植物遗传资源学报2021，22 (3 ):800-806
Journal of Plant Genetic Resources DOI： 10.ki.j pgr.20201124003不同种质渗人对2个玉米复合体的改良效果分析 杨致远h2’3，唐娟2’3，赵鑫哲2’4，张丰屹2，刘文娟2,
李明顺2，张德贵2，李新海2，雍洪军2，兰海3
(1河西学院，甘肃张掖734000;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;3四川农业大学玉米研究所，
成都61丨130;4开鲁县中等职业技术学校，内蒙古通辽028400 )
摘要：为进一步提高玉米复合体改良效率，本研究采用N C I I遗传交配设计，以中15、中16、W9706和四144为测 验种，与4个综合种配制丨6个测交组合.以郑单958为对照，采用不完全区组设计，在河南新乡和山东济南鉴定并分析不同
种质渗入玉米复合体后的改良效果，结果表明，不同种质渗入后，中15和中16产量均有不同程度的增加；通过分析 农艺性状和配合力表现，综合种C P15-2抽丝期短、株高较低、收获时含水量低、产量高等，抽丝期和产量一般配合力也表现优良；C P15-2X中15抽丝期、收获时含水量、产量均优于原始体中15，其产量特殊配合力和中亲优势较低；C P15-2是渗 入中15的优良新种质，可用于改良其生育期、收获时含水量和产量性状。
关键词：玉米；体改良；种质渗入；农艺性状；配合力
Analysis on Introgression of Different Germplasm to
Improve the Two Maize Composite Populations Y A N G Zhi-yuan12'3,T A N G Juan2'3,Z H A O Xin-zhe2'4,Z H A N G Feng-yi2,LIU Wen-juan2,LI Ming-shun2,
Z H A N G De-gui2,LI Xin-hai2,Y O N G Hong-jun2,L A N Hai3
('Hexi University, Gansu Zhangye 734000;2I nstitute o f C rop Sciences, Chinese Academy o f A gricultural Sciences/National Engineering Laboratory f o r Crop Molecular Breeding, Beijing 100081;^M aize Research Institute o f S ichuan Agricultural University, Chengdu 611130； A Kailu County Secondary Vocational and Technical School, Inner Mongolia Tongliao 028400 )
Abstract：In order to further improve the efficiency of maize composite population,four synthetic populations were crossed t o four t e s t e r s including Cpop.15, Cpop.16, W9706 and S i144 adopting NCII genetic design.The 16 crosses and one check hybrid Zhengdan958 were evaluated i n Xinxiang of Henan province and Jinan of Shandong province t o analyze the e f f e c t of introgression of different germplasm in t o maize composite population.The results showed an increase of grain yield i n Cpop.15 and Cpop.16 a f ter the introgression of diffe r e n t germplasm.The synthetic population CP15-2 exhibited short silking date,low plant height,low moisture a t harvest and high grain yield,and good general combining a b i l i t y(G C A)for day to silking and grain yield.The cross CP15-2 x Cpop.15 showed better performance than the synthetic population Cpop.15 for day t o silking,low moisture a t harvest and grain yield,and low specific combining a b i l i t y(S C A)effect and heteosis.Therefore, the synthetic population CP15-2 can be used as a new e l i t e germplasm t o improve the growth period,moisture a t harvest and yield of the composite population Cpop.15.
