不同生態(tài)環(huán)境下玉米自交系農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量配合力分析

不同生態(tài)環(huán)境下玉米自交系農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量配合力分析

國(guó)內(nèi)外科學(xué)家對(duì)外玉米資源的利用進(jìn)行了廣泛的研究。玉米起源中心的種質(zhì)具有比較高的遺傳多樣性,是重要的種質(zhì)資源。美國(guó)學(xué)者Collins(1918)曾建議利用拉丁美洲玉米作為新的種質(zhì)資源提高玉米產(chǎn)量和抗病蟲(chóng)能力。先鋒種子公司W(wǎng)illiamBrown在20世紀(jì)40~50年代就開(kāi)始對(duì)加勒比海地區(qū)種質(zhì)進(jìn)行改良,為美國(guó)商業(yè)育種提供了有價(jià)值的種質(zhì)資源。在1963、1975、1984、1986年Iowa州立大學(xué)分別引進(jìn)熱帶、亞熱帶ETO復(fù)合種、Antigua群體、Tuxpeno群體和Suwan1群體,這些群體經(jīng)過(guò)改良已經(jīng)能夠在美國(guó)玉米帶正常生長(zhǎng),后來(lái)分別從這些種質(zhì)中選出了BS16、27、28、29。我國(guó)育種家先后從國(guó)外引進(jìn)并馴化了Tuxpeno、Suwan1、pool33、pool34等熱帶、亞熱帶種質(zhì)資源,通過(guò)與溫帶種質(zhì)的相互改良選育出一批熱導(dǎo)自交系和雜交種。研究表明,熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)具有抗病、抗逆、優(yōu)質(zhì)等玉米育種目標(biāo)期望的優(yōu)良基因,可以增加玉米的遺傳變異,拓寬種質(zhì)基礎(chǔ),提高優(yōu)良等位基因的頻率以及增加選擇優(yōu)良自交系的機(jī)率。熱帶、亞熱帶種質(zhì)的開(kāi)發(fā)、利用拓寬了溫帶玉米育種的種質(zhì)基礎(chǔ)。1材料和方法1.1熱意探索的自交系本研究選用25個(gè)國(guó)內(nèi)溫帶骨干自交系和4個(gè)優(yōu)良熱帶玉米自交系,其系譜來(lái)源見(jiàn)表1、表2。這25個(gè)溫帶自交系是我國(guó)大面積推廣品種的親本系,CML171、CML166為引自CIMMYT的經(jīng)過(guò)適應(yīng)性改良的熱帶玉米自交系,YML145、YML146為來(lái)自泰國(guó)兩個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)群體的自交系。其中CML171、YML146為熱帶硬粒玉米種質(zhì),CML166、YML145為熱帶馬齒玉米種質(zhì),可分別代表兩對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)關(guān)系對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)群。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)2004年夏季按NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì),以25個(gè)優(yōu)良溫帶自交系為母本、4個(gè)熱帶自交系為父本組配100個(gè)測(cè)交組合。2005年夏季在云南省昆明市(海拔1960m,東經(jīng)120°45′,北緯25°02′)、臨滄(海拔1750m,東經(jīng)100°02′,北緯23°42′)和德宏(海拔913.8m,東經(jīng)98°35′,北緯24°26′)3種不同的生態(tài)環(huán)境下進(jìn)行雜交組合田間鑒定試驗(yàn),以云南省大面積推廣的云優(yōu)21為對(duì)照品種。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù),單行區(qū),行長(zhǎng)5m,行距70cm,株距23cm,密度約為60000株/hm2。抽雄后測(cè)量株高、穗位高,成熟后每小區(qū)連續(xù)收獲中間的10株測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù),子粒風(fēng)干至恒重稱取千粒重,并計(jì)算單株產(chǎn)量和出籽率。1.2.2配合力方差分析根據(jù)田間調(diào)查和室內(nèi)考種結(jié)果,先對(duì)株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、單株產(chǎn)量和出籽率9個(gè)性狀進(jìn)行方差分析,當(dāng)差異檢驗(yàn)為顯著時(shí),再進(jìn)行下一步的配合力方差分析。采用NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)分析方法進(jìn)行配合力方差分析,然后計(jì)算一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)的相對(duì)效應(yīng)值。采用對(duì)照優(yōu)勢(shì)對(duì)雜交組合進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)分析。