全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(12): 2170−2177 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-02-02)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 李新海, E-mail: Lixh@mail.caas.net.cn, Tel: 010-82108598; 高志强, E-mail: gaozhiqiang164@126.com,
Tel: 0354-6288373
第一作者联系方式: E-mail: mlddym@163.com
Received(收稿日期): 2012-05-31; Accepted(接受日期): 2012-09-05; Published online(网络出版日期): 2012-10-08.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20121008.1256.004.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.02170
12个外来玉米群体与我国主要种质配合力效应和杂种优势分析
王建军 1,2,3 雍洪军 2 张晓聪 2 李明顺 2 张德贵 2 白 丽 2
高志强 1,* 张世煌 2 李新海 2,*
1 山西农业大学农学院, 山西太谷 030801; 2 中国农业科学院作物科学研究所 / 作物分子育种国家工程实验室, 北京 100081; 3 山西
省农业科学院玉米研究所, 山西忻州 034000
摘 要: 国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)和美国玉米带种质含有丰富的遗传变异, 是拓展我国玉米种质基础的重
要来源。本文采用 NCII 遗传交配设计, 以中综 5 号、中综 6 号和中综 7 号综合种为测验种, 与 12 个外来群体配制
36个组合。以郑单 958为对照, 2009—2010年分别在北京顺义、山东济南和河南新乡进行产量及相关性状测定。利
用 Miranda Filho-Geraldi 模型, 评价外来群体主要性状配合力效应及杂种优势表现。结果表明, Pob43、La Posta、
Pob21、Pob32、Pob49、Pob501等群体的产量及相关性状 GCA表现优良。群体 Pob49、Pob501与我国 PA种质, Pob32、
BS29与我国 PB种质, Pob43、La Posta与我国 D群四平头种质的遗传关系较近。因此, 在改良外来群体适应性的基
础上, 可以我国 A、B和 D类群种质为核心, 将群体 Pob21、Pob49、Pob501与 A群种质, Pob32与 B群种质, Pob43、
La Posta与 D群的四平头种质构建复合种质并进行改良, 逐步拓宽我国主要种质类群的遗传基础。
关键词: 玉米; 一般配合力; 特殊配合力; 中亲杂种优势; 品种效应
Combining Ability and Heterosis Effects between 12 Exotic Maize Populations
and Domestic Germplasm
WANG Jian-Jun1,2,3, YONG Hong-Jun2, ZHANG Xiao-Cong2, LI Ming-Shun2, ZHANG De-Gui2, BAI Li2,
GAO Zhi-Qiang1,*, ZHANG Shi-Huang2, and LI Xin-Hai2,*
1 College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences
/ National Engineering Laboratory of Crop Molecular Breeding, Beijing 100081, China; 3 Maize Research Institute, Shanxi Academy of Agricultural
Sciences, Xinzhou 034000, China
Abstract: The introgression of exotic maize (Zea mays L.) germplasm with abundant genetic variation from International Maize
and Wheat Improvement Center (CIMMYT) and the United States could be an important approach for broadening the genetic
basis of maize germplasm used in China. The objectives of this study were to evaluate combining ability and heterosis effects
between exotic and domestic maize populations by Miranda Filho-Geraldi model. Twelve populations from the United States and
CIMMYT were test-crossed with three domestic populations (Csyn 5, Csyn 6, and Csyn 7) in an NCII mating design. Thirty-six
crosses and one commercial hybrid (Zhengdan 958) were evaluated in 2009 and 2010 at Shunyi in Beijing, Jinan in Shandong
province, and Xinxiang in Henan Province. The results showed that the populations Pob43, La Posta, Pob21, Pob32, Pob49, and
Pob501 had a good performance in GCA of yield and related traits. Pob49 and Pob501 were closer to PA germplasm; Pob32 and
BS29 were closer to PB germplasm; Pob43 and La Posta were closer to Sipingtou germplasm. Therefore, on the based of exotic
germplasm adaptation, we recommended to compose populations or composites between Pob21, Pob49, Pob501, and domestic
heterotic group A, Pob32 and domestic heterotic group B, as well as Pob43, La Posta, and domestic heterotic group D germplasm,
in order to broaden genetic basis of domestic germplasm groups.
Keywords: Zea mays L.; General combining ability; Specific combining ability; Mid-parent heterosis; Variety effects
第 12期 王建军等: 12个外来玉米群体与我国主要种质配合力效应和杂种优势分析 2171


