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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
中国温带玉米种质与热带、亚热带种质杂优组合模式研究X
陈彦惠1 王利明1 戴景瑞2, 3 3
(1河南农业大学农学院, 河南郑州, 450002; 2 中国农业大学作物学院, 北京, 100094)
提 要 本研究评价和分析了代表中国温带玉米主要杂优群的5个自交系、3个改良群体与10个热带、
亚热带群体之间的配合力、杂种优势和杂优组合模式。结果表明, 大多数温热杂交组合产量高于温带
改良群体本身产量, 一些组合产量接近单交种对照, 温热杂交种具有普遍的超亲优势。苏湾1号、墨黄
9、T S6、963×330、豫综5号×苏湾1号、黄早4×墨黄9、旅9×墨黄9热带、亚热带群体和杂交组合的产
量和配合力高, 利用潜力大, 可加入到玉米育种方案中以拓宽我国育种材料的遗传基础。温热杂交组
合的抽雄、吐丝、A S I值、果穗性状基本达到温带生产可利用的标准, 温带种质中控制这些性状的基因
对外来光敏感基因表现显性, 但植株和穗位特别高, 应将其作为改良的重点。按照温热杂交组合的产
量、一般配合力和特殊配合力高的原则, 筛选出了每个温带杂优群与热带、亚热带种质的最佳杂优组
合模式, 并提出了改良利用的途径。
关键词 温热玉米种质; 杂优模式; 配合力
Studies on the Heterotic Pa ttern s between Trop ica l Subtrop ica l and
Ch inese Tempera te Germpla sm s in M a ize
CH EN Yan2H ui1 WAN G L i2M ing1 DA I J ing2R ui2
(1 A g ronom y College H enan A g ricultural U niversity , Z hengzhou, 450002; 2 C rop College China A g ricultural U niversity ,
B eij ing , 100094)
Abstract 80 crosses w ere m ade betw een two group s of m aize, including 5 inbreed lines and 3
imp roved populations from Ch ina and 10 trop ical, subtrop ical populations. R esults of studies on
their com bin ing ability, heterosis and hetero tic pattern revealed that the yields of most of the T E2
TR ( temperate2trop ical, subtrop ical) crosses w ere h igher than those of temperate paren ts, and
most of them show ed heterosis. T he yields of som e crosses even app roached that of the single2
cross check. Com bin ing ability study show ed that T E2TR crosses of 330×963, M ohuang9×
huangzao4, 330×T S6, M ohuang9× lu9 had h igher com bin ing ability as w ell as h igher yield,
suggesting they could be utilized to broaden the genetic bases of the m aterial of our m aize
breeding p rogram s. T he dates of tasseling, silk ing, the A S I value and ear character, of the T E2
TR crosses, confo rm ed w ith the standard of comm ercial com binations because the genes
conferring these characters w ere usually dom inan t over those of the ligh t sensitive alien genes.
Key words T emperate trop ical subtrop ical germp lasm ; M aize; H etero tic pattern; Com bin ing
ability
长期以来, 玉米育种遗传基础狭窄一直是困扰玉米育种和玉米生产可持续稳定发展的一
