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Utilization Potential of Eight Populations for Maize Breeding in Northeast China

8个群体在我国东北区玉米育种应用中的潜力分析


为了评价8个玉米群体在我国东北区的育种应用潜力,采用增广NCII遗传交配设计,以分别代表我国主要种质类群的群体中综5号、中群11和中群12为测验种,与8个玉米群体组配24个杂交组合,连同11个群体在吉林公主岭和辽宁沈阳进行田间联合鉴定,测量产量、抽丝期、穗位高和倒折率。研究表明,吉综A、豫综5号、中综3号、中综4号等4个群体性状表现较好,一般配合力效应较高,在东北区具有较大的利用潜力。中综5号×吉综A、中群12×豫综5号、中综5号×中综3号、中群12×中综4号等组合特殊配合力和中亲优势值相对较低,且组合产量相对较高,抽丝期、株高和穗位高适中,较抗倒折。建议将豫综5号和中综4号与A群种质、吉综A和中综3号与D群种质创建复合种质,逐步改良,扩宽我国东北区玉米种质基础。


全 文 :  核 农 学 报  2014,28(12):2139 ~ 2147
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2013⁃07⁃02  接受日期:2014⁃08⁃29
基金项目:国家玉米产业技术体系项目(CARS⁃02 - 02)
作者简介:雍洪军,男,主要从事玉米种质改良研究。 E⁃mail: caas06a231@ aliyun. com
通讯作者:李新海,男,研究员,主要从事玉米种质改良与分子育种的研究。 E⁃mail: lixinhai@ caas. cn
荣廷昭,男,教授,主要从事玉米遗传育种的研究。 E⁃mail: rongtz@ sicau. edu. cn
文章编号:1000⁃8551(2014)12⁃2139⁃08
8 个群体在我国东北区玉米育种应用中的潜力分析
雍洪军1,2   王黎明3   李明顺2   张德贵2   潘光堂1   张世煌2   李新海2   荣廷昭1
( 1 四川农业大学玉米研究所,四川 雅安  625014;2 中国农业科学院作物科学研究所,
北京  100081;3 恩施土家族苗族自治州农业科学院, 湖北 恩施  445000)
摘  要:为了评价 8 个玉米群体在我国东北区的育种应用潜力,采用增广 NCII 遗传交配设计,以分别代
表我国主要种质类群的群体中综 5 号、中群 11 和中群 12 为测验种,与 8 个玉米群体组配 24 个杂交组
合,连同 11 个群体在吉林公主岭和辽宁沈阳进行田间联合鉴定,测量产量、抽丝期、穗位高和倒折率。
研究表明,吉综 A、豫综 5 号、中综 3 号、中综 4 号等 4 个群体性状表现较好,一般配合力效应较高,在东
北区具有较大的利用潜力。 中综 5 号 ×吉综 A、中群 12 ×豫综 5 号、中综 5 号 ×中综 3 号、中群 12 ×中
综 4 号等组合特殊配合力和中亲优势值相对较低,且组合产量相对较高,抽丝期、株高和穗位高适中,较
抗倒折。 建议将豫综 5 号和中综 4 号与 A群种质、吉综 A和中综 3 号与 D 群种质创建复合种质,逐步
改良,扩宽我国东北区玉米种质基础。
关键词:玉米; 群体; 配合力; 杂种优势; 利用潜力
DOI:10􀆰 11869 / j. issn. 100⁃8551􀆰 2014􀆰 12. 2139
    种质资源狭窄已成为制约我国玉米育种发展的重
要因素[1]。 以我国主要种质类群为基础评价种质之
间的配合力和杂种优势表现,是拓展玉米种质基础的
有效途径[2]。 我国引进了一批外来群体,包括热带和
亚热带、温带群体,多位学者评价了这些群体在我国不
同环境下的利用价值[3 - 9]。 同时,一些育种单位如中
国农业科学院、华中农业大学、东北农业大学、吉林省
农业科学院、辽宁省农业科学院、河南省农业科学院、
西北农林科技大学等通过选用国内外不同优良材料,
组建了不同类型的群体,如东农群体、吉综 A、辽旅综、
豫综 5 号、陕综 3 号、中综 3 号、中综 4 号、WBMC - 4
等,成为我国重要的种质资源储备。 其中吉综 A、豫综
5 号、中综 3 号、中综 4 号等 4 个群体在群体改良和育
种中应用较多。 如吉林省农业科学院已利用半同胞相
互轮回选择方法对吉综 A 和吉综 B 进行了 7 轮的群
体改良,在直接选择产量性状的同时,兼顾了其它农艺
性状的变化,改良后的群体的适应性、抗旱性、耐低温、
幼苗早发性、茎秆直立性、保绿度、抗病性等都有很大
改进[10];河南省农业科学院已对豫综 5 号完成了 3 轮
半姊妹轮回选择和 1 轮相互半姊妹轮回选择,群体产
量自身和配合力表现均显著提高[11]。 此外,新疆农业
科学院、四川农业大学和河南农业大学等先后从豫综
5 号改良世代中选育出新自 534、新自 588、豫 537、豫
82 等自交系,育成多个玉米新品种,如新玉 34、新玉
39、新玉 41、豫单 2001、豫单 2002、豫单 998 等[12];中
国农业科学院对中综 3 号穗部性状已完成 6 轮格子混
合选择,提高了自身产量和配合力表现[13]。 此外以籽
粒产量为主要选择目标,开展了中综 3 号和中综 4 号
两群体的相互轮回选择,其一般配合力和特殊配合力
均明显提高[14]。 苏俊等[15]已从中综 3 号中选育出优
良自交系 HR65,并以此为亲本选育出黑龙江省新品
种龙单 37;中国农业科学院已通过改良 S1、半同胞交
替轮回选择法已对中综 4 号完成了 4 轮选择,其产量
