三個用CIMMYT種質構建的玉米半外來群體的改良和利用

李 嚴，董 玲，金 益，于天江，郭 然

（東北農業大學農學院，哈爾濱 150030）

豐富選系的原始材料、拓寬種質資源已成為當前玉米育種工作亟待解決的問題。來自其他國家或地區的生理或地理遠緣材料，尤其是來自玉米起源中心墨西哥及中、南美洲國家的熱帶、亞熱帶的玉米品種、雜交種、自交系和群體等外來種質材料或對病蟲害有較強的抗性，或根系發達、莖稈堅韌、抗倒性和耐早性較強，且多數與溫帶玉米種質雜交具有較強的雜種優勢。源于CIMMYT的群體或基因庫，大都匯集了熱帶、亞熱帶和溫帶許多國家的優良基因資源，經過輪回選擇后具有豐富的遺傳變異特性，在溫帶玉米育種方面具有很大的利用價值。在中國東北等高緯度地區，低緯度熱帶和亞熱帶種質固有的光周期特性妨礙了其直接利用[1-3]。有文獻表明，根據雜種優勢類群和雜種優勢模式理論，通過配合力和雜種優勢關系的測定，將低緯度熱帶種質和亞熱帶種質與適當的溫帶種質混合組建適合當地生態條件的半外來種質是這些地區改良和利用這些種質的實用方法[4-5]。

本研究選用來自CIMMYT的亞熱帶群體Pob69、Pob70、熱帶極早熟群體Pob101和與之雜種優勢關系最近的我國溫帶種質的代表系掖107、丹340、掖478雜交構建的半外來群體為試驗材料，將其中的部分選系按NCII遺傳交配設計與測驗種測交，通過對產量的雜種優勢和配合力分析來研究其改良效果，為這些半外來群體及其選系的繼續改良和利用提供依據，促進外來種質尤其是來自CIMMYT的熱帶和亞熱帶種質在黑龍江省高緯度地區玉米育種中的應用。

1 材料與方法

1.1 材料

根據東北農業大學等的測交鑒定結果[6-7]，將來自CIMMYT并經過中國農業科學院作物所主持的“948”項目在國內從南到北的接力改良的亞熱帶群體Pob69、Pob70和熱帶極早熟群體Pob101，及與其雜種優勢關系最近的我國溫帶種質代表系雜交合成了半外來群體掖107×Pob69、丹340×Pob70和Pob101×掖478。根據半外來群體的遺傳背景，在與其可能有較大雜種優勢且在東北地區有較多的應用的溫帶種質中選擇若干個自交系為測驗種[8]。Pob69、Pob70、Pob101和溫帶種質代表系的名稱、來源及遺傳背景和部分特征描述[9-11]見表1。

2007年在東北農業大學實驗實習基地按NCII遺傳交配設計用10個掖107×Pob69半外來群體選系與龍抗11、Mo17、合344、吉846、E28、丹337、丹340和丹598等8個測驗種配制了71個測交組合，用14個丹340×Pob70半外來群體選系與龍抗11、Mo17、合344、吉846、P138、K10、U8112和掖478等8個測驗種配制了88個測交組合，用8個Pob101×掖478半外來群體選系與龍抗11、Mo17、合344、吉846、丹337和丹340等6個測驗種配制了45個測交組合。

表1 試驗材料的名稱、來源及遺傳背景和部分特征描述Table 1 Name,source and description of genetic background and some characters of trial materials

1.2 方法

測交鑒定試驗于2008年在東北農業大學實驗實習基地進行。該基地位于哈爾濱市，屬于黑龍江省的第一積溫帶，試驗地土壤為黑土，前茬為小麥。試驗采用改良增廣設計[12]，分7個區組，每個區組28或29個測交組合，以東農250、龍單13和吉單261為對照。行長5 m，2行區，行距0.70 m，株距0.25 m，每個小區面積7 m2。每小區收獲除去每行兩端各2株以外的全部植株果穗稱取小區鮮重，從中選取5個典型樣穗，風干后脫粒稱重測水，按以下方法計算小區產量。

2 結果與分析

對改良增廣設計試驗小區產量的方差分析表明區組間差異不顯著（F=2.05，P=0.0650），處理（含對照和試驗材料）間差異顯著（F=1.78，P=0.0454），試驗材料間差異顯著（F=1.78，P=0.0455）。說明區組間的土壤和其他條件差異對本試驗結果的影響不大，不必對試驗材料進行校正就可以繼續分析試驗材料間的遺傳差異。

2.1 掖107×Pob69半外來群體的選系

掖107×Pob69半外來群體選系測交后代小區產量的群體雜種優勢和一般配合力效應的相對效應見表2（選系名稱為2007年小區號，下同）。從表2中可以看出，選系的一般配合力相對效應均值為-14.63%，與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值為-14.29%，與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值為-15.41%。其中，75091和75093的一般配合力相對較高，分別為-1.65%和-3.87%；75091、75093和75097與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值相對較高，平均為0.53%；75090和75091與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值相對較高，分別為-1.09%和-1.40%。