對(duì)照優(yōu)勢(shì):其中F1為測(cè)交組合單株產(chǎn)量,X為統(tǒng)一對(duì)照種云優(yōu)21的單株產(chǎn)量。數(shù)據(jù)處理、方差分析、配合力效應(yīng)的計(jì)算均用Excel和SAS6.03數(shù)據(jù)處理軟件完成。2結(jié)果與分析2.1環(huán)境對(duì)雜交組合性狀的影響對(duì)1年3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的田間試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合方差分析(表3):各性狀的環(huán)境、組合及組合×環(huán)境的差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01),說(shuō)明不同試點(diǎn)、不同組合間存在著極顯著的差異,環(huán)境對(duì)雜交組合各性狀的影響也較大。配合力方差分析結(jié)果表明,父本、母本及母本×父本的差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01),表明父本、母本的一般配合力(GCA)和特殊配力(SCA)均有極顯著差異。配合力與環(huán)境的互作分析結(jié)果表明,GCA×環(huán)境、SCA×環(huán)境、父本GCA×環(huán)境及母本GCA×環(huán)境間的差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01),表明環(huán)境對(duì)父本、母本的GCA和SCA均有較大影響。2.2分解力效應(yīng)分析2.2.1農(nóng)藝性狀的gca分析從圖1可以看出,不同自交系的產(chǎn)量GCA效應(yīng)存在較大差異。溫帶自交系鄭58、鐵7922、遼3180、K1218、自330、丹340、云147的GCA效應(yīng)值為極顯著正值;萊3189、魯原92、X178、Mo17、鐵9010、沈136、K22為極顯著負(fù)值;黃早四、DS01、豫自87-1、13247、81515、綜3、西502、齊319、P138、543、掖107單株產(chǎn)量GCA均未達(dá)到極顯著正值或負(fù)值。熱帶自交系YML146和YML145為極顯著正值,CML166和CML171為極顯著負(fù)值。29個(gè)自交系各農(nóng)藝性狀GCA效應(yīng)值(表4)分析表明,自交系鄭58株高、穗位高GCA效應(yīng)值為極顯著負(fù)值,其余各性狀均為正值,且穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、千粒重為極顯著正值;自交系K1218株高、穗位高和行粒數(shù)GCA效應(yīng)值為極顯著負(fù)值,其余各性狀均為正值,且穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、千粒重為極顯著正值;自交系鐵7922、遼3180株高、穗位高GCA效應(yīng)值為極顯著正值,其余性狀多數(shù)為正值;自交系自330、丹340、云147單株產(chǎn)量GCA效應(yīng)值為極顯著正值,但有部分不良性狀;單株產(chǎn)量GCA效應(yīng)值未達(dá)到極顯著正值的自交系中81515株高、穗位高及穗粗、穗行數(shù)為極顯著負(fù)值,其余各性狀均為極顯著正值;西502株高、穗位高及穗長(zhǎng)、行粒數(shù)為極顯著負(fù)值,其余各性狀均為正值。熱帶自交系YML146株高為顯著正值,穗位高、行粒數(shù)和出籽率為極顯著負(fù)值,其余各性狀均為極顯著正值;自交系YML145株高、穗位高及穗粗、穗行數(shù)為極顯著負(fù)值,其余各性狀均為極顯著正值。綜合分析結(jié)果表明,溫帶自交系鄭58、K1218是綜合性狀配合力十分優(yōu)良的自交系;溫帶自交系鐵7922、遼3180和熱帶自交系YML146、YML145是綜合性狀配合力優(yōu)良的自交系;溫帶自交系自330、丹340、云147、81515、西502等是綜合性狀配合力比較優(yōu)良的自交系。利用這些自交系較易組配出綜合性狀比較優(yōu)良的雜交組合。2.2.2ssr活性單株產(chǎn)量SCA效應(yīng)值見(jiàn)表5,達(dá)極顯著正值共有21個(gè)組合,達(dá)顯著正值有6個(gè)組合。其中排前10位的組合分別為鄭58×YML146、綜3×YML145、豫自87-1×YML145、K1218×YML145、魯原92×CML171、萊3189×CML166、543×CML166、Mo17×CML166、丹340×CML171、81515×YML146,其效應(yīng)值依次為20.66、16.90、17.74、12.69、11.39、10.97、10.65、10.29、9.92;單株產(chǎn)量SCA效應(yīng)值達(dá)極顯著負(fù)值的組合有24個(gè),達(dá)顯著負(fù)值的組合有5個(gè)。其中排在后10位的組合分別為魯原92×YML145、K1218×CML171、自330×CML166、鄭58×YML145、P138×YML146、豫自87-1×YML146、Mo17×CML171、81515×YML145、西502×YML146、綜3×CML171,其效應(yīng)值依次為-19.65、-16.44、-16.04、-14.86、-13.83、-12.59、-12.08、-11.34、-11.33、-10.47。