性状、穗部性状、株型性状和生育期性状的一般配合力
得到改良[16]。 其余国内群体如东农群体、辽旅综、陕
综 3 号、WBMC -4 等在群体改良和育种上的应用、种
9312
核  农  学  报 28 卷
质评价与改良创新研究鲜有报道。 雍洪军等[17 - 18]基
于等位基因频率的群体改良理论曾评价了这些群体改
良我国杂交种郑单 958 和吉单 261 的育种利用价值,
其在我国玉米主产区的利用潜力尚缺乏系统研究。 本
文通过评价国内主要群体在东北区的产量、生育期、株
型及抗倒性等性状配合力和杂种优势表现,明确其以
我国主要种质为核心在东北区的利用潜力和途径。
1  材料与方法
1􀆰 1  材料
8 个群体包括东农群体、吉综 A、辽旅综、豫综 5
号、陕综 3 号、中综 3 号、中综 4 号、WBMC - 4。 测验
种群体包括中综 5 号(四平头种质,属 D 群)、中群 11
(Lancaster改良种质,属 B群)和中群 12(BSSS改良种
质,属 A群)。 吉单 261 为对照种。 试验群体描述列
于表 1。
表 1  8 个玉米群体、测验种及对照的描述
Table 1  Description of eight maize populations, testers, and check used in this study.
材料 Material 描述 Description
群体 东农群体 东北农业大学利用黑龙江省旅大红骨种质的自交系混合授粉构建的综合种。
Populations 吉综 A 吉林省农业科学院利用英粒子血统自交系构建的综合种。
辽旅综 辽宁省农业科学院利用旅大红骨系统自交系构建的综合种。
豫综 5 号 河南省农业科学院利用 16 个美国种质来源的自交系构建的综合种。
陕综 3 号 西北农林科技大学利用短粗穗型自交系构建的综合种,接近四平头种质。
中综 3 号 中国农业科学院利用抗病自交系构建的综合种。
中综 4 号 中国农业科学院利用 PN种质选系、Reid种质选系、地方种质选系、其他类选系构建的综合种。
WBMC⁃4 华中农业大学利用美国种质 BSSS、湖北地方硬粒型种质巫溪、墨黄 9 号构建的复合群体。
测验种 中综 5 号 中国农业科学院利用 38 个四平头种质自交系组建的综合种。
Testers 中群 11 中国农业科学院对美国 Lancaster综合种的改良群体。
中群 12 中国农业科学院对美国 BSSS综合种的改良群体。
对照 check 吉单 261 吉林省农业科学院利用自交系 W9706 和吉 853 组配的单交种。
1􀆰 2  方法
1􀆰 2􀆰 1  组合配制   2008 年冬,将 8 个群体和 3 个测
验种群体,每个群体 40 行,种植于海南三亚南滨试验
基地。 在散粉期,每鲜体取 100 株群体的花粉混匀后,
分别授粉于 3 个测验种,配制 24 个测交组合,每个组
合组配 100 穗以上,收获的测交组合果穗混合脱粒。
1􀆰 2􀆰 2  试验设计  2009 年和 2010 年,将 24 个测验种
×群体组合、11 个群体和 1 个对照种(吉单 261),采
用不完全区组设计,3 次重复,种植于吉林公主岭和辽
宁沈阳。 每小区设置 2 行,行长 5 m,行距 0􀆰 6 m,每区
32 株,密度设置为 51 000 株·hm - 2。 田间调查抽丝期
(小区内从播种到 50%以上的雌穗吐出花丝的日期,
用 d 表示)、株高(小区内生育正常的 10 株从地表到
顶端的平均高度,用 cm表示)、穗位高(测量小区内生
育正常的 10 株从地表到果穗柄着生节的平均高度,用
cm表示)、倒折率(植株倾斜度大于 45°者占全区株数
的百分比,用%表示),人工收获后室内考察产量(将
小区内计产样本的果穗风干后脱粒,称其籽粒干重,再
折算成 15􀆰 5%含水量的公顷产量,用 t·hm - 2表示)。
1􀆰 2􀆰 3  统计分析  采用 SAS软件的 PROC MIXED程
序对每个性状单独进行方差分析,其中倒折率以百分
率表示,其方差分析未经反正弦转换。 重复、环境、区
组为随机变量,品种为固定变量。 通过 Proc Mixed 和
Lsmeans 程序计算各性状联合环境下的校正值。 依据
多环境增广 NCII 设计,利用 Falconer 和 Mackay 模
型[19]进行配合力方差分析及一般配合力 ( general
combining ability, GCA ) 和 特 殊 配 合 力 ( specific
combining ability, SCA)效应的估算。 其模型为:Yijk =
μ + mi + fj + (m × f) ij + eijk,其中 Yijk为亲本 i和 j后代
第 k个观测值,μ为总体均值,mi为第 i个父本效应,fj
为第 j 个母本效应,(m × f) ij为互作效应,eijk为误差
项。 将测交组合分解为群体、测验种和群体与测验种
互作部分,其中群体、测验种方差对应一般配合力方
差,群体与测验种互作方差对应特殊配合力方差。 采
用最小显著差数法(least significant difference, LSD)比
较群体和杂交组合的表现及配合力效应的显著性。 通
过中亲优势(mid⁃parent heterosis, MPH)评估群体间杂
种优势,其计算公式为:MPH = 100% × ( F1 - MP) /
MP,其中 F1 为测交组合产量,MP为(P1 + P2) / 2,即亲
0412
  12 期 8 个群体在我国东北区玉米育种应用中的潜力分析
本的平均值[20]。
表 2  5 个性状的基本统计量
Table 2  The statistics of four traits measured.
