玉米自交系遼2386遺傳改良研究

葉雨盛，李 剛，王曉琳，張秀梅，李 哲，王延波，陳紹江

(1.中國農業大學農學院，北京100083；2.遼寧省農業科學院玉米研究所，沈陽 110161)

種質資源創新是玉米品種創新的基礎。我國玉米種質基礎較為薄弱，利用外來優異種質資源是拓展種質基礎的重要途徑[1-4]。國內育種者以各種國外雜交種為基礎材料選育二環系，一般稱之為“外雜選”。自20世紀80年代起，我國相繼育成沈5003、鐵7922、U 8112、齊319、X 178、P 138、沈137、京724、M 54等優良“外雜選”玉米自交系，相繼組配出許多優良玉米品種，在玉米生產中發揮了重要作用。遼2386是以國外雜交種先玉335為基礎材料，連續選株自交6代而育成的“外雜選”玉米自交系，以其為母本組配的玉米雜交種遼單506通過遼寧省審定。近年來，以遼2386為基礎做了較多的改良工作，選育出遼2207等玉米自交系。本試驗通過測定遼2386及其改良系主要農藝性狀和產量的配合力，為玉米種質改良和品種組配提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗以玉米自交系遼2386及其改良系遼2207、遼2061、遼2269和遼2888為母本，丹598、S 121、PH 4 CV、遼2169和遼2202等5個不同雜優類群的代表系為父本，按照 NCⅡ設計，于 2017年在沈陽配制成25個雜交組合。供試玉米自交系系譜如表1。

表1 供試親本材料來源Table 1 Sources of parental materials

1.2 試驗地概況

2018年，在遼寧省農業科學院玉米研究所沈北試驗區開展相關試驗。試驗區屬北溫帶大陸性季風氣候，土壤土質為薄腐酸性壤土，有機質含量25.1 g·kg-1，全氮含量1.1 g·kg-1，速效磷含量24.1 mg·kg-1，速效鉀含量164 mg·kg-1。試驗區前茬作物為玉米。

1.3 試驗設計

試驗采用完全隨機區組設計種植，3次重復，4行區，小區面積12 m2，種植密度5.2萬株·hm-2。田間管理同當地大田，成熟后收中間兩行計產。分別調查各雜交組合的株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、百粒重、出籽率、產量等10個數量性狀。

1.4 統計分析

利用SPSS軟件，按性狀對數據進行聯合方差分析，然后進行配合力方差分析：估算一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)的效應值。

2 結果與分析

2.1 方差分析

對參試雜交組合的各數量性狀數據進行方差分析結果(見表2)表明，對于測定的10個數量性狀,其組合間差異均已達到極顯著水平，說明不同組合間存在較為明顯的遺傳差異。配合力方差分析表明，除P 1組穗粗和穗行數之外，其他各性狀的一般配合力和特殊配合力方差均為顯著或極顯著水平，可進一步開展配合力分析。

表2 各性狀方差分析Table 2 Variance analysis of each trait

2.2 一般配合力相對效應分析

一般配合力可以體現親本與其他親本的雜種后代在性狀上平均表現[6]。從表3可以看出，不同玉米自交系同一性狀和同一玉米自交系的不同性狀其一般配合力相對效應值有很大差異。本試驗選取的玉米自交系遼2386及其改良系均在不同性狀方面有各自的特點，也體現出針對玉米自交系遼2386的改良有所成效。

表3 親本各性狀一般配合力相對效應值Table 3 Relative effect value of general combining ability of parental traits

例如，玉米自交系遼2386株高、穗位高的一般配合力相對效應值分別達1.43、1.14，明顯高于其他被測系，表明改良系在植株株高和穗位高方面較遼2386均有所降低。改良系禿尖長的一般配合力相對效應值均低于遼2386，表明相關改良措施均改善了玉米自交系遼2386在果穗封頂性狀上的不足。玉米自交系遼2207、遼2269、遼2888在百粒重一般配合力相對效應值方面均明顯高于遼2386，表明其改良措施在提升籽粒容重方面有所益處。所有被測系在出籽率一般配合力相對效應值方面差異較小，表明其改良措施在提升出籽率方面收效不佳。遼2207和遼2888產量的一般配合力相對效應值較高，分別為1.54、1.83，說明利用這兩個玉米自交系更容易組配出高產的雜交種。玉米自交系丹598、S 121的產量一般配合力相對效應值為負值，PH 4 CV、遼2169、遼2202等Lancaster類玉米自交系的產量一般配合力相對效應值為正值，表明玉米自交系遼2386及其改良系與Lancaster類種質有較好的雜種優勢。

