黔中山區5個糯玉米自交系主要農藝性狀的配合力分析

趙艷花　唐谷　任明剛　潘中濤　汪朝明

摘 要 為給黔中山區新育成自交系的有效利用提供理論依據，以5個糯玉米自交系（AN-16、AN-61、AN-65、AN-2、AN-76）為材料，采用GriffingＩ完全雙列雜交法組配25個雜交組合，分析其一般配合力（GCA）效應和特殊配合力（SCA）效應，估計遺傳參數。結果表明，在不同性狀間，5個自交系的一般配合力和特殊配合力存在明顯差異。產量、行粒數、百粒重、穗行數GCA效應均以AN-61最高；AN-2對降低F1果穗禿尖長的GCA效應最大。用AN-61作親本之一，對提高其F1產量，減小禿尖具有較高利用價值；用AN-2作親本之一，對提高F1產量，減小禿尖具有正效應；利用AN-65、AN-16作親本之一，可組配出植株矮、穗位低的雜交組合，但對提高其產量性狀還需要開展重點研究。

關鍵詞 糯玉米；自交系；農藝性狀；一般配合力；特殊配合力；遺傳參數

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.17.011

糯玉米（Zea mays L. sinensis Kulesh）是硬質玉米突變形成的一種特殊玉米類型，因具有較高的直鏈淀粉含量[1]，成為了蔬菜市場比較受青睞的優質玉米品種。

自交系選育是糯玉米育種的基礎和難點，組配雜交組合是重點，配合力測定是自交系選育和雜交種組配的關鍵[2-3]。主要農藝性狀配合力的強弱是判斷糯玉米自交系利用價值的主要評價指標，隨著各研究單位在特用玉米研究內容的不斷深入，對糯玉米自交系配合力的研究也逐步深入，并培育出一批新優糯玉米品種[4-9]。近年來，貴州省大力發展蔬菜產業，作為特色蔬菜品種的鮮食糯玉米，產業規模已經達到4.67萬hm2[10]。貴州山區鮮食糯玉米產業迅猛的發展勢頭對新優品種培育提出了更高要求，因而，加快選育和高效利用優良糯玉米自交系具有十分重要的意義。安順市農業科學院圍繞黔中山區大壩蔬菜產業發展需求，大力開展糯玉米新品種培育，經過多年選育，培育出了一批糯玉米自交系。為有效探索新育成糯玉米自交系在生產上的應用價值，本研究采用GriffingＩ完全雙列雜交法設計，對5個新選育的糯玉米自交系的主要農藝性狀及配合力進行比較分析，以期明確這些自交系配合力高低，找出遺傳差異，對其利用前景進行評價，為進一步合理利用種質資源，組配出優良糯玉米雜交種提供理論參考依據。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

2019年，以AN-16（P1）、AN-61（P2）、AN-65（P3）、AN-2（P4）和AN-76（P5）等5個糯玉米自交系為材料（均為安順市農業科學院新選育出的二環系），采用GriffingＩ完全雙列雜交法組配25個雜交組合（含5個自交材料）。

1.2? 試驗方法

2020年，在安順市農科院玉米試驗地實施田間測試。試驗采用隨機區組設計，3次重復，3行區，行長3.5 m、行距0.8 m、株距0.26 m，密度為3 167株/667 m2。田間調查記載株高、穗位高、雄穗主軸長、雄穗一級分支數等4個性狀，成熟后全部收獲計產，取樣室內風干后考察穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、百粒重和產量等7個性狀，并進行配合力分析。試驗數據利用EXCEL 2010進行歸納整理，利用DPS 7.05軟件進行統計分析。

2? 結果與分析

2.1? 不同組合的11個農藝性狀方差分析

根據單因素隨機區組設計方差分析方法，逐一對25個組合的11個農藝性狀表現進行方差分析，結果見表1。結果顯示，25個組合的11個性狀在重復間差異不顯著，組合間差異達極顯著水平，由此說明，25個組合間遺傳差異真實存在，可以進一步分析一般配合力和特殊配合力，估計遺傳方差組成成分。

2.2? 不同組合的最主要農藝性狀配合力方差分析

采用固定模型對11個性狀的GCA和SCA進行方差分析，結果（見表2）顯示，11個觀測性狀的GCA均達極顯著水平，說明親本的GCA對F1株高、穗位高等11性狀的效應存在極顯著差異。正交SCA除禿尖長差異顯著外，其余10個性狀均達到極顯著水平，說明親本正交SCA對F1除禿尖長外的10性狀的效應存在極顯著差異，對F1禿尖長的效應存在顯著差異。穗行數、禿尖長反交效應差異不顯著，百粒重反交效應差異顯著，其余8個性狀反交效應差異極顯著。5個親本的11個性狀GCA、SCA效應分析結果顯示，不同親本在不同性狀間的GCA、SCA效應各異。

