玉米抽雄至吐絲間隔時(shí)間（ASI）性狀的遺傳研究

摘要：為研究玉米抽雄至吐絲間隔時(shí)間（ASI）性狀的遺傳配合力，選育優(yōu)良雜交組合，對(duì)6份母本系和18份父本系組配的108個(gè)雜交組合進(jìn)行增廣NCⅡ設(shè)計(jì)，調(diào)查抽雄至吐絲間隔時(shí)間，并進(jìn)行遺傳分析。結(jié)果表明：玉米ASI遺傳為加性模型，狹義遺傳力為29.24%，應(yīng)加強(qiáng)整個(gè)分離世代選擇；F1呈負(fù)向雜種優(yōu)勢(shì)；親本ASI一般配合力與表型平均值的線性方程為：y=-163.2337+59.3577x。因此，母本自交系A(chǔ)SIlt;3d、父本自交系A(chǔ)SI≤4d可作為吉林省區(qū)域內(nèi)育種選擇的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：玉米；ASI；遺傳模型；配合力

Genetic Study on Anthesis-Silking Interval（ASI）Traits of Maize

CHEN Xiangxiang1，WANG Yueren1，WU Zixi1，QU Haitao1，LI Zhibo2，

WANG Hongye1，MENG Lingyuan1，WU Jinfeng1

（1Tonghua Academy of Agricultural Sciences，Meihekou 135007，Jilin；

2Jilin Agricultural and Technology Extension Station，Changchun 130033）

近年來，由于全球氣候變暖、耕地面積逐漸減少等問題，保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)成為亟需解決的問題[1-2]。玉米抽雄至吐絲間隔時(shí)間（ASI，Anthesis-silking interval）是影響玉米產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)因素，常態(tài)化干旱會(huì)使抽雄至吐絲間隔時(shí)間增大，導(dǎo)致玉米開花期雌雄不調(diào)，降低玉米單株穗粒數(shù)，進(jìn)而造成減產(chǎn)[3-5]。過去國(guó)內(nèi)品種吐絲晚于抽雄3～5d，玉米抽雄后3～5d才開始散粉，花粉量雖然大但散粉持續(xù)時(shí)間短，近年來國(guó)外品種吐絲早于或與抽雄同步，抽雄即開始散粉，散粉持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，促使授粉時(shí)間提前3d以上，不僅有效提高了玉米授粉能力及結(jié)實(shí)率，還有效增加了授粉至成熟的時(shí)間，一定程度上提高了籽粒容重和百粒重，從而使產(chǎn)量提高。目前，對(duì)玉米ASI性狀的遺傳研究報(bào)道相對(duì)較少。

增廣NCⅡ設(shè)計(jì)能夠?qū)τ衩譇SI性狀合適遺傳模型作出統(tǒng)計(jì)選擇[6]。本研究選用6份母本系和18份父本系組配成108個(gè)雜交組合，進(jìn)行了增廣NCⅡ設(shè)計(jì)，對(duì)玉米ASI性狀進(jìn)行遺傳研究，旨在為玉米育種工作奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料為6份Reid系母本（1份DH系和5份自交系），18份父本（14份DH系和4份自交系），按照NCⅡ設(shè)計(jì)，組配成108個(gè)雜交組合（表1）。

1.2 試驗(yàn)方法 2022年在通化市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地，按照NCⅡ設(shè)計(jì)，選用6份母本系分別與18份父本系，組配雜交組合共計(jì)108個(gè)，每個(gè)組合3～4穗。2023年對(duì)108個(gè)雜交組合及24份親本分別進(jìn)行隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，4行區(qū)，行長(zhǎng)5m，株距25cm，2次重復(fù)。田間管理同常規(guī)大田。7月初每天9：00開始調(diào)查抽雄期和吐絲期，以小區(qū)中間2行、半數(shù)以上為準(zhǔn)（除邊行2株），計(jì)算ASI。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel和DPS 17.10系統(tǒng)[7]，統(tǒng)計(jì)分析參考孔繁玲[8]的方法進(jìn)行，其中F1平均優(yōu)勢(shì)（%）=[F1-（P1+P2）/2]/（P1+P2）/2，式中P1為第1個(gè)親本的平均值、P2為第2個(gè)親本的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不完全雙列雜交方差及遺傳參數(shù)分析 按NCⅡ進(jìn)行ASI配合力方差分析，由表2可以看出，區(qū)組間差異不顯著，組合差異達(dá)顯著水平，說明不同父母本組合存在遺傳差異；P1和P2均差異極顯著，但P1×P2差異不顯著，說明ASI以加性效應(yīng)為主，組合間差異由雙親累加效應(yīng)導(dǎo)致。由表3可以看出，一般配合力方差為100%，特殊配合力方差為0，表明ASI主要受基因加性效應(yīng)控制，狹義遺傳力為29.24%，應(yīng)在自交系選育中全分離世代進(jìn)行選擇。

2.2 增廣NCⅡ方差及協(xié)方差分析 按照增廣NCⅡ進(jìn)行方差分析，由表4可以看出，基因型達(dá)極顯著水平，其中親本、父本均達(dá)極顯著水平，母本達(dá)顯著水平，母本對(duì)父本不顯著；雜交種達(dá)顯著水平，其中母本、父本均達(dá)極顯著水平、母本×父本不顯著；親本對(duì)雜交種達(dá)極顯著水平。上述結(jié)果表明，親本ASI對(duì)雜交種具有重要影響。