X 国家“95”重点科技攻关项目、河南省杰出青年科学基金资助 3 3 为本文联系作者。
收稿日期: 1999205219, 接受日期: 1999212213
个突出问题。已有的研究表明, 利用热带、亚热带种质是解决这个问题的一个重要途径。玉
米起源于中南美洲的热带、亚热带地区, 在长期的进化过程中形成了广泛丰富的遗传变异。
将热带、亚热带玉米种质应用到温带育种中, 可以拓宽种质的遗传基础, 增加遗传多样性,
预防和减少生产上遗传脆弱性的可能危险; 可以作为抗病虫、抗逆和改进重要农艺性状的特
殊优良基因来源[ 1, 2 ] , 也可以作为提高产量杂种优势的优良基因来源, 对现有温带种质优势
群的改良和杂优新模式的选择、构建发挥重要作用[ 3～ 6 ]。
但是热带、亚热带种质利用是一个较为长期和缓慢的育种过程。热带、亚热带种质利用
的一个主要障碍是在温带长日照条件下, 热带、亚热带种质由于对光周期反应敏感的特性表
现出明显的不适应。热带、亚热带种质利用的另一个障碍是缺乏对温热种质间杂优关系的研
究。虽然近年来热带、亚热带种质引起了我国育种者的高度重视, 一些学者发表了一些评
述[ 7, 8 ], 但是迄今为止, 尚未见到有关我国温带种质与热带、亚热带种质之间遗传关系的研究
报道。因此, 弄清楚代表中国玉米主要优势群与热带、亚热带优势群之间的关系, 鉴定或创
建温热杂优组合模式, 对于正确地选择外来种质和制订一个合理的中、长期外来种质改良、
利用的育种策略和方法具有十分重要的意义。本研究的目的, 就是分析和评价代表中国温带
玉米自交系优势群的5个自交系, 3个改良群体与10个热带、亚热带群体之间的配合力、杂种
优势和杂优组合模式, 筛选出对我国温带玉米育种具有较高利用价值的热带、亚热带种质,
为进一步研究提供试验依据和合理利用提供可选择的杂优组合模式。
1 材料与方法
1. 1 供试材料
供试材料分2组, 热带、亚热带群体12个, 温带群体、自交系8个 (见表1)。
表1 试验材料名称、来源、特点
Table 1 Names, or ig in and character istics of exper imenta l mater ia ls
代号
Code
名称
N am e
来源
O rigin
特 点
Characteristic
961 Stain Green Pob C IMM YT 热带种质群体, 晚熟, 马齿型。
963 Pob21 C IMM YT 热带种质群体, 晚熟, 马齿型, 含 Tuxpeno 血源。
964 Pob32 C IMM YT 亚热带种质群体, 中晚熟, 硬粒型, 含 ETO、热带和温带血源。
965 Pob192C19 C IMM YT 热带种质群体, 早熟, 硬粒型。
966 抗黑点病综合种 C IMM YT 亚热带种质群体, 中熟, 中间型。
968 Pob492C6 C IMM YT 热带种质群体, 中熟, 马齿型, 含 Tuxpeno 血源。
M H 9 Pob28 C IMM YT 热带种质群体, 晚熟, 马齿型, 含墨西哥、哥伦比亚等种质。
TS6 抗旱群体2C6 C IMM YT 亚热带种质群体, 早熟, 马齿型, 含 Tuxpeno 血源。
ETO Pob422C5 C IMM YT 亚热带种质群体, 中熟, 马齿型, 含 ETO 和温带材料。
SW Suw an 1 广西玉米所 亚热带种质群体, 中熟, 中间型。
Yu 2 豫综2号 河南农大 温带中国血缘种质综合种经12轮混合选择, 中熟, 中间型。
Yu 5 豫综5号 河南农大 温带美国血缘种质综合种经2轮半姊妹轮选, 中早熟, 马齿型。
Z3 中综3号 中国农科院 温带中国血源种质综合种经1轮混合选择, 中熟, 中间型
478 掖478 莱州玉米所 温带种质自交系, 代表5003杂优群, 中熟, 马齿型
M o17 M o17 美国 温带种质自交系, 代表L ancaster 杂优群, 中熟, 中间型
H 4 黄早4 北京市农科院 温带种质自交系, 代表四平头杂优群, 早熟, 中间型
L u9 旅9 丹东市农科院 温带种质自交系, 代表旅大红骨杂优群, 中晚熟, 马齿型
330 自330 吉林省农科院 温带种质自交系, 代表旅大红骨杂优群, 中早熟, 马齿型
855 作 物 学 报 26卷
热带、亚热带群体961～ 968是由中国农科院张世煌博士从墨西哥国际玉米小麦改良中心
(C IMM YT )引进并提供。墨黄9、T S6和 ETO、苏湾1号群体分别从广西玉米研究所和云南省
农科院引进, 这4个群体从C IMM YT 和泰国引入当地后, 曾经过多年的选择。温带材料分自
交系和群体2种类型。研究表明, 中国温带的主要自交系分为6个优势群[ 9～ 10 ], 从每个优势群
中选1个自交系代表该优势群。因在种子繁殖、杂交过程中B37自交系未成功而放弃。3个温
带群体都是经过轮回选择改良的优良群体。每个温热群体在参试和配制杂交组合前, 都进行
了较大群体 (500～ 1000株)的繁殖。
以温带材料为母本, 以热带、亚热带群体为父本, 按照N C˚ 设计配制了8×10= 80个温