Key words：maize；population improvement；i n t rogression of germplasm；agronomic t r a i t s；combining a b i l i t y
收稿日期：2020-丨1 -24 修回日期：2020-11 -25 网络出版日期：2020-丨1 -30
URL： doi.Org/10.ki.jpgr.20201124003
第一作者研究方向为玉米遗传育种，E-mail:*****************
通信作者：雍洪军，研究方向为玉米种质改良，E-mail:*******************
兰海，研究方向为玉米遗传育种，E-mail:********************
基金项目：国家重点研发计划（2016YFD0101201 )；国家玉米产业技术体系项目（CARS-02-02 )
Foundation projects： National Key Technology R & D Program of China(2016YFD0101201), National Corn Industry Technology System Project(CARS-02-02)
杨致远等：不同种质渗人对2个玉米复合体的改良效果分析801 3期
玉米种质遗传基础狭窄已成为限制中国玉米育 种、生产发展的重要因素15]。自20世纪80年代 以来，中国已从国际玉米小麦改良中心（C I M M Y T，Centro Intemacional de Mejoramientode Maizy Trigo)，美国等国家或地区引进了热带、亚热带和温带玉米 种质，同时利用美国系和中国系组建了不同类型的 综合种。通过适应性改良、农艺性状和配合力测 定，评价了这些体的改良途径和育种潜力，筛选出 适合在中国利用的优良体，如Pop43、BSSS、B S13、中综5号、中综6号、中综7号等[
7气为进一步扩增中国玉米种质基础，中国农业科学院作物科学研 究所利用鉴定出的国内综合种以及C I M M Y T、美国 等体，构建了涵盖热带、温带和中国种质的玉米复 合体中15和中16。通过评价中15和中 16不同轮次的农艺性状和配合力表现，发现体 抽丝期、株高、穗位高等性状改良增益较小1(1]。适时 加人优良新种质以弥补体遗传基础不足，保持种质遗传差异的同时降低体近交衰退程度，提高 体内有利基因频率，是一种有效的动态体改良途 径["_14]。本研究以4个综合种为供体，以中15 和中16最新改良世代体、2个主要自交系为测验种，采用N C II遗传交配设计配制16个测交组 合，通过测定体及其导人外来种质后的主要农艺 性状表现，探讨适宜改良中15和中16的新种 质，为进一步提高体的农艺性状提供理论参考。
1材料与方法
1.1试验材料
4个导入中15和中16的新种质，包含2 个S S类综合种C P15-1、C P15-2,2个N S S类 综合种C P16-1和C P16-2; 4份测验种包括2个复 合体中15 (Cpop.15 )和中16 (Cpop.16 )及 2个主要自交系四144和W9706，具体系谱构成见 表1。郑单958为对照。
表丨4个玉米综合种和4个测验种的系谱组成
Table 1Pedigree of four composite populations and four testers used in this study
材料 Material 系谱构成 Pedigree composition
CP15-1 CP15-2 CP16-1 CP 16-2由丨0个33自夂系合成的综合种，包括咐46、1^205、冀1^760丄\1-丨6、1^195^〜51、四144等
由12个SS自交系合成的综合种，包括四144、XN8147、铁7922、郑58、PHP55、2FACC、LM-16等
由10个NSS类自交系合成的综合种，包括J106、PHN11、LH213、冀B37、吉13S228等
由12 个 NSS 体自交系合成的综合种，包括 798-1、合 344、CA14、W9706、吉13S228、E8501、904、PHN73、PHW79、J8606 等
中15 Cpop. 15 由BSSS、BS28、中综7号、Pop43体合成，经过5轮控制双亲混合选择得到的改良体，属于S S类 中16 Cpop. 16 由中综6号、LAN、BSCB1、BS29体合成，经过5轮控制双亲混合选择得到的改良体，属于N SS类 四144 Si 144 泰同杂交种选系，属于SS类
W9706 (M ol7xU8112) x M o l7，属于 NSS 类
1.2田间试验设计
2015年12月，在海南三亚南繁基地，采用 N C n遗传交配设计，以4个测验种为母本，4个综 合种为父本，每个材料（C P15-1、C P15-2、C P16-1、C P16-2、中15、中16、四144和W9706)分别种 植20行，配制16个杂交组合。每个组合组配100 穗，收获后将果穗混合脱粒。
2016年5月，将16个杂交组合、4个综合种、2个复合体以及对照郑单958，按照不完全区组 田间设计，3次重复，分别种植于中国农业科学院河 南新乡试验基地和山东省农业科学院济南试验基 地。2个测验种自交系四144、W9706采用完全随机 排列，3次重复，相邻种植。每个小区设置2行，行长 4 m，行距0.6 m，密度设置为60000株/h m2。田间调 查抽丝期、株高、穗位高、收获时含水量。人工收获 后室内考察产量（折算成14%含水量的公顷产量)。1.3数据统计分析