目前, 我国玉米(Zea mays L.)育种常用的种质
类群主要为A群(BSSS和 PA)和 B群(Lancaster和 PB)
和 D 群(四平头和旅大红骨)[1-3]。研究表明, 我国现
有的 Reid与 Lancaster种质间遗传差异相对较小, 两
类种质间等位基因差异仅为 25%, 这在一定程度上
限制了种质改良与创新和杂种优势利用水平[4]。国
际玉米小麦改良中心(CIMMYT), 拥有丰富的热带、
亚热带玉米种质, 这些种质具有产量潜力高、抗逆
性强、根系发达、持绿期长等优点[5]。通过多位研
究工作者采用多种方法进行多层次的研究与评价 ,
已鉴定出 Pob21、Pob32、Pob43、Suwan1等一批有
应用潜力的群体, 并就其利用途径进行讨论与实践
探索[6-10]。美国拥有丰富的温带种质如 BS29(S)C3、
CGSS(S1–S2)C5 等群体, 它们优良等位基因频率较
高[11-14], 具有茎秆强韧、早熟、产量潜力大、出籽
率高、经济系数高等突出的优良特性[15]。因此, 引
进、鉴定 CIMMYT和美国优良种质, 明确国内外种
质间的杂种优势关系, 依照杂种优势群原理改良外
来群体, 合成综合种、复合群体等是拓宽我国现有
玉米种质基础、提升育种水平的重要途径[16]。
Miranda Filho-Geraldi 模型[17]已被用于不完全
双列杂交设计, 通过分析群体的一般配合力、品种
效应、特殊配合力、杂种优势等效应, 评价玉米群
体的表现及杂种优势关系[18-21], 其中品种效应反映
了供试材料的平均表现, 是评价亲本和组合优劣的
重要指标[22]。本文主要目的是评价 CIMMYT及美国
玉米种质在华北及黄淮海区的产量及相关性状的配
合力效应及杂种优势表现, 研究以我国 A 群、B 群
和 D 群种质为核心, 利用优良外来种质拓宽我国玉
米种质类群、增加有效遗传变异的途径。
1 材料与方法
1.1 材料
12个外来玉米群体, 包含 9个 CIMMYT群体和
3 个美国玉米群体; 3 个测验种为中综 5 号、中综 6
号和中综 7号。种质信息列于表 1。
1.2 田间试验
以 12个外来群体为父本, 3个测验种为母本, 采
用 NCII遗传交配设计, 2008年冬在海南三亚南滨试
验基地配制 36个测交组合。2009年和 2010年将 15
个群体、36 个群体×测验种组合和 1 个对照种(郑单
958)种植在山东济南、河南新乡和北京顺义。田间
试验采用不完全区组设计, 3 次重复, 2 行区, 行长
5 m, 行距 0.6 m, 每区 32株, 密度设置为 51 000株
hm−2。田间调查株高(cm)和抽丝期(d), 人工收获后
室内随机每行抽取 10个果穗考察穗行数、行粒数、
百粒重(折算成 14%含水量的百粒重 g)和籽粒产量
(折算成 14%含水量的公顷产量 t hm−2)。
1.3 数据统计分析
利用 SAS[23]软件的 PROC MIXED 和 PROC
GLM程序对每个环境各性状进行单点分析, 然后进
行多个环境联合方差分析并计算校正值。年份、环
境、区组为随机变量, 品种为固定变量。采用Miranda
Filho-Geraldi 模型[17]计算行粒数、百粒重和籽粒产
量、株高、抽丝期的品种效应(vj)、品种杂种优势效
应(hj)、一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)效应
值。依据穗行数、行粒数、百粒重和籽粒产量配合
力表现, 评价供试群体的应用潜力, 鉴定优良外来
群体。通过株高、抽丝期性状的品种效应评价外来
群体的适应性。Miranda Filho-Geraldi模型为:
ijY = μ+αd+0.5 (vi+vj) +θ ( h +hi+hj+SCAi)+ ije
其中, Yij为一组亲本 i与另一组亲本 j杂交后代表型
值; µ为所有亲本的均值; d为两组亲本均值差; vi、vj
为亲本 i 和亲本 j 的品种效应, 用来评价亲本 i 和 j
在试验环境下的适应性; h 为所有杂交组合平均杂
种优势; hi和 hj为相对两组亲本的品种杂种优势效应;
SCAij为一组亲本 i 与另一组亲本 j 杂交组合的特殊
配合力; ije 为试验误差; 一般配合力 GCAi与 vi和 hi
具有线性关系 GCAi=0.5vi+hi [24]。中亲杂种优势 Hm%=
[F1−1/2(P1+P2)]/1/2(P1+P2), 其中 F1为测交组合产量,
P1和 P2为亲本产量。
2 结果与分析
2.1 方差分析
联合方差分析表明(表 2), 穗行数、行粒数、百
粒重、产量、株高和抽丝期 6 个性状在外来群体、
外来群体与测验种杂交组合间存在极显著差异。年
份间差异除株高外, 其余性状均达显著或极显著水
平。所有性状的环境×群体互作效应差异均达到极显
著水平。配合力方差分析表明, 供试群体所有性状
的品种效应(vi)、品种杂种优势效应(hi)、特殊配合力
(SCA)、杂种优势效应的方差均达到显著或极显著水
平。通过计算各效应方差占总变异的比例(图 1), 发
现所有供试性状的品种效应方差大于杂种优势方
差。这表明, 在供试材料中, 基因加性效应比非加性
效应对杂交组合诸性状表达的贡献更重要。
2172 作 物 学 报 第 38卷