2.3? 一般配合力效應（GCA）分析

2.3.1? 植株性狀

由表3可知，5個親本中，AN-61、AN-2、AN-76具有增加株高的正效應，以AN-61效應值最大；AN-65和AN-16具有降低株高的正效應，以AN-65的效應值最大。AN-61和AN-2具有增加穗位高的正效應，以AN-2效應值最大；AN-76、AN-65和AN-16具有降低穗位高的正效應，以AN-16的效應值最大。除AN-61的雄穗主軸長與分支數均為正效應外，其余4個親本的雄穗主軸長與分支數都顯示為一正一負，其中，AN-76和AN-65的雄穗主軸長一般配合力效應值顯示為正效應，AN-16和AN-2的雄穗分支數一般配合力效應值顯示為正效應。

2.3.2? 穗部性狀

從5個穗部性狀的GCA效應值表（見表3）可以看出，在5個自交系中，AN-61穗長、穗粗、穗行數、行粒數的GCA為正效應，對禿尖長減小的GCA顯示正效應；AN-2穗粗、穗行數、行粒數和減小禿尖長的GCA為正效應，穗長的GCA為負效應；AN-76穗長、行粒數的GCA為正效應，穗粗、穗行數和增加禿尖長的GCA為負效應；AN-65穗長、穗粗、穗行數、行粒數的GCA為負效應，對禿尖長增加的GCA為正效應；AN-16穗粗、穗行數和禿尖長減小的GCA為正效應，穗長、行粒數的GCA為負效應。

2.3.3? 產量性狀

從表3可以看出，5個自交系中，除AN-16的百粒重一般配合力為負效應外，其余4個自交系百粒重的一般配合力均為正效應，以AN-61的效應值最大；只有AN-61和AN-2的產量一般配合力為正效應，其余3個自交系產量一般配合力均為負效應。

2.4? 特殊配合力（SCA）效應分析

2.4.1? 正交組合特殊配合力效應分析

特殊配合力是指某些特定的組合在其雙親平均表現的基礎上與預期結果的偏差，是兩個親本通過互作而表現出的非加性效應，是不能遺傳的部分，受環境因素影響大。正交組合SCA效應分析結果（見表4）顯示，同一測定性狀不同正交組合SCA效應值存在不同差異。

植株性狀：10個正交組合株高SCA效應值變幅為 -5.46～21.31，正效應的組合9個，效應值以AN-16×AN-2最大，AN-16×AN-61其次；AN-16×AN-65為負效應。穗位高SCA效應值變幅為-5.00～15.77，6個正效應組合，效應值以AN-16×AN-76最高，AN-16×AN-61其次；4個負效應組合，負效應最大的組合是AN-2×AN-76。雄穗主軸長SCA效應值變幅為-1.58～2.79，正效應值組合5個，效應值以AN-61×AN-76最大；負效應值組合5個，負效應最大的組合是AN-61×AN-2。雄穗分支數SCA效應值變幅為-0.73～1.95，正效應組合8個，效應值最大的是AN-16×AN-76；負效應組合2個，負效應最大的是AN-61×AN-65。

穗部性狀：10個正交組合穗長SCA效應值變幅為-0.30～3.24，正效應組合8個，以AN-65×AN-2效應值最大；負效應組合2個，以AN-65×AN-76的負效應最大。穗粗SCA效應值變幅為-0.14～0.45，正效應組合8個，以AN-61×AN-65效應值最大；負效應組合2個，以AN-16×AN-65的負效應最大。穗行數SCA效應值變幅為-0.35～0.76，正效應組合7個，效應值最大的是AN-61×AN-65；負效應組合3個，以AN-61×AN-76效應值最大。行粒數SCA效應值變幅為-1.10～7.66，正效應組合9個，效應值最大的是AN-65×AN-2；負效應組合為AN-65×AN-76。禿尖長SCA效應值變幅為-0.23～0.27，增加禿尖長的正效應組合4個，效應值最大的是AN-61×AN-76；減小禿尖長的正效應組合6個，效應值最大的是AN-61×AN-65。從5個穗部性狀的SCA效應來看，AN-16×AN-61、AN-61×AN-65、AN-65×AN-2、AN-2×AN-76等5個正交組合的5個穗部性狀效應均為促進增產的正效應。

產量性狀：10個正交組合百粒重SCA效應值變幅為-1.10～2.82，正效應組合9個，以AN-16×AN-61效應值最大，其次為AN-16×AN-76；AN-16×AN-65的百粒重SCA為負效應。產量SCA效應值變幅為-0.49～1.39，正效應組合8個，AN-65×AN-2效應值最大，AN-16×AN-76其次；負效應組合2個，以AN-16×AN-65的負效應最大。

2.4.2? 反交組合特殊配合力效應分析

反交組合SCA效應結果（見表5）顯示，同一測定性狀不同正交組合特殊配合力效應值存在不同差異。

植株性狀：10個反交組合株高SCA效應值變幅為-16.00～23.67，正效應的組合4個，以AN-65×AN-61最大；負效應的組合6個，以AN-2×AN-65的負效應最大。穗位高SCA效應值變幅為-10.00～8.33，除AN-65×AN-61為正效應外，其余均為負效應，以AN-2×AN-16負效應最大。雄穗主軸長SCA效應值變幅為-4.92～2.50，正效應值組合4個，以AN-2×AN-65最高；負效應值組合6個，負效應最大的組合是AN-76×AN-2。雄穗分支數SCA效應值變幅為-2.25～3.70，正效應組合3個，效應值最大的是AN-65×AN-16；負效應組合7個，負效應最大的是AN-2×AN-65。