采用S A S软件中P R O C G L M和Lsmeans程 序对每个性状进行联合方差分析，并计算各性状联 合环境下的校正值。依据多环境增广NCII设计，利用Falconer等U51模型估算一般配合力（G C A，general combining a b i l i t y)和特殊配合力（S C A，specific combining a b i l i t y)效应。其模型为：Y i j k=n+ 〇1丨+司+(m x f)i j+eUk，其中，Y i j k为亲本i和j后代第k个观测值，n为总体均值，nii为第i个父本效应，f为第j个母本效应，（m x f)y为互作效应，e Uk为误 差项。采用最小显著差数法（L S D,l e a s t significant difference)比较配合力效应的显著性。通过中亲优 势（Mid-parents heterosis)评估优势，其计算公 式为：100 x [F「（P,+P2)/2 P,+P2)/2，其中，F，为测交组合某一性状数值，父本P，与母本P2为其双 亲同一性状的平均值。对于配合力差异显著的性
802植物遗传资源学报22卷
状，计算被测系性状的配合力效应值。
2结果与分析
2.1联合方差分析
由表2可见，本研究分析的5个性状材料间均 达到显著或极显著水平；除穗位高和产量外，抽丝期、株高和收获时含水量在环境间未达到显著性差异，说 明在本试验中环境对穗位高和产量影响较大，对其余性状影响较小；除产量外，其他性状基因型与环境互 作方差均未达到显著性水平；各性状一般配合力方 差均达到极显著差异水平；除产量外，所有性状一般 配合力与环境互作方差均未达到显著水平；抽丝期 与产量特殊配合力方差达到极显著差异；所有性状 特殊配合力与环境互作均未达到显著性差异。研究 表明试验方案设计合理，局部调控作用明显，可进一 步估算供试材料的一般配合力和特殊配合力效应。
表2主要性状的联合方差分析
Table2 The combined analysis of variance for the main traits
变异来源 Source 自由度
Df
抽丝期
Date to silking
株高
Plant height
穗位高
Ear height
收获时含水量
Moisture content at harvest
产量
Grain yield
基因型Genotype1542.00"11016.69**6884.56**395.43*1299871.00**环境 Environment10.040.591915.31**17.481046236.00*'重复 Repetition4 4.671042.22971.41“ 5.1262841.68基因型x环境1514.632595.791518.79178.35448001.22** Genotype x Repetition
一般配合力GCA317.59"8572.60**5884.79*'321.27"482283.10**一般配合力x环境3 4.54380.54531.4538.02281301.80** GCA x Environment
特殊配合力SCA921.83**882.29270.1434.26470528.20**特殊配合力X环境98.38947.89679.8997.17163017.71 SCA x Environment
误差Error60 1.03138.4277.198.919197.68表中数据为均方值和“分别表示在0.05和0.01水平差异显著。下同
The data in the table is the mean square value, * and ** indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same as below
2.2不同综合种主要性状的多重比较
从体自身农艺性状来看（表3)，综合种C P15-2、C P16-l、C P16-2抽丝期显著早于2个复合 体中15和中16，但比对照郑单958晚；4个 综合种植株均比复合体中15和中16矮，且 显著低于
中15，但高于对照郑单958; 4个综合 种收获时含水量均比中16和对照郑单95 8低,C P15-1和C P16-1收获时含水量比中15高，而 C P15-2和C P16-2收获时含水量比中15低；除 C P16-2外，其他综合种产量均显著高于复合体，但均低于对照郑单958。通过与中15和中16 对比分析，3个综合种C P15-1、C P15-2和C P16-1 在抽丝期、株高、收获时含水量和产量表现均较好，具有一定的利用潜力。
表3体间主要性状的多重比较
Table3 Multiple comparison of the main traits among populations
材料Material
抽丝期（d)
Date to silking
株高（cm )
Plant height
穗位高（cm )
Ear height
收获时含水量（％ )
Moisture content at
harvest
产量（t/hm2)
Grain yield