表 1 12个供试群体和 3个测验种的遗传组成
Table 1 Genetic constitution of 12 maize populations and three testers used in this study
试验材料
Germplasm
来源
Origin
种质特征
Pedigree and characteristics
Pob21 CIMMYT 含有多个 Tuxpeno种族的种质及 Pool 24的 16个家系的血缘。
Developed from mutiple lines in Tuxpeno and sixteen families in Pool 24.
Pob32 CIMMYT 亚热带中早熟白色硬粒型群体, 着重对抗穗腐病进行改良.
Subtropical, intermediate maturity, white dent material. Emphasis on ear rot resistance.
Pob43 CIMMYT 热带晚熟白色马齿型群体, 含 Tuxpeno和 La Posta种质, 着重对抗条斑病进行改良。
Tropical, late maturity, white dent, Tuxpeno and La Posta-based material. Emphasis on streak resistance.
Pob49 CIMMYT 热带、亚热带中早熟白色马齿型群体, 由来自 Tuxpeno Cremal C17的 240FS家系合成。
Tropical and subtropical, intermediate maturity material with white dent grain, selected from 240 FS
families from Tuxpeno Crema C17.
Pob501 CIMMYT 亚热带中熟白色半马齿型群体。
Subtropical mid-altitude white semi-dent material.
Pool26 CIMMYT 热带中熟黄色半硬粒型复合群体。
Tropical, intermediate maturity, yellow semi-flint material.
QPM-Y CIMMYT 热带亚热带低地晚熟群体, 由美国马齿 QPM 群体家系合成, 赖氨酸和色氨酸含量比普通玉米群体
高 60%~70%。
Lowland, tropical/subtropical, late maturity material developed from dent U.S. QPM germplasm. Higher
lysine and tryptophan content than that of normal maize populations up to 60%–70%.
SG-Y CIMMYT 热带晚熟高秆黄色马齿型群体, 即使在收获期仍有保持鲜绿的趋势。
Tropical, late maturity, tall, yellow dent material with good yield potential. Tendency to stay green even
at harvest time.
La Posta CIMMYT 热带晚熟高秆白马齿型群体, Tuxpeno的衍生群体。
Lowland, tropical, late maturity, white dent material derived from Tuxpeno.
BS16 USA 由 ETO复合群体经过 6轮混合选择, 对产量和农艺性状进行两轮 S1轮回选择。
Developed through six cycles of mixed bulk selection on ETO synthetic population and two cycles of S1
recurrent selection for grain yield and agronomic traits.
BS29 美国 USA 对 Suwan-1进行 5轮混合选择后适应美国玉米带环境的改良群体。
Developed from Suwan-1 after five cycles of mass selection for adaptation to USA Corn Belt
environments.
BS30 美国 USA Iodent种质, 由 19个 Iodent自交系相互交配合成的综合种, 黄色马齿型。
Yellow dent material, developed by intermating 19 Iodent lines.
测验种 Tester
中综 5号
Csyn 5
中国 China 由 38个四平头种质的自交系均衡杂交合成的综合种, 属于四平头类群。
Developed by 38 inbred lines from Sipingtou germplasm.
中综 6号
Csyn 6
中国 China 由多个 78599种质的自交系均衡杂交合成的综合种, 属于 PB类群。
Developed by multiple 78599 inbred lines from PB germplasm.
中综 7号
Csyn 7
中国 China 由 20多个 PA自交系均衡杂交合成的综合种, 属于 PA群。
Developed by more than 20 inbred lines from PA germplasm.

