全 文 ：第26卷 第5期 作 物 学 报 V ol. 26, N o. 5
2000 年9月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA Sep. , 2000
中综3号玉米群体格子混合选择效果分析X
彭泽斌1 刘新芝1 孙福来2
(1中国农业科学院作物育种栽培研究所, 北京 100081; 2 山东省滨州地区农业局, 山东滨洲 256600)
提 要 用格子混合选择法完成了对中综3号玉米群体6轮混合选择, 并用5个测验种对C0、C2、C4和
C6进行N C˚ 交配。经过1995、1996年对测交后代的2年3点鉴定, 结果表明: 中综3号与5个测验种的测
交组合产量均逐轮提高。经6轮选择后, 群体籽粒产量每公顷增加了1155 (24. 05% ) kg, 平均每轮增加
192 (4. 01% ) kg。产量的一般配合力从C0的- 55. 87提高到C6的61. 01。同时, 穗长、行粒数、千粒重的
一般配合力均得到了显著提高。说明中综3号产量的改良、配合力的提高, 是穗部性状得到了综合改良
的结果。中综3号群体与5个测验种的杂种优势均得到显著改良。在产量性状配合力得到改良的同时,
中综3号株高、穗位高的一般配合力也得到显著提高。
关键词 玉米; 格子混合选择; 配合力; 杂种优势
Effects of Gr id M a ss Selection in ZZ3 M a ize Popula tion
PEN G Ze2B in LU X in2Zh i SUN Fu2L ai
(1 Institu te of C rop B reed ing and Cultivation, CA A S B eij ing 100081; 2B inzhou P ref ecture A g riculture B ureau, S hand ong
P rov ince, 256600)
Abstract Six cycles of grid m ass selection fo r grain yield and co rrelated traits have been
conducted in Zhongzong N o. 3 (ZZ3) population. T he C0、C2、C4 and C6 populations w ere
crossed w ith five testings in 1994. T he 20 tested com bin ingsw ere evaluated in 1995 and 1996 at
th ree locations. T he results show ed that the average gain fo r grain yield per cycle of ZZ3 w as
192kg ( 4. 01% ). T he general com bin ing ability (GCA ) fo r grain yield w as increased from
- 55. 87 of C0 to 66. 01 of C6, and the GCA for ear length, N o. of kernelsö row and 1000 kernel
w t. w ere increased sign ifican tly asw ell. T he heterosis betw een imp roved ZZ3 population and five
testings increased sign ifican tly as the cycle developed. T he GCA for grain yield had associated
w ith the increase of the GCA for p lan t heigh t and ear heigh t.
Key words M aize; Grid M ass selection; Com bin ing ability; H eterosis
在现代育种中玉米群体改良的主要目的已从对改良群体在生产中的直接应用, 转化为做
育种基础材料。因此, 现在衡量一个改良群体优劣的标准主要有4方面指标, 即: 丰产性, 配
合力, 杂优潜力, 综合抗性。
混合选择在玉米群体丰产性的改良方面成功的例子很多。如 Cardner[ 1 ]对“H ays Golden”
综合种进行4轮籽粒产量的混合选择, 平均每轮获3. 9% 的增益。Johnson [ 2 ]对热带玉米综合种
进行3轮混合选择, 平均每轮获11% 的进展。N N M ulam ba 和A R H allauer[ 3 ]对“K rug”(BSK)
X 国家“八五”攻关资助项目。
收稿日期: 1998207227, 接受日期: 1999204227
群体进行14轮混合选择, 获69% 产量增益。赖仲铭、杨克城[ 4 ]对温带种质综合种的3轮混合选
择, 平均每轮增产6. 2%。李洪杰[ 5 ]对“辽哈巨人”3轮混合选择, 平均每轮增产5. 6%。混合选
择在抗性选择方面, 也有很多成功的例子。如 J W D udley [ 6 ]对玉米群体抗倒性进行混合改良,
获得了与 S1选择法同等的效果。Zuber M S [ 7 ]用混合选择法成功地对玉米群体欧洲玉米螟抗
性进行了改良。但这一方法由于缺乏对单株后代的鉴定, 易受环境影响, 尤其在土壤地力差
异较大的地块, 对选择效果影响很大。为此, 本研究我们选择了受环境影响相对较小的格子
混合选择法。
玉米群体的产量、一般配合力、杂种优势潜力, 直接影响从中选出的玉米自交系的产量、
配合力、杂优潜力。格子混合选择由于缺乏对中选单株测交后代的鉴定, 对群体的配合力没
施加选择压力。因此, 格子混合选择法对产量配合力、杂优潜力的改良效果如何, 是我们必
