热带、亚热带玉米自交系配合力分析

热带、亚热带玉米自交系配合力分析

热带品种和亚热带玉米具有广泛的遗传异异性。它具有根系发达、茎坚硬、抗病虫害性强、抗旱性好、耐荫性好、绿化性好、活茎成熟等优点。利用不同遗传背景的热带和亚热带种子作为优良基因来源，可以改善温带种子的抗逆性。近年来,我国利用引进的热带、亚热带玉米种质直接或间接选育出一批优良玉米自交系,并突破现有杂种优势模式选育出强优势组合供农业生产应用[1～3]。广西玉米研究所通过对来自不同遗传背景的热带、亚热带玉米种质进行适应性改良,从中选育出一批优质、抗逆性强的玉米自交系。本研究选择其中17个优良自交系,研究主要农艺性状的配合力效应和进行聚类分析,为进一步利用这些自交系提供理论依据。1材料和方法1.1ci三维标准来源ci三维3、me供试材料为广西玉米研究所利用不同遗传背景的热带、亚热带种质育成的17个玉米自交系和5个国内标准测验种(M017、丹340、掖478、黄早4和齐319),其中双M9、M9683、M9687、M96810、M9699来源CIMMYT热带群体28,CP6962、CP6963、CP6965、CP6991来源泰国杂交种,CML161、CML165、CML327来源墨西哥国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)自交系。供试材料的遗传背景见表1。1.2测交组合鉴定试验2006年秋在广西玉米研究所试验地以17个热带、亚热带玉米自交系为母本组,以5个标准测验种为父本组,按NCⅡ遗传交配设计配制85个测交组合。2007年春进行测交组合鉴定试验,试验采用随机区组设计,3次重复,2行区,行长4.5m,株距27cm,行距70cm。每小区取10株进行田间调查和室内考种。田间调查株高、穗位高、抽丝期,收获后室内考查小区产量、收获穗数、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、出籽率等产量性状。1.3配合力效应的分析以小区均数为单位,利用SAS软件对试验结果进行方差分析和配合力分析。组合的配合力总效应=双亲的一般配合力效应值之和+组合的特殊配合力效应值。利用单株产量特殊配合力,计算欧氏距离,对供试自交系进行聚类分析。2结果与分析2.1供试各性状的加性效应和非加性效应方差分析结果表明(表2),各性状组合间差异均达极显著水平,母本组和父本组亲本的一般配合力和组合特殊配合力亦均达到极显著水平,说明供试自交系间各性状的加性效应和非加性效应均存在明显的差异。2.2产量gca自交系的筛选从表3可知,不同来源自交系的产量GCA效应存在较大差异。10个热带、亚热带自交系M9683、H黄、M9687、M9699、CP6965、M96810、CML161、双M9、J44、CML165和3个温带测验种齐319、M017、丹340的产量GCA效应值为正值,用作亲本较易组配出高产组合;其中来源于热带群体28、群体27的自交系产量GCA效应值均为较大正值,说明利用这两个群体能分离出较高配合力自交系。产量GCA效应值为较大负值的自交系有辐综27、CML327、P1201、DMS937、CP6991、CP6962、掖478、黄早4,这些自交系不容易组配出高产组合,但也不排除特例。综合22个自交系各农艺性状GCA效应值,利用产量GCA效应最高的几个自交系组配组合,对穗部性状和植株性状影响效果不同。如用M9683配制组合有降低株高、增高穗位、果穗粗短、提高出籽率的趋势;H黄有提早吐丝、增加株高、穗位高、穗长、行粒数和出籽率的趋势;M9687有提早吐丝、降低株高、果穗粗短、增加穗高、提高出籽率的趋势;M9699和CP6965有提早吐丝、降低株高和穗位高、提高籽粒重的趋势;来源CIMMYT自交系CML161和CML327在产量、抽丝期、株高、穗位高、穗长、穗粗、行粒数、粒重、出籽率等性状上的GCA正、负效应值呈互补作用,利用这两个自交系间杂交材料已选育出较优良自交系。用齐319配制组合有增加穗长、行粒数、株高、穗位高而降低粒重和出籽率的趋势;M017有增加株高、穗位高、穗长、行粒数和提高出籽率的趋势。丹340有降低株高、穗位高以及缩短果穗的趋势。2.3种质资源特殊配合力效应检测从表4可知,85个组合的单株产量SCA效应值变异范围在-28.92～26.00,其中41个组合的SCA为正值,44个组合的SCA为负值。