2.2 12个外来玉米群体主要性状的配合力效应
参试的 CIMMYT群体穗行数、行粒数、百粒重
和产量的 GCA效应均较高, 平均分别为 0.05、0.19、
0.42 g和 0.24 t hm−2, 且株高、抽丝期的品种效应也
较高, 平均为 6.07 cm、2.20 d; 美国群体的穗行数、
行粒数、百粒重、产量 GCA效应均较低, 平均分别
为−0.16、−0.57、−1.27 g和−0.72 t hm−2, 株高、抽丝
期的品种效应也较低, 平均为−18.21 cm和−6.59 d。
9个 CIMMYT群体中(表3和表4), 除群体QPM-
Y和 Pob501外, 其余 7个群体株高和抽丝期的品种
效应都为正向效应。群体 Pob21的百粒重 GCA效应
最高(1.75 g), 行粒数和产量GCA表现较好, 分别为
1.5和 0.41 t hm−2。Pob32表现为减少行粒数, 增加
穗行数、百粒重, 产量 GCA为正效应(0.25 t hm−2)。
Pob43产量 GCA表现最好(0.99 t hm−2), 行粒数、百
粒重 GCA 效应较高, 但穗行数 GCA 为负效应。
Pob49 的百粒重 GCA 效应最高(1.44 g), 穗行数
GCA为正效应, 但行粒数GCA表现较低, 影响产量
GCA表现(0.25 t hm−2)。Pob501表现为减少穗行数
和行粒数, 增加百粒重, 产量 GCA 效应较高(0.27 t
hm−2)。Pool 26的穗行数、行粒数 GCA均表现正效
应, 但产量 GCA效应较低(0.05 t hm−2)。SG-Y的穗
行数、行粒数和百粒重 GCA 均为负向效应, 产量
GCA 效应一般(−0.17 t hm−2)。QPM-Y 的行粒数