须要解决的问题。目前, 在国内外还没见这方面的报道, 本文将重点研究这一问题。
1 材料与方法
本研究所用的基础群体中综3号Co 的合成方法已做过报道[ 8 ]。格子混合选择的做法是:
将各轮基础群体种植地块分成若干格子, 从每个格子中选择若干优良单株的优良果穗, 混合
脱粒合成下一轮群体。
1993年夏, 我们完成了对中综3号6轮格子混合选择。1994年夏, 我们将C0、C2、C4、C64
个群体, 以中自01、中自03、掖478三个自交系及农大60号、中单2号两个单交种为测验种, 采
用N C˚ 设计, 组配了20个测交组合。在测配过程中, 母本各取150株, 父本取300株花粉混匀
给母本授粉。收获时将母本150个果穗混合脱粒, 构成一个测交组合。5个测验种均为非亲缘
测验种。1995、1996年春, 将20个测交组合及5个测验种, 在北京中国农科院昌平试验基地、
郑州河南省科学院周口试验点、安徽省金寨县徐冲乡农技站对它们进行了2年3点鉴定。试验
设计采用随机区组设计, 4次重复, 5行区, 行长4m , 行距0. 7m , 株距0. 25m , 每行17株, 取中
间10株定点进行观察记载和考种。本文研究的性状有: 株高、穗位高、抽丝期、散粉期、抽丝
与散粉时间间隔 (PSS I)、籽粒产量、穗长、穗粗、穗行数、每行粒重、千粒重等。
本试验结果, 不同年份、地点的结果趋势基本一致, 将其按平均数法合并起来, 统一分
析。配合力分析按郭平仲 (1987)N C˚ 分析法处理[ 9 ]。
2 结果与分析
2. 1 群体测交组合的产量及遗传进度
中综3号群体经6轮格子混合选择后, 无论是群体自身的产量, 还是与5个测验种测交组
合的产量, 均得到了逐轮提高 (表1)。群体自身的产量从C0的每公顷4803 kg, 提高到C6的每
公顷5959 kg, 平均每轮增益192 (4. 01% ) kg (P< 0. 01) , 用最小二乘法估算的线性回归响应 b
为192 kg (P< 0. 01) , 两者非常接近。进一步分析表1, 可以发现中综3号的各轮群体与5个测
验种的各轮测交后代, 每轮产量增益 G与线性回归响应b均十分接近。这充分说明,中综3号玉米群体经6轮格子混合选择后,在群体产量逐轮得到了真实提高的同时,其一般配合力及杂优潜力,也得到了同步提高。9165期 彭泽斌等:中综3号玉米群体格子混合选择效果分析 表1 群体测交组合产量及遗传进度(kgöhm2)Table1 GrainyieldoftopcrossesandgeneticprogressforC0、C2、C4andC6ofZZ3轮次Cycle群体产量Grainyieldofpopulation测交组合产量 Grainyieldoftestcrosses中自01Zhongzi01中自03Zhongzi03掖478Ye478农大60Nongda60中单2号Zhongdan2C0480360186245614460545951C2527169206681672664116198C4563675507314738570106624C6595881187779789579537434LSD0.05468567485528447387 G 192 350 263 291 317 2475
% 4. 01 5. 8 4. 1 4. 7 5. 2 4. 2
b 192 347 263 296 313 245
R 2 0. 99 0. 99 0. 99 0. 99 0. 96 0. 94
2. 2 中综3号各群体产量
的一般配合力与特殊配合
力
中综3号群体经6轮格
子混合选择后, 其一般配
合力得到了显著提高 (表
2)。用5个测验种测定的
C0、C2、C4、C6的一般配
合力 (CGA ) 分别为: -
838. 1、- 333. 2、255. 8、
915. 2。从 C0 的 - 838. 1,
提高到C6的915. 2。
表2 中综3号各群体产量的一般配合力
Table 2 Effect of GCA and SCA for C0、C2、C4 and C6 of ZZ3 (kg ö hm2)
轮次
Cycle
中自01
Zhongzi 01
中自03
Zhongzi 03
掖478
Ye 478
农大60
Nongda 60
中单2号
Zhongdan 2 GCA
C0 295. 2 78. 3 54. 9 35. 1 236. 9 838. 1
C2 101. 4 9. 9 22. 2 112. 8 20. 6 333. 2
C4 142. 5 52. 5 91. 8 103. 2 183. 5 255. 8
C6 51. 6 140. 4 59. 1 180. 9 32. 8 915. 2
从表2还可看出, 中
综3号各轮改良群体 C2、
C4、C6均与中自01具有良
好的特殊配合力, 分别为
101. 4、142. 5、51. 6。中
自01为来自美国先锋种子
公司的杂交种78641选系,
为偏硬粒自交系。中综3
号为国内以旅大红骨系统血缘为主的马齿型群体。从而可以认为, 中综3号群体选系与来自
美国的半硬粒系, 如L an. 系统自交系等, 为杂优模式对。
2. 3 中综3号其它性状一般配合力
中综3号穗部性状的一般配合力, 经6轮格子混合选择后, 除穗行数外, 均得到了提高。
其中穗长从C0的- 0. 95提高到C6的0. 87, 差异达极显著水平 (P≤0. 01)。行粒数、千粒重
表3 中综3号各轮群体穗部性状一般配合力变化
Table 3 Changes of general combin ing abil ity (GCA) of
ear tra its for C0、C2、C4 and C6 of ZZ3
轮次
Cycle
穗长
Ear length
(cm )
穗粗
Ear diam.