统计量
Statistics
产量
Grain yield / ( t·hm - 2)
抽丝期
Days to silking / d
株高
Plant height / cm
穗位高
Ear height / cm
倒折率
Stalk lodging / %
均值 Mean 6􀆰 56 75􀆰 10 275􀆰 40 119􀆰 98 4􀆰 67
标准差 Standard divation, SD 0􀆰 63 1􀆰 04 9􀆰 88 5􀆰 17 3􀆰 86
变异系数 Coefficient of variation, C. V / % 9􀆰 69 1􀆰 39 3􀆰 59 4􀆰 31 82􀆰 66
表 3  东北区环境下 8 个玉米群体和 3 个测验种主要农艺性状的联合方差分析
Table 3  Mean squares from combined analysis of variance of eight maize populations and three testers for the
agronomic traits in northeast China
变异来源
Source
自由度
df
产量
Grain yield
抽丝期
Days to silking
株高
Plant height
穗位高
Ear height
倒折率
Stalk lodging
基因型 Genotypes(G) 35 9􀆰 63∗∗ 51􀆰 66∗∗ 3524􀆰 14∗∗ 1502􀆰 00∗∗ 81􀆰 67∗∗
环境 Environment(Envi. ) 3 36􀆰 24∗∗ 9574􀆰 21∗∗ 29637􀆰 40∗∗ 31073􀆰 04∗∗ 1438􀆰 72∗∗
重复 Replication(Rep. ) 2 0􀆰 48 2􀆰 33 108􀆰 84 68􀆰 60 28􀆰 06
一般配合力 General combining ability(GCA) 7 12􀆰 35∗∗ 127􀆰 71∗∗ 3656􀆰 11∗∗ 3182􀆰 08∗∗ 118􀆰 78∗∗
特殊配合力 Specific combining ability(SCA) 14 1􀆰 50∗∗ 1􀆰 81ns 163􀆰 74∗ 72􀆰 38ns 31􀆰 67ns
环境 ×基因型 Envi. × G 105 0􀆰 90∗∗ 10􀆰 47∗∗ 223􀆰 27∗∗ 193􀆰 13∗∗ 48􀆰 72∗∗
环境 ×一般配合力 Envi. × GCA 21 1􀆰 23∗∗ 9􀆰 62∗∗ 127􀆰 86 160􀆰 86∗∗ 63􀆰 87
环境 ×特殊配合力 Envi. × SCA 42 0􀆰 34ns 4􀆰 27 66􀆰 36 48􀆰 26 32􀆰 71
误差 Error 284 0􀆰 40 4􀆰 09 98􀆰 17 71􀆰 92 38􀆰 88
    注:表中数据为均方值 MS; ∗∗表示在 p = 0􀆰 01 水平差异显著。
Note: Data in the table is mean square value (MS); ∗∗mems the difference is significant at p = 0􀆰 01 level.
