早熟玉米群體選系對絲黑穗病的抗性評價及雜種優勢分析

李晨光，張 林，邸 宏，王振華

（東北農業大學農學院，哈爾濱 150030）

玉米絲黑穗病是世界玉米生產的重要病害[1-3]，尤其是我國北方春玉米區的重要病害之一[4-6]。目前國內抗玉米絲黑穗病的種質資源匱乏，更缺乏早熟抗病資源，急需創造一批抗玉米絲黑穗病的新資源，盡快應用于北方春玉米區早熟玉米育種實踐[7-10]。近年通過農業部948項目的資助，本單位從中國農業科學院作物科學研究所引進了一批加拿大早熟玉米群體，通過在群體內部自交選系，已經選育出一批優良穩定自交系。為使這些資源合理有效利用，本文從中選出61份農藝性狀表現優良的自交系，采用人工接種鑒定方法對其進行了抗絲黑穗病評價，并以不同血緣來源的7個早熟玉米自交系為測驗種，對61份加拿大玉米群體選系進行了配合力及雜種優勢關系分析，擬為其在我國早熟春玉米區抗病育種中的有效利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

61份加拿大早熟玉米群體選系與7個不同血緣的早熟玉米自交系名稱及系譜見表1。

表1 61份早熟加拿大玉米群體選系及7個測驗種的名稱及系譜Table1 Name and pedigree of 61 Canadian populations and seven testers

1.2 抗病鑒定及評價方法

本試驗分別于2009年和2010年在東北農業大學實驗實習基地進行，病原菌來源為該基地。田間采用隨機區組設計，3行區，3次重復，行長6 m，株距20 cm，每行31穴，每穴保苗2株。播種前一周將病癭上的菌粉抖落，用40目銅篩篩出冬孢子，按0.1%比率與潮濕的細土充分混合成菌土；播種時先播下種子，覆蓋菌土100 g，上面再覆田土。

在玉米乳熟末期進行絲黑穗病株率調查，每份鑒定材料逐株調查，分別記載總株數和發病株數，計算發病株率。病株率（%）＝發病株數/調查總株數×100%。根據病株率進行抗性分級，分級標準采用王曉鳴等提出的抗性分級標準進行分級[11]。病株率在0～1.0%為高抗（HR）；1.1%～5.0%為抗病（R）；5.1%～10.0%為中抗（MR）；10.1%～40.0%為感病（S）；40.1%～100%為高感（HS）。

1.3 雜交組合的配制及田間鑒定

2009年，以7個早熟玉米自交系為母本，以61個加拿大早熟玉米群體選系為父本，按NCⅡ遺傳交配設計配制了427個雜交組合。2010年在綏化北林區農業技術推廣中心和訥河市原種場進行鑒定，田間采用測驗種為主的分組隨機區組設計，2行區，3次重復，行長3.5 m，行距70 cm，株距18 cm，參考對照為德美亞1號和綏玉7號，成熟期測產。

1.4 數據統計分析

采用DPS7.05統計分析軟件和Excel 2003進行數據處理，以單株產量為單位對61個加拿大玉米群體選系進行配合力分析，估算一般配合力（General combining ability，GCA）和特殊配合力（Specific combining ability，SCA）效應值。結合SCA效應對61個加拿大群體選系與7個測驗種進行雜種優勢分析[11]。

2 結果與分析

2.1 加拿大玉米群體雜交選系對絲黑穗病的抗性評價

61份加拿大群體雜交選系的平均發病率和抗性評價結果見表2。

表2 供試材料對玉米絲黑穗病抗性評價（2009～2010，哈爾濱）Table2 Resistance evaluation of tested selections to head smut（2009-2010，Harbin）

