强优势玉米杂交种选配规律的初步研究

强优势玉米杂交种选配规律的初步研究

宁夏农林科学院农作物研究所　李　新　杨国虎

吴忠市种子公司　何　琼

在玉米新品种选育中，测定自交系的配合力对杂交种的选育具有重要意义。配合力是玉米自交系内在固有的，但是在实际选取玉米自交系相互杂交组配时，往往是以田间植株性状的表现为依据，选取性状具有适宜杂种优势的亲本进行组配，以便选择适应当地气候特点和种植模式的杂交种。一些学者在测定玉米自交系性状表现，分析父母本性状的杂种优势，选育适宜杂交种上进行了研究。本研究利用9个高配合力自交系及其组配杂交种为材料，研究其主要性状的杂种优势及亲子性状的相关，为田间选择亲本，组配高产、优质和适应生产发展需要的玉米新杂交种提供指导。

1.材料与方法

1.1　试验设计

选取上个世纪90年代以来，在宁夏玉米生产上主要推广杂交种的亲本和宁夏自育高配合力的自交系共计9份（表1），进行提纯复壮后，2002年互配杂交组合12个，2003年种植在宁夏农林科学院农作物研究所试验田。试验采用春玉米单种方式，亲本和杂交种按随机区组排列，3行区，重复3次，小区行长4.0m，行距0.60m，株距0.25m，每公顷密度66675株。4月9日播种，田间水肥与本地大田生产一致，田间进行精细管理。

表1　供试材料

1.2　方法

间定苗时去劣，田间记载生育期，乳熟期各小区在中间取长势一致的10株为样本，挂牌测定株高、穗位高和茎粗，穗三叶叶面积。样本成熟后单独收获，晾晒到籽粒含水量在国标14%时进行穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、穗重、穗粒重和百粒重等项目的考种。用各性状的平均数计算，按邀（F₁－MP）/MP妖×100%计算平均优势，邀（F₁－CK）/CK妖×100%分析超标优势，其中F₁、MP、CK分别为杂种一代、双亲平均、对照掖单13号的平均值。

2.结果与分析

2.1　穗部性状杂种优势分析

表2列出了试验组合测定性状的数据及其杂种优势。

2.1.1　单穗粒重和单穗重

高产是玉米育种和玉米生产一直追求的目标，在一定种植密度下，单穗粒重稳定、单穗粒重高的品种产量就高；单穗粒重是各种穗部性状的最终体现，在玉米育种中也是最大限度的组合每一个穗部性状的正向杂种优势，获取最大的单穗粒重，谋取更高的产量。图1列出了12个参试组合单穗粒重的杂种优势和超标优势测定值。从图1看出，玉米双亲均值的单穗粒重与其组配F₁的单穗粒重存在一定关系，双亲单穗粒重的均值高，其组配F₁的单穗粒重基本上表现也高，这与专家们分析美国玉米产量增长是由于提高了亲本自身产量的现象一样，说明选育高产量的自交系是组配具有高产潜力玉米杂交种的基础。

图1　参试组合单穗粒重的平均优势和超标优势

同时由表2和图1看出，单穗粒重的平均优势为47.08%～94.43%，是除秃尖长外，各性状中杂种优势最大的，单穗粒重杂种优势的平均值是67.58%。各组配组合与对照掖单13号的超标优势为－9.8%～39.03%，平均值是7.49%，12个组合中有9个组合的超标优势表现为正值，其中超标优势在15%以上的有3个，它们的杂优模式为“唐四平头群×改良Reid群”和“唐四平头群×外杂选亚群”。

单穗重受出籽率影响并不能全部被单穗粒重代替。单穗重也表现出较强的杂种优势，杂种优势情况与单穗粒穗基本一致，只是略微低一些。

2.1.2　穗长、秃尖长和穗粗

穗长、秃尖长和穗粗是一个玉米品种果穗最直截的外观性状，它们值的大小决定了玉米品种的商用推广前途。因此，它们也是目测选育的最主要性状指标。本试验中，穗长和穗粗的杂种优势较低，但均为正向优势（表1）。其中，穗粗的杂种优势最低，测量数据为4.63cm～5.4cm，杂种优势为1.78%～15.71%；但是超标优势较差，范围为－11.41%～3.25%，平均为－3.56%，表明所配组合的穗粗多数都比对照掖单13号的细；穗长的杂种优势为6.47%～25.93%，平均数是15.75%；超标优势为－9.38%～23.86%，平均为6.03%，多数具有正向超标优势；秃尖长的情况很不好，F₁的秃尖表现比亲本的要长，也比对照长。综上分析，组配杂交组合应重视增加穗粗和缩短果穗秃尖的问题。

表2　玉米F₁测定性状的数据及其杂种优势

2.1.3　穗行数和行粒数

研究表明，现阶段宁夏春播玉米的适宜穗行数是16～18行。从表2看出，所配组合的穗行数是在本区适宜范围内，穗行数的杂种优势为0.82%～23.55%，平均数是12.7%，优势范围窄，平均值较低，表现出较高的遗传力。穗行数的超标优势平均为5.57%。还可以看出，行粒数平均数是41粒，也表现出较高的杂种优势和超标优势。