2  结果与分析
2􀆰 1  方差分析
基本统计量见表 2,除倒折率外,其余性状的变异
系数均在一个较小的范围内。 除株高外,其余性状的
标准差小,变异幅度较小。 方差分析表明(表 3),产
量、抽丝期、穗位高和倒折率重复间方差均未达到显著
水平,而在杂交组合及群体间均存在极显著差异,说明
这些材料存在真实差异。 配合力方差分析表明,供试
群体所有性状的一般配合力达到极显著水平。 除产量
外,其余性状的特殊配合力方差均未达到显著水平。
为此,可通过估算供试群体各性状的均值、一般配合力
效应、产量特殊配合力效应和中亲优势值,评价 8 个群
体在东北区的利用潜力。
2􀆰 2  产量
由表 4 可知,所有供试群体产量均低于对照吉单
261(7􀆰 27 t·hm - 2),其中豫综 5 号、中综 3 号和中综 4
号产量相对较高,东农群体、辽旅综和陕综 3 号产量相
对较低,吉综 A和 WBMC - 4 群体介于中间。 一般配
合力分析表明,吉综 A、豫综 5 号、中综 3 号和中综 4
号 4 个群体产量 GCA 效应达到显著正值,WBMC - 4
具有一定的产量配合力效应;东农群体、辽旅综、陕综
3 号等 3 个群体产量 GCA均表现为显著负向效应。
以测验种为亲本的 24 个组合中,中综 5 号 ×豫综
5 号、中群 11 ×吉综 A、中群 11 ×豫综 5 号、中群 11 ×
中综 3 号、中群 11 ×中综 4 号、中群 11 × WBMC - 4、
中群 12 ×吉综 A等 7 个组合产量相对较高,均超过对
照吉单 261。 中综 5 号 ×东农群体、中综 5 号 ×辽旅
综、中综 5 号 ×陕综 3 号组合产量相对较低,分别为
5􀆰 84、6􀆰 11、5􀆰 61 t·hm - 2。 组合 SCA 效应介于 - 0􀆰 64
至 0􀆰 44 t·hm - 2 之间,中亲优势介于 11􀆰 06% 至
48􀆰 51%之间。 以测验种中综 5 号为亲本的组合中,中
综 5 号 ×豫综 5 号、中综 5 号 × WBMC - 4 产量 SCA
效应和中亲优势相对较高;中综 5 号 ×东农群体、中综
5 号 ×吉综 A、中综 5 号 ×辽旅综、中综 5 号 ×陕综 3
号、中综 5 号 ×中综 3 号产量 SCA效应和中亲优势值
1412
核  农  学  报 28 卷
相对较低,表明这 5 个群体与中综 5 号遗传关系较近。
以测验种中群 11 为亲本的组合中,中群 11 ×辽旅综、
中群 11 ×中综 3 号、中群 11 ×中综 4 号产量 SCA和中
亲优势相对较高,且中群 11 × 中综 4 号达到显著水
平;中群 11 × WBMC - 4 产量 SCA 负向效应值达到极
显著水平,且中亲优势相对较低,表明 WBMC - 4 与中
群 11 遗传关系较近。 以测验种中群 12 为亲本的组合
中,中群 12 ×陕综 3 号产量 SCA 正向效应值相对较
高,且中亲优势相对较大;中群 12 ×豫综 5 号、中群 12
×中综 4 号产量 SCA为显著负向效应,且中亲优势相
对较低,表明这 2 个群体与中群 12 遗传关系较近。
表 4  东北区环境下杂交组合产量的均值、特殊配合力、中亲优势值及群体的均值和一般配合力表现
Table 4  Mean yield of crosses, specific combining ability (SCA), mid⁃parent heterosis (MPH), parental means,
general combining ability (GCA) effects between eight maize populations and three testers evaluated in northeast China
群体
Populations
中综 5 号 × Py
‘Csyn 5’ × Py
中群 11 × Py
‘Cpop. 11’ × Py
中群 12 × Py
‘Cpop. 12’ × Py
群体表现
Performance
均值
Mean value /
( t·hm - 2)
SCA /
( t·hm - 2)
MPH /

均值
Mean value /
( t·hm - 2)
SCA /
( t·hm - 2)
MPH

均值
Mean value /
( t·hm - 2)
SCA /
( t·hm - 2)
MPH /

均值
Mean value /
( t·hm - 2)
GCA
东农群体 5. 84 dC - 0. 12 13. 14 6. 27 cC - 0. 10 13. 36 6. 31 cC 0. 22 35. 19 5. 27 cC - 0. 74∗∗
吉综 A 7. 07 bB - 0. 16 25. 70 7. 62 aA - 0. 03 27. 04 7. 54 aA 0. 19 47. 06 6. 19 bB 0. 53∗∗
辽旅综 6. 11 dC - 0. 20 14. 79 6. 96 bB 0. 23 22. 16 6. 41 cC - 0. 03 32. 74 5. 59 cB - 0. 39∗∗
豫综 5 号 7. 64 aA 0. 44∗∗ 27. 07 7. 59 aA - 0. 03 18. 84 6. 90 bB - 0. 42∗∗ 25. 17 6. 97 aA 0. 49∗∗
陕综 3 号 5. 61 eD - 0. 21 11. 06 6. 17 cC - 0. 07 13. 77 6. 23 cC 0. 28∗ 36. 78 5. 05 cC - 0. 88∗∗
中综 3 号 6. 90 bB - 0. 15 15. 96 7. 71 aA 0. 24 21. 92 7. 08 bB - 0. 09 29. 92 6. 84 aA 0. 34∗∗
中综 4 号 7. 21 bB - 0. 01 17. 45 8. 03 aA 0. 39∗ 23. 28 6. 96 bB - 0. 39∗ 23. 22 7. 23 aA 0. 52∗∗
WBMC⁃4 7. 25 bB 0. 41∗∗ 35. 73 6. 62 cB - 0. 64∗∗ 15. 89 7. 19 bB 0. 23 48. 51 5. 63 bB 0. 14
LSD 0. 05 0. 49 0. 29 0. 49 0. 29 0. 49 0. 29 0. 57 0. 17
LSD 0. 01 0. 65 0. 41 0. 65 0. 41 0. 65 0. 41 0. 76 0. 24
    注:“∗∗”表示在 p = 0􀆰 01 水平下达到显著;相同字母表示差异不显著,小写拉丁字母表示显著水平 p < 0􀆰 05,大写拉丁字母表示显著水平 p <
0􀆰 01。 下同
Note: ∗∗Significant at the 0􀆰 01 probability levels; The same letter showed they had no difference, samll letters are significantly different at 0􀆰 05 level,
captical latters in dicate the significant difference at 0􀆰 01 level.
