玉米種子電導率的配合力及遺傳參數分析

呂師師，閆蘊韜，劉鵬飛

（仲愷農業工程學院農業與生物學院，廣東廣州 510225）

玉米種子各主要性狀的配合力狀況，對指導雜交育種具有重要意義［1-2］，而種子質量的優劣直接影響到作物產量和產品質量，其中種子活力是衡量種子質量的一個重要指標，高活力種子在生長和生產等方面具有諸多優勢［3-4］。電導率法測定種子活力因簡單、快速而成功應用于各種作物種子［5］。玉米種子配合力測定的主要方法是雙列雜交。牟致遠等研究表明，不同基因型種子在種子活力的遺傳方面存在著較明顯的差異，種子活力作為遺傳力較高的性狀，可以通過配合力測定，使用較高配合力的親本培育出高活力的子代，從而進行新品種選育［6］。石海春等在實驗室控制溫度的條件下，通過電導率來測定玉米種子活力，發現不同玉米的種子活力表現出很大的差異［7］。劉素霞等在玉米種子電導率與種子生產性能的關系研究中發現，電導率與田間出苗率線性相關，且相關性達到顯著水平［8］。目前，在玉米種子活力方面，有關發芽率和發芽勢方面的研究較多，有關電導率配合力方面的研究較少。本研究選用9個玉米自交系為試驗材料，使用NCⅡ（不完全雙列雜交設計）進行電導率配合力及遺傳參數分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用玉米自交系昌7-2、自330、F83為母本，綜3、鄭58、許178、Mo17、PH6WC、沈137為父本，共配置18個玉米雜交組合。

1.2 試驗設計方法

按照NCII（不完全雙列雜交設計）法，3個母本、6個父本共配制18個雜交組合。試驗地共設18個試驗區，田間按隨機區組設計，每個試驗區種植2行，行長為6 m，行距為0.5 m，每行種植16株，株距25 cm，3次重復。

1.3 電導率測定

精選無破損、大小均勻的種子作為試驗材料，取各處理種子60粒，3次重復，先在35℃條件下烘24 h，使含水量基本一致，稱量幼苗干質量。用蒸餾水沖洗3次，用濾紙吸干種子表面水分，分別放入100 mL錐形瓶中，加入50 mL雙蒸水，加塞在25℃下浸泡24 h，以雙蒸水為對照，

1.4 數據處理

數據處理利用Excel2003及DPS 7.55軟件中進行相關分析。

2 結果與分析

2.1 玉米種子電導率配合力方差分析

從表1可以看出，區組間F＜F0.05（2，34）、P＞0.05，表明玉米種子電導率配合力受環境的影響不大；各處理間F＞F0.01（17，34）、P＜0.01，表明3個母本與6個父本所組成的18個雜交組合種子電導率的配合力差異極顯著；一般配合力F＜F0.05（5，34）、P＞0.05，特殊配合力F＞F0.01（10，34）、P＜0.01，表明種子電導率性狀的加性效應差異不顯著，而非加性效應差異極顯著，種子電導率性狀的遺傳是以基因的非加性效應為主。

2.2 玉米種子電導率的一般配合力（GCA）效應分析

一般配合力是自交系某一性狀與其他自交系雜交后，在后代中的平均表現，是基因加性效應決定的可遺傳部分。從表2可以看出，自交系玉米種子電導率GCA在不同親本之間的差異均達到極顯著水平，并且存在正負效應之分，試驗所選取的9個自交系中，F83、Mo17、許178的GCA效應值表現為負值，說明其作為親本組配高活力后代雜交種的可能性更高；表中鄭58的GCA效應值為最大正值，其次是PH6WC，說明鄭58與PH6WC加性基因效應作用較強，易于穩定遺傳，其作為雜交組配的雜種后代電導率較高，種子活力較弱。

