甜玉米主要穗部性狀的配合力分析

李 洋， 李春雷， 寧 洽， 王立萍， 劉文國， 路 明*

(1.吉林農業大學 農學院， 吉林 長春 130118； 2.吉林省農業科學院 玉米研究所/玉米國家工程實驗室， 吉林 公主嶺 136100)

遺傳育種·種質資源·生物技術

甜玉米主要穗部性狀的配合力分析

李 洋1，2， 李春雷2， 寧 洽1， 王立萍1， 劉文國2， 路 明2*

(1.吉林農業大學 農學院， 吉林 長春 130118； 2.吉林省農業科學院 玉米研究所/玉米國家工程實驗室， 吉林 公主嶺 136100)

為選育出強雜種優勢且高商品價值的甜玉米雜交種，選用13個玉米自交系，采用NCⅡ(不完全雙列雜交)設計的原理和方法，對組配的42個雜交組合進行穗長、禿尖長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重和單株產量7個性狀的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)分析，并估算其遺傳參數。結果表明，5號和6號是GCA效應值表現優良的自交系；篩選出3個產量較高的雜交組合(4×A2，5×A7，6×A6)；禿尖長、穗粗、穗行數、百粒重和單株產量性狀不宜早代選擇，穗長和行粒數可以進行早代選擇。

甜玉米； 自交系； 配合力； 遺傳參數

甜玉米口感甜、鮮、脆、嫩，且營養豐富，深受消費者喜愛。21世紀后，隨著生活水平的不斷提高，甜玉米市場需求猛增，種植規模也逐年擴大，甜玉米市場巨大的發展前景，吸引了世界種業的目光[1]，面對中國甜玉米市場，我國育種工作者迎來巨大的挑戰。我國雖是世界上第二大甜玉米生產國，但育種水平和品種綜合品質與發達國家相比還有一定差距[2-3]。要選育出強雜種優勢且具有高商品價值的甜玉米雜交種，關鍵要對種質進行篩選，選育出優良自交系，正確選配親本，盡早確認優良雜交組合。為此，筆者等選用13個玉米自交系，采用NCⅡ(不完全雙列雜交)設計，對組配的42個雜交組合進行穗長、禿尖長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重和單株產量7個性狀的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)分析，并估算配合力效應[4]，評價自交系和雜交組合的優劣，旨在篩選配合力高的優良甜玉米自交系，為組配雜種優勢強、產量高、品質好的雜交組合提供優良基礎種質，促進甜玉米產業發展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試親本材料為吉林省農業科學院玉米所提供的13個甜玉米自交系(表1)，其中，甜玉米自交系父本(P1)6個，均選自當地品系；自交系母本(P2)7個，其中，4個自交系為貴州農家種，3個為具有國外血緣的自交系。采用NCⅡ不完全雙列雜交試驗設計，2012年冬在海南對13個自交系加代組配成42個雜交組合，2013年對42個雜交組合的相關性狀進行分析。

1.2 試驗方法

42個組合于2013年5月初播種在吉林省農業科學院玉米育種試驗田。試驗采用隨機區組設計，3次重復，每小區種3行，行長5 m，行距0.67 m，密度為60 000株/hm2。管理同當地常規大田，成熟后每小區收獲中間行進行考種，主要考察穗長、禿尖長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重和單株產量等。用DPS數據處理系統對42個雜交組合的7個主要性狀進行測量并分析。

表1 供試甜玉米自交系親本的序號及來源

2 結果與分析

2.1 甜玉米主要穗部性狀的配合力方差

從表2看出，區組間各個性狀差異均未達到顯著水平。各性狀在組合間存在極顯著差異，說明不完全雙列雜交42個組合在所研究的7個性狀上存在真實性的遺傳差異。各性狀的一般配合力(GCA)方差分析結果表明：父本組(P1)除穗粗性狀的一般配合力效應未達顯著水平外，其余各性狀都達顯著水平；母本(P2)各性狀一般配合力效應均達顯著水平；P1×P2特殊配合力(SCA)方差分析表明，各性狀的特殊配合效應均達極顯著水平。因此可進一步估算親本的GCA效應和各組合的SCA效應。

表2 甜玉米主要穗部性狀的配合力方差分析結果

注：*表示在0.05水平上顯著，**表示在0.01水平上顯著。

Note：* and ** indicated 5% and 1% significant levels respectively.