2􀆰 3  抽丝期
由表 5 可知,除东农群体外,其余 7 个供试群体抽
丝期均晚于对照吉单 261(73􀆰 32 d),其中吉综 A、辽旅
综、豫综 5 号、WBMC - 4 抽丝期相对较迟,分别为
77􀆰 64、77􀆰 24、77􀆰 93、80􀆰 11 d,比对照晚 3􀆰 9 至6􀆰 8 d抽
丝。 测验种群体中综 5 号抽丝期早于对照吉单 261,
中群 11 和中群 12 抽丝期稍晚于对照,分别为 72􀆰 96、
74􀆰 15、74􀆰 41 d。 一般配合力分析表明,中综4 号和
WBMC -4 GCA 正向效应较高,分别为 0􀆰 64、3􀆰 83 d,
且 WBMC - 4 达到极显著水平;东农群体和辽旅综
GCA负向效应达到极显著水平,分别为 - 2􀆰 94、 -
0􀆰 99 d;吉综 A、豫综 5 号和陕综 3 号 GCA具有一定的
负向效应。 以测验种为亲本的 24 个组合中,除中综 5
号 ×东农群体、中群 11 ×东农群体、中群 12 ×东农群
体、中群 12 ×辽旅综、中群 12 ×陕综 3 号组合外,其余
17 个组合抽丝期均晚于对照吉单 261,且 WBMC - 4
与 3 个测验种群体的杂交组合抽丝期相对较迟,分别
为 78􀆰 62、78􀆰 79、78􀆰 06 d。
2􀆰 4  株高和穗位高
从表 6 和表 7 可知,所有供试群体株高和穗位均
高于对照吉单 261 (株高 262􀆰 22 cm,穗位高 109􀆰 38
cm),其中 WBMC - 4 相对较高,株高和穗位分别为
299􀆰 38 cm和 133􀆰 68 cm;东农群体相对较矮,株高和
穗位分别为 265􀆰 87 cm 和 110􀆰 59 cm。 一般配合力分
析表明,吉综 A、中综 3 号、WBMC - 4 株高和穗位高
GCA正向效应值相对较高,且 WBMC - 4 达到极显著
水平;除豫综 5 号株高 GCA 为正向效应,穗位高 GCA
为负向效应外,东农群体、辽旅综、陕综 3 号、中综 4 号
等 4 个群体株高和穗位高 GCA负向效应值相对较低,
且东农群体和陕综 3 号均达到极显著水平。 以测验种
为亲本的 24 个组合中,除中综 5 号 ×东农群体、中综
2412
  12 期 8 个群体在我国东北区玉米育种应用中的潜力分析
                  表 5  东北区环境下杂交组合、群体的抽丝期自身和一般配合力效应
Table 5  Mean days to silking of crosses, parental means, general combining ability (GCA) effects between eight
maize populations and three testers evaluated in northeast China
群体
Populations
中综 5 号 × Py
‘Csyn 5’ × Py
中群 11 × Py
‘Cpop. 11’ × Py
中群 12 × Py
‘Cpop. 12’ × Py
群体表现
Performance
均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value GCA
东农群体 71. 27 dD 72. 43 cC 71. 47 dC 72. 48 dD - 2. 94∗∗
吉综 A 74. 37 bB 75. 32 bB 73. 72 cB 77. 64 bB - 0. 19
辽旅综 73. 55 cC 74. 63 bB 72. 83 cC 77. 24 bB - 0. 99∗∗
豫综 5 号 74. 78 bB 75. 52 bB 73. 62 cB 77. 93 bA - 0. 02
陕综 3 号 74. 81 bB 75. 15 bB 72. 99 cC 75. 49 cC - 0. 35
中综 3 号 74. 31 bB 75. 63 bB 74. 12 bB 76. 13 cB 0. 02
中综 4 号 75. 52 bB 75. 56 bB 74. 84 bB 75. 82 cB 0. 64
WBMC -4 78. 62 aA 78. 79 aA 78. 06 aA 80. 11 aA 3. 83∗∗
LSD 0. 05 1. 71 1. 71 1. 71 1. 54 0. 57
LSD 0. 01 2. 25 2. 25 2. 25 2. 05 0. 82
表 6  东北区环境下杂交组合、群体的株高自身和一般配合力表现
Table 6  Mean plant height of crosses, parental means, general combining ability (GCA) effects between
eight maize populations and three testers evaluated in northeast China
群体
Populations
中综 5 号 × Py
‘Csyn 5’ × Py
中群 11 × Py
‘Cpop. 11’ × Py
中群 12 × Py
‘Cpop. 12’ × Py
群体表现
Performance
均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value GCA
东农群体 250. 97 dC 283. 99 cC 262. 65 cB 265. 87 cB - 12. 79∗∗
吉综 A 270. 91 bB 293. 4 bB 279. 25 aA 281. 19 bA 2. 53