2.3 特殊配合力相對效應分析

特殊配合力可以反映兩個自交系組配的雜交組合的性狀表現。由表4可以看出，不同雜交組合各性狀的特殊配合力存在很大差異。株高特殊配合力相對效應值變化區間為-6.73～5.35，效應值最大的組合為遼2061×S 121，最小的組合為遼2207×遼2202；穗位高特殊配合力相對效應值變化區間為-5.38～3.29，效應值最大的組合為遼2386 ×S 121，最小的組合為遼2207×遼2202；穗長特殊配合力相對效應值變化區間為-3.24～3.04，效應值最大的組合為遼2888×PH 4 CV，最小的組合為遼2207×PH 4 CV；穗粗特殊配合力相對效應值變化區間為-4.66～3.38，效應值最大的組合為遼2888×S 121，最小的組合為遼2061×遼2202；禿尖長特殊配合力相對效應值變化區間為-5.60～4.80，效應值最大的組合為遼2888×S 121，最小的組合為遼2888×遼2202；穗行數特殊配合力相對效應值變化區間為-4.73～6.18，效應值最大的組合為遼2888×丹598，最小的組合為遼2269×S 121；行粒數特殊配合力相對效應值變化區間為-3.76～4.11，效應值最大的組合為遼2888×丹598，最小的組合為遼2269×遼2202；百粒重特殊配合力相對效應值變化區間為-3.94～2.88，效應值最大的組合為遼2269×遼2202，最小的組合為遼2269×S 121；出籽率特殊配合力相對效應值變化區間為-5.24～3.75，效應值最大的組合為遼2888×遼2202，最小的組合為遼2888×S 121；產量特殊配合力相對效應值變化區間為-6.11～7.76，效應值最大的組合為遼2888×遼2202，最小的組合為遼2888×S 121。

表4 不同組合各性狀特殊配合力相對效應值Table 4 Relative effect value of special combining ability of different combinations

2.4 總配合力效應分析

由表5可以看出，總配合力效應值排名前5位的雜交組合分別是遼2888×遼2202、遼2207×遼2202、遼2269×遼2202、遼2061×遼2169和遼2888×PH 4 CV?？偱浜狭π蹬琶?位的雜交組合分別是遼2269×丹598、遼2888×丹598、遼2888×S 121、遼2386×PH 4 CV和遼2386×遼2202。產量性狀的總配合力效應值與實際測產結果較吻合，印證總配合力效應值更適合相對準確地預測雜交組合的實際表現[8]。

表5 不同組合產量性狀總配合力相對效應值Table 5 Relative effect value of total combining ability of yield traits in different combinations

3 討 論

3.1 供試材料的配合力表現

玉米自交系是雜交種選育的遺傳基礎，評判自交系的育種價值除了看其產量、抗逆性和品質表現外，更重要的是評價其配合力的高低[9]。單株產量一般配合力與部分產量構成因子一般配合力有著極顯著的正相關關系[10]。周旭梅等[11]對27個歐洲玉米種質改良系主要數量性狀遺傳相關和主成分分析表明，自交系性狀間存在著復雜密切的關系，穗行數、粒長、粒寬占優勢的自交系，單株產量較高；空稈率低的自交系，一般單株產量也高。本研究結果表明，產量一般配合力高的自交系遼2207、遼2888,其部分的產量構成因子(穗粗、穗行數、行粒數和百粒重)的一般配合力也較高,是比較理想的改良自交系。利用上述兩個自交系組配的雜交組合遼2888×遼2202、遼2207×遼2202在產量特殊配合力方面有良好的表現，可進一步試驗評價其應用價值。

3.2 玉米自交系遼2386改良成效

創造新種質的最終目的是為育種實踐提供有用親本，因此，對新種質的利用價值進行綜合評價具有重要意義，它可讓后續研究者清楚地了解新種質各性狀的特征特性，進而根據育種目標確定新種質的利用方向[12]。玉米自交系遼2386是從SS/NSS雜優模式的雜交種先玉335中選育的，根據以往測配經驗，其偏向于SS種質。為了進一步提高遼2386在SS群內的一般配合力，使其融入SS/NSS雜種優勢利用模式，本試驗選取SS類種質PH 6 WC、PHV 37對玉米自交系遼2386實施改良。改良效果初步實現初衷，改良系與SS類種質有較好的雜種優勢，其產量一般配合力較玉米自交系遼2386均有不同程度的提升。應用自交系遼2888與Lancaster類種質組配的玉米新品種遼單299通過遼寧省審定。持續開展種質循環改良，是擴寬國內種質基礎實現種質創新的關鍵。遺傳變異是玉米育種的基石，也是種質改良過程中需特別關注的要點。玉米自交系遼2386及其改良系之間在諸多性狀上有著較大的遺傳變異，為創制玉米新品種提供了可能，這與蘭琴英等[13]的研究結果一致，原始自交系與改良系之間具有豐富的遺傳多樣性。

4 結 論

選用SS類種質對遼2386等偏向SS種質的玉米自交系進行種質改良，可實現提升其在SS群內的一般配合力，改良后代材料與Lancaster類種質有較好的雜種優勢，容易融入SS/NSS雜種優勢利用模式。上述種質改良策略創制的育種材料具有較為豐富的遺傳變異，對玉米遺傳育種有一定的利用價值。