甜玉米自交系主要性状的配合力分析
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摘要：为选育出强杂种优势且高商品价值的甜玉米杂交种，采用NCⅡ不完全双列杂交设计的原理和方法，选用11个玉米自交系组配了30个杂交组合，分别对杂交组合的收获期，株高、穗位、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗重和外观及蒸煮品质等10个性状的进行一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）分析，并估算其遗传参数。结果表明，ST3、ST6、S4和S5的GCA效应值表现优良，可以作为组配强优势组合的优良自交系。筛选出4个表现较好的组合（ST3×S4、ST2×S5、ST1×S3和ST6×S3）。各性状遗传参数分析表明：收获期、品质、穗行数、穗粗和单穗重的广义遗传力和狭义遗传力均较高，多受加性基因控制，可进行早代选择;秃尖长的狭义遗传力较低，受非加性基因作用相对较大，宜在晚代加以选择。
关键词：甜玉米;自交系;主要性状;配合力;遗传参数
中图分类号：S513 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2019）04-0005-06
Abstract： In order to select sweet corn hybrids with strong heterosis and high commodity value， 30 hybridized combinations were made from 11 sweet corn inbred lines by using the method and principle of incomplete dual cross. To 30 hybrid combinations， an analysis of general combining ability（GCA） and specific combining ability（SCA） was performed and genetic parameters was estimated including a total of eight traits in plant height， ear position， ear length， bald tip length， ear rows， row grains， single panicle weight， Appearance and cooking quality. The results showed that ST3， ST6， S4 and S5 can be used as good inbred lines with strong advantage combination because of excellent GCA effect value. Five good combinations （ST3×S4、ST2×S5、ST1×S3、ST6×S3） were screened. The analysis of genetic parameters showed that the broad heritability and narrow heritability of harvest time， quality， rows per ear， ear diameter and single ear weight were higher， which were mostly controlled by additive genes and could be used for early generation selection. The narrow heritability of bald tip length was lower and was relatively affected by non-additive genes， so it was suitable to be selected in later generation.
Key words：Sweet corn;Inbred lines;Main characters;Combining ability;Genetic parameter
甜玉米（Zea mays L. saccharata Sturt）是玉米属的一个甜质型玉米亚种，因其具有丰富的营养及甜、鲜、脆、嫩的特色，多样化的加工产品深受各阶层消费者青睐。随着种植结构的调整，我国甜玉米育种引来新的机遇和高峰[1 ]。选择优异的高配合力的自交系组配强优势的杂交组合是甜玉米育种的关 键[2 - 3 ]，国内外学者在农作物相关性状的配合力和遗传参数方面已有大量的研究[4 - 6 ]。近幾年随着甜玉米产业的迅速发展，其杂种优势利用研究突飞猛进[7 - 10 ]。甜玉米胚乳受一个或几个隐性基因控制的突变体，遗传背景复杂，很多亲本配合力，亲缘关系等尚不清楚。本试验采用NCII不完全双列杂交设计，对育成的11个甜玉米自交系的10个主要性状进行了一般配合力、特殊配合力及遗传效应分析，旨在为自交系利用和甜玉米育种提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
选用甘肃省农业科学院作物研究所玉米室提供的11个甜玉米自交系为适应材料，其中，以新选育的ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、ST6共6个自交系为父本（P1），以自育骨干系S1、S2、S3、S4、S5为母本（P2）。
1.2 试验设计
试验在甘肃省农业科学院作物研究所张掖试验场基地进行。按照6×5不完全双列杂交法（NCII）于2015年组配出F1杂交组合30个，收获F1种子，2016年4月22日播种。采用随机区组设计，3次重复，3行区，行长7.00 m，宽窄行种植，宽行0.80 m，窄行0.40 m，株距0.25 m。每小区中间行除两头连续10株套袋授粉用于考种，其余管理措施与大田一致。 1.3 调查项目