由表2可知，61個加拿大早熟玉米群體選系中表現高抗的選系共3個，包括EP14-1、EP16-5和EP17-8，占供試材料的4.9%；表現抗病的選系共18個，包括EP2-4、EP9-1、EP9-2等，占供試材料29.5%；表現中抗的選系31個，包括EP2-1、EP2-2、EP2-3等，占供試材料的50.8%；表現感病的選系共9個，包括EP2-5、EP2-6、EP3-1等，占供試自交系的14.8%，供試材料整體表現抗性較好，抗病材料占85.2%，無高感材料，說明其對玉米絲黑穗病的抗性較好，可以在抗病育種中加以利用。進一步分析可知，個別選系如EP2-5、EP3-1、EP12-1、EP15-1、EP16-1、EP17-3等兩年鑒定結果存在一定差異，而且2010年的發病率偏低，可能與2010年播種期土壤濕度較大有關。同時也發現不同群體間選系的抗性差異較大，如EP9、EP11、EP14、EP16等9個群體的選系多數表現抗病，EP3、EP10、EP21、EP24等4個群體的選系多數表現感病。另外部分群體內部不同選系也有較大差異，如EP12的兩個選系一個感病而另一個抗病，說明群體間存在抗性差異以及群體內抗性的分離。

2.2 單株產量的配合力分析

2.2.1 配合力方差分析

單株產量的配合力方差分析見表3。單株產量的GCA與SCA方差均達到極顯著水平，表明供試群體選系間、測驗種間的GCA及供試群體選系與測驗種間的SCA差異真實存在。

表3 單株產量的配合力方差分析Table3 Analysis variance of combining ability of yield per plant

2.2.2 配合力效應分析

61個加拿大群體選系的GCA和組合間的SCA效應的分析結果見表4。由表4可知，GCA效應為正值的有27個，排在前10位的依次為EP17-11、EP17-13、 EP25-1、 EP9-3、 EP17-4、 EP17-8、EP17-7、EP17-14、EP16-8、EP17-5，表明用這些群體選系做基礎材料容易組配出較高產的雜交組合。GCA效應為負值的有34個，排在后10位的為 EP13-1、 EP15-2、 EP12-1、 EP27-1、 EP2-6、EP2-7、EP2-4、EP20-3、EP20-4、EP15-3，在高產育種中應慎用。在427個組合中，有203個組合的產量SCA為正值，其中排在前10位的分別是EP17-15×K10、EP17-13×K10、EP16-5×丹 598、EP17-7×甸 11A、EP10-1×東46、EP17-11×合344、EP17-3×甸 11A、EP17-11×K10、EP12-1×KF53、EP17-5×K10、EP15-2×丹 598，表明這幾個組合親本間的遺傳關系較遠，它們之間有較大的幾率組配出高產組合。有224個組合的產量SCA為負值，其中排在后10位的是EP9-1×K10、EP12-1×K10、EP17-14×甸11A、EP17-6×KF53、EP17-13×甸11、EP17-3×丹598、EP10-1×甸11A、EP25-1×合344、EP16-5×KF53、EP13-1×合344，表明這幾個組合的親本間遺傳關系較近。

2.3 雜種優勢關系的分析

根據SCA效應對61個加拿大早熟玉米群體選系與7個測驗種的遺傳關系進行分析，以SCA效應最小值作為劃分類群的依據，以次小值作為參考，結果如表4所示，61份玉米群體選系被劃分為7個類群，即與K10遺傳關系較近的群體選系有10個，與KF53遺傳關系較近的有5個，與KL298遺傳關系較近的有11個，與甸11A遺傳關系較近的有10個，與東46遺傳關系較近的有10個，與合344遺傳關系較近的有10個，與京七遺傳關系較近的選系有5個。