×热杂交组合, 作组合时在父本群体中选200株花粉混合后授在对应母本自交系20个植株上
和对应母本群体约50个植株上, 收获后的种子等量混合。
1. 2 方法
田间试验设计和性状调查: ① 以80个温×热杂交组合和1个单交种掖单13号 (CK1) 为材
料, 1998年在郑州市春播 (4月23日)、1998年在河南省西华县夏播 (6月13日) , 9×9格子方的
田间设计, 4次重复, 3行区, 行长2 m , 行距0. 63 m , 株距0. 27 m , 种植密度59205株ö hm 2, 以
小区为单位进行田间调查和室内考种。考查的性状包括抽雄日期、散粉日期、吐丝日期、株
高、穗位高、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重、单株粒重等, 计算A S I值 (吐丝至散粉间
隔天数)、空秆率和单产。② 以温热杂交组合中的13个亲本群体 (10个热带、亚热带群体和3
个温带群体) 为材料, 在郑州点与温热杂交组合试验相邻种植进行群体鉴定试验。采用完全
随机区组设计, 4重复, 4行区, 行长4 m , 行距0. 63 m , 株距0. 27 m。试验考查性状同上。
统计分析: 温热杂交组合试验, 首先对各点每个性状进行格子方的方差分析, 并比较格
子方分析与完全随机区组分析的相对效率后, 用校正后的资料作为完全随机区组设计来重新
分析。对性状处理间达到显著的, 再对其机误进行Barttlet 同质性检验, 若不显著进行合并方
差分析。用5% 的L SD 值对处理间进行差异性显著性检验。采用文献[11 ]N C˚ 遗传设计分析
方法作配合力方差分析, 估算出一般配合力方差、特殊配合力方差和 GCA、SCA 值, 并作显
著性检验。对亲本群体鉴定试验按完全随机区组设计进行方差分析。所有数据均用统计软件
在计算机上进行处理。
2 结果与分析
2. 1 温带×热带、亚热带杂交组合的表现
春夏播2点合并方差分析结果表明, 80个杂交组合处理间的方差、组合×地点互作方差
均达极显著水平, 说明不同杂交组合间存在着显著的遗传差异, 不同杂交组合在春、夏播不
同生态条件下的反应亦存在差异。13个群体本身产量的方差分析表明, 亲本群体间的差异也
达到显著。
将80个温×热杂交组合和亲本群体产量的平均值列入表2。10个热带、亚热带亲本群体
产量平均值为2870. 3 kg ö hm 2, 产量变化范围在961. 4 kg ö hm 2～ 3874. 5 kg ö hm 2, SW 和965群
产量最高。3个温带改良群体平均产量4486. 5 kg ö hm 2, Yu5产量最高4581. 3 kg ö hm 2。温带群
体本身产量与热带、亚热带群体本身产量间的差异显著, 这说明热带、亚热带群体在温带长
日照条件下表现出明显的不适应, 产量下降。
80个温热杂交组合平均产量4915. 2 kg ö hm 2, 不同组合产量变化范围在3216. 0 kg ö hm 2～
9555期 陈彦惠等: 中国温带玉米种质与热带、亚热带种质杂优组合模式研究
6272. 3 kg ö hm 2。单交种对照掖单13产量为6457. 8 kg ö hm 2, 所有组合产量均比对照低, 但是
有29个组合与对照的产量差异未达到统计上的显著水平。温热杂交组合与其亲本群体相比,
大多数组合产量高于3个温带改良群体, 说明温热杂交种存在着显著的超亲优势, 这反映出
了热带、亚热带种质在温带育种中利用所具有的潜力。
从表2每个温带材料与10热群杂交组合平均值看, 8个温带材料间的产量平均值存在明显
差异, 这一差异可以反映出我国几个温带种质杂优群与热带、亚热带群体间杂种优势高、低
的一般趋势, 其优势高、低依次为: Yu5、Yu2、黄早4、Z3、330、旅9、M o17、478。在 Yu5×
热群、Z3×热群的10个组合中, 有8个组合产量分别高于亲本群体 Yu5和 Z3, Yu2×热群的10
个组合均高于其亲本群体。黄早4×热群所有组合平均产量在5个温带自交系中居首位。从对
每个热带、亚热带群体与8个温带杂交组合的平均值看, 10个热带、亚热带群体与我国温带杂
优群种质间产量优势高低依次为: SW、T S6、M H 9、966、964、968、ET 0、963、965、961。根
据上述结果。在温热种质选择时, 应优先考虑温热种质间优势最大的材料, 如: Yu5、Yu2、
黄早4、SW、T S6、M H 9。
表2 2个地点80个温×热杂交组合和13个亲本群体产量平均值 (kgö hm 2)
Table 2 Average yield of 80 temperate×tropic & subtropica l crosses from 2 locations and 13 parenta l populations
父本
M ale
母本
Fem ale
Yu2 Yu5 Z3 478 M o17 H 4 L u9 330
最高
平均值
M ax
平均值
M ean
亲本群体
Parental
pop.
