功引进并鉴选得到优良自交系CML171；贵州省毕节地区农科所从墨白94中选育出优良的449、大19和405等白色玉米自交系。由于Tuxpeno种质在我国西南地区个别生态区发挥着独特的作用，主要是白色普通玉米为主体，现有的Tuxpeno种质材料在生产上起作用的材料很有限，对玉米杂交种的贡献率很低，因此，贵州省旱粮研究所从2000年起用Tuxpeno种质改良Reid类群的核心种质。虽然做了大量的研究试验，但由于有一大批材料株型农艺性状趋于完美而其配合力一般，很难在育种中发挥作用。鉴于此，贵州省旱粮研究所自2005年起，通过Lancaster导入Suwan，Ried种质导入Tuxpeno，对2个热带种质进行适应性改良，从中选育出一批硬质、抗病、耐瘠且适应性广的自交系，组配出一些高产杂交组合[2]；并于2010年采用NCⅡ遗传交配设计和部分平衡格子方设计法，对组配成的49个玉米杂交组合的产量、穗长及百粒重等9个农艺性状的配合力进行研究，旨在为Tuxpeno和Suwan种质改良、玉米育种研究以及早代测配选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用贵州省旱粮研究所提供的Suwan-Lancaster改良系(QB401、QB419、QB439、QB476)、QB48、T32和Mo17为父本；Tuxpeno-Ried改良系(QB912、QB926、QB936、QB602)、大19、掖478和J106为母本，采用NCⅡ遗传交配设计组配成49个杂交组合。

1.2 研究方法

2010年在贵阳采用部分平衡格子方进行田间组合鉴定，以49个组合中的J106×QB48(金单999)、J106×T32(金玉306)为对照种(CK)，2行为1小区，小区面积为4.2 m2，3次重复；行长3 m，行距70 cm，株距26 cm，每行12株。田间管理同大田生产，田间调查和室内考种以小区为单位，调查内容包括产量和株高等9个主要农艺性状。对这些数据进行方差分析，并按NCⅡ设计进一步进行配合力分析。各性状遗传方差成分和遗传参数的估算方法，参照孔繁令[5]和陈泽辉[3]等的方法进行分析，具体计算由SAS6.12等统计软件完成。

2 结果与分析

2.1 各杂交组合农艺性状及其配合力的方差

由表1可见，各性状在杂交组合间均存在极显著差异，说明组合间性状的基因型间存在真实的遗传差异，可进一步进行配合力方差分析。配合力方差分析表明，各性状的一般配合力方差和特殊配合力方差均达显著或极显著差异，说明该性状受基因的加性效应和非加性效应共同影响。因此，可进一步估算亲本的一般配合力效应和组合双亲的特殊配合力效应。

2.2 供试自交系各性状的一般配合力(GCA)效应

从表2可见，小区产量GCA处于正效应的自交系有8个，分别是QB401、T32、J106、QB912、QB439、QB936、QB419和大19，其GCA效应值分别为8.74 %、6.29 %、5.48 %、5.44 %、5.36 %、3.20 %、1.12 %和0.16 %，说明利用这些自交系较易组配出高产组合。在小区产量GCA正效应的8个自交系中，有5个是热带种质改良系，其中3个为Suwan-Lancaster改良系，分别是QB401、QB439和QB419；2个为Tuxpeno-Reid改良系，分别是QB912和QB936。

表1 各杂交组合9个性状及其配合力的方差

注：*和**分别表示在0.05和0.01水平上存在显著与极显著差异(下同)，表中的数值表示MS值。

Note：*,**significant at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively(The same as below). The value in the table meansMS.

表2 14个供试自交系各性状相对GCA效应值

注：LSD表示最小显著差数法检验。

Note：LSDmeans least-significant difference.

分析自交系的其余性状可知，QB401出籽率、穗粗和穗行数的GCA正效应较高，穗位的GCA负效应较高；QB419出籽率、穗长和行粒数的GCA正效应较高；QB439百粒重和穗粗的GCA正效应较高；QB912百粒重和行粒数的GCA正效应较高；QB936行粒数的GCA正效应较大；QB602百粒重的正向GCA效应值高。综合认为，QB401对组配产量高、出籽率高、果穗粗、穗行数多及穗位适合的杂交种作用明显；从QB419选育出籽率高、长果穗杂交组合的机率较大；利用QB439选育的杂交种产量较高、百粒重较重，果穗粗；QB912能提高选配组合的产量、百粒重及行粒数，但其组配杂交种株高和穗位可能较高；QB936对组配杂交种产量的增效明显，杂交种行粒数多，但株高和穗位可能较高。总体而言，针对不同的性状要求均能从Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Ried改良系中选出GCA较高的优良自交系用于不同选育要求的杂交组合组配。

2.3 杂交组合的特殊配合力(SCA)效应

49个杂交组合小区产量SCA相对效应值变化范围为-13.6 %～14.07 %。其中，SCA相对效应值表现为正效应的有25个，排前10位的组合是T32×掖478、QB48×大19、J106×Mo17、QB912×QB476、QB926×QB401、大19×Mo17、QB936×QB439、掖478×QB48、QB926×T32、QB936×QB401。其小区产量的SCA相对效应值分别为14.07 %、10.52 %、9.74 %、8.61 %、8.55 %、7.7 %、7.2 %、6.96 %、4.83 %和4.62 %；SCA相对效应值表现为负效应的有25个，分别是掖478×Mo17、QB936×QB48、大19×T32、掖478×QB419、J106×QB476和大19×QB401等，其小区产量的SCA相对效应值分别为-13.6 %、-12.48 %、-8.78 %、-8.27 %、-7.29 %和-5.81 %。表明，供试父、母本自交系间遗传差异较大，相互间杂交能够产生较强的杂种优势。这与配合力方差分析以及参试自交系来自多个杂种优势类群的实际相一致；同时也说明，参试Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系等种质类群之间存在较大的种质差异。