(cm )
穗行数
No. of row
ö Ear
行粒数
No. of kernel
ö Row
千粒重
1000 kernel w t.
(g)
出籽率
Shelling
(% )
C0 - 0. 95 - 0. 12 0. 390 - 0. 986 - 1. 943 - 0. 013
C2 - 0. 30 - 0. 03 0. 216 - 0. 096 - 0. 624 - 0. 010
C4 0. 38 0. 00 - 0. 304 0. 135 0. 913 0. 015
C6 0. 87 0. 15 - 0. 302 0. 947 1. 654 0. 008
L SD 0. 05 1. 02 0. 21 0. 44 1. 01 1. 42 -
的一般配合力分别从 C0
的- 0. 986、- 1. 943增加
到C6的0. 947、1. 654, 均
达 极 显 著 水 平 ( P ≤
0. 01)。说明, 中综3号群
体产量配合力的提高, 主
要为穗长、每行粒数、千
粒重得到了显著提高的结
果。同时, 穗粗、出籽率
的一般配合力也有所提
高。从表3看, 穗粗一般配合力略有提高, 而穗行数一般配合力略有下降。说明中综3号虽然
穗行数经6轮改良后减少了, 但籽粒却变大了, 这与千粒重的显著提高一致。
从表4可见, 中综3号经6轮格子混合选择后, 田间性状的一般配合力也发生了很大的变
化。株高、穗位高的一般配合力分别从C0的- 4. 154、- 3. 137提高到C6的3. 966、2. 042, 差
026 作 物 学 报 26卷
异达极显著水平 (P≤0. 01) , 抽丝期、空秆率的一般配合力变化不大, 散粉期 PSS I一般配合
力略有提高。
表4 中综3号各轮群体田间性状配合力变化
Table 4 Changes of GCA of plant tra its for C0、C2、C4 and C6 of ZZ3
轮次
Cycle
株高
P lant heigh t (cm )
穗位
Ear heigh t (cm )
抽丝期
Silk ing stage (d)
散粉期
A nthesis(d)
PSS I(d)
空秆率
No ear p lant (% )
C0 - 4. 154 - 3. 137 - 0. 04 - 0. 023 - 0. 17 0. 135
C2 - 1. 725 - 1. 078 0. 08 - 0. 116 - 0. 09 - 0. 128
C4 1. 913 2. 173 0. 50 - 0. 105 0. 02 0. 312
C6 3. 966 2. 042 - 0. 09 0. 244 0. 24 - 0. 319
L SD 0. 05 2. 57 1. 62 - - - -
2. 4 中综3号各轮群体与测验种间杂种优势的变化
中综3号各轮群体与5个测验种间的杂种优势值均呈逐轮提高的趋势。中综3号C0与中自
01、中自 03、掖 478、农大 60、中单 2 号的杂种优势值分别为 180. 6、132. 3、164. 3、
- 67. 6、- 61. 2 , 而C6 与 5个测验种的杂种优势值分别为 231. 3、182. 3、97. 6、- 40. 2、
表5 中综3号各群体杂种优势值 (% )
Table 5 Heterosis to m id-parent for C0、C2、C4 and C6 of ZZ3
轮次
Cycle
自交系 Inbred lines 单交种 Single crosses
中自01
Zhongzi 01
中自03
Zhongzi 03
掖478
Ye 478
农大60
Nongda 60
中单2号
Zhongdan 2
C0 180. 6 132. 3 164. 3 - 67. 6 - 61. 2
C2 196. 7 141. 2 186. 4 - 51. 2 - 56. 3
C4 217. 3 157. 4 173. 2 - 46. 3 - 57. 1
C6 231. 3 182. 3 197. 6 - 40. 2 - 34. 3
L SD 0. 05 31. 6 25. 7 19. 3 17. 6 21. 2
3 杂种优势值= (杂种 F1平均产量- 双亲平均产量) ö 双亲平均产量
