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摘要 [目的]探明10份CIMMYT玉米自交系在农艺、产量性状方面的配合力,为绵阳骨干自交系的改良与玉米杂交种选育提供指导。[方法]以绵阳农科院自育系绵714、绵723及外引系18599为测验种,采用NCⅡ遗传交配设计配制30个杂交组合,对10份CIMMYT玉米自交系的配合力进行分析。[结果]10份CIMMYT玉米自交系中,CML522、CLYN492具有较高的单株产量一般配合力,其效应值分别为8.313 5、4.831 9。CML522、CLYN492与18599、绵723组配也表现出较好的特殊配合力,其中18599×CLYN492的产量水平超过对照11.34%,绵723×CML522的产量水平超过对照5.19%。[结论]CIMMYT玉米自交系CML522、CLYN492在产量性状方面表现出较好的一般配合力,具有较好的育种利用潜力,可作为未来高产杂交种的选配模式。
关键词 玉米;自交系;一般配合力;特殊配合力
Abstract [Objective]To explore the combining ability of 10 CIMMYT inbred lines for application on maize breeding.[Method]MIAN714, MIAN723, 18599 were chose for tester which crossed with 10 CIMMYT inbred lines to used with incomplete diallel cross design.[Result]CML522 and CLYN492 showed better yield GCA, the GCA from CML522 and CLYN492 were 8.313 5 and 4.831 9, respectively.CLYN492 crossing 18599 had high SCA, the yield of 18599×CLYN492 increased by 11.3% comparing with CK, CML522 crossing MIAN723 had high SCA, the yield of MIAN723×CLYN492 increased by 5.19% compared with CK.[Conclusion]The lines of CML522 and CLYN492 with high GCA had good breeding potentiality, which could be used as the matching pattern for highyield coenospecies in future.
Key words Maize;Inbred lines;GCA;SCA
玉米種质资源是选育玉米自交系、开展杂交种培育的物质基础,热带、亚热带种质资源具有抗病抗逆性强、根系发达、品质优良等特点,能够较好地适应我国热带和亚热带地区的生态环境,是四川及西南地区玉米育种工作不可或缺的重要种质资源[1-3]。前人针对不同来源、不同类型的热带、亚热带种质开展了大量研究,王安贵等[4]研究了Suwan种质选系与旅大红骨、瑞德等我国骨干种质的配合力和杂种优势情况,认为Suwan 种质遗传多样性丰富,与旅大红谷、瑞德等种质具有较强的配合力效应,可以作为西南地区重点利用的杂种优势模式;王永学等[4]对5个含热带血缘的玉米自交系进行了杂种优势和配合力效应分析,认为热带种质与国内的旅大红谷、塘四平头群有较强杂种优势,同时具有抗病抗逆性强、叶片功能期长等特点,能够有效拓宽当前我国种质资源的遗传基础。田树云等[5]对12个泰国玉米群体的配合力效应及杂优类群划分进行了研究,结果显示12个泰国玉米群体与瑞德种质有较强的配合力,与兰卡斯特、塘四平头种质配合力效应低,其中QI、Q10、Q11群体在广西的利用潜力较高;沈建华等[7]运用分属6个不同杂种优势群的代表自交系,对7个Suwan种质玉米自交系配合力及杂种优势模式进行分析,结果显示西南地区玉米育种可以重点利用 Suwan种质×Reid种质、Suwan种质×旅大红种质模式进行杂交种组配;郭向阳等[8]研究了Suwan种质、Tuxpeno种质选系的配合力,认为运用温带种质如Lancaster种质、Reid种质改良热带亚热带种质的方法是可行的,既保留了热带亚热带种质的抗性,又保持了与其他温带种质群体的杂种优势。为提升育种材料的抗病抗逆性,丰富种质资源的遗传基础,近年来绵阳市农科院相继从CIMMYT引进50余份热带、亚热带自交系,经鉴定其中10份自交系能农艺学性状优良,能较好适应绵阳地区生态环境,可能具有一定的利用潜力。鉴于此,笔者以10份CIMMYT玉米自交系为供试材料,采用不完全双列杂交设计,对上述自交系在产量、农艺性状方面开展配合力分析,以期为10份CIMMYT玉米自交系的利用、改良提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为绵阳农科院通过四川省科技计划国际合作项目引进的10份CIMMYT玉米自交系和3份国内测验种(由绵阳市农业科学研究院提供),供试材料的遗传背景或来源见表1。