961 4758. 0 5394. 0 4041. 8 3216. 0 3312. 0 5397. 8 3664. 5 4101. 0 5397. 8 4235. 7 916. 4
963 5181. 0 4371. 0 4653. 8 3276. 8 4297. 5 4713. 8 3785. 3 6272. 3 6272. 3 4568. 9 2068. 8
964 4786. 5 5607. 8 4823. 3 4470. 0 5088. 0 5745. 0 5719. 5 4594. 5 5745. 0 5104. 4 2835. 8
965 4985. 3 5042. 3 4103. 3 3892. 5 4359. 8 4343. 3 3794. 3 3799. 5 5042. 3 4290. 0 3468. 5
966 5692. 5 5614. 5 5493. 0 4187. 3 5171. 3 4770. 0 5266. 5 4794. 8 5692. 5 5123. 7 3030. 2
968 5503. 5 5970. 0 5751. 0 4239. 8 4083. 8 5362. 5 4832. 3 5034. 8 5970. 0 5097. 2 3137. 0
M H 9 4756. 5 5799. 0 5338. 5 3773. 3 3825. 0 6081. 0 6018. 0 5473. 5 6081. 0 5133. 2 3121. 5
TS6 5938. 5 5656. 5 5853. 0 3858. 8 4700. 3 5401. 5 4967. 3 6020. 3 6020. 3 5299. 5 2691. 0
ETO 5647. 5 4368. 0 5296. 5 3765. 8 5325. 0 4932. 0 5247. 0 5061. 0 5647. 5 4955. 4 3559. 5
SW 5574. 8 5962. 5 5473. 5 4903. 5 4978. 5 4737. 0 5557. 5 5565. 0 5962. 5 5344. 1 3874. 5
M ax 5938. 5 5970. 0 5853. 0 4903. 5 5325. 0 6081. 0 6018. 0 6272. 3 6272. 3 5344. 1 3874. 5
平均值
M ean
5282. 4 5378. 4 5082. 8 3958. 4 4514. 1 5148. 5 4885. 2 5071. 7 5378. 4 4915. 2 2870. 3
亲本群体
Parental pop
4557. 0 4581. 3 4326. 0 4488. 2
L SD = 1090. 1 kg ö hm 2; CK (掖单13 Yedan 13) = 6457. 8 kg ö hm 2; 亲本群体产量为郑州点的结果
Yields of parental populations are results from only one location
由表2还可以看出, 在同一个温带遗传背景下, 10个热带、亚热带群体间的产量存在着显
著差异。例如, 330与963的杂交组合产量高达6272. 3 kg ö hm 2, 产量居80个组合的首位, 但
330与965的杂交组合产量仅有3799. 5 kg ö hm 2; 在同一个330遗传背景下, 高产组合与低产组
合产量差异达到统计上的显著水平。同样, 在同一个热带、亚热带遗传背景下, 8个温带材料
间也存在着显著差异。例如, M H 9与黄早4的杂交组合产量为6081. 0 kg ö hm 2, 居80个组合的
第2位, 但M H 9与478、M o17、Yu2的杂交组合产量则显著低于前一个组合。这说明同一温带
杂优群种质与不同热带、亚热带群体间杂种优势差异显著, 因此, 对每个温带杂优群来说,
都可以从中选出它与热带、亚热带群体产量杂种优势高的最佳组合。
065 作 物 学 报 26卷
从表3每个材料与其杂交所有组合各性状的平均值中可以看出, 温×热杂交组合与热带
亲本群体相比, 许多光周期反应敏感的性状明显钝化, 适应性显著提高, 抽雄、散粉、吐丝天
数大大缩短, A S I 值减小, 雌雄基本协调, 果穗性状发育基本良好。温热组合的多数性状与
生产上推广的单交种和改良群体这2个对照相比无显著差异, 基本处在对照种性状值的范围
内。说明这些热带光敏感性状所对应的温带等位钝感基因是显性。但是, 温×热杂交组合与
热带亲本群体相比, 除了个别组合外, 其余组合的株高、穗位高均明显增高。其平均值分别
达到3 m 和1. 45 m , 大于热带亲本群体, 而且远远超出2个温带对照。此外空秆率虽然有所下
降, 但仍是制约产量的重要因素。
表3 2个地点每个群体或自交系与所有组合的性状平均值
Table 3 Tra it means of a ll crosses for each population or l ine from 2 locations
组合
Cross
抽雄
Days to
tassel
(d)
散粉
Days to
pollen
sh. (d)
叶丝
Days to
silk
(d)
A S I
(d)
株高
P lant
heigh t
(cm )
穗位高
Ear
heigh t
(cm )
空秆率
Barren2
ness
(% )
穗长
Ear
length
(cm )
穗粗
Ear dia2