辽旅综 260. 01 cC 292. 72 bB 272. 78 aA 275. 17 bA - 3. 49∗
豫综 5 号 275. 07 bA 294. 63 bB 277. 38 aA 282. 36 bA 3. 70∗∗
陕综 3 号 261. 62 cB 278. 42 cC 269. 33 bB 269. 79 cB - 8. 87∗∗
中综 3 号 262. 49 cB 295. 32 bB 280. 48 aA 279. 43 bA 0. 77
中综 4 号 264. 71 cB 291. 53 bB 272. 02 bA 276. 09 bA - 2. 57
WBMC⁃4 284. 61 aA 313. 84 aA 299. 68 aA 299. 38 aA 20. 72∗∗
LSD 0. 05 7. 96 7. 96 7. 96 9. 33 2. 60
LSD 0. 01 10. 48 10. 48 10. 48 12. 41 3. 69
5号 ×辽旅综、中综 5 号 ×陕综 3 号外,其余 21 个组合
的株高均高于对照吉单 261;除中群 12 ×东农群体外,
其余 23个组合穗位均高于对照吉单 261;WBMC - 4 与
3个测验种群体的杂交组合株高和穗位相对较高。
2􀆰 5  倒折率
由表 8 可知,除豫综 5 号外,其余 7 个群体倒折率
均高出对照吉单 261(3􀆰 38 % )。 一般配合力分析表
明,东农群体、辽旅综、中综 3 号 GCA正向效应相对较
高,分别为 1􀆰 55% 、3􀆰 47% 、0􀆰 82 % ,且辽旅综达到极
显著水平;吉综 A、豫综 5 号、陕综 3 号、中综 4 号、
WBMC - 4 GCA 表现为负向效应,分别为 - 1􀆰 89% 、
-1􀆰 19% 、 - 0􀆰 68% 、 - 0􀆰 58% 、 - 1􀆰 50 % ,且吉综 A
达到显著水平。 以测验种为亲本的 24 个组合中,除中
群 11 × 豫综 5 号、中群 11 × 陕综 3 号、中群 11 ×
WBMC -4、中群 12 ×东农群体、中群 12 ×豫综 5 号、
中群 12 × WBMC - 4 外,其余 18 个组合倒折率均高于
对照,介于 4􀆰 02%至 12􀆰 59 %之间,其中东农群体和
辽旅综与 3 个测验种的杂交组合倒折率均较高。
3412
核  农  学  报 28 卷
表 7  东北区环境下杂交组合、群体的穗位高自身和一般配合力表现
Table 7  Mean ear height of crosses, parental means, general combining ability (GCA) effects between
eight maize populations and three testers evaluated in northeast China
群体
Populations
中综 5 号 × Py
‘Csyn 5’ × Py
中群 11 × Py
‘Cpop. 11’ × Py
中群 12 × Py
‘Cpop. 12’ × Py
群体表现
Performance
均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value GCA
东农群体 115. 04 dC 114. 32 dC 101. 61 fD 110. 59 cC - 11. 74∗∗
吉综 A 125. 47 cB 125. 40 cB 118. 19 dC 126. 96 bA 0. 95
辽旅综 119. 24 dC 121. 89 cB 111. 48 eC 137. 82 aA - 4. 53∗∗
豫综 5 号 123. 63 cB 119. 37 dC 112. 60 eC 113. 43 cB - 3. 53∗∗
陕综 3 号 126. 02 cB 116. 66 dC 112. 51 eC 122. 70 bB - 3. 67∗∗
中综 3 号 126. 26 cB 127. 97 cB 120. 55 dB 130. 01 aA 2. 86∗∗
中综 4 号 121. 92 cB 125. 06 cB 116. 38 dC 127. 05 bA - 0. 94
WBMC -4 146. 00 aA 143. 28 aA 138. 72 bA 133. 68 aA 20. 60∗∗
LSD 0. 05 6. 41 6. 41 6. 41 8. 48 2. 14
LSD 0. 01 8. 46 8. 46 8. 46 11. 27 3. 03
表 8  东北区环境下杂交组合、群体的倒折率及一般配合力表现
Table 8  Mean stalk lodging of crosses, parental means, and general combining ability (GCA) effects
between eight maize populations and three testers evaluated in northeast China
群体
Populations
中综 5 号 × Py
‘Csyn 5’ × Py
中群 11 × Py
‘Cpop. 11’ × Py
中群 12 × Py
‘Cpop. 12’ × Py
群体表现
Performance
均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value 均值 Mean value GCA
东农群体 9. 09 aA 8. 10 aA 4. 02 bB 7. 85 aA 1. 55
