陕西省黄改系主要农艺性状配合力的研究

植物遗传资源科学jouralofplantgeneticresources2000年第三期(第一卷第三期)陕西省黄改系主要农艺性状配合力的研究安红卫1吕军杰1姚撑民2赵小峰2(1杨凌秦丰农业科技股份有限公司种子科学研究院，陕西省泾阳县永乐店713702;2陕西省种子管理站，西安710003)摘要对陕西省黄改系主要农艺性状的配合力分析结果表明：5个黄改系10个性状的配合力各有所长，但单株产量和出籽率均不及原始的黄早四。同时分别对5个黄改系可利用的性状作了综合评价，并提出要加强“自育黄改系×478及其改良系”这一杂种优势模式在陕西及华北夏玉米区的进一步研究和利用。关键词黄改系；农艺性状；配合力；遗传力；杂种优势模式黄早四是我国优良的骨干玉米自交系，在1986年和1987年直接参加组配的玉米品种，分别占当年百万亩以上杂交种面积的16.7%和14.6%[1]。但由于80年代中期开始感染小斑病，在农业生产上已经很难直接利用[2]，随后国内玉米育种家不断对黄早四进行改良，以提高其抗小斑病的能力[3，4]。近10年陕西省用自选的黄早四改良品系(简称黄改系)组配出一批优良的玉米新品种(组合)，并大面积推广[5]。本文就陕西省黄改系主要农艺性状的配合力作了一些研究，旨在对黄改系的研究利用提供参考。1材料和方法用陕西省自选的遗传性稳定的黄改系502、天4、武314、K12、K13及西黄改、黄早四作母本，478、Mo17、WN11和K14作父本，1997年2月在海南岛按NC-Ⅱ设计组配出28个杂交组合，1997年6月17日在位于泾阳县的陕西省种业集团育引种试验中心的试验地夏播种植。试验采用随机完全区组排列，单行区，行长5m，行距0.67m，密度5.6株/m2，3次重复。田间调查株高和穗位高，10月5日收获5株的果穗，晾干后测量穗长、穗粗、穗行数、行粒数和秃顶率，并取干籽粒测定百粒重、单株籽粒产量和出籽率。数据分析采用陕西省玉米研究所毛建昌先生的LNT农业试验统计软件。2结果和分析2.1方差分析方差分析表明，10个主要性状的F1基因型的均方都达到极显著水平，说明杂交组合间各性状存在着显著的差异。由于组合间方差是由两套亲本(黄改系和父本)的一般配合力和各组合的特殊配合力方差分量所组成，为进一步检验组合间各方差分量的差异，将其继续分解以分析这两个方差分量的差异性。从表1看出，除父本行粒数的一般配合力和组合出籽率的特殊配合力外，其余亲本的一般配合力和组合的特殊配合力都达到显著或极显著的差异，所以可根据模型Ⅰ进一步估算亲本一般配合力及组合特殊配合力的相对效应，根据模型Ⅱ估算群体的遗传力。表1NC-Ⅱ杂交试验及性状配合力的方差分析Table1ThevarianceanalysisofNC-Ⅱandcharacterscombiningability变异来源SourceOfVariability自由度DF单株产量Yield/plant百粒重100grain-weight出籽率KernelWeightpercentage穗长Earlength秃顶率Bearlippercentage穗粗Eardiameter穗行数Rows/ear行粒数Grains/row株高Plantheight穗位高Earheight重复间Duplicate23.0890.3031.1113.2770.2452.9142.3501.9410.7394.538基因型Genotype275.848**4.226889.859**8.123**5.397**10.173**32.096**2.696**9.468**18.305**黄改系(P1)GCAofP167.733**5.225**24.003**23.147**14.605**11.270**28.278**4.385*9.788**27.795**P2的GCAGCAofP236.757**11.570*31.893**12.605*12.605*7.732*34.863**183.944**3.67312.497*33.090**P1×P2的SCAGCAofP1×P2185.067**2.669**1.4632.369*1.938*5.692**8.061**8.061**1.970*8.857**12.677**注：①*、**分别表示达0.05或0.01显著水平。②GCA：一般配合力方差；SCA：特殊配合力方差。Note:①*,**Significantat0.05and0.01levels,resp.②GCA:generalcombiningability,SCA:specificcombiningability2.2黄改系一般配合力效应一般配合力是对亲本基因型加性效应的度量，这种效应受外界环境条件影响较小，一般能够稳定地遗传给后代，因而亲本各性状一般配合力的大小在育种研究上具有指导性的重要作用。陕西省的5个黄改系和黄早四及西黄改在所研究的10个主要性状上存在明显的差异，其中单株产量、出籽率及百粒重，以黄早四和西黄改分别为最高值，而5个黄改系的表现各不相同。表2黄改系一般配合力效应(GCA)Table2TheGCAresponseofimprovedHuangzaosilines变异来源SourceOfVariability单株产量Yield/plant百粒重100grain-出籽率KernelWeight穗长Earlength秃顶率Bearlippercentage穗粗Eardiameter穗行数Rows/ear行粒数Grains/row株高Plantheight穗位高EarheightweightPercentage黄早四Huangzaosi15.914*0.2601.675*-0.770-1.2740.031-0.2301.013-0.112-0.565西黄改Xihuanggai1.4301.435*1.608-1.520△-0.7900.127-0.0791.063-0.554-0.307