m eter
(cm )
穗行数
Kernel
row
行粒数
Kernel
num ber
per row
千粒重
10002
kernel
w t (g)
961×TE 56. 97 59. 94 65. 81 5. 94 306. 1 150. 9 27. 62 16. 48 4. 39 15. 05 29. 48 280. 2
963×TE 57. 70 60. 57 65. 33 4. 88 306. 4 154. 0 26. 39 17. 01 4. 59 15. 28 32. 12 285. 4
964×TE 55. 43 57. 77 60. 26 2. 63 307. 8 149. 9 18. 15 16. 35 4. 51 14. 90 29. 70 295. 0
965×TE 52. 71 55. 33 58. 58 3. 31 285. 5 128. 8 20. 91 15. 11 4. 46 15. 09 27. 60 278. 5
966×TE 55. 58 58. 19 61. 26 3. 19 299. 4 144. 9 21. 48 16. 09 4. 29 14. 38 31. 34 275. 8
968×TE 55. 19 58. 17 61. 41 3. 25 299. 6 142. 0 16. 74 16. 55 4. 40 15. 16 31. 65 272. 0
M H 9×TE 54. 85 57. 81 62. 36 4. 19 301. 3 149. 8 16. 80 16. 39 4. 39 14. 44 32. 53 271. 0
TS6×TE 55. 41 58. 25 61. 24 3. 06 292. 2 142. 4 15. 40 16. 34 4. 45 14. 85 30. 32 295. 5
ETO×TE 52. 86 55. 74 58. 06 2. 38 293. 7 134. 2 17. 28 16. 16 4. 44 15. 48 30. 78 277. 8
SW ×TE 53. 94 56. 68 59. 42 2. 75 308. 2 147. 7 13. 00 16. 43 4. 50 14. 73 30. 73 285. 0
Yu2×TR 54. 77 57. 64 60. 48 2. 90 301. 6 150. 5 15. 94 16. 96 4. 43 14. 82 32. 42 285. 3
Yu5×TR 55. 22 58. 06 60. 72 2. 70 309. 9 147. 3 19. 47 17. 03 4. 52 14. 40 32. 30 295. 0
Z3×TR 55. 15 58. 33 62. 13 3. 55 298. 5 144. 5 19. 45 16. 32 4. 51 15. 70 30. 74 277. 1
478×TR 55. 21 57. 99 61. 84 3. 85 287. 0 128. 3 28. 08 16. 64 4. 25 13. 50 30. 64 281. 0
M o17×TR 54. 31 57. 10 61. 85 4. 80 302. 6 142. 4 19. 97 16. 83 4. 19 13. 50 31. 09 288. 4
H 4×TR 54. 12 56. 29 58. 72 2. 55 289. 7 143. 5 7. 07 14. 76 4. 49 15. 00 29. 40 279. 0
L u9×TR 57. 06 59. 89 64. 91 5. 10 303. 3 152. 0 26. 53 16. 20 4. 64 16. 70 30. 50 261. 7
330×TR 54. 69 57. 48 60. 35 3. 00 307. 4 147. 3 18. 52 15. 60 4. 53 15. 80 28. 28 285. 2
平均值1 M ean 1 55. 06 57. 85 61. 37 3. 56 300. 0 144. 5 19. 38 16. 29 4. 44 14. 93 30. 67 281. 6
平均值2 M ean 2 70. 60 74. 70 84. 00 9. 40 288. 9 136. 9 29. 50 15. 90 3. 90 13. 80 23. 00 262. 3
CK1 54. 50 57. 70 60. 90 3. 20 226. 9 85. 8 5. 33 16. 32 4. 99 15. 94 29. 80 287. 0
CK2 56. 50 59. 00 61. 50 2. 00 239. 9 99. 4 13. 60 15. 60 4. 20 14. 60 29. 70 284. 5
L SD 2. 56 2. 26 2. 79 2. 12 18. 92 13. 7 11. 1 1. 81 0. 50 1. 02 4. 32 28. 8
注: ① TE、TR 分别代表温带 Z3×热群和热带、亚热带材料。② 平均值1为80个组合平均值; 平均值2为10个热带亲本
平均值; CK1为单交种掖单13号; CK2为温带群体豫5。
Note: ① TE and TR rep resent temperate and trop ical & subtrop icalm aterial respectively. ②M ean 1 ism ean of 80 crosses.