2.1.4　百粒重

百粒重是籽粒品质的一个重要外观指标，百粒重高的品种相应籽粒较大，外观较好。由表2可以看出，各组合百粒重的杂种优势较低，平均值仅为5.27%；且是负向的超标优势。同时可以发现，百粒重高的亲本作母本，相应的子代百粒重就高。

2.2　植株性状杂种优势分析

2.2.1　株高和穗位高

本试验中株高和穗位高都表现较大的杂种优势，但参试组合穗位高的优势范围较宽。株高和穗位高的超标优势有正有负，平均值是正的，表明参试组合的株高穗位高均比对照掖单13号高，这同现在育种中植株高度呈现出增加的趋势相一致，但穗位高比对照增加较多。因此，育种中要考虑当地的生态条件，选育抗倒性和耐密性强的杂交种，这也就要求选择双亲的株高穗位高杂种优势表现与当地生态相适应的高产量配合力亲本进行组配。

2.2.2　穗三叶面积

叶片是玉米的主要光合器官，叶片大小对玉米光合产物的生产有着重要作用，尤其是穗三叶对籽粒灌浆、产量形成有着重要作用。从表2看出，所配组合的穗三叶叶面积是具有较大的正向杂种优势，平均数是52.33%；但超标优势是－13.08%～7.8%，平均数还是－5.07%，表现出比对照穗三叶叶面积小。

2.3　亲本和其组配杂交组合对应性状的相关分析

作为遗传性状，亲本在很大种程度上对子代具有影响。表3列出了参试材料亲子性状的相关关系。从中看出，F₁代的单穗粒重、单穗重和穗长与双亲中亲值和父本的相应性状有着显著水平以上的差异。这表明单穗粒重、单穗重和穗长作为几个性状的综合表现，受到父母本多对基因的显著作用，其中又以父本基因作用较大一些。

表3　亲本和F₁对应性状间的相关系数

在穗粗、穗行数、百粒重和穗位高上，也同样受到父母本较大程度的影响，但以母本影响大一些；F₁代的株高与父母本株高均值的相关达到了极显著水平，而与父母本各自株高的相关不显著；在茎粗上，母本的作用达到了显著水平；行粒数上以父本作用较大，穗三叶面积上以母本作用较大。因此，在育种选取亲本进行杂交组配中，考虑适宜性状的前提下，优先选择穗三叶叶面积较大、茎杆粗壮、穗位适中、果穗较粗、穗行数适中和百粒重高的自交系作为母本，选择穗子长、行粒数多、单穗粒重较高和穗重较高的自交系作为父本是有一定遗传学基础的，并且在育种实践中是行之在效的。

3.讨论

组配选系群体和杂交种，亲本的性状选择都是重要的，要考虑亲本内在的配合力表现，但也要考虑亲本的外在性状。研究表明穗行数的遗传力高，杂种优势较低，这与侯有良等人的研究相一致。在选取母本时应选用穗行数与当地育种目标相一致、百粒重高、穗子粗大和株高适中的自交系，尤其是穗位要适中，单穗粒重较高，这样可在相当大程度上提高组配后代的产量构成因素，保持后代的抗倒性和较优的植株形态；同时在制种时，可加大母本种植密度，且易于接受父本花粉，多结籽粒，增加百粒重，提高制种产量高，降低了制种成本，这样可方便杂交种的推广。此外，选用穗重和穗粒重高，穗子较长、行粒数多和秃尖短的作为父本，也有助于提高后代的产量构成因素，改善后代的外观性状。

从宁夏大面积推广品种的杂种优势模式来看，杂交种性状表现比掖单13号突出的杂种优势模式为“唐四平头群×改良Reid群”和“唐四平头群×外杂选亚群”；而我区在2003年以前种植较广的玉米品种掖单13号和掖单19号的杂种优势模式为“改良Reid群×旅大红骨”、“改良Reid群×外杂选亚群”，存在的主要问题是抗病性差（黑粉病，大小斑病）和品质差；唐四平头群作为国内种质，有抗性强和产量构成因素好的优势，表现在穗子粗、穗行数适于当前的育种目标、百粒重高和籽粒品质优等优点。因此，宁夏玉米新品种选育主要采用的杂种优势模式应为“唐四平头群×改良Reid群”和“唐四平头群×外杂选亚群”。

综上所述，也可以看出，在征集新资源、合成改良创新选育自交系时，要注意选系组配资源的杂种优势类群关系，在适宜类群间进行组配创新，可克服缺点，集聚优良性状基因，产生较大的正向优势；选育自交系时，注重在产量潜力高的材料中进行选择，并兼顾植株、产量构成性状的合理；杂交组合组配时，考虑双亲性状在子代中的遗传表现，尽可能选用具有较多高遗传性状的材料作为亲本进行组配，同时在杂种优势模式的指导下进行杂交组配，但又不能受模式所限。

本试验利用资料是一年一点的，作为数量性状受环境影响较大，所得结果存在一定的偏差。因此，下一步应选用各杂种优势群的核心自交系杂交，进行多年多点的试验，以便更加科学的分析亲本组配中的性状选择，为组配株型合理，产量构成因素协调，高产优质和适应性广的杂交种提供指导。