武314Wu314-4.352-2.390△0.0050.746-0.2680.1111.463*1.146*-6.387△-1.232天4Tian4-4.194-0.149-0.667-0.870-2.365△-0.048-0.870-2.662△2.188-1.174522-13.769△-0.6490.583-0.787-0.815-0.248△-0.9540.796-0.954-0.149K124.5640.226-1.3421.5132.4850.163*0.813-0.4299.246*8.526*K130.4061.268-1.908△1.688*2.493*-0.048-0.604-0.929-3.429-5.099△注：*最高值△最低值Note:*maximumvalue△minimumvalue2.3配合力的相对效应由于一般配合力和特殊配合力效应都是以总平均数为基础计算的，而同一试验在不同环境下会有不同的总平均值。为了便于比较，把各效应值占总平均值的百分比作为一般配合力和特殊配合力的比较标准，即配合力的相对效应。由此计算出10个性状的一般配合力和特殊配合力的相对效应值。表3黄改系GCA及组合SCA的相对效应Table3TherelativeresponeofimprovedHuangzaosi'linesGCAandhybridizedcombinationSCA性状Characters黄改系一般配合力相对效应RelativeresponeofHuanggaixi组合特殊配合力相对效应RelativeresponeofhybridizedcombinationSCA最高值Maximumvaule最低值Minimumvaule最高值Maximumvaule最低值Minimumvaule单株产量Yield/plant8.795(黄早四)-7.609(502)9.493(西黄改×478)-17.267(K12×Mo17)百粒重100grainweight4.477(西黄改)-7.461(武314)7.829(K13×478)-7.076(西黄改×478)出籽率Kernelweightpercentage1.952(黄早四)-2.223(K13)-2.079(西黄改×Mo17)-2.079(西黄改×Mo17)穗长Earlength9.022(K13)-8.124(西黄改)6.827(K12×478)-7.425(K12×Mo17)秃顶率Bearlippercentage64.910(K13)-61.593(天4)56.355(K13×K14)-68.413(K12×K14)穗粗Eardiameter2.874(K12)-5.243(502)8.520(K12×K14)-7.714(黄早四×K14)穗行数Rows/ear9.725(武314)-6.338(502)10.643(K12×K14)-13.428(武314×MN11)行粒数Grain/row2.911(武314)-6.760(天4)8.175(K12×478)-8.042(天4×K14)株高Plantheight4.827(K12)-3.334(武314)7.952(武314×Mo17)-6.868(K13×MN11)穗位高Earheight11.940(K12)-7.140(K13)11.387(西黄改×478)-11.565(武314×K14)表3仅列出了黄改系一般配合力和组合特殊配合力的相对效应的最高值和最低值。从表3看出，黄改系的一般配合力确实存在差异。在黄改系一般配合力相对效应值上，K13的穗长和秃顶率最高而穗位高最低；K12的穗粗、穗位高和株高都最高；武314的穗行数和行粒数最高而百粒重和株高最低；天4的秃顶率和行粒数最低；502的单株产量、穗粗和穗行数最低；西黄改的百粒重最高而穗长最低。黄早四的单株产量和出籽率都最高。在组合特殊配合力相对效应上，西黄改×478的单株产量、出籽率和穗位高为最高；K12×478的穗长和行粒数为最高；K12×K14的穗粗、穗行数为最高而秃顶率最低。2.4群体遗传参数的分析根据方差的理论组成，可估算出一般配合力和特殊配合力的方差。为研究两种配合力在群体性状的遗传相对重要性，要计算一般配合力方差和特殊配合力方差。为区别基因型方差中的加性效应和非加性效应，计算出各性状的广义遗传力和狭义遗传力。总基因型方差估值可剖分为父、母本一般配合力和特殊配合力的方差估值，从表4看出，10个性状的总基因型方差估值均大于环境方差估值。百粒重、出籽率、穗长、秃顶率、穗行数、穗粗的一般配合力方差明显高于特殊配合力方差，表明试验群体内这6个性状的一般配合力更重要，在杂交后代中起主要作用的是加性效应，但百粒重和行粒数的非加性效应仍不可低估，而单株产量、行粒数、株高和穗位高等4个性状的一般配合力方差低于其特殊配合力方差，从而在杂交后代中可以选配到产量高、行粒数多、株高和穗位高都适宜的玉米强优势新组合，这与玉米育种的实践相符合。比较试验群体的遗传力，穗行数的广义遗传力最高，为92.5%，而株高的狭义遗传力最低，仅为6.5%。3结论和讨论3.1陕西省在改良黄早四方面取得了一定成绩，研究的5个黄改系10个性状的配合力各有所长，这主要是由育种家不同的育种目标和参与改良的另一亲本材料的差异所致。但在改良过程中，没能在单株产量和出籽率方面保持住黄早四原有的一般配合力，这在今后的研究中要特别加以重视。3.2K13能增加穗长，降低穗位高，但要防止其参与后的组合结实性不好；武314能降低植株高度，增加穗行数和行粒数，从而可弥补其百粒重不高的缺点；K12可增加穗粗，但应避免株高和穗位过高的不足；天4的最大优点是参与的组合具有很好的结实性；而利用502时不可忘记单株产量低、穗粗和穗行数少的不利因素。表4配合力基因型方差和遗传力的估算Table4Theevaluationsofcombiningabilitygenotypevarianceandheritability项