M ean 2 is m ean of 10 parental populations, CK1: Yedan13 ( single2cross) , CK2: Yu5 (temperate pop. )
2. 2 热带、亚热带群体与温带材料的产量配合力分析
配合力方差分析结果表明, 热带、亚热带群体间一般配合力方差、温带材料间一般配合
力方差、温、热材料间的特殊配合力方差都达到了统计上的极显著水平。在基因型总方差中,
一般配合力方差占70. 76% , 特殊配合力方差占29. 24% , 其中热带、亚热带群体间一般配合
1655期 陈彦惠等: 中国温带玉米种质与热带、亚热带种质杂优组合模式研究
力方差占28. 25% , 温带材料间一般配合力方差占42. 51% , 说明加性基因效应占主要地位。
表4显示, 4个温带群体、自交系产量的一般配合力效应达到显著, Yu5、Yu2为正值 (30.
93、24. 50) , 478、M o17为负值。经差异显著性检验表明, Yu5、Yu2、黄早4、Z3、330与
M o17、478之间、Yu5、Yu2与旅9之间的 GCA 差异达到显著。这反映出不同温带材料与热
带、亚热带种质间一般配合力上存在着差异, 同样, 不同热带、亚热带群体与温带种质间
GCA 也存在差异。在10个热带、亚热带群体中, 一般配合力效应达到显著的有6个, 其中
SW、T S6、M H 9为正值 (28. 58、25. 42、14. 52) , 963、965、961三个群体为负值, 7个 GCA 为
正值的群体显著高于963、965、961, SW 与 ETO 之间差异也达到显著, 其它群体间差异不显
著。
表4 18个温带、热带、亚热带群体、自交系产量的一般配合力 (GCA)和特殊配合力 (SCA)效应值
Table 4 GCA and SCA of the yield of 18 temperate, tropica l and subtropica l populations and l ines
Yu2 Yu5 Z3 478 M o17 H 4 L u9 330 GCA
961 10. 25 46. 47 - 24. 10 - 3. 87 - 34. 66 61. 66 - 36. 29 - 19. 45 - 45. 32
963 16. 29 - 43. 99 - 5. 39 - 23. 12 8. 62 - 5. 70 - 49. 89 103. 18 - 23. 24
964 - 45. 67 2. 63 - 30. 01 21. 74 25. 71 27. 09 42. 98 - 44. 46 12. 73
965 21. 88 19. 39 - 23. 40 37. 51 30. 64 - 11. 88 - 30. 86 - 43. 27 - 41. 75
966 13. 86 1. 74 13. 29 1. 50 29. 89 - 39. 26 11. 43 - 32. 46 14. 09
968 2. 58 27. 27 32. 29 6. 84 - 40. 78 2. 09 - 15. 67 - 14. 63 12. 26
M H 9 - 49. 85 13. 56 2. 37 - 26. 72 - 60. 16 47. 52 60. 78 12. 50 14. 54
TS6 18. 44 - 6. 83 25. 62 - 33. 27 - 12. 85 - 8. 83 - 20. 15 37. 88 25. 42
ETO 21. 38 - 70. 33 11. 72 - 15. 21 51. 21 - 16. 92 21. 65 - 3. 50 2. 70
SW - 9. 17 10. 09 - 2. 38 34. 61 2. 39 - 55. 77 13. 00 4. 23 28. 58
GCA 24. 50 30. 93 11. 29 - 64. 02 - 26. 78 15. 59 - 1. 98 10. 47
L SD (g i) = 18. 16; L SD (g j) = 14. 25; L SD (sij) = 51. 38; L SD (gi- gj) p1= 25. 69; L SD (g i- gj) p2= 22. 98; L SD ( sij- slk)
= 72. 66
80个组合中, 有6个组合产量的特殊配合力效应达到显著, 330×963 (103. 18)、黄早4×
961 (61. 66)和旅9×M H 9 (60. 78) 为正值, 黄早4×SW、M o17×M H 9和 Yu5×ETO 为负值。
这说明前3个组合的杂种优势最强, 后3个组合的杂种优势最弱, 其余组合介于二者之间。在8
个温带材料中, 同一个温带材料与热带、亚热带群体杂交的10个组合间 SCA 差异也均达到显
著, 每个温带材料 SCA 值居前2位组合分别是: 330×963、T S6, 旅9×M H 9、964, 黄早4×