中16 Cpop.1653.50a277.50b113.85c33.69ab10.82c 中15Cpop.l553.17ab285.17a114.58c31.41b10.23c CP15-152.50cb275.88b103.10b32.73ab12.63b CP 15-252.00cd274.97b102.93b30.26cb13.65b CP16-152.00cd274.85b102.77b32.77ab12.56b CP 16-251.50d274.50b99.15a26.08c10.26c 郑单 958 Zhengdan 95851.33d257.05c107.55d35.99a16.88a 小写字母代表在0.05水平差异显著D下同
Lowercase letter indicates significant differences at the 0.05 levels. The same as below
杨致远等：不同种质渗人对2个玉米复合体的改良效果分析803 3期
当复合体中15分别导人4份综合种(表4)，抽丝期均比原始体中15缩短，其中 C P15-2X中15、C P16-2x中15呈现显著性差异，但未早于对照郑单958；株高表现不一，其中 C P16-2X中15、C P15-1 x中15株高均低于中15,C P15-2x中15和C P16-1 x中15植 株高于中15，但所有组合均高于对照郑单958。所有组合的收获时含水量均比中15和对照郑 单958低，但未达到显著水平；所有组合产量均显 著高于中15，但未超过对照。综上分析，C P15-1 和C P16-2导人中15后，抽丝期提早，株高降低, 脱水变快，产量增加；而C P15-2和C P16-1导人中 15后，抽丝期提早，脱水变快，产量增加，但植株 变高。
表4中15及其杂交组合主要性状的多重比较
Table4 Multiple comparison of main traits between Cpop.15 and its crosses
材料Material 抽丝期
(d)
Date to
silking
比中
15± (%)
Comparing
with
Cpop.15
株高
(cm )
Plant
height
比中
15± (%)
Comparing
with
Cpop.15
穗位高
(cm )
Ear height
比中
15± (%)
Comparing
with
Cpop.15
收获时含
水量（％)
Moisture
content at
harvest
比中
15± (%)
Comparing
with
Cpop. 15
产量
(t/hm2)
Grain
yield
比中
15± (%)
Comparing
with
Cpop.15
中 15 Cpop.1553.17a\285.17ab\114.58ab\31.41a\10.23d\
CP15-1 x 中1552.67ab-0.94277.98c-2.52110.58b-3.4929.49ab-6.1116.20a58.35
CP 15-1 x Cpop.15
CP15-2x 中15
CP 15-2 x Cpop.15
51.67b-2.82289.87a 1.64116.33a 1.5230.96a-1.4314.7 lab43.79
CP16-1 x 中1551.83ab-2.52288.53a 1.17116.27a 1.4729.99ab-4.5215.93a55.71
CP 16-1 x Cpop.15
CP16-2x 中1551.67b-2.82279.40bc-2.02111.33b-2.8430.73a-2.1612.98c26.88
CP 16-2 x Cpop.15
郑单958
Zhengdan 958
51.33d-3.46257.05c-9.86107.55c-6.1335.99a 4.5816.88a65.00
当复合体中16分别导人4个综合种后所有组合收获时含水量性状均低于中16和对照，(表5 )，抽丝期均比原始体中16提前，且C P15-但差异未达到显著水平。4个组合产量显著高于中1x 中 16、C P15-2x 中 16、C P16-2x 中 16显16，但均低于对照郑单958。综上分析,C P15-1、著早
于中16，但均晚于对照郑单958。所有组合C P15-2、C P16-1和C P16-2导入中16后，抽丝期提植株均较高，且C P16-1X中16显著高于中16。早，脱水变快，产量增加，但植株变高。
表5中16及其杂交组合主要性状的多重比较
Table5 Multiple comparison of main traits between Cpop.16 and its crosses
材料Material 抽丝期
(d)
Date to
silking
比中
16± (%)
Comparing
株高
(cm )
Plant
height
比中
16± (%)
Comparing
穗位高
(cm)
Ear
height
比中
16± (%)
Comparing
收获时含
水量（％)
Moisture
比中
16± (%)
Comparing
产量
(t/hm2)
比中
16± (%)
Comparing with
Cpop.16
with
Cpop.16
with
Cpop.16
content at
harvest
with
Cpop.16
yield
with
Cpop.16
中16 Cpop.1653.50a\277.50b\113.85b\33.69a\10.81cd\ CP15-1 x 中1652.16cd-2.18281.41ab 1.40110.58bc-2.8732.39ab-3.8513.68b26.54 CP 15-1 x Cpop.16