第 12期 王建军等: 12个外来玉米群体与我国主要种质配合力效应和杂种优势分析 2173


表 2 12个外来玉米群体主要农艺性状的联合方差分析
Table 2 Joint analysis of variance for the agronomic traits in twelve exotic maize populations
变异来源
Source
自由度
df
穗行数
KRN
行粒数
KPR
百粒重
100-KW
产量
GY
株高
PH
抽丝期
DS
年份 Year 1 2.35* 9.31* 495.04** 6.37* 58.55 45.36*
环境 Environment 2 30.08** 695.33** 400.50** 102.34** 35062.36** 4285.19**
区组 Block 12 1.67* 1.58* 1.57* 0.99* 203.06** 145.38**
群体 Population 50 2.50** 28.84** 44.23** 5.55** 1029.56** 8505.16*
品种效应 vi 11 7.96** 66.43** 70.34** 9.70** 3307.65** 30.19**
组间 Groups 1 0.50* 210.26** 77.62** 31.05** 9068.41** 1408.61*
杂种优势 Heterosis 36 0.95** 14.13** 12.85** 3.14** 352.58** 1163.84**
品种杂种优势 hi 11 1.42** 12.22** 13.72** 4.01** 212.48** 1.81**
特殊配合力 Specific heterosis 33 0.40** 4.16** 3.72** 0.64** 93.58** 2.99**
环境×群体 Environment×populations 200 0.27** 4.63** 2.93** 0.59** 87.91** 4234.49**
环境×品种效应 Environment×varieties [i] 22 0.39** 7.18** 3.28** 0.74** 214.91** 178.46**
环境×组间 Environment×groups 2 0.79** 15.45** 3.54* 1.41** 344.80** 5.81**
环境×杂种优势 Environment×heterosis 72 0.24 3.96** 2.57** 0.53** 55.13 30.52**
环境×品种杂种优势 Environment×variety heterosis [i] 22 0.27 7.71** 2.64** 0.65** 70.65** 0.96*
环境×特殊配合力 Environment×specific heterosis 66 0.24 ns 2.33 ns 2.25** 0.44 ns 47.8* 1.16*
表中数据为均方值 MS; *和**分别表示在 0.05和 0.01水平差异显著; ns表示在 0.05水平上差异不显著。
*, **: significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively; ns, no significance at 0.05 level. KRN: kernel row number;
KPR: kernel number per row; 100-KW: 100-kernel weight; GY: grain yield; PH: plant height; DS: days to silking.



图 1 农艺和产量性状的品种效应、区组效应和杂种优势效应方
差所占的比例
Fig. 1 Percentage of variance for variety, groups, and
heterosis effects of the agronomic and yield traits
KRN: 穗行数, KPR: 行粒数, KW: 百粒重, GY: 产量, PH: 株高,
DS: 抽丝期。
KRN: kernel row number; KPR: kernel number per row; KW: 100-kernel
weight; GY: grain yield; PH: plant height; DS: days to silking.

和百粒重 GCA表现较差, 产量 GCA效应较低(−0.73 t
hm−2)。La Posta行粒数 GCA效应最高(2.13), 同时表
现为增加百粒重, 产量 GCA表现较好(0.83 t hm−2)。
3 个美国群体(表 3)的株高和抽丝期的品种效应
均为负值, 表现出早熟的特点。BS16、BS29的穗行
数、行粒数、百粒重、产量 GCA效应均较差。BS30
表现增加穗行数, 但百粒重、行粒数 GCA为负效应,
且百粒重GCA效应最低(−2.76 g), 产量GCA表现最
差(−1.17 t hm−2)。综合分析表明, Pob43、La Posta、
Pob21、Pob501、Pob32、Pob49等群体穗部性状 GCA
表现优良, 产量 GCA效应高。
2.3 12 个外来玉米群体与中国种质间杂种优势
关系
12个外来群体与 3个测验种(中综 5号、中综 6
号和中综 7 号)的产量 SCA 效应和中亲杂种优势如
图 2和图 3所示, SCA效应变幅为−0.41~0.38 t hm−2,
中亲杂种优势值变幅为 9.40%~56.54%。在以中综 5
号为测验种的组合中, 中综 5 号×Pob49、中综 5 号
×Pob501、中综 5号×Pool 26、中综 5号×Pob21产量
SCA效应较高, 分别为 0.31、0.38、0.14和 0.11 t hm−2,
且组合间表现出较强的中亲杂种优势; 中综 5 号×
Pob43、中综 5号×La Posta、中综 5号×BS16、中综
5 号×BS30 产量 SCA 较低, 分别为−0.35、−0.31、
−0.37 和−0.18 t hm−2, 且中亲杂种优势也相对较低;
其余 4个外来群体与中综 5号的测交组合产量 SCA
效应绝对值趋于 0, 不能准确判断它们与中综 5号的
杂种优势关系。
在以中综 6号为测验种的组合中, 产量 SCA效
应值最高的组合为中综 6号×Pob43 (0.21 t hm−2)、中
综 6号×BS30 (0.27 t hm−2), SCA较低的组合为中综 6
号×Pob32 (−0.40 t hm−2)、中综 6号×BS29 (−0.19 t
hm−2), 且组合间也表现出较弱的中亲杂种优势; 其
余 8 个组合产量 SCA 效应绝对值趋于 0, 不能准确
判断它们与中综 6号的杂种优势关系。
2174 作 物 学 报 第 38卷