2.2 甜玉米主要穗部性狀的一般配合力效應

一般配合力由親本基因型的加性效應所決定，具有可遺傳性，一般配合力高的自交系，其性狀傳遞力強，對雜種后代影響較大[5-6]。從表3看出，同一自交系所測各性狀的GCA效應值差異大，不同自交系間同一性狀的GCA效應值差異也很大。P1、P2組親本的GCA效應值中，5號自交系各性狀GCA均為正值，其中，穗長、行粒數、百粒重、單株產量的GCA效應值最大，說明，以5號自交系為親本組配的后代組合在產量方面將會表現良好；6號自交系穗長、禿尖長、穗粗、穗行數、百粒重和單株產量的GCA為正值，其中，穗粗、穗行數的GCA效應值最大，說明，6號自交系對后代穗粗和穗行數的影響大于穗長。用5號和6號作為親本與其他材料組配，易組配出產量高的雜交種，利用前景較好。

A1、A5和A7 3個自交系在百粒重和單株產量2個性狀上GCA為正值，而1號、A2、A3自交系的各性狀的GCA的效應值均為負值，由1號、A2、A3這3個自交系配制的雜交組合難獲得較高產量，利用時要慎重考慮。

表3 甜玉米主要穗部性狀的GCA效應

2.3 甜玉米主要穗部性狀的特殊配合力效應

特殊配合力是由兩個自交系雜交后通過相互作用表現出的非加性效應，是不可遺傳的，但可以為選配雜交組合提供參考[7-8]。從表4看出，42個雜交組合7個性狀的SCA效應值差異很大，單株產量性狀的SCA正效應值最大的組合為5×A7(28.8406)，百粒重性狀的SCA正效應值最大組合為4×A2(25.041 6)，行粒數性狀的SCA正效應值最大的組合為1×A5(15.002 7)，穗行數性狀的SCA正效應值最大的組合為3×A3(21.703 1)，穗粗性狀的SCA正效應值最大的組合為2×A4(10.076 9)，穗長性狀的SCA正效應值最大的組合為1×A5(16.317 9)。

2.4 甜玉米主要穗部性狀的遺傳參數

由表5看出，禿尖長、穗粗、穗行數、百粒重、單株產量的GCA方差均小于50%，遠小于SCA方差，說明這5個性狀在F1中的表現主要受非加性基因效應影響，受環境影響較大。穗長的GCA方差為39.96%，行粒數的GCA方差為42.57%，說明穗長和行粒數性狀在F1中表現受加性和非加性基因效應共同影響，其后代穩定性較強。

表4 甜玉米主要穗部性狀的的SCA效應

表5 甜玉米主要穗部性狀的群體遺傳參數估計

遺傳力的分析結果表明，廣義遺傳力順序依次為穗行數>穗長>行粒數>禿尖長>穗粗>單株產量>百粒重，狹義遺傳力順序依次為行粒數>穗長>單株產量>禿尖長>穗粗>穗行數、百粒重，廣義遺傳力和狹義遺傳力順序表現不完全一致，表明各性狀的基因型存在差異。穗長和行粒數的狹義遺傳力較高，分別為61.53%和62.42%，說明該性狀在早代進行選擇的可靠性較大，其他性狀狹義遺傳力較低，說明易受環境影響，不宜進行早代選擇。

3 結論與討論

1) 從對13個甜玉米親本自交系的穗長、禿尖長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重、單株產量等性狀的GCA分析可以看出，5號和6號自交系各性狀的GCA效應值均為正值，是GCA效應值表現優良的自交系，其中5號自交系的穗長、行粒數、百粒重和單株產量的GCA效應值最大，分別為7.843 4、9.092 7、7.117 9和10.621 6，說明該自交系在提高產量和增加穗長、行粒數方面具有潛在的利用價值，用5號自交系較易配出高產組合。6號自交系的穗粗、穗行數的GCA效應值最大，分別為2.123 6和3.227 1，穗長、百粒重、單株產量的GCA效應值也為正值，分別為1.524 7、6.036 3和7.023 6，說明用6號自交系能夠培育出較為理想的穗型，還能較易組配出高產組合。