表4 單株產量的GCA和SCA效應分析Table4 Analysis of GCA and SCA effect of yield per plant

表5 61份群體選系的雜種優勢類群劃分Table5 Heterosis groups divided of 61 populations

2.4 測交組合的單株產量對照優勢分析

針對427個雜交組合的雜種優勢關系，以2個對照品種平均單株產量為標準來分析427個不完全雙列雜交組合的雜種優勢反應，2個對照為德美亞1號和綏玉7，平均單株產量分別為0.108和0.106 kg。有108個組合對德美亞1號表現超對照優勢，有131個組合對綏玉7表現超對照優勢。單株產量排在前10位的組合依次為K10×EP17-13（0.156 kg）、合 344×EP17-11（0.154 kg）、K10×EP17-11（0.154 kg）、K10×EP17-15（0.150 kg）、合 344×EP17-13（0.143 kg）、 K10 × EP17-5（0.142 kg）、K10×EP25-1（0.141 kg）、 KL298×EP9-3（0.140 kg）、甸 11A×EP17-7（0.139 kg）、K10×EP9-3（0.137 kg），這些組合單株產量均超過對照29%以上，其中EP17-13×K10超過對照優勢44%以上，證明這些測交組合有較高的利用價值。

3 討 論

3.1 供試加拿大玉米群體選系的抗性表現

通過對61份加拿大早熟玉米群體選系抗玉米絲黑穗病評價，發現供試群體選系絕大多數表現抗病，占供試材料的85.5%，僅有9個供試材料表現感病，除EP12-1和EP21-2外均小于20%，表明供試群體選系對玉米絲黑穗病具有較好的抗性，在今后早熟玉米抗病育種中可以選擇利用。這一結果也進一步驗證了王霞等對20個加拿大早熟玉米群體的抗性評價結果[12]，該結果表明，加拿大早熟群體對玉米絲黑穗病具有較好的抗性，群體發病率均小于21%。而且群體抗病性與從中選系的抗性絕大多數表現一致，如EP3、EP9、EP15、EP16四個群體的選系的抗病性與群體的表現基本一致；但也有部分群體選系抗性發生變化，如EP14和EP20的群體選系的抗病性全部由感病變為抗病或中抗，這可能是因為群體的遺傳基礎較大，群體抗病性發生了分離并且分離比例較大，更重要的是自然選擇的結果。

3.2 供試加拿大玉米群體選系的配合力表現

前期的研究表明，EP9、EP10、EP14、EP15、EP16和EP17這6個群體的GCA效應表現較好，在黑龍江生態環境下與黑龍江地方種質有很好的產量表現[13-16]。本研究利用加拿大玉米群體直接選系中EP9、EP16、EP17等3個群體的選系GCA相對于改良前有較大程度的提升，并且由這3個群體選出的表現正效應GCA的選系占全部群體選系的70%以上，說明這3個群體在黑龍江有很高的利用價值，并且選系的改良方向是正確的，在今后的育種工作中可以多加利用。

3.3 供試加拿大玉米群體選系在我國早熟玉米育種中的利用方向

根據單株產量特殊配合力（SCA）效應，本研究將61個加拿大群體選系劃分7個類群，即與K10遺傳關系較近的群體選系有10個，與KF53遺傳關系較近的有5個，與KL298遺傳關系較近的有11個，與甸11A遺傳關系較近的有10個，與東46遺傳關系較近的有10個，與合344遺傳關系較近的有10個，與京七遺傳關系較近的選系有5個。進一步以2個對照品種平均單株產量為標準來分析427個不完全雙列雜交組合的雜種優勢反應，發現多數組合優勢較強，單株產量排在前10位的組合中有6個組合是由K10與加拿大玉米群體選系間所組配，說明Reid群和加拿大玉米群體選系間具有較好的雜種優勢關系，表現出較高的增產作用。

4 結 論

供試的61份加拿大群體選系整體表現抗玉米絲黑穗病；群體選系中EP17-11、EP17-13、EP25-1、EP9-3、EP17-4等10個自交系產量一般配合力（GCA）效應較高，利用潛力較大；加拿大群體選系被劃分為7個類群，分屬于合344為代表的Lancaster群、K10為代表的Reid群、京七為代表的四平頭群、KL298為代表的旅大紅骨群、KF53為代表的PA群、甸11A為代表的甸11A群、東46為代表的大黃類群；Reid群和加拿大玉米群體選系間具有較好的雜種優勢關系，表現出較高的增產作用；這些群體選系在我國早熟玉米抗病育種中具有重要利用價值。

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