表2 掖107×Pob69選系的群體雜種優勢和一般配合力（GCA）效應相對值Table 2 Relative value of heterosis and general combining ability(GCA)of selects from Ye107×Pob69(%)

2.2 丹340×Pob70半外來群體的選系

丹340×Pob70半外來群體選系與測驗種雜交后代小區產量的群體雜種優勢和一般配合力相對效應見表3。從表3中可以看出，選系的一般配合力相對效應均值為9.73%，與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值為11.02%，與改良Reid群測驗種的雜種優勢均值為7.28%。其中，75137、75141、75145、75147、75148和75149的一般配合力較高，平均為17.59%；75137、75141、75145和75147與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值較高，平均為19.20%；75145、75146、75147、75148 和 75149與改良Reid群測驗種的雜種優勢均值較高，平均為23.66%。

2.3 Pob101×掖478半外來群體的選系

Pob101×掖478半外來群體選系與測驗種雜交后代小區產量的群體雜種優勢和一般配合力相對效應見表4。從表4中可以看出，選系的一般配合力相對效應均值為-4.69%，與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值為7.17%，與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值為-9.34%。其中，75289和75292的一般配合力相對較高，分別為5.26%和9.45%；75287、75292和75294與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值較高，平均為30.27%；75289與改良Lancaster群測驗種的雜種優勢均值較高為9.07%。

表3 丹340×Pob70選系的群體雜種優勢和一般配合力（GCA）效應相對值Table 3 Relative value of heterosis and general combining ability(GCA)of selects from Dan340×Pob70(%)

表4 Pob101×掖478選系的群體雜種優勢和一般配合力（GCA）效應相對值Table 4 Relative value of heterosis and general combining ability(GCA)of selects from Pob101×Ye478(%)

3 討論與結論

半外來群體丹340×Pob70全部選系的一般配合力和其中6個較好選系的一般配合力均值分別為9.73%和17.59%，都較原群體的一般配合力2.86%明顯提高。全部選系與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值為11.02%，高于原群體與Mo17的雜種優勢8.49%，與改良Reid群測驗種的雜種優勢均值為7.28%，也高于原群體與B73的雜種優勢2.49%[7]。其中，75137和75141等選系與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值達20.66%，可進一步改良并與Lancaster群測驗種測配；75146、75148和75149等選系與改良Reid群測驗種的雜種優勢均值達21.52%，可進一步改良并與改良Reid群的自交系測配；75145和75147等選系與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值與改良Reid群測驗種的雜種優勢均值分別達20.78%和26.86%，也可進一步改良并與Lancaster群和改良Reid群的自交系測配。

半外來群體Pob101×掖478全部選系的一般配合力均值（-4.69%）明顯低于原群體的一般配合力3.74%[13]，但其中2個較好選系的一般配合力均值（7.35%）高于原群體。全部選系與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值較高（7.17%），與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值（-9.34%）較低。其中，75287、75292和75294等3個選系與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值達30.27%，可進一步改良并與旅大紅骨群的自交系測配；75289選系與Lancaster群測驗種的特殊配合力均值達9.07%，可進一步改良并與Lancaster群的自交系測配。

半外來群體掖107×Pob69全部選系的一般配合力均值（-14.63%）較原群體的一般配合力0.35%明顯下降，但其中2個較好選系的一般配合力均值（-2.76%）下降不明顯。全部選系與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值（-14.29%）和與Lancaster群測驗種的雜種優勢均值（-15.41%）都明顯低于原群體與丹340的雜種優勢13.00%和原群體與Mo17的雜種優勢14.06%[7]。但是，其中的相對較好的75093和75097等選系與旅大紅骨群測驗種的雜種優勢均值為1.75%，可進一步改良并與旅大紅骨群測驗種測配。

總的來看，僅就產量而言，半外來群體丹340×Pob70選系的一般配合力較高，應對其進行重點改良和利用，尤其是在QPM玉米育種中。Pob101×掖478選系的一般配合力居中但成熟期較早，可進一步改良后在黑龍江省這樣的高緯度地區的中早熟玉米育種中加以利用。掖107×Pob69選系的一般配合力較低但其中的部分選系也有進一步改良和利用的價值。掖107和丹340及其所代表的改良Reid和旅大紅骨種質雜交也有較大雜種優勢，因此掖107×Pob69選系可與丹340×Pob70選系進行相互測配。此外，改良Reid種質與國內的唐四平頭種質有較大雜種優勢[14-15]，因此掖107×Pob69選系和Pob101×掖478選系還可與來自唐四平頭種質的自交系進行測配。

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