2.4 各性状的遗传参数及遗传率估算

从表3可见，供试父、母本自交系9个性状的随机模型加性方差成分占总体基因型方差比例均大于60 %。说明，供试遗传群体各性状的遗传以加性作用为主，可在早代进行选择。遗传率反映亲代的性状遗传给子代的能力，遗传率高的性状，子代重现亲本性状的可能性大，在自交系选育中可根据性状遗传率大小确定不同性状的选择世代。该研究各组合随机模型中狭义遗传力以穗粗最高，为89 %；其次是出籽率，为87 %。说明对这2个性状直接进行选择有很好的效果。最低的是穗长，为41 %，倒数第二是百粒重，为49 %。说明，直接对穗长进行选择效果不是太好，需要在杂种后代进行选择才能有较好的效果。

表3 各农艺性状的遗传参数估计

3 结论与讨论

Suwan和Tuxpeno的引进对我国南方的玉米育种和生产起了较大的作用，是目前国内很多地区玉米生产上不可替代的种质资源，是突破已有杂种优势模式、组配强优势新组合的重要材料[8-9]。

研究结果表明，8个自交系小区产量GCA表现为正效应，其中3个为Suwan-Lancaster改良系，2个为Tuxpeno-Ried改良系；25个SCA表现正效应的组合中有10个是Suwan-Lancaster×Tuxpeno-Ried，有17个组合是Suwan-Lancaster或Tuxpeno-Ried参与的组配。大多数改良系小区产量GCA较高，所配组合SCA较大，实际产量高。其中，QB401、QB439和QB936表现较为突出，其组配组合QB401×QB936和QB439×QB936产量排在49个组合的第1位和第2位，同时这些组合的株高和穗位都较适中，可作为进一步开发利用的苗头组合。贵州省旱粮研究所经过多年的育种实践探索，在贵州省不同海拔不同生态环境鉴定发现，Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系所参与组配的组合产量增效明显；并由此认为，Suwan-Lancaster×Tuxpeno-Ried可作为玉米杂种优势的重要模式之一[2]。可以预见，Suwan和Tuxpeno种质及其改良系将在我国。特别是西南地区玉米育种和生产中得到广泛应用，同时为育种工作者展开对Suwan和Tuxpeno等热带种质的改良提供新的思路。

[1]陈泽辉,高 翔,祝云芳,等. 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.

[2]陈泽辉,祝云芳，王安贵,等. 玉米Tuxpeno-Reid和Suwan-Lancaster合成群体相互轮回选择效果及杂种优势研究[J].玉米科学,2013,21(4):1-5,10.

[3]陈泽辉. 群体与数量遗传学[M]. 贵阳:贵阳科技出版社, 2009.

[4]高 翔, 罗仕文, 彭忠华,等. 浅析Tuxpeno和Suwan等(亚)热带种质在中国玉米育种和生产中的作用[J].玉米科学, 2005, 13(4):40-43,55.

[5]孔繁玲. 植物数量遗传学[M]. 北京:中国农业大学出版社, 2006.

[6]张世煌.玉米种质创新和商业育种策略[J].玉米科学,2006,14(4):1-3,6.

[7]番兴明.热带亚热带玉米种质的利用[M].乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社,2003.

[8]Hallauer A R. Temperate maize and heterosis. In:The genetics and Exploitation of Heterosis in Crops[J]. American Society of Agronomy, Crop Sci. Sciety of America, Madison, Wisconsin, USA, 1999：353-361.

[9]Hallauer A R.玉米轮回选择的理论与实践[M].北京:农业出版社,1989.

(责任编辑 王 海)

Combining Ability of Suwan-Lancaster and Tuxpeno-Reid Improved Maize Inbreds for Grain Yield and Its Components

GUO Xiang-yang1，WU Cheng2，CHEN Ze-hui1*，ZHU Yun-fang1，WANG An-gui1，CHEN Jian-jun3，LIU Peng-fei3

(1.Guizhou Institute of Upland Crops, Guizhou Guiyang 550006,China; 2.Jiangbei Comprehensive Agricultural Service Center, Hunan Changsha 410136,China; 3.Agricultural College, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

In order to improve the germplasms of Suwan and Tuxpeno, the North CarolinaⅡ design was adopted to cross 49 varieties with Suwan-Lancaster, Tuxpeno-Reid improved lines and testers. Partially Balanced Lattice Design was employed in the field experiment which evaluated 49 test crosses. The combining and hereditary parameters of improved liens for agronomic characters were analyzed. The results showed that the improved lines have higher general combining ability. There are higher specific combining between those lines and heterosis. The variance of additive effect was higher than that of non-additive effect, the ratio of additive variance to genetic variance all reached 60 %.

Maize；Suwan-Lancaster；Tuxpeno-Reid；Improved lines；Combining ability

1001-4829(2016)12-2796-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.006

2016-01-08

贵州省科技厅农业攻关项目“优良热带玉米Suwan群体遗传潜势及种质改良创新研究”[黔科合NZ(2013)3004]；贵州省农业科学院自主创新专项“贵州玉米育种核心种质的改良与创制”[黔农科院自主创新科研专项字(2014)006]

郭向阳(1982-)，男，助理研究员，硕士，从事玉米遗传育种研究,E-mail:xyguo0372@163.com，*为通讯作者：陈泽辉(1962-)，男，研究员，博士，从事玉米遗传和数量遗传学研究，E-mail:chenzh907@sina.com。

S513.03

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