1.2 试验方法
2016年冬,以3个测验种为父本,10个CIMMYT自交系为母本,按照不完全双列杂交设计配制30个杂交组合;2017年在绵阳市农业科学研究院松垭试验基地开展田间试验,随机区组设计,双行区,每行14株,3次重复,密度54 000株/hm2,每小区取中间20株获取性状数据;以小区均数为单位,对9个性状进行方差分析,组合间差异显著的性状采用不完全双列杂交模型计算配合力。按照优势(%)= (F1-CK)/CK × 100%计算产量增幅,其中F1为组合单株产量平均值。CK为对照,计算单株产量平均值。 1.3 数据分析
采用DPS 9.50和Excel 2013软件进行数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 组合间差异显著性检验
以小区均数为单位,对30个组合的9个性状进行方差分析。从表2可以看出,区组间除穗长、百粒重差异显著外,其他性状区组间差异未达显著,说明多数性状受环境影响较小;组合间各性状差异均达极显著水平,说明各组合间存在真实的遗传差异。
2.2 配合力分析
2.2.1 配合力方差分析。对组合间差异显著的性状进行配合力方差分析(表3)。结果表明,除母本的百粒重GCA外,其余性状的GCA在父本间、母本间的差异均达显著或极显著水平;9个性状的SCA在组合间的差异均达到显著或极显著水平[9]。
2.2.2 一般配合力分析。
被测自交系的9个性状GCA相对效应值见表4。由表4可知,3个测验种中,单株产量GCA最高的是绵723,其效应值为6.143 9。10个被测系中,单株产量配合力较高的自交系有CML522、CML491、CLYN492,其效应值分别为8.3135、4.6196、4.8319,说明利用它们可能组配出高产组合;综合农艺性状、产量性状一般配合力效应值考虑,被测系CML522具有较好的育种利用价值,除秃尖性状有待改良外,其余性状一般配合力效应值均有利于优良玉米杂交种的组配;3个测验种虽然都是审定品种的亲本,但是部分性状仍需继续改良,如自交系绵714的秃尖性状,绵723的行粒数性状。
2.2.3 特殊配合力分析。
对组合SCA差异显著的性状进行分析,将SCA效应值按正向、负向进行组合归类(表5)。结果显示,各性状SCA效应值为正向和负向的杂交组合个数差异较小,正向、负向效应值变幅较大[10]。效应值最大 (株高、穗位高、秃尖按负向最大的计)的组合中,测验种18599、绵723、绵714分别出现3、2、1次,被测系CML522、CLYN488、CLYN492各出现2次。其中18599×CLYN492在单株产量、百粒重性状方面的SCA最高,绵723×CLYN488在出籽率、穗行数性状方面的SCA最高,18599×CML522在穗长性状方面的SCA最高,绵714×CML522在行粒数性状方面的SCA最高。
2.2.4 高产组合的杂种优势模式。
以成单30为对照,根据单株产量分析30个组合的杂种优势表现。以对照的优势大于5%的原则选出5个强优势组合(表6)。从表6中可以看出,5个强优势组合中,3个组合的父本是绵723,占60%;单株产量最高的是由18599和CLYN492组配的组合,超对照单株产量增产11.34%。
3 小结
一般配合力分析结果表明,CML522、CLYN492的单株产量具有较高的一般配合力,其效应值分别为8.313 5、4.831 9,在自交系的改良、高产杂交种选配等育种工作中具有一定的利用潜力,是较好的基础育种材料。同时自交系CML522、CLYN492分别与测验种18599、绵723组配也表现出较好的特殊配合力,其中18599×CLYN492的产量水平超过对照11.34%,绵723×CML522的产量水平超过对照5.19%,可以作为高产杂交种的组配模式。下一步育种工作中可针对2个自交系进行定向改良,如改良CML522秃尖过长、CLYN492生育期偏长等缺陷,为下一轮优良玉米新品种选育提供种质基础。
参考文献
[1] 番兴明,谭静,杨峻芸.热带、亚热带外来玉米种质的利用[J].西南农业学报,2000,13(1):107-111.
[2] 李娟,陈泽辉,祝云芳,等.美国先锋玉米杂交种选系的配合力[J].贵州农业科学,2011,39(9):5-8.
[3] 苟才明,黄宁,余世权,等.17个玉米地方种质选系的杂优类群分析[J].核农学报,2015,29(5):821-829.
[4] 王安贵,陈泽辉,祝云芳,等.玉米Suwan选系杂种优势利用模式研究[J].贵州农业科学,2008,36(3):7-9.
[5] 王永学,季洪强,张战辉,等.5个含热带血缘玉米骨干自交系产量性状的杂种优势与配合力效应[J].河南农业大学学报,2011,45(4):377-382.
[6] 田树云,文仁来,苏月贵,等.12个泰国玉米群体的产量配合力效应分析及其杂种优势类群的划分[J].玉米科學,2012,20(5):1-6.