由表5可以看出，pq=uv不顯著，表明ASI符合加性-顯性模型。由表6可以看出，Wr+Vr的所有親本之間、雌親對(duì)雄親、雌親+雄親均不顯著，表明ASI不存在顯性效應(yīng)；Wr-Vr的所有親本之間、雌親對(duì)雄親、雌親+雄親均不顯著，表明ASI不存在上位性效應(yīng)。以上結(jié)果表明，ASI為加性效應(yīng)遺傳。

2.3 ASI雜種優(yōu)勢(shì)及GCA與雜交種、自交系平均值分析 108個(gè)雜交種ASI雜種優(yōu)勢(shì)分析結(jié)果表明，雜種優(yōu)勢(shì)最大值為0，最小值為-233.33%，平均雜種優(yōu)勢(shì)為-92.50%，因此F1的ASI為負(fù)向優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該是F1植株雜種優(yōu)勢(shì)導(dǎo)致。

對(duì)24份親本一般配合力（GCA，General combining ability）進(jìn)行ASI大小排序，由表7可以看出，GCAgt;0的親本12份，其中母本3份，依次為1213-4、PH43D0、PH1CPS，父本有9份；GCAlt;0的親本12份，其中母本3份，依次為PH6JM、15D1252-1、430-2，父本有9份。GCAgt;0的9份父本其54個(gè)雜交種ASI平均值為0.8d（-0.5～2.0d），雜交種ASI平均值≤0的組合共計(jì)15個(gè)，占比27.78%；母本15D1252-1有5個(gè)，占比9.26%；430-2有5個(gè)，占比9.26%；PH6JM有3個(gè)，占比5.56%；1213-4有2個(gè)，占比3.70%。GCAlt;0的9份父本其54個(gè)雜交種ASI平均值為-0.2d（-1.5～1.5d），其中雜交種ASI平均值≤0的組合共計(jì)43個(gè)，占比79.63%；母本15D1252-1有8個(gè)、430-2有8個(gè)、PH6JM有8個(gè)、PH1CPS有8個(gè)，均占比14.81%；PH43D0有6個(gè)，占比11.11%；1213-4有5個(gè)，占比9.26%。以上結(jié)果說明，ASI一般配合力負(fù)向相對(duì)效應(yīng)值越大的母本和父本，其雜交種更容易實(shí)現(xiàn)ASI≤0的育種目標(biāo)。如父本19D395-1一般配合力負(fù)向效應(yīng)值最大，其與6個(gè)母本的雜交種均ASIlt;0，平均值為-1.0d（-0.5～1.5d）；其次是父本15D752、18D516、15D956的6個(gè)雜交種，均只有1個(gè)ASI，為0.5d，其余5個(gè)均ASI≤0。

由表7還可以看出，24個(gè)親本平均ASIgt;0，平均值為2.8d，其中最小值18D516為0.5d，最大值18D595-1為6.0d，試驗(yàn)材料中沒有ASI=0的自交系。將ASI的GCA與對(duì)應(yīng)平均值進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)分析。結(jié)果表明：相關(guān)系數(shù)r=0.4462，P=0.0288，達(dá)顯著正相關(guān)水平。線性回歸分析表明，b0=-163.2337，P=0.0471；b1=59.3577，P=0.0288，均達(dá)顯著水平。自交系A(chǔ)SI的GCA與平均值線性方程為：y=-163.2337+59.3577x。

3 討論與結(jié)論

在過去玉米育種和生產(chǎn)實(shí)踐中，國(guó)內(nèi)玉米雜交種基本上是抽雄3～5d后散粉且吐絲，國(guó)外品種尤其是先玉335引入后，發(fā)現(xiàn)抽雄、散粉和吐絲同步或吐絲早于抽雄，即授粉時(shí)間相對(duì)提前3～5d。這類雜交種親本的雌穗尚未露頭即吐絲，給套袋帶來困難，但相較于以往自交系雌穗長(zhǎng)3cm以上才吐絲，這種性狀是有益的，能大概率獲得雜交種ASI≤0d的育種預(yù)期，這一優(yōu)良性狀被廣泛研究，迄今為止，對(duì)自交系A(chǔ)SI的選擇標(biāo)準(zhǔn)尚未有明確量化指標(biāo)。

本試驗(yàn)所用6份母本系為Reid系統(tǒng)，其中15D1252-1、1213-4、430-2均為改良系；而18份父本系均為涵蓋黃早四、旅大紅骨和Lancaster系統(tǒng)相互改良育成的自交系，遺傳基礎(chǔ)豐富。其中多個(gè)父本系所配組合正處于省級(jí)區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)中，從而使本研究為育種提供參考奠定了一定遺傳基礎(chǔ)。

本研究結(jié)果表明，ASI為加性遺傳模型，親本GCA對(duì)雜交種有顯著影響，親本一般配合力負(fù)向相對(duì)效應(yīng)值越大，其雜交種越具有較大概率ASI≤0d；親本ASI的GCA與表型平均值線性方程為：y=-163.2337+59.3577x；建議母本系A(chǔ)SIlt;3d、父本系A(chǔ)SI≤4d作為吉林省區(qū)域內(nèi)育種選擇指標(biāo)。由于ASI遺傳力較低，應(yīng)加強(qiáng)整個(gè)分離世代選擇，并強(qiáng)化對(duì)一般配合力負(fù)向相對(duì)效應(yīng)值最大的4份父本系（19D395-1、15D752、18D516、15D956）及3份母本系（15D1252-1、430-2、PH6JM）繼續(xù)進(jìn)行改良，從而提高育種效率。

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（收稿日期：2024-08-23）