表 3 12个外来群体农艺和产量性状一般配合力和品种效应估值
Table 3 Estimates of general combining ability and variety effects for agronomic and yield traits of twelve exotic maize populations
一般配合力效应 GCA effects 品种效应 Variety effects
群体
Population 穗行数
Kernel row number
行粒数
Kernel number per row
百粒重
100-kernel weight (g)
产量
Grain yield (t hm−2)
株高
Plant height (cm)
抽丝期
Days to silking (d)
Pob21 –0.55 1.50 1.75 0.41 2.91 2.11
Pob32 0.36 –0.54 0.36 0.25 8.32 5.41
Pob43 0.02 1.31 0.42 0.99 14.46 2.52
Pob49 0.15 –0.46 1.44 0.25 22.88 7.48
Pob501 –0.15 –0.20 0.44 0.27 –0.12 3.64
Pool 26 0.42 0.01 –0.05 0.05 11.16 0.36
SG-Y –0.21 –0.02 –0.01 –0.17 8.88 1.36
QPM-Y 0.51 –2.00 –0.69 –0.72 –17.26 –6.48
La Posta –0.05 2.13 0.13 0.83 13.40 3.36
BS16 –0.67 –0.87 –0.69 –0.79 –17.89 –7.48
BS29 –0.07 –0.57 –0.35 –0.19 –18.42 –6.14
BS30 0.26 – 0.26 –2.76 –1.17 –18.31 –6.14

表 4 12个外来群体、3个测验种和 36个 Fl组合在 5个环境下的产量均值
Table 4 Grain yield means of 12 exotic, three Chinese maize populations and 36 Fl’s from all crosses over five environments in China (t hm−2)
群体
Population
中综 5号
Csyn 5
中综 6号
Csyn 6
中综 7号
Csyn 7
亲本 1组合均值
Mean in crosses of Group 1
亲本 1均值
Mean of Group 1
Pob21 7.44 7.57 7.80 7.60 6.31
Pob32 7.26 7.05 8.03 7.45 4.89
Pob43 7.56 8.40 8.59 8.18 6.22
Pob49 7.48 7.48 7.37 7.44 4.93
Pob501 7.58 7.40 7.40 7.46 5.97
Pool 26 7.11 7.31 7.31 7.24 6.88
SG-Y 6.86 6.95 7.25 7.02 5.91
QPM-Y 6.17 6.50 6.76 6.47 5.12
La Posta 7.44 8.04 8.58 8.02 5.70
BS16 5.76 6.53 6.90 6.40 4.79
BS29 6.83 6.81 7.35 7.00 5.62
BS30 5.58 6.30 6.21 6.03 4.56
亲本 2组合均值 Mean in crosses of Group 2 6.92 7.20 7.46
亲本 2均值 Mean of Group 2 4.63 6.48 5.59
亲本 1为外来群体、亲本 2为国内群体。
Goup1 and Group 2 are parents of exotic and Chinese maize populations, respectively.