[7] 沈建华,任洪,徐如宏,等.Suwan种质玉米自交系的配合力分析[J].贵州农业科学,2012,40(4):14-16.
[8] 郭向阳,坞成,陈泽辉,等.玉米Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系的产量及相关性状配合力分析[J].西南农业学报,2016,29(12):2796-2799.
[9] 王秀全,张华,何丹,等.大刍草血缘普通玉米自交系的配合力分析[J].西南科技大学学报,2013,28(4):102-107.
[10] 秦燕,杨洪,赵永康,等.16个新选玉米自交系主要性状的配合力分析[J].安徽农业科学,2017,45(31):31-33.
关键词 玉米;自交系;一般配合力;特殊配合力
Abstract [Objective]To explore the combining ability of 10 CIMMYT inbred lines for application on maize breeding.[Method]MIAN714, MIAN723, 18599 were chose for tester which crossed with 10 CIMMYT inbred lines to used with incomplete diallel cross design.[Result]CML522 and CLYN492 showed better yield GCA, the GCA from CML522 and CLYN492 were 8.313 5 and 4.831 9, respectively.CLYN492 crossing 18599 had high SCA, the yield of 18599×CLYN492 increased by 11.3% comparing with CK, CML522 crossing MIAN723 had high SCA, the yield of MIAN723×CLYN492 increased by 5.19% compared with CK.[Conclusion]The lines of CML522 and CLYN492 with high GCA had good breeding potentiality, which could be used as the matching pattern for highyield coenospecies in future.
Key words Maize;Inbred lines;GCA;SCA
玉米種质资源是选育玉米自交系、开展杂交种培育的物质基础,热带、亚热带种质资源具有抗病抗逆性强、根系发达、品质优良等特点,能够较好地适应我国热带和亚热带地区的生态环境,是四川及西南地区玉米育种工作不可或缺的重要种质资源[1-3]。前人针对不同来源、不同类型的热带、亚热带种质开展了大量研究,王安贵等[4]研究了Suwan种质选系与旅大红骨、瑞德等我国骨干种质的配合力和杂种优势情况,认为Suwan 种质遗传多样性丰富,与旅大红谷、瑞德等种质具有较强的配合力效应,可以作为西南地区重点利用的杂种优势模式;王永学等[4]对5个含热带血缘的玉米自交系进行了杂种优势和配合力效应分析,认为热带种质与国内的旅大红谷、塘四平头群有较强杂种优势,同时具有抗病抗逆性强、叶片功能期长等特点,能够有效拓宽当前我国种质资源的遗传基础。田树云等[5]对12个泰国玉米群体的配合力效应及杂优类群划分进行了研究,结果显示12个泰国玉米群体与瑞德种质有较强的配合力,与兰卡斯特、塘四平头种质配合力效应低,其中QI、Q10、Q11群体在广西的利用潜力较高;沈建华等[7]运用分属6个不同杂种优势群的代表自交系,对7个Suwan种质玉米自交系配合力及杂种优势模式进行分析,结果显示西南地区玉米育种可以重点利用 Suwan种质×Reid种质、Suwan种质×旅大红种质模式进行杂交种组配;郭向阳等[8]研究了Suwan种质、Tuxpeno种质选系的配合力,认为运用温带种质如Lancaster种质、Reid种质改良热带亚热带种质的方法是可行的,既保留了热带亚热带种质的抗性,又保持了与其他温带种质群体的杂种优势。为提升育种材料的抗病抗逆性,丰富种质资源的遗传基础,近年来绵阳市农科院相继从CIMMYT引进50余份热带、亚热带自交系,经鉴定其中10份自交系能农艺学性状优良,能较好适应绵阳地区生态环境,可能具有一定的利用潜力。鉴于此,笔者以10份CIMMYT玉米自交系为供试材料,采用不完全双列杂交设计,对上述自交系在产量、农艺性状方面开展配合力分析,以期为10份CIMMYT玉米自交系的利用、改良提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为绵阳农科院通过四川省科技计划国际合作项目引进的10份CIMMYT玉米自交系和3份国内测验种(由绵阳市农业科学研究院提供),供试材料的遗传背景或来源见表1。
1.2 试验方法