×100%
- 34. 2, 差异均达极显著水平
(P≤0. 01)。中综3号各轮群体
与中自01、中自03、掖478的
杂种优势均为正值, 而与农大
60、中单2号的杂种优势值全
为负值, 是因为前三者为自交
系, 产量水平低; 后两者为两
个生产用著名的单交种, 产量
水平高, 表5中数字为平均优
势值。
中综3号各轮群体与5个测
验种杂种优势的逐轮提高, 与一般配合力的变化一致, 说明格子混合选择法对加性基因效应
十分有效。
3 讨论
本文的结果证明, 6轮格子混合选择有效地改良了中综3号的产量、一般配合力及杂种优
势潜力。群体籽粒产量每公顷增加了1155 (24. 05% ) kg, 平均每轮产量增加192. 45 (4. 01% )
kg, 这一选择进度与其它选择方法相比, 是十分突出的。如改良 S1穗行选择法平均每轮选择
增益为6. 5左右[ 10 ] , 全同胞选择为3. 8[ 11 ] , S1家系选择为6. 4% [ 11 ] , S2家系选择为6. 4% [ 11 ] , 但
它们均要2～ 3季方可完成一轮选择, 而格子混合选择法一季即可完成一轮选择。本研究中综3
号的一般配合力从C0的- 55. 87, 提高到C6的61. 01, 达到很高的水平。C6与中自01、中自03
的杂交优势值均比 C0提高了50多个百分点, 说明其杂优潜力得到了很大的提高。而中自01、
中自03均为来自美国玉米杂交种的半硬粒型选系。作者推测, 中综3号群体与这些外来美国
玉米种质可能为杂优模式对。中综3号群体是以国内旅大红骨系统自交系为骨干组建的马齿
1265期 彭泽斌等: 中综3号玉米群体格子混合选择效果分析
型玉米群体。我国的旅大红骨系统自交系与来自美国的半硬粒兰卡斯特系统自交系为著名的
杂优模式, 其中组配的有丹玉13号 (M 017×丹340)、丹玉15号 (M o17×E28) 等著名单交
种[ 12 ] , 从而佐证了上述推测。
混合选择法已成功地应用于对玉米群体丰产性[ 8, 11, 4, 5, 1, 2 ]、穗长[ 13 ]、株高、穗位高[ 14 ]等
性状的改良。本研究中综3号群体, 经6轮格子混合选择后, 在其产量性状的一般配合力得到
提高的同时, 穗长、穗行数、千粒重、株高、穗位高也得到同步提高。据此, 我们推测, 中综3
号产量性状的一般配合力及杂优潜力的提高, 是这些性状综合改良的结果。这与彭泽斌
等[ 10, 15 ]对改良 S1法对中综3号的研究结果一致。
总之, 格子混合选择法, 有效地减少了环境方差对混合选择效果所带的影响, 尤其是在
种植地块土壤肥力不匀的情况下, 采用格子混合选择法是十分有效的。
参 考 文 献
1 Gardner C O. C rop S ci, 1961, 1: 241～ 245
2 Johnson E C. A g ron A bstr, 1963, 82
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4 赖仲铭, 杨克诚. 作物学报, 1983, 9 (3) , 7～ 16
5 李洪杰. 辽宁农业科学, 1988, (6) : 14～ 18
6 B runo A lbrech t, J W Dudley. C rop S ci, 1987, 27: 487～ 493
7 Zuber M S, M L Fairch ild, A J Keaster et al. C rop S ci, 1971, 11: 16～ 18
8 彭泽斌, 刘新芝. 中国农业科学, 1993, 26 (1) , 22～ 31
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10 彭泽斌, 刘新芝. 作物学报, 1995, 21 (6) , 1～ 7
11 彭泽斌, 刘新芝. 安徽农业科学, 1992, 20 (1) , 26～ 31
12 陈彦惠. 玉米遗传育种学, 郑州: 河南农业科技出版社. 1996, 178
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15 彭泽斌, 刘新芝. 作物学报, 1996, 22 (4) : 455～ 469
226 作 物 学 报 26卷