在以中综 7 号为测验种的组合中, 中综 7 号
×Pob32、中综 7号×La Posta、中综 7号×BS16产量
SCA效应值较高, 分别为 0.32、0.29和 0.23 t hm−2;
中综 7号×Pob49、中综 7号×Pob501、中综 7号×Pool
26产量 SCA效应和中亲优势均较低, 其余 6个组合
SCA效应绝对值趋于 0, 不能准确判断它们与中综 7
号的杂种优势关系。
2.4 在PA×D杂种优势模式下 12个外来玉米群体
与我国种质杂种优势关系
12 个外来群体与测验种(中综 5 号和中综 7 号)
的产量中亲杂种优势和 SCA效应如图 3和图 4所示,
其中 SCA效应变幅为−0.36~0.36 t hm−2。在以中综 5
号为测验种的组合中, 中综 5号×Pob501、中综 5号×
Pob49产量 SCA效应依次最高, 分别为 0.36 t hm−2
和 0.33 t hm−2, 且组合间表现出较强的中亲杂种优
势, 中综 5号×Pool 26、中综 5号×Pob21产量 SCA
较高, 分别为 0.17 t hm−2和 0.10 t hm−2。Pob43、La
Posta、BS16、Pob32与中综 5号产量 SCA较低; 在
以中综 7 号为测验种的组合中, 中综 7 号×Pob43、
中综 7号×La Posta、中综 7号×BS16、中综 7号×Pob32
第 12期 王建军等: 12个外来玉米群体与我国主要种质配合力效应和杂种优势分析 2175




图 2 12个外来群体与我国 3个主要种质(中综 5号、中综 6号
和中综 7号)的产量 SCA 效应
Fig. 2 SCA effects between twelve exotic and three domestic
maize germplasm (Csyn 5, Csyn 6, and Csyn 7) for grain yield



图 3 12个外来群体与我国 3个主要种质(中综 5号、中综 6号
和中综 7号)的中亲优势
Fig. 3 Mid-parent heterosis between twelve exotic and three
domestic maize germplasm (Csyn 5, Csyn 6, and Csyn 7) for
grain yield



图 4 12个外来群体与我国种质(中综 5号和中综 7号)产量 SCA
效应
Fig. 4 SCA effects between twelve exotic and domestic maize
germplasm (Csyn 5 and Csyn 7) for grain yield

产量 SCA 效应值较高, 分别为 0.25、0.30、0.30 和
0.12 t hm−2, 且组合间表现出较强的中亲杂种优势。
Pob49、Pob501、Pool 26、Pob21 与中综 7 号产量
SCA效应较低。
3 讨论
3.1 供试群体的配合力和杂种优势效应
CIMMYT热带、亚热带玉米种质遗传基础较复
杂 , 美国温带种质系谱来源和杂种优势类群清晰 ,
两类种质均含有丰富的遗传变异, 可作为拓宽我国
玉米种质基础的优良供体。本试验通过系统评价 12
个外来玉米群体与我国种质的配合力和杂种优势效
应, 鉴定出 Pob43、La Posta、Pob21、Pob32、Pob49、
Pob501等群体在我国华北及黄淮海区域的产量及产
量相关性状 GCA表现优良, 具有较大的利用潜力。
除群体 Pob501株高的品种效应为负值外, 其余 4个
群体株高、抽丝期均表现出光周期敏感性, 直接利用
群体选育一环系有一定困难, 需要进行适应性改良。
在 3个测验种背景下, 中综 5号×Pob43、中综 5
号×La Posta、中综 6号×Pob32、中综 6号×BS29、
中综 7号×Pob49、中综 7号×Pob501等组合 SCA效
应和中亲杂种优势较低 , 表明亚热带马齿型群体
Pob49、Pob501与我国 PA种质的遗传关系较近; 硬
粒型 ETO 种质的 Pob32 和 Suwan1 种质的 BS29 与
我国 PB 种质的遗传关系较近 ; 具有中间性质的
Pob43、La Posta群体与我国 D群四平头种质的遗传
关系较近。在中综 5 号和中综 7 号 2 个测验种背景
下 , Pob32 与 D 群四平头种质遗传关系较近 , 而
BS29以微弱的优势偏向 D群, SG-Y游移于 PA群和
PB群种质之间, 其他 9个供试群体遗传关系没有明
显变化。分析系谱来源可知, BS29是经过 6轮混合
选择适应美国温带环境的 Suwan1种质, 这表明中国
的 D 群四平头种质偏向于 PB 或热带的 ETO 种质,
属于 NSS方向的种质类群。在 2个和 3个测验种背
景下, 群体 Pob32和 BS29都表现出偏向 PB种质和
D群四平头种质的方向, 从群体角度验证了 PB群和
D 群种质遗传关系较近。这些研究结果表明, 如果
把中国D群的四平头种质并入NSS或 ETO方向, 将
有利于简化外来种质扩增、改良与利用的策略和技
术途径。SG-Y为热带晚熟、白色半马齿型群体, 具
有中间型的模糊特征, 需要在短日照条件下进一步
测验它的 SCA效应, 然后确定杂种优势群归属。
Vasal等[25]在墨西哥热带、亚热带环境下鉴定出
Pob21、Pob43、Pob42 等一批有应用潜力的群体 ,
Pob21×Pob43、Pob43×Pob42产量较高、杂种优势较
强, 且 Pob43 与 Pob42 群体间特殊配合力正效应显
著。Reif 等[26]进一步分析 Pob43 与其他 CIMMYT
群体的遗传距离, 认为 Pob43 遗传多样性丰富, 可
作为热带玉米种质中新的杂种优势类群。李新海等[27]、
杨爱国等[28]、雍洪军等[29]分别在我国西南、东北地
区评价了CIMMYT群体在我国玉米育种中的应用潜
力, 均发现群体 Pob43、Pob49、Pob32 具有较高的
产量配合力, 并认为 Pob49 与 PA (相当于美国 SS),
Pob32与 NSS (非 Reid), Pob43与四平头种质的遗传
2176 作 物 学 报 第 38卷