CP15-2x 中1652.33bcd-1.86280.16ab0.95116.33a 2.1832.19ab-4.4515.36a42.09 CP 15-2 x Cpop.16
CP16-1 x 中16
CP16-1 x Cpop.16
53.16ab-0.63289.13a 4.19116.27a 2.1332.98ab-2.1012.06bc11.56
CP16-2x 中1652.33bcd-2.18279.40ab0.68111.33b 2.2130.73ab-8.7813.22b22.29 CP 16-2 x Cpop.16
郑单958
Zhengdan958
51.33d-4.06257.05c-7.37107.55c-5.5335.99a 6.8316.88a 35.96
804
植物遗传资源学报22卷
-1.5
CP15-1CP15-2CP16-1CP16-2CP15-1CP15-2CP16-1CP16-2
Fig.l 体 Populations 体 Populations
图1 8个杂交组合的产量特殊配合力效应和中亲优势值
Specific combining ability ( SCA (affects and mid-parent heterosis between eight crosses for grain yield
2.3不同综合种主要性状的配合力效应分析从表6可知，利用中15、中16、四144和 W 9706为测验种，评价4份综合种体主要性状 一般配合力，发现C P 15-2和C P 16-2抽丝期一般配 合力呈现负向效应，C P 15-1和C P 16-1抽丝期一般 配合力呈现正向效应；株高一般配合力呈现负向 效应的综合种包括C P 15-1、C P 16-2，其余2个综合 种C P 15-2、C P 16-1株高一般配合力呈现正向效应； C P 15-1、C P 16-2收获时含水量一般配合力也表现优
良，其余综合种呈现正向效应；C P 15-1和C P 15-2产量一般配合力呈现显著或极显著的正向效应，其余
2个综合种产量一般配合力效应值较低。通过配合 力分析，发现中15抽丝期、收获时含水量和产量 一般配合力表现优良，株高和穗位高表现不佳，需进 一步提高产量配合力水平，同时降低其株高和穗位 高配合力；而中16产量配合力表现不佳，需导人 产量一般配合力高的综合种，提高其优良等位基因 频率。
表6
在联合环境下不同试验材料主要性状的_般配合力效应
Table 6 General combining abilities of different materials for main traits in combined environments
材料
Materials
抽丝期
Date to silking
株高
Plant height
穗位高
Ear height 收获时含水量
Moisture content at harvest
产量
Grain yield 中 15Cpop.l5-0.270.717.85"-0.890.69*中 16 Cpop.16
0.27-0.71 5.67"0.89-0.69*W9706
0 3.32-5.57 1.84.-1.27四 144 Si 144
-0.28-16.19 5.57**-2.820.45CP15-10.19-3.540.39-0.240.68*CP 15-2-0.23 1.780.790.390.77*'CP16-10.27 5.60* 3.85'0.30-0.27CP 16-2-0.23-3.84-3.58-0.45-1.17LSD0050.32 3.94 2.78 1.370.52LSD001
0.46
5.71
3.97
1.99
0.74
2.4不同综合种与复合体的优势关系
4个综合种与中15和中16的产量特殊 配合力和中亲优势如图1所示。总体来看，所有组
合产量S C A 效应在-1.25〜1.25 t /h m 2之间，中亲优 势值变幅在3.23%〜41.82%之间。进一步分析发
现，在以中15为测验种的测交组合中，C P 15-1 x 中15和C P 16-1X 中15产量S C A 效应值较 高（分别为0.57 t /h m 2和1.25 t /h m 2 )，且中亲优势
较高（分别为41.82%和39.82% ) ; C P 15-2 x 中 15和C P 16-2X 中15产量S C A 效应较低，分别 为-1.01 t /h m 2和-0.81 t /h m 2，中亲优势也相对较低
(分别为23.21%和26.74% )。在以中16为测验 种的测交组合中，C P 15-2X 中16、C P 16-2x 中 16 产量 S C A 较高（分别为 1.01 t /hm 2 和 0.81 t /hm 2), 且中亲优势较高（分別为25.59%和25.48% ); C P 15- 1 x 中16和C P 16-1 x 中16产量S C A 呈现负 向效应，分别为-0.57 t /hm 2和-1.25 t /hm 2，中亲优 势较低，分别为16.78%和3.239^综上分析，仅 用中15和中16作为测验种时，C P 15-2和 C P 16-2与中15关系较近，C P 15-1和C P 16-1 与中16关系较近，可以利用杂交种创建新 种质。
屮15Cpop.l5
口屮16Cpop.l650 r
中15Cpop.l5 □屮16Cpop.l6
403(201(
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