熱帶、亞熱帶玉米自交系配合力分析

熱帶、亞熱帶玉米自交系配合力分析

熱帶品種和亞熱帶玉米具有廣泛的遺傳異異性。它具有根系發(fā)達、莖堅硬、抗病蟲害性強、抗旱性好、耐蔭性好、綠化性好、活莖成熟等優(yōu)點。利用不同遺傳背景的熱帶和亞熱帶種子作為優(yōu)良基因來源，可以改善溫帶種子的抗逆性。近年來,我國利用引進的熱帶、亞熱帶玉米種質直接或間接選育出一批優(yōu)良玉米自交系,并突破現有雜種優(yōu)勢模式選育出強優(yōu)勢組合供農業(yè)生產應用[1～3]。廣西玉米研究所通過對來自不同遺傳背景的熱帶、亞熱帶玉米種質進行適應性改良,從中選育出一批優(yōu)質、抗逆性強的玉米自交系。本研究選擇其中17個優(yōu)良自交系,研究主要農藝性狀的配合力效應和進行聚類分析,為進一步利用這些自交系提供理論依據。1材料和方法1.1ci三維標準來源ci三維3、me供試材料為廣西玉米研究所利用不同遺傳背景的熱帶、亞熱帶種質育成的17個玉米自交系和5個國內標準測驗種(M017、丹340、掖478、黃早4和齊319),其中雙M9、M9683、M9687、M96810、M9699來源CIMMYT熱帶群體28,CP6962、CP6963、CP6965、CP6991來源泰國雜交種,CML161、CML165、CML327來源墨西哥國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)自交系。供試材料的遺傳背景見表1。1.2測交組合鑒定試驗2006年秋在廣西玉米研究所試驗地以17個熱帶、亞熱帶玉米自交系為母本組,以5個標準測驗種為父本組,按NCⅡ遺傳交配設計配制85個測交組合。2007年春進行測交組合鑒定試驗,試驗采用隨機區(qū)組設計,3次重復,2行區(qū),行長4.5m,株距27cm,行距70cm。每小區(qū)取10株進行田間調查和室內考種。田間調查株高、穗位高、抽絲期,收獲后室內考查小區(qū)產量、收獲穗數、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重、出籽率等產量性狀。1.3配合力效應的分析以小區(qū)均數為單位,利用SAS軟件對試驗結果進行方差分析和配合力分析。組合的配合力總效應=雙親的一般配合力效應值之和+組合的特殊配合力效應值。利用單株產量特殊配合力,計算歐氏距離,對供試自交系進行聚類分析。2結果與分析2.1供試各性狀的加性效應和非加性效應方差分析結果表明(表2),各性狀組合間差異均達極顯著水平,母本組和父本組親本的一般配合力和組合特殊配合力亦均達到極顯著水平,說明供試自交系間各性狀的加性效應和非加性效應均存在明顯的差異。2.2產量gca自交系的篩選從表3可知,不同來源自交系的產量GCA效應存在較大差異。10個熱帶、亞熱帶自交系M9683、H黃、M9687、M9699、CP6965、M96810、CML161、雙M9、J44、CML165和3個溫帶測驗種齊319、M017、丹340的產量GCA效應值為正值,用作親本較易組配出高產組合;其中來源于熱帶群體28、群體27的自交系產量GCA效應值均為較大正值,說明利用這兩個群體能分離出較高配合力自交系。產量GCA效應值為較大負值的自交系有輻綜27、CML327、P1201、DMS937、CP6991、CP6962、掖478、黃早4,這些自交系不容易組配出高產組合,但也不排除特例。綜合22個自交系各農藝性狀GCA效應值,利用產量GCA效應最高的幾個自交系組配組合,對穗部性狀和植株性狀影響效果不同。如用M9683配制組合有降低株高、增高穗位、果穗粗短、提高出籽率的趨勢;H黃有提早吐絲、增加株高、穗位高、穗長、行粒數和出籽率的趨勢;M9687有提早吐絲、降低株高、果穗粗短、增加穗高、提高出籽率的趨勢;M9699和CP6965有提早吐絲、降低株高和穗位高、提高籽粒重的趨勢;來源CIMMYT自交系CML161和CML327在產量、抽絲期、株高、穗位高、穗長、穗粗、行粒數、粒重、出籽率等性狀上的GCA正、負效應值呈互補作用,利用這兩個自交系間雜交材料已選育出較優(yōu)良自交系。用齊319配制組合有增加穗長、行粒數、株高、穗位高而降低粒重和出籽率的趨勢;M017有增加株高、穗位高、穗長、行粒數和提高出籽率的趨勢。丹340有降低株高、穗位高以及縮短果穗的趨勢。2.3種質資源特殊配合力效應檢測從表4可知,85個組合的單株產量SCA效應值變異范圍在-28.92～26.00,其中41個組合的SCA為正值,44個組合的SCA為負值。