按SCA效应值大小排列前10位的组合是:J44×丹340、H黄×齐319、辐综27×黄早4、M9683×黄早4、CP6963×掖478、P1201×掖478、CP6991×M017、CML327×齐319、辐综27×丹340、CP6965×M017。代表不同来源的热带、亚热带玉米自交系与我国5个分属不同优势群的测验种组配杂交组合过程中都表现出不同的特殊配合力效应值,说明热带、亚热带玉米种质具有丰富遗传基础。同时发现特殊配合力效应高的组合,其两个亲本中至少有一个亲本的一般配合力较高,两个亲本的一般配合力都低不容易配出高特殊配合力组合,这与以前研究结果相同。来源于泰国杂交种育成的4个自交系与掖478、M017具有较高产量特殊配合力,遗传关系较远,具有较高杂种优势;但与黄早4、齐319、丹340杂交组配的组合特殊配合力效应值基本表现为负值,遗传关系近,产生杂种优势不强,可用于相互间性状改良。2.4回复突变株的筛选和自交系的构建能够真实反映组合优劣的是两个亲本的一般配合力效应及其产生的特殊配合力效应的总和,即配合力的总效应。一般来说,杂交组合的配合力总效应值越高,其亲本间的杂种优势越强。从表4可知,17个热带、亚热带自交系与5个测验种M017、丹340、掖478、黄早4、齐319的配制组合中,单株产量配合力总效应为正值的组合数分别为9个、9个、6个、7个和11个。其中,H黄×齐319的配合力总效应值最高,其次为M9683×黄早4、J44×丹340、M9683×齐319、CP6965×M017、M9687×齐319、M9699×丹340、M9687×M017、M96810×齐319、M9683×M017。可见,17个热带、亚热带玉米自交系与齐319类型的78599优势群(P群)自交系产生的强杂种优势频率比较高,其次是与M017、丹340类型的优势群兰卡斯特(Lancaster)、旅大红自交系产生的杂种优势,与黄早4类型的塘四平头优势群自交系产生杂种优势频率最低。表4中配合力总效应为较大负值的组合,可根据双亲的性状互补需要和一般配合力分析,通过温热互导来改良自交系。如CML161×丹340、CML161×掖478都未产生产量优势,可利用CML161改良丹340、掖478的抗病性,提高丹340、掖478在亚热带地区的利用价值;CP6991与丹340、掖478、黄早4、齐319、辐综27与5个测验种均未能配出配合力总效应高的组合,但可利用它们能降低株高、穗位高和抗病性强的特点来改良自交系植株性状和抗病性。2.51sca的沉积相由图1可知,可将17个热带、亚热带自交系分为4类:第Ⅰ类群包括双M9、DMS937、M9699、J44,与丹340的SCA最高,与M017、齐319的SCA最低,与黄早4的SCA居中,与掖478的SCA偏低;第Ⅱ类群包括M96810、CML161、CML165、辐综27,与齐319的SCA最高,与M017的SCA较高,与丹340、黄早4的SCA居中,与掖478的SCA最低;第Ⅲ类群包括M9683、CP6962、H黄、CML327,与齐319的SCA最高,与M017、丹340的SCA最低,与掖478的SCA较高,与黄早4的SCA居中;第Ⅳ类群包括M9687、CP6965、CP6963、CP6991、P1201,与M017、掖478的SCA最高,与黄早4的SCA最低,与丹340、齐319的SCA较低。3群体遗传多样性本研究结果表明,来源不同遗传背景热带、亚热带种质的玉米自交系产量GCA有显著差异,来源CIMMYT热带种质群体28的自交系都获得较高的产量GCA。同样来源同一个泰国杂交种选育出来的自交系,其产量GCA表现不同。M9683一般配合力较高,与多数标准测验种自交系配制的组合具有较高特殊配合力和配合力总效应值,可见M9683是一个较好的热带自交系。另外,本试验鉴定出H黄、M9687、M9699、CP6965、M96810、CML161等来自不同热带、亚热带种质的自交系具有较高一般配合力,利用这些自交系与温带自交系杂交较容易选育出较高产杂交组合。利用组合特殊配合力效应值对自交系进行聚类分析,国内已有较多研究和报道[6～8]。本研究结果与吴永升等利用SSR标记分析热带、亚热带玉米自交系遗传多样性结果基本相似,其聚类分析结果与自交系血缘关系略有些不同,部分来自同一热带、亚热带种质育种材料如群体28或泰国杂交种的自交系被归入不同类群,而有些来自不同热带、亚热带种质的自交系即被归入同一类群,其原因