穗部性狀：10個反交組合穗長SCA效應值變幅為-1.61～1.60，正效應組合7個，以AN-76×AN-16效應值最大；負效應組合3個，以AN-2×AN-16的負效應最高。穗粗SCA效應值變幅為-0.23～0.08，正效應組合4個，以AN-2×AN-65效應值最大；負效應組合6個，以AN-76×AN-2的負效應最大。穗行數SCA效應值變幅為-1.13～0.97，正效應組合6個，效應值最大的是AN-61×AN-16；負效應組合4個，以AN-76×AN-2效應值最大。行粒數SCA效應值變幅為-3.60～0.91，正效應組合5個，效應值最大的是AN-65×AN-16；負效應組合5個，以AN-76×AN-65的負效應最大。禿尖長SCA效應值變幅為-0.15～0.20，增加禿尖長的正效應組合8個，效應值最大的是AN-2×AN-61；增加禿尖長的負效應組合2個，效應最大的是AN-76×AN-65。

產量性狀：10個反交組合百粒重SCA效應值變幅為-1.27～1.38，正效應組合3個，以AN-2×AN-61效應值最大；負效應組合7個，以AN-76×AN-65的負效應最大。產量SCA效應值變幅為-1.21～-0.1，全部為負效應。

2.5? 群體遺傳參數估計

一般配合力方差是遺傳方差中的加性變異，特殊配合力方差是遺傳方差中的非加性變異。遺傳力是指通過表型值預測育種值的可靠性大小的比值，即親代與子代相似程度的指標，反映親代變異傳遞到子代的能力。廣義遺傳率是指基因型方差占表現型方差的比率；狹義遺傳率是指加性遺傳方差占表現型方差的比例。從表6可以看出，11個農藝性狀一般配合力方差均小于特殊配合力方差，除雄穗分支數外，其余株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖、穗行數、行粒數、百粒重、產量等10個性狀的顯性方差明顯大于加性方差。說明除了雄穗分支數外，其余10個性狀以顯性遺傳為主。從11個性狀的遺傳率來看，除雄穗主軸長、雄穗分支數和禿尖長等3個性狀的廣義遺傳率較低，受環境影響較大外，其余8個性狀廣義遺傳率均較高。狹義遺傳力值均較低，說明參試雜交組合的表現型對其所攜帶基因的平均效應總和依賴性不高。

3? 結論與討論

配合力是評價糯玉米育種基礎材料利用價值的重要指標[11]。一般配合力表現的是基因的累加效應，是能夠穩定遺傳的部分，一般配合力高的材料組配出現高產組合的概率較大[12]。因此，在玉米育種中，尤其是組配雜交組合之前，可以通過配合力評價來預測雜交后代的表現。特殊配合力表現的是基因的非加性效應，不能穩定地遺傳給后代，但特殊配合力是針對某一對親本材料而言，它比一般配合力更接近于雜交組合本身的表現。王向東等認為，一個優良的自交系應該具有較高的一般配合力，同時具有較大的特殊配合力理論方差[13]。

本研究測試的5個自交系中，AN-61和AN-2產量及與產量相關的主要性狀的一般配合力最高，其正交組合的特殊配合力也相對較高。具體表現為果穗較粗、長，穗行數和行粒數較多，禿尖小，但是株高、穗位高一般配合力效應值偏高，其后代組合的抗逆性有待進一步鑒定。雖然AN-65、AN-16產量及與產量相關的主要性狀的一般配合力較低，但是株高、穗位高一般配合力效應值也低，能有效降低雜交后代的株高、穗位高，有利于組配出植株低、穗位低的雜交組合。

隨著鮮食玉米市場的不斷壯大和發展，市民對鮮食糯玉米的消費傾向于果穗中等、禿尖少、穗粒稍大、糯性等口感好的商品鮮食糯玉米[14]。但是，農民對品種的選擇在注重品質的同時，更注重產量，以追求經濟效益最大化。結合市場鮮食糯玉米商品性要求和農民種植偏好實際，在雜交組合組配過程中，應側重于選擇產量較高、果穗形狀好、口感佳的品種。在本研究5個親本組配出的20個正反交組合中，“AN-2×AN-61”“AN-65×AN-61”產量高，穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重表現較好，禿尖小，符合農戶種植偏好和市場選擇喜好，但其鮮食口感和內在品質還有待進一步測定。

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（責任編輯：丁志祥）

收稿日期：2023-03-17

基金項目：安順市科技計劃項目“青貯玉米種質資源鑒選與新品種選育”（安市科農〔2022〕03號）；貴州省科技計劃項目“優質高產糯玉米新品種順糯007應用與示范”（黔科合成果〔2023〕一般035）。

作者簡介：趙艷花（1978—），女，貴州普定人，本科，高級農藝師，主要從事作物遺傳育種和栽培技術研究。E-mail：nkszhyh@163.com。