961、M H 9, M o17×ETO、965, Yu5×961、968, 478×965、SW , Z3×968、T S6, Yu2×965、
ET 0。这既反映了几个中国温带玉米杂优群与不同热带、亚热带群体间的特殊配合力的关系,
又为中国温带育种过程中, 对热带、亚热带种质进行有效选择提供了依据。
由配合力方差成分可知, 特殊配合力方差仅占基因型方差的29. 24% , 因此组合间产量
特殊配合力效应值大小与上述杂交组合产量高、低分析的结果并不完全一致。
根据上述80个温热杂交组合鉴定结果 (表2、表3和表4) , 综合比较温热杂交组合 F 1的产
量、双亲特殊配合力和一般配合力以及有关农艺性状, 从中初步筛选出代表我国育种主要杂
优群的5个自交系、3个改良群体与热带、亚热带群体较好的10个杂优组合模式 (表5)。在这10
个组合中, 前8个 F 1产量和总配合力效应值居80个组合的前8位。在330×963、L u9×M H 9两
个组合中, 虽然963和旅9一般配合力不高, 但双亲间的特殊配合力高。其他6个组合双亲的一
265 作 物 学 报 26卷
表5 热带、亚热带群体与8个温带材料杂种优势配对模式
Table 5 Heterotic patterns between tropica l & subtropica l
pop. and 8 temperate mater ia ls
组合模式
Cross pattern
F1产量
F1 yield
SCA
GCA p1
GCA p2
配合力总效应
TCA
位次
Rank
330×963 6272. 3 103. 18 10. 47 - 23. 24 90. 41 1
H 4×M H 9 6081. 0 47. 52 15. 59 14. 54 77. 65 2
330×TS6 6020. 3 37. 88 10. 47 25. 42 73. 77 3
L u9×M H 9 6018. 0 60. 78 - 1. 98 14. 54 73. 34 4
Yu5×968 5970. 0 27. 27 30. 93 12. 26 70. 46 5
Yu5×SW 5962. 5 10. 09 30. 93 28. 58 69. 60 6
Yu2×TS6 5938. 5 18. 44 24. 50 25. 42 68. 36 7
Z3×TS6 5853. 0 25. 62 11. 29 25. 42 62. 23 8
M o17×ETO 5325. 0 51. 21 - 26. 78 2. 70 27. 13 9
478×SW 4903. 5 34. 61 - 64. 02 28. 58 - 0. 83 10
F1产量单位为 kg ö hm 2。 Yield unit of F1 is kg ö hm 2
般配合力和特殊配合力
均较高。由M o17、478
作亲本的2个组合, F 1
产量和总配合力效应值
在80个组合中并不高,
选择这2个组合一是考
虑了双亲具有较高的特
殊配合力, 二是M o17、
478代表了我国2个主要
自交系杂优群, 而且分
别具有增加果穗长度,
降低温热杂交种株高、
穗位高等优点。因此,
在利用478、M o17优势种质时, 可作为参考的组合模式。
3 讨论
3. 1 热带、亚热带种质在我国育种中的利用潜力
研究结果表明, 单交种掖单13的产量虽然高于所有温热杂交组合的产量, 但从80个组合
中, 也筛选到了产量高达6000 kg ö hm 2以上、产量接近单交种对照的一些组合; 大多数温热组
合的产量高于温带改良群体本身的产量, 温热杂交种具有普遍的超亲优势, 说明热带、亚热
带种质中具有我国温带种质中所没有的一些高产优良基因。但是温热种质间的杂种优势、配
合力在我国的几个温带优势群种质间存在明显的差异, 同一优势群与不同的热带、亚热带种
质间的杂种优势、配合力也有显著差异。因此, 在选择温热种质利用时, 应优先考虑杂种优
势大、一般配合力、特殊配合力高的材料和组合。本研究初步筛选出的M H 9、SW、T S6热带、
亚热带群体和330×963、330×T S6、M H 9×黄早4、M H 9×旅9、豫综5号×968等温热组合可
作为重点加以利用。
研究结果还表明, 在中纬度的长日照条件下种植, 温热杂交种与热带、亚热带群体相比,
产量显著提高, 热带群体本身所表现的光敏感不适应的某些性状如生育期、A S I 值、果穗性
状等已大大改善, 而且与温带商业杂交种差异不大, 这说明温带种质中控制这些性状的基因
对热带、亚热带敏感基因表现为显性, 这为利用热带、亚热带种质提供了有利条件, 可利用
温热杂交的方法明显减少光敏感的影响。但是, 温热杂交种与温带杂交种和群体相比, 株高、
穗位高显著增高, 这在利用热带、亚热带种质方面是一个十分不利的因素, 因此育种中应把
株高、穗位高的改良作为一个重点。
以上结果显示, 热带、亚热带种质与我国温带种质杂交具有一定的杂种优势。以往研究