对参试组合的出苗期、抽穗期、吐丝期、收获期、株高和穗位进行田间调查。授粉后23 d采收套袋授粉的10株玉米进行考种，调查穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗鲜重等性状。对鲜穗外观及蒸煮品质进行了蒸煮、品尝与鉴定，根据农业部颁布甜玉米行业标准（NY/T523-2002）进行打分，数据采用Excel和DPS7.05软件统计分析。
2 结果与分析
2.1 性状的方差分析
对组配的30个杂交组合的收获期，株高、穗位、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗重和外观及蒸煮品质等10个性状进行方差分析（表1），结果表明，除秃尖长外，其它性状的区组间差异均未达到显著水平，说明试验3重复间误差小。10个性状的组合间差异均达到极显著水平，说明这些性状在组合间存在着真实的遗传差异。进一步分析亲本一般配合力方差和亲本间特殊配合力方差，结果表明，P1的一般配合力效应对秃尖长影响不显著，对株高和穗长的影响达显著水平，对其它性状的影响均达极显著水平;P2的一般配合力效应对秃尖长影响不显著，对株高、穗位和穗长的影响达显著水平，对其它性状的影响均达极显著水平;而组合的特殊配合力效应对10个性状均存在极显著的影响，说明这10个性状的遗传是受加性效应和非加性效应共同作用的结果。
2.2 一般配合力（GCA）分析
对表2的GCA效应值分析可以看出，各自交系的10个性状的GCA效应值均表现为正、负向两类，表明在群体均值的基础上发挥其不同的作用。穗长、穗粗、穗行数、行粒数、单穗重和品质的GCA效应值正值越大越有利，秃尖长负值越大表明秃尖越短，收获期、株高和穗位的GCA效应值因育种目标不同要求不同。同一性状在不同自交系间GCA效应值差异也很大，均表现为正、负向两类。利用这些差异可以在育种中有目的地选择亲本进行互补，以期组配出理想的组合。
P1组亲本的GCA效应值中，ST1自交系除品质外，其他性状的GCA的效应值均为负值;ST2可增加株高、穗位和秃尖长，其他性状GCA表现均为负向效应;ST3自交系除缩短秃尖长外，其他性状GCA表现均为正向效应;ST4自交系可降低收获期、穗粗、穗行数、单穗重和品质，其他性状GCA表现均为正向效应;ST5可增加收获期、穗行数和单穗重，其他性状GCA表现均为负向效应;ST6自交系除降低株高和穗位外，其他性状均表现为正向效应。
P2组亲本的GCA效应值中，S1自交系的除收获期、穗粗、穗行数和品质外，其他性状GCA表现均为负向效应; S2可减小穗长、行粒数和品质，其他性状GCA表现均为正向效应;S3自交系增加株高、穗位和秃尖长，其他性状GCA表现均为负向效应;S4自交系可降低收获期、株高、穗位和穗行数，其他性状GCA表现均为正向效应;S5可降低收获期、穗粗和穗行数，其他性状GCA表现均为正向效应。
2.3 特殊配合力（SCA）分析
对表3的SCA效应值分析可以看出， 30个杂交组合10个性状的SCA效应值有很大差异，穗长的SCA正效应值最大组合为ST4/S3（13.17），穗粗的SCA 正效应值最大的组合为ST1/S3（9.53），穗行数的SCA正效应值最大的组合为ST5/S2（10.59），行粒数的SCA正效应值最大的组合为ST5/S1（8.86），单穗重的SCA正效应值最大的组合为ST5/S2（20.94），品质的SCA正效应值最大的组合为ST4/S4（2.54），秃尖长的SCA负效应值最大的组合为ST5/S5（-101.8）。收获期的SCA正效应值最大的组合為ST4 / S5（1.68），负效应值最大的组合为ST4 / S1（-1.45）;株高的SCA正效应值最大的组合为ST3/S4（21.25），负效应值最大的组合为ST3/S1（-13.81）;穗位的SCA正效应值最大的组合为ST3/S4（46.92），负效应值最大的组合为ST4/S4（-32.13）。
2.4 遗传参数估算和分析
从配合力方差分析结果（表4）可以看出，收获期、品质、穗行数、穗粗的亲本GCA方差占主要优势，占总方差的94.13%～73.02%，说明在这些性状的遗传表现中亲本加性基因效应起主导作用，应注重自交系的筛选。株高、穗位、穗长、行粒数和单穗重的亲本GCA方差占总方差的44.52%～66.98%， GCA方差与SCA方差没有太大差异，说明这些性状的遗传表现中受加性和非加性基因效应共同影响，应根据一般配合力和特殊配合力相结合进行选择。秃尖长SCA方差占主要优势，占总方差的88.32%，说明该性状主要受非加性效应影响。性状表现受外部环境影响大，在生产种植中要特别注意。
遗传力反映的是亲代的性状遗传给子代的一种能力。从各性状的遗传力看，收获期、品质、穗粗和单穗重的广义遗传力和狭义遗传力分别达到95.00%～97.59%和65.36%～89.42%，均表现较高，这些性状可以适当早代选择。而秃尖长的狭义遗传力较低，为9.62%，说明秃尖长易受环境因素影响，可以在晚代加以选择。其它性状的遗传力表现居中。
3 结论和讨论
通过对11个甜玉米自交系10个主要性状的GCA分析可见， ST3和ST6的GCA效应在大部分性状上表现为正向效应，其中ST3能缩短秃尖长，具有最高的穗位高和穗行数GCA值;ST6具有最高的品质、单穗重和穗粗GCA值，S4和S5秃尖长外，其它性状基本表现为有利的效应。这4个自交系综合性状较好，有增产的潜力，为选育优良组合的优势自交系，可直接利用，但在选择亲本与ST3测配时，应注意对穗位高的筛选，与S4、S5和ST6测配时则注意对秃尖长的筛选。ST2自交系的GCA效应在大部分性状上表现为不利效应，利用时要慎重考虑。另外6个自交系也具有一定的利用价值，但由于性状不利效应较多，尚需改良。 甜玉米组合的优劣首先要考虑外观及蒸煮品质与产量，其次是秃尖长、穗长、穗粗、穗行数、行粒数等其它性状综合考量。通过对各组合的SCA效应值分析，表现较好的组合有ST3/S4、ST2/S5、ST1/S3和ST6/S3。结合各亲本一般配合力分析结果，某一性状SCA表现好的组合，其亲本该性状GCA表现不一定好，如ST5/S1组合的行粒数性状SCA值为8.86，高于其他组合，但两亲本各自的GCA 均为负值。因此，在选育甜玉米自交系过程中，既要注重一般配合力的筛选又要加强特定组合的选择。
从各性状的群体遗传参数分析可知，收获期、品质、穗行数、穗粗和单穗重等性状多受加性基因控制，在选育自交系时宜在早代选择，在选择配组亲本时对这些性状也要加强筛选，而秃尖长受非加性基因作用相对较大，宜在晚代加以选择。
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