2.2.3-20%的土壤反應(yīng)產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)H≥10%的組合依次為鄭58×YML146、自330×YML146、鐵7922×YML146、K1218×YML145、掖107×YML146、81515×YML146、DS01×YML146、遼3180×YML145、豫自87-1×YML145、丹340×YML146、綜3×YML145、鐵7922×YML145和K1218×YML146;對(duì)照優(yōu)勢(shì)H≤-20%的組合有魯原92×YML145、魯原92×CML166、沈136×CML166、萊3189×CML166、萊3189×YML145和Mo17×CML171。結(jié)合產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)、GCA和SCA效應(yīng)值分析,兩親本GCA、SCA均為較高正值,則雜交組合產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)較高。如雜交組合鄭58×YML146(190.83g)、K1218×YML145(164.67g)、自330×YML146(170.27g)等;兩親本GCA均為較高的負(fù)值,僅SCA為較高正值,則雜交組合產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)一般較低。如雜交組合萊3189×CML166(110.89g)、魯原92×CML171(104.62g)、Mo17×CML166(127.80g)等;兩親本之一GCA為較高的正值,如SCA也為較高正值,則雜交組合產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)也可能較高。如雜交組合掖107×YML146(162.87g)、Mo17×YML146(152.64g)、丹340×CML166(152.08g)等。3結(jié)論和討論3.1產(chǎn)量和cml186的gca效應(yīng)值4個(gè)熱帶自交系的單株產(chǎn)量GCA效應(yīng)值YML146>YML145>CML171>CML166,其中YML146和YML145的產(chǎn)量GCA效應(yīng)值為極顯著正值,而CML166和CML171為極顯著負(fù)值,說(shuō)明用YML146和YML145作親本,容易組配出產(chǎn)量較高的組合,在生產(chǎn)上有較高的利用價(jià)值。CML166穗粗和穗行數(shù)GCA效應(yīng)值為極顯著正值,可以用來(lái)改良溫帶種質(zhì)的穗粗和穗行數(shù)。CML171千粒重GCA效應(yīng)值為極顯著正值,可以用來(lái)改良溫帶種質(zhì)的千粒重性狀。3.2雜種優(yōu)勢(shì)模式研究結(jié)果表明,來(lái)自Suwan1群體的YML146和來(lái)自Tuxpeno群體的YML145的產(chǎn)量GCA較高,來(lái)自Pool25的CML171和來(lái)自Pop66的CML166的產(chǎn)量GCA較低。對(duì)產(chǎn)量對(duì)照優(yōu)勢(shì)≥10%的組合分析發(fā)現(xiàn),這些組合親本均含有YML146或YML145。溫帶優(yōu)勢(shì)群Reid群自交系鄭58、鐵7922、掖107等均與YML146有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì);溫帶優(yōu)勢(shì)群旅大紅骨群代表自交系丹340、Lancaster代表系自330及塘四平頭自交系K1218也與YML146有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì),因此溫帶系×Suwan1是主要的雜種優(yōu)勢(shì)模式。溫帶自交系K1218、遼3180、豫自87-1、綜3、鐵7922與YML145也有較強(qiáng)有雜種優(yōu)勢(shì),可以推測(cè)溫帶系×Tuxpeno也是一種雜種優(yōu)勢(shì)模式。本研究所用的4個(gè)熱帶自交系分別用TA(熱帶硬粒型)和TB(熱帶馬齒型)來(lái)表示,雜優(yōu)模式有以下幾種類型:(1)某溫帶自交系×TA為強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合,同一溫帶自交系×TB也是強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。在實(shí)際應(yīng)用中,可對(duì)溫帶與熱帶材料性狀互補(bǔ)的組合進(jìn)行強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合選系。如可以保留鐵7922×YML146強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)模式,而用鐵7922×YML145選擇二環(huán)系。(2)溫帶自交系×TA為強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合,同一溫帶自交系×TB是弱優(yōu)勢(shì)組合。在實(shí)際應(yīng)用中可以考慮在保留強(qiáng)雜種