按SCA效應值大小排列前10位的組合是:J44×丹340、H黃×齊319、輻綜27×黃早4、M9683×黃早4、CP6963×掖478、P1201×掖478、CP6991×M017、CML327×齊319、輻綜27×丹340、CP6965×M017。代表不同來源的熱帶、亞熱帶玉米自交系與我國5個分屬不同優(yōu)勢群的測驗種組配雜交組合過程中都表現出不同的特殊配合力效應值,說明熱帶、亞熱帶玉米種質具有豐富遺傳基礎。同時發(fā)現特殊配合力效應高的組合,其兩個親本中至少有一個親本的一般配合力較高,兩個親本的一般配合力都低不容易配出高特殊配合力組合,這與以前研究結果相同。來源于泰國雜交種育成的4個自交系與掖478、M017具有較高產量特殊配合力,遺傳關系較遠,具有較高雜種優(yōu)勢;但與黃早4、齊319、丹340雜交組配的組合特殊配合力效應值基本表現為負值,遺傳關系近,產生雜種優(yōu)勢不強,可用于相互間性狀改良。2.4回復突變株的篩選和自交系的構建能夠真實反映組合優(yōu)劣的是兩個親本的一般配合力效應及其產生的特殊配合力效應的總和,即配合力的總效應。一般來說,雜交組合的配合力總效應值越高,其親本間的雜種優(yōu)勢越強。從表4可知,17個熱帶、亞熱帶自交系與5個測驗種M017、丹340、掖478、黃早4、齊319的配制組合中,單株產量配合力總效應為正值的組合數分別為9個、9個、6個、7個和11個。其中,H黃×齊319的配合力總效應值最高,其次為M9683×黃早4、J44×丹340、M9683×齊319、CP6965×M017、M9687×齊319、M9699×丹340、M9687×M017、M96810×齊319、M9683×M017?？梢?17個熱帶、亞熱帶玉米自交系與齊319類型的78599優(yōu)勢群(P群)自交系產生的強雜種優(yōu)勢頻率比較高,其次是與M017、丹340類型的優(yōu)勢群蘭卡斯特(Lancaster)、旅大紅自交系產生的雜種優(yōu)勢,與黃早4類型的塘四平頭優(yōu)勢群自交系產生雜種優(yōu)勢頻率最低。表4中配合力總效應為較大負值的組合,可根據雙親的性狀互補需要和一般配合力分析,通過溫熱互導來改良自交系。如CML161×丹340、CML161×掖478都未產生產量優(yōu)勢,可利用CML161改良丹340、掖478的抗病性,提高丹340、掖478在亞熱帶地區(qū)的利用價值;CP6991與丹340、掖478、黃早4、齊319、輻綜27與5個測驗種均未能配出配合力總效應高的組合,但可利用它們能降低株高、穗位高和抗病性強的特點來改良自交系植株性狀和抗病性。2.51sca的沉積相由圖1可知,可將17個熱帶、亞熱帶自交系分為4類:第Ⅰ類群包括雙M9、DMS937、M9699、J44,與丹340的SCA最高,與M017、齊319的SCA最低,與黃早4的SCA居中,與掖478的SCA偏低;第Ⅱ類群包括M96810、CML161、CML165、輻綜27,與齊319的SCA最高,與M017的SCA較高,與丹340、黃早4的SCA居中,與掖478的SCA最低;第Ⅲ類群包括M9683、CP6962、H黃、CML327,與齊319的SCA最高,與M017、丹340的SCA最低,與掖478的SCA較高,與黃早4的SCA居中;第Ⅳ類群包括M9687、CP6965、CP6963、CP6991、P1201,與M017、掖478的SCA最高,與黃早4的SCA最低,與丹340、齊319的SCA較低。3群體遺傳多樣性本研究結果表明,來源不同遺傳背景熱帶、亞熱帶種質的玉米自交系產量GCA有顯著差異,來源CIMMYT熱帶種質群體28的自交系都獲得較高的產量GCA。同樣來源同一個泰國雜交種選育出來的自交系,其產量GCA表現不同。M9683一般配合力較高,與多數標準測驗種自交系配制的組合具有較高特殊配合力和配合力總效應值,可見M9683是一個較好的熱帶自交系。另外,本試驗鑒定出H黃、M9687、M9699、CP6965、M96810、CML161等來自不同熱帶、亞熱帶種質的自交系具有較高一般配合力,利用這些自交系與溫帶自交系雜交較容易選育出較高產雜交組合。利用組合特殊配合力效應值對自交系進行聚類分析,國內已有較多研究和報道[6～8]。本研究結果與吳永升等利用SSR標記分析熱帶、亞熱帶玉米自交系遺傳多樣性結果基本相似,其聚類分析結果與自交系血緣關系略有些不同,部分來自同一熱帶、亞熱帶種質育種材料如群體28或泰國雜交種的自交系被歸入不同類群,而有些來自不同熱帶、亞熱帶種質的自交系即被歸入同一類群,其原因