2) 根據GCA效應值和SCA效應值綜合分析，篩選出高產組合4×A2、5×A7、6×A6，3個組合的穗長、穗粗、百粒重、單株產量4個性狀的SCA效應值均為正值，且在42個組合中百粒重和單株產量的SCA效應值均較高，說明這3個組合是比較優秀的高產雜交組合。雜種一代穗部性狀構成由GCA與SCA的共同作用，所以在組配雜交組合及選育自交系的工作中，應注重親本的GCA和SCA的分析結果。

3) GCA方差主要由父本和母本的加性方差決定，SCA方差主要由父本和母本的非加性方差決定[9-11]。在研究的7個穗部性狀中，禿尖長、穗粗、穗行數、百粒重、單株產量的GCA方差遠小于SCA方差，表明這5個性狀在F1中的表現主要受非加性基因的影響，不宜進行早代選擇。從廣義遺傳率和狹義遺傳率看，各個性狀的廣義遺傳率均較高，但穗長和行粒數的狹義遺傳率分別達61.53%和62.42%，說明穗長和行粒數受環境影響較小，可以進行早代選擇，而行粒數和百粒重的狹義遺傳率均為0，不宜進行早代選擇。

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[2] 姚文華,韓學莉,汪燕芬,等.我國甜玉米育種研究現狀與發展對策[J].中國農業科技導報,2011(2):1-8.

[3] 鄭錦榮,韓福光,李智軍.國內外甜玉米產業現狀與發展趨勢[J].廣東農業科學,2009(10):35-38.

[4] 劉來福，毛盛賢，黃遠樟.作物數量遺傳[M].北京：農業出版社，1984：206-262.

[5] 賈亞濤,紀志芳,蘇冰倩,等.9個玉米自交系配合力和遺傳參數分析[J].山西農業科學,2015(2):127-130.

[6] 彭忠華,王國祥.甜玉米主要數量性狀配合力及性狀間的相關分析[J].貴州農業科學,2002(4):6-9.

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(責任編輯： 姜 萍)

Analysis on Combining Ability of Main Head Traits of Sweet Corn

LI Yang1,2, LI Chunlei2, NING Qia1, WANG Liping1, LIU Wenguo2, LU Ming2*

(1.CollegeofAgriculture,JilinAgriculturalUniversity,Changchun,Jilin130118; 2.MaizeInstitute/NationalEngineeringLaboratoryofMaize,JilinAcademyofAgriculturalSciences,Gongzhuling,Jilin136100,China)

For breeding sweet corn hybrids which have strong heterosis and high commodity value, 13 maize inbred lines were selected in this paper, using the NCⅡ(in complete diallel cross) design principle and method, 42 hybrids were analyzed to study GCA and SCA of seven traits, including ear length, baldhead length, ear diameter, rows per ear, kernels per row, hundred-grain weight and yield per plant. Results: Corn inbred lines of No. 5 and No. 6 had the higher general combining ability; 4×A2、5×A7、6×A6 were the high yield combinations. The agronomic traits of baldhead length, ear diameter, rows per ear, hundred-grain weight, yield per plant should not be selected in early generation, while the ear length, kernels per row should be selected in early generation.

sweet corn; inbred line; combining ability; genetic parameter

2015-06-02； 2015-12-30修回

國家科技支撐計劃項目“春玉米區商業化育種技術研究與示范”(2014BAD01B01)；吉林省農業科技創新工程項目“玉米分子育種技術平臺構建與研究”(C52111502)

李 洋(1990-)，男，在讀碩士，研究方向：玉米種子科學。E-mail:548553062@qq.com

*通訊作者：路 明(1978-)，男，副研究員，博士，從事玉米分子遺傳育種研究。E-mail:lum7893@163.com

1001-3601(2016)01-0001-0001-04

S513

A

Genetics and Breeding·Germplasm Resources·Bio-technology