表1 玉米種子電導率配合力方差分析

表2 玉米自交系GCA效應值分析

2.3 玉米種子電導率特殊配合力（SCA）效應分析

從表3可得，在全部的雜交組合中，種子電導率SCA效應值的變異幅度為-65.901 6～39.844 9，由于電導率與種子活力為負相關，因此特殊配合力負向較大，種子活力可能較高。SCA為負向的組合有自330×PH6WC、昌7-2×Mo17、自330×鄭58、F83×綜3、F83×許178等；自330×PH6WC的SCA效應值為負值且最小，說明通過自330、PH6WC2個親本組配種子活力可能較強，可以看出GCA效應值與SCA效應值之間沒有存在必然的聯系。SCA存在顯性效應、上位效應和基因間的交互作用，幾種作用既可以彼此互相抵消，也可以相互促進，最終所表現出來的是各個組合產生后代的種子電導率性狀的SCA效應值的大小［9-10］。當2個自交系組合時，由于存在非加性效應，親本的GCA效應值的高低與SCA效應值不存在直接的關系［11-12］，所以在田間育種過程中，SCA效應值與GCA效應值對雜交種電導率的表現都具有重要的作用。

表3 玉米種子電導率性狀的SCA效應

2.4 總配合力（TCA）效應分析

與GCA和SCA相比，TCA可以更為全面真實地反映雜交組合某一特定性狀的優劣。從表4可以發現，試驗中TCA效應值變幅為-62.164 4～60.765 5，玉米種子電導率性狀的TCA效應值有9個為正值，TCA效應值較低的組合依次為許178×F83＜Mo17×昌7-2＜許178×昌7-2＜Mo17×F83＜綜3×F83＜許178×自330＜綜3×昌7-2，雜交組合許178×F83的SCA效應值最小，所以雜交種種子活力值較高。雜交育種的過程是在選擇2個親本自身一般配合力高的同時特殊配合力也高的一對親本中實現的。

2.5 玉米種子活力的遺傳參數分析

由表5可以發現，種子電導率的非加性效應（SCA）方差值（0.84）大于種子活力的加性效應（GCA）方差值（0.16），說明玉米種子電導率性狀的遺傳是通過基因的非加性效應為主，基因的上位、顯性效應互作影響的；種子電導率的廣義遺傳率為93.30%，可以判斷雜交種電導率性狀的變異主要是通過遺傳控制的，受環境影響較小，狹義遺傳率為14.87%，說明對該性狀不適宜進行早代選擇。

表4 18個玉米雜交組合種子電導率性狀的總配合力效應值

表5 種子電導率性狀的遺傳參數分析

3 討論與結論

種子活力是指種子在各種條件下具有潛在萌發與出苗的能力［3］。種子活力受多種因素影響，是一個復雜的綜合性狀，表現在發芽率、苗長、干質量、抗老化等諸多方面，而這些性狀均是多基因控制的數量性狀［13］。目前，只有從農藝、生理生化等指標進行綜合評價，在兼顧其他指標的同時選育出活力較高的自交系與組配高活力的組合，而通過電導率法測定種子活力簡單、快速，在實驗室即可完成。一些學者在林木［14］、蔬菜［15］等植物上對種子活力進行遺傳分析，而在農作物［16］上對種子活力的遺傳分析較少。1960年，Ching證實種子活力具很高的遺傳性，高活力的品種在雜交后代中表現突出，而且可以遺傳［17］。

本研究結果表明，不同自交系間的GCA和SCA存在較大的遺傳差異，這與王鐵固等有關玉米種子活力相關性狀的配合力分析的研究結果［18］是相同的；綜合分析一般配合力和特殊配合力，可以看出雜交組合的一般配合力與特殊配合力沒有直接的相關性，與李玉杰等的研究結果有相同之處，他們一致認為甜玉米一般配合力都不高的雙親組合也有獲得高特殊配合力的可能性［19-20］；本研究與盧秉生等的研究結果［21］有不同之處，可能是因為使用了不同的研究材料或者是受環境的影響較大。

本試驗利用3個母本及6個父本自交系，按照不完全雙列雜交NCII的方法，通過測定電導率，進行配合力及遺傳參數分析。9個參試自交系種子電導率一般配合力的大小順序為鄭58＞PH6WC＞沈137＞自330＞昌7-2＞綜3＞F83＞Mo17＞許178，總配合力結合自交系的一般配合力和組合的特殊配合力可以更為全面地反映雜交組合某一特定性狀的優劣。對18個雜交組合的總配合力進行分析，組合許178×F83、Mo17×昌7-2、許178×昌7-2、Mo17×F83、綜3×F83的效應值都為負值，種子活力較高。種子活力性狀的廣義遺傳率為93.03%，狹義遺傳率為14.87%，說明對該性狀適宜進行高代選擇。本試驗結果可以為玉米種子活力的遺傳改良提供參考依據。