也表明, 热带、亚热带种质中具有抗病、抗虫、抗逆等优良农艺性状的特殊基因[ 11, 12 ]。因此,
利用热带、亚热带种质对于拓宽我国玉米育种的遗传基础, 提高产量潜力等具有较高的利用
价值, 育种中可通过杂交、回交、群体改良等方法对其进一步改良提高, 逐渐地渗进到我国
的商业杂交种中。
3655期 陈彦惠等: 中国温带玉米种质与热带、亚热带种质杂优组合模式研究
3. 2 温热种质间的杂优组合模式
将玉米种质合理地划分为不同杂优群, 构建相应的杂优模式, 是世界各国为提高育种效
果的一个重要策略。R eid×L ancaster、T uxpeno×ETO、T uxpeno×苏湾这些杂优模式在美国
玉米带、热带、亚热带地区的育种和生产上发挥了重要作用[ 5, 6, 13～ 15 ]。彭泽斌、陈彦惠等根据
配合力、杂种优势关系和RA PD 分子标记的方法, 将我国温带主要玉米自交系划分为6个优
势群[ 9～ 10 ]。王义波根据育种实践总结出了我国杂种优势利用的10个主体模式[ 16 ]。但是以往对
中国杂优模式的研究仅仅局限在温带种质范围内。虽然近年来, 热带、亚热带种质引起了我
国育种者的高度重视, 并开始应用于育种实践, 但是热带、亚热带种质与我国温带种质优势
群之间的杂优关系和杂优组合模式并不清楚, 迄今为止, 未见这方面的研究报道。因此, 鉴
定和创建我国温带玉米种质与热带、亚热带种质间的杂优新模式具有十分重要的意义。根据
本研究温热杂交组合鉴定结果, 按照温热杂交组合产量、一般配合力、特殊配合力高的原则,
结合在短日照条件下对热带群体产量潜力和农艺性状的评价, 从80个组合中初步筛选出代表
我国育种主要杂优群的5个自交系、3个优良改良群体与热带、亚热带群体的最佳杂优组合模
式 (表5)。这一结果为我国今后对热带、亚热带种质的合理利用、改良和提高提供了一个可供
选择的模式和参考依据。根据这一结果, 结合我国温带现有的杂优模式, 在不淡化现有杂优
模式的前体下, 通过杂交、回交等方法将热带、亚热带种质与我国现有的杂优群种质结合,
渗进、改良、形成具有温热不同成分的新杂优群和新杂优模式。也可根据杂优模式, 构建成
不同的基础群体, 通过轮回选择对其进行长期的改良和提高。例如, 在利用330×963这一组
合模式时, 不要把963渗透到330及其衍生自交系中, 可以将R eid、L an. 与963种质相互杂交渗
进, 获得一个330× (963+ R eid 或L an. 群)的新杂优模式, 这样既保证了温热杂优组合模式和
我国温带现有杂优组合模式的利用, 又保证了育种材料遗传基础的丰富性。
参 考 文 献
1 刘纪麟主编. 玉米育种学. 北京: 农业出版社, 1991, 209～ 225
2 M ungom a C, L M Pollk. C rop S ci, 1988, 28: 500～ 504
3 Holland J B, M M Goodm an. C rop S ci, 1995, 35: 767～ 773
4 Beck D L , S K V asal, J Crossa. C rop S ci, 1991, 31: 68～ 73
5 V asal S K, G Srinivasan, J Crossa et al. C rop S ci, 1992, 32: 884～ 890
6 Salhuana W , L M Pollak, M Ferrer et al. C rop S ci, 1998, 38: 866～ 872
7 吴景锋. 玉米科学, 1995, 3 (1) : 1～ 5
8 陈彦惠主编. 玉米遗传育种学. 郑州: 河南科技出版社, 1996, 146～ 183
9 彭泽斌, 刘新芝, 傅骏骅等. 作物学报, 1998, 24 (6) : 711～ 717
10 陈彦惠, 刘新芝, 彭泽斌等. 河南农业大学学报, 1995, 29 (4) : 341～ 346
11 Hallauer A R, J B M iranda. Q uantitative Genetics in M aize B reed ing. Am es, Iow a State U ni. P ress, 1981, 407～ 448
12 张世煌, 石德权, 徐家舜等. 作物学报, 1995, 21 (3) : 271～ 280
13 M ichelini L A , A R Hallauer. M ay d ica, 1995, 38: 2751～ 2782
14 Godshalk E B, K D Kauffm ann. C rop S ci, 1995, 35: 1042～ 1045
15 San V icente, F M A Bejarano, C M arin. M ay d ica, 1998, 43: 1471～ 1473
16 王义波, 王振华, 王永普等. 中国农业科学, 1997, 30 (4) : 161～ 174
465 作 物 学 报 26卷