2016年冬,以3个测验种为父本,10个CIMMYT自交系为母本,按照不完全双列杂交设计配制30个杂交组合;2017年在绵阳市农业科学研究院松垭试验基地开展田间试验,随机区组设计,双行区,每行14株,3次重复,密度54 000株/hm2,每小区取中间20株获取性状数据;以小区均数为单位,对9个性状进行方差分析,组合间差异显著的性状采用不完全双列杂交模型计算配合力。按照优势(%)= (F1-CK)/CK × 100%计算产量增幅,其中F1为组合单株产量平均值。CK为对照,计算单株产量平均值。 1.3 数据分析
采用DPS 9.50和Excel 2013软件进行数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 组合间差异显著性检验
以小区均数为单位,对30个组合的9个性状进行方差分析。从表2可以看出,区组间除穗长、百粒重差异显著外,其他性状区组间差异未达显著,说明多数性状受环境影响较小;组合间各性状差异均达极显著水平,说明各组合间存在真实的遗传差异。
2.2 配合力分析
2.2.1 配合力方差分析。对组合间差异显著的性状进行配合力方差分析(表3)。结果表明,除母本的百粒重GCA外,其余性状的GCA在父本间、母本间的差异均达显著或极显著水平;9个性状的SCA在组合间的差异均达到显著或极显著水平[9]。
2.2.2 一般配合力分析。
被测自交系的9个性状GCA相对效应值见表4。由表4可知,3个测验种中,单株产量GCA最高的是绵723,其效应值为6.143 9。10个被测系中,单株产量配合力较高的自交系有CML522、CML491、CLYN492,其效应值分别为8.3135、4.6196、4.8319,说明利用它们可能组配出高产组合;综合农艺性状、产量性状一般配合力效应值考虑,被测系CML522具有较好的育种利用价值,除秃尖性状有待改良外,其余性状一般配合力效应值均有利于优良玉米杂交种的组配;3个测验种虽然都是审定品种的亲本,但是部分性状仍需继续改良,如自交系绵714的秃尖性状,绵723的行粒数性状。
2.2.3 特殊配合力分析。
对组合SCA差异显著的性状进行分析,将SCA效应值按正向、负向进行组合归类(表5)。结果显示,各性状SCA效应值为正向和负向的杂交组合个数差异较小,正向、负向效应值变幅较大[10]。效应值最大 (株高、穗位高、秃尖按负向最大的计)的组合中,测验种18599、绵723、绵714分别出现3、2、1次,被测系CML522、CLYN488、CLYN492各出现2次。其中18599×CLYN492在单株产量、百粒重性状方面的SCA最高,绵723×CLYN488在出籽率、穗行数性状方面的SCA最高,18599×CML522在穗长性状方面的SCA最高,绵714×CML522在行粒数性状方面的SCA最高。
2.2.4 高产组合的杂种优势模式。
以成单30为对照,根据单株产量分析30个组合的杂种优势表现。以对照的优势大于5%的原则选出5个强优势组合(表6)。从表6中可以看出,5个强优势组合中,3个组合的父本是绵723,占60%;单株产量最高的是由18599和CLYN492组配的组合,超对照单株产量增产11.34%。
3 小结
一般配合力分析结果表明,CML522、CLYN492的单株产量具有较高的一般配合力,其效应值分别为8.313 5、4.831 9,在自交系的改良、高产杂交种选配等育种工作中具有一定的利用潜力,是较好的基础育种材料。同时自交系CML522、CLYN492分别与测验种18599、绵723组配也表现出较好的特殊配合力,其中18599×CLYN492的产量水平超过对照11.34%,绵723×CML522的产量水平超过对照5.19%,可以作为高产杂交种的组配模式。下一步育种工作中可针对2个自交系进行定向改良,如改良CML522秃尖过长、CLYN492生育期偏长等缺陷,为下一轮优良玉米新品种选育提供种质基础。
参考文献
[1] 番兴明,谭静,杨峻芸.热带、亚热带外来玉米种质的利用[J].西南农业学报,2000,13(1):107-111.
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[4] 王安贵,陈泽辉,祝云芳,等.玉米Suwan选系杂种优势利用模式研究[J].贵州农业科学,2008,36(3):7-9.
[5] 王永学,季洪强,张战辉,等.5个含热带血缘玉米骨干自交系产量性状的杂种优势与配合力效应[J].河南农业大学学报,2011,45(4):377-382.
[6] 田树云,文仁来,苏月贵,等.12个泰国玉米群体的产量配合力效应分析及其杂种优势类群的划分[J].玉米科學,2012,20(5):1-6.
[7] 沈建华,任洪,徐如宏,等.Suwan种质玉米自交系的配合力分析[J].贵州农业科学,2012,40(4):14-16.
[8] 郭向阳,坞成,陈泽辉,等.玉米Suwan-Lancaster和Tuxpeno-Reid改良系的产量及相关性状配合力分析[J].西南农业学报,2016,29(12):2796-2799.
[9] 王秀全,张华,何丹,等.大刍草血缘普通玉米自交系的配合力分析[J].西南科技大学学报,2013,28(4):102-107.
[10] 秦燕,杨洪,赵永康,等.16个新选玉米自交系主要性状的配合力分析[J].安徽农业科学,2017,45(31):31-33.