吉综 A 5. 05 bB 4. 80 bB 1. 05 cB 7. 65 aA - 1. 89∗
辽旅综 12. 59 aA 9. 73 aA 4. 63 bB 7. 88 aA 3. 47∗∗
豫综 5 号 8. 82 aA 2. 39 bB 1. 78 bB 1. 58 bA - 1. 19
陕综 3 号 7. 74 aA 2. 58 bB 4. 19 bB 6. 87 aA - 0. 68
中综 3 号 8. 29 aA 4. 77 bB 5. 95 bA 5. 29 aA 0. 82
中综 4 号 6. 11 bA 4. 17 bB 4. 53 bB 6. 77 aA - 0. 58
WBMC -4 6. 17 bA 3. 10 bB 2. 80 bB 4. 57 aA - 1. 50
LSD 0. 05 5. 04 5. 04 5. 04 5. 17 1. 62
LSD 0. 01 6. 65 6. 65 6. 65 6. 87 2. 30
3  讨论
3􀆰 1  测验种的选择
本文选用综合种中综 5 号、中群 11 和中群 12 为
测验种,主要考虑到 2 方面:一是综合种群体遗传基础
复杂,测定材料配合力时能反映基因的加性效应,一般
配合力信息相对准确[21];二是测验种系谱构成清晰,
其中中综 5 号是由四平头自交系组建的群体,中群 11
为美国综合种 Lancaster 的改良种质,中群 12 是美国
综合种 BSSS 的改良种质,分别代表了目前东北区利
用的 D、B和 A群种质。 因此,通过将供试群体与测验
种测配,可进一步明确其与东北主要种质的配合力和
杂种优势关系。
3􀆰 2  8 个群体在东北区的表现
通过评价 8 个供试群体在东北区环境下产量、抽
丝期、株高、穗位高和倒折率的表现和配合力效应,可
明确其在东北区的育种应用潜力。 其中东农群体自身
4412
  12 期 8 个群体在我国东北区玉米育种应用中的潜力分析
产量相对较低,抽丝期、株高和穗位高与对照吉单 261
相近,倒折率较高,抽丝期、株高和穗位高配合力表现
优良,但产量和倒折率配合力表现不佳,今后应加强对
产量表型和配合力的改良。 吉综 A 自身产量相对较
高,抽丝期比对照吉单 261 晚 4􀆰 3 d,株高、穗位高和倒
折率均高于对照;产量、抽丝期和倒折率配合力表现优
良,但株高和穗位高配合力表现不佳,该群体总体表现
较好,今后可进一步侧重对生育期、株型和抗倒折性状
进行改良。 辽旅综自身产量相对较低,抽丝期迟于对
照 3􀆰 9 d,株高超过对照 12􀆰 95 cm,穗位高超过对照
28􀆰 44 cm,倒折率超过对照 4􀆰 00 % ;抽丝期、株高和穗
位高配合力表现优良,而产量和倒折率配合力表现不
佳,今后在针对产量性状进行群体改良的同时,应注重
对株型和抗倒折等性状的选择。 豫综 5 号自身产量较
高,抽丝期晚于对照 4􀆰 6 d,株高和穗位高于对照,倒折
率低于对照;株高配合力表现不佳,其余性状配合力表
现优良,今后可继续对产量、表型和生育期性状进一步
进行群体改良;陕综 3 号自身产量相对较低,抽丝期晚
于对照 2􀆰 2 d,株高略高于对照,穗位较高(超过对照
13􀆰 32 cm),倒折率较大(超过对照 2􀆰 98 % );抽丝期、
株高、穗位高和倒折率配合力表现优良,但产量配合力
表现较差,今后应侧重对产量自身和配合力表现进行
轮回选择。 中综 3 号自身产量相对较高,抽丝期晚于
对照 2􀆰 8 d,株高较高(超过对照 17􀆰 21 cm),穗位较高
(超过对照 20􀆰 63 cm),倒折率略高于对照;产量配合
力表现优良,但其余性状表现不佳,今后如在东北区利
用,需在改良产量的同时,应侧重生育期、株型和抗性
的选择;中综 4 号自身产量相对较高,抽丝期和倒折率
略低于对照,株高超过对照 13􀆰 87 cm,穗位高于对照
17􀆰 67 cm。 该群体产量、株高、穗位高和倒折率配合力
表现优良,但抽丝期配合力表现不佳。 今后在改良产
量的同时,应侧重其他农艺性状的选择,如降低株高和
穗位高、提早开花期等;WBMC - 4 自身产量相对较
低,抽丝期相对最晚(超过对照 6􀆰 8 d),株高相对最高
(超过对照 37􀆰 16 cm),穗位也相对较高(超过对照
24􀆰 30 cm),倒折率略低于对照。 其产量和倒折率配合
力表现优良,而抽丝期、株高和穗位高配合力表现较
差。 今后若在东北区利用该群体,应主要以改良产量
为目标,兼顾对开花期和株型的选择。
3􀆰 3  优良群体在东北区的利用途径
通过评价 8 个群体与我国种质的配合力和杂种优
势效应,吉综 A、豫综 5 号、中综 3 号、中综 4 号等群体
在东北区环境下产量性状 GCA表现优良,具有较大的
利用潜力。 在以测验种中综 5 号、中群 11 和中群 12
为亲本的杂交组合中,中综 5 号 ×吉综 A、中群 12 ×豫
综 5 号、中综 5 号 ×中综 3 号、中群 12 ×中综 4 号等组
合 SCA 表现为负向效应,且中亲优势值较低,表明吉
综 A和中综 3 号与 D群种质,豫综 5 号和中综 4 号与
A群种质遗传关系较近。 从遗传构成来看,吉综 A 是
英粒子血统自交系合成的综合种。 豫综 5 号虽是由
Reid和 Lancaster两部分组成,但经改良后其遗传结构
更偏向于 Reid 种质,而远离 Lancaster 种质[11]。 中综
3 号是旅大红骨血缘的自交系合成的综合种,中综 4
号是以美国 PN血缘为主的群体,属于 Reid 类(A 群)
种质[16]。 另外,杨爱国等[5]以代表我国主要种质的骨
干自交系为测验种,分析了 27 个国内外玉米群体与我