关系较近, 这与本文研究结果相似。
本文同时评估了 3个美国温带玉米群体 BS16、
BS29和BS30在华北及黄淮海地区的表现, 发现这 3
个群体产量性状一般, 但株高和抽丝期表现优良。
虽然这 3 个美国群体在华北及黄淮海区域没有表现
出光周期敏感性, 但抗逆性较差、产量性状不佳, 影
响了他们在华北及黄淮海地区的应用潜力。如何在
该地区充分利用美国种质, 将是今后研究的重点。
3.2 外来群体的利用途径
合理利用优良的外来群体, 扩展玉米种质基础
是今后玉米商业育种取得突破的关键途径之一。作
者建议以我国华北及黄淮海地区 A、B 和 D 类群种
质为核心, 采用杂交或回交方式将外来优良种质导
入我国相应种质类群[16], 然后把 D 类群种质的不同
成员分别推向 A 和 B 两个方向, 有利于简化玉米改
良与创新的技术路线。针对 CIMMYT群体遗传基础
广泛、产量潜力大、抗逆和抗病性强等特点[5], 我们
可以将其择优用作外来种质供体, 克服我国温带玉
米种质基础狭窄、杂种优势不强、抗源少的难题。
同时建议采用优良群体 Pob49、Pob501 改良我国 A
群, 群体 Pob32改良 B群, Pob43、La Posta改良 D
群的四平头种质, 提高我国相应种质类群内的遗传
方差, 增加有效变异, 拓宽种质基础。美国已利用热
带群体与优良温带群体回交, 合成了含 25%热带种
质的 BS35、BS36、BS37、BS38等群体[30]。此外, 由
于 Pob32、Pob43、Pob49、Pob501、La Posta表现出
较高的产量 GCA效应和光周期敏感的特点, 建议采
用混合选择法进行适应性改良, 打破目标性状基因
与不良基因连锁, 获得适应性群体; 还可以将这些
外来群体与国内 OPVs 或综合种杂交, 建立复合群
体, 改良效果可能会更好, 更适合育种选系。
4 结论
鉴定出 Pob43、La Posta、Pob21、Pob32、Pob49、
Pob501 等群体的产量及相关性状 GCA 表现优良。
亚热带马齿型群体 Pob49、Pob501 与我国 PA 种质,
硬粒型 ETO 种质 Pob32 和 Suwan1 种质 BS29 与我
国 PB种质, 中间类型的 Pob43、La Posta群体与我
国 D群四平头种质的遗传关系较近。在改良外来群
体适应性的基础上, 可以我国 A、B 和 D 类群种质
为核心, 将群体 Pob21、Pob49、Pob501与 A群种质,
Pob32与 B群种质, Pob43、La Posta与 D群的四平
头种质构建复合种质并进行改良, 逐步拓宽我国主
要种质类群的遗传基础。
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