国种质在西南区的配合力和杂种优势关系,发现吉综
A和中综 3 号与旅大红骨种质(D 群)遗传关系较近,
印证了本试验的研究结果。
建议在群体适应性改良的基础下,将豫综 5 号和
中综 4 号与 A群种质,吉综 A和中综 3 号与我国 D群
体种质,通过构建复合种质并进行改良,进而提高我国
相应种质类群内的遗传方差,拓宽种质基础。 此外,在
本试验东北环境下中群 12 ×豫综 5 号、中群 12 ×中综
4 号、中综 5 号 ×吉综 A、中综 5 号 ×中综 3 号组合产
量较高,抽丝期、株高和穗位高适中,较抗倒折,今后可
将这些复合群体逐步改良,充分挖掘我国现有种质储
备资源,进一步拓宽我国东北区玉米的种质基础。
4  结论
通过评价 8 个国内玉米群体的配合力和杂种优势
效应,结果表明吉综 A、豫综 5 号、中综 3 号、中综 4 号
等 4 个群体在东北区有较大的利用潜力,研究结果将
为今后玉米种质改良与创新奠定理论基础。
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6412
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2014,28(12):2139 ~ 2147
Utilization Potential of Eight Populations for Maize Breeding in
Northeast China
YONG Hong⁃jun1,2   WANG Li⁃ming3   LI Ming⁃shun2   ZHANG De⁃gui2
PAN Guang⁃tang1   ZHANG Shi⁃huang2   LI Xin⁃hai2   RONG Ting⁃zhao1
( 1 Maize Research Institute, Sichuan Agricultural University, Ya’an, Sichuan  625014; 2 Institute of
Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing  100081;3 Academy of Agricultural Sciences
of Enshi Tujia and Miao Autonomous Prefecture,Enshi, Hubei  445000)
Abstract:The objective of the study was to evaluate breeding potential of eight populations for utilization in northeast
China. Eight maize populations were test⁃crossed with ‘ Csyn. 5’, ‘ Cpop. 11’, and ‘ Cpop. 12’ which represent
Chinese heterotic groups, respectively in an augmented NCII mating design. Twenty⁃four crosses and eleven parental
populations were evaluated at Gongzhuling in Jilin Province and Shenyang in Liaoning Province to analyze combining
abilities and heterosis of the eight populations for grain yield (GY), days to silking (DS), ear height (EH), stalk
lodging (SL). The results showed four populations, ‘Jilin synA’, ‘Henan syn5’, ‘Csyn3’, and ‘Csyn4’, had high
breeding potential in northeast China, because they had better per se performance and general combining ability (GCA).
Four crosses, ‘Csyn 5 × Jilin synA’, ‘Cpop. 12 × Henan syn5’, ‘Csyn5 × Csyn3’, and ‘Cpop. 12 × Csyn4,’ had
negative specific combining ability (SCA) and low mid⁃parent heterosis (MPH), and they showed high GY, moderate
DS, PH, EH, and low SL. We recommended to compose populations or composites between ‘Henan syn5’, ‘Csyn4’
and group A germplasm, ‘ Jilin synA’, ‘Csyn3’, and the group D germplas. in order to broaden genetic basis of
Chinese northeast germplasm.
Key words:Zea mays L. ; Populations; Combining ability; Heterosis; Utilization potential
7412