玉米Suwan和Iodent改良系育种应用探索与分析

培育突破性育种新材料是选育优良玉米杂交种的基础与前提。本研究基于包含60000个SNP的MaizeSNP50芯片对包括热带、亚热带玉米种质,温热改良系(SI、PB等)、Reid、Lancaster和塘四平头类群的104份供试材料全基因组扫描,运用R语言程序包GAPIT运算对其群体遗传结构分析;同时,从中选用6份苏艾(Suwan-Iodent群体)改良系QB5721、QB5722、QB5744、QB5725、QB5775和QB5785及其Iodent种质代表系HCL645,热带Suwan种质(QR273、ZHL908)为材料,按NCII设计将Iodent及改良系(7份)与来自不同类群测验种(7份)组配成49个杂交组合,以单穗粒重的配合力效应值评估6份苏艾系的杂种优势。根据MaizeSNP50芯片扫描结果进行遗传结构分析,可将104份供试材料划分为热带种质、塘四平头(TSPT)、Lancaster和Iodent种质4类种质。其中,Iodent类群与其他5类种质的群体间遗传距离均较大,Suwan-Iodent种质改良系与Reid、Lancaster和PB类群杂种优势比较明显。表型结果分析表明,6份苏艾改良系的一般配合力相对效应值(RGCA)为-1.62%~5.67%,49个杂交组合的特殊配合力相对效应值(RSCA)为-2.64%~2.98%。苏艾改良系中QB5725的RGCA为5.67%,高于其4个改良系QB5775(4.39%)、QB5721(2.42%)、QB5722(1.68%)、QB5744(2.29%)和HCL645(2.38%)。这些研究结果有可能为热带玉米种质在我国玉米温带区的应用提供新的研究思路。

玉米Iodent种质在Suwan材料改良利用中的有效性分析

种质资源狭窄和杂种优势单一,是制约我国玉米产业发展的重要因素之一。拓宽玉米种质基础,培育突破性育种新材料是选育优良玉米杂交种的基础与前提。热带、亚热带种质已经被证明具有较温带种质丰富的遗传多样性,其引入、改良和应用对丰富我国玉米种质多样性具有十分重要的意义。本研究以28份温热玉米自交系、4份Suwan群体来源自交系(QR 273、ZHL 908、T 32和QB 48)作母本,来自Iodent、Reid、PB、Lancaster和塘四平头类群的8个温带玉米自交系作父本的杂交后代为材料,2015年分别在河南郑州和河南华县对28份自交系和32个杂交组合进行农艺性状评价。结果显示,Suwan×Iodent杂交组合的株型、生育期、感光性等与温带地区杂交种相近;而Suwan自交系与其他类群自交系的杂交组合则表现出植株繁茂、抗倒性差、感光性强和生育期太晚等问题。利用Iodent种质早熟、马齿的特性能够有效改良Suwan种质生育期晚、光周期敏感的不足,获得较高的配合力。

10份Iodent种质玉米自交系宜机收性状配合力分析

为探明Iodent种质机收性状的应用价值,采用10份Iodent种质玉米自交系为试验材料,按NCⅡGriffing杂交设计组配45份杂交组合,对株高、穗位、茎粗、茎秆强度、苞叶长、籽粒长和收获时籽粒含水量7个宜机收性状进行配合力分析及遗传参数分析。结果表明,自交系I201一般配合力(GCA)效应综合表现最好,杂交组合I201×I203特殊配合力(SCA)效应综合表现最好,穗位和茎秆强度受非加性效应遗传,收获时籽粒含水量受加性效应遗传,株高、茎粗、苞叶长和籽粒长由加性效应和非加性效应共同起作用。

早熟类Iodent种质与我国主要玉米类群的杂种优势分析

【目的】研究Iodent种质与我国玉米主要种质类群的杂种优势关系,为改良我国早熟类玉米种质基础提供理论依据。【方法】将20份Iodent自交系与4份我国玉米主要种质类群的骨干自交系PH4CV、铁C8605-2、昌7-2和S122采用NCⅡ设计组配80份杂交组合,进行2年田间试验,在成熟期收获中间行中间位置10株果穗进行室内考种,分析Iodent自交系与4份主要种质类群骨干自交系的杂种优势关系。【结果】2017-2018年田间试验结果表明,玉米单株产量及其构成因子综合性状一般配合力(GCA)效应表现较大的群体为I112、I125、I126和I128。玉米单株产量特殊配合力(SCA)效应表现最大的组合为S122×I132,效应值为14.10;位列第2-5位的组合依次为PH4CV×I120(8.23)、S122×I123(7.38)、铁C8605-2×I127(7.15)和S122×I126(7.06);而组合铁C8605-2×I123的SCA效应值最小,为-12.12。以所配组合单株产量SCA效应值为依据进行分类,选择数值最小的SCA作为划分类群的依据,结果显示I112、I119、I130属于Lancaster类群,I123、I125、I126、I133属于塘四平头类群,I128、I131、I132、I134属于Reid类群,I114、I117、I118、I120、I121、I122、I124、I127、I129属于旅大红骨类群。Iodent种质自交系在我国早熟玉米区主要杂种优势利用途径有旅大红骨群×I132、Lancaster群×I120、Reid群×I118和塘四平头群×I127等。【结论】Iodent种质自交系与Lancaster、国内Reid、塘四平头和旅大红骨四大类群自交系杂交时单株产量杂种优势普遍存在,其中与旅大红骨类群杂种优势最强。

利用Iodent种质对旅大红骨资源改良利用的潜力分析

以4个Iodent和旅系改良系与2个Reid选系组配的8个组合和对照种先玉335为材料,采用随机区组设计,3次重复,分析由改良系组配的杂交组合产量、抗性、农艺性状和考种性状与对照间的差异。结果表明,改良组合的产量配合力较高,出籽率、抗倒性、耐密性、生育期、降水速率明显提高,生育期缩短,改良效果显著。

Iodent玉米种质改良旅大红骨选系配合力及杂种优势利用研究

采用NCⅡ遗传交配设计,利用Iodent种质改良旅大红骨资源,以优良选系PB-2、PB-3、PB-7、PB-8、PB-10为母本,以与旅系具有强杂种优势的丹988、铁0322、M54、Mo17、铁7922为测验种,组配获得25份杂交组合,分析5份改良系的主要农艺性状的配合力及杂种优势。结果表明,Iodent种质改良旅系群体具有较大的利用价值,能有效降低杂交种株高、穗位高、果穗行数,增加杂交种的产量、抗倒伏能力、子粒品质和果穗长度。丹598和丹99长改良群体一般配合力和特殊配合力均较高,容易组配高产杂交组合,在育种中具有较大的应用价值。

早熟Iodent种质改良旅大红骨适宜机械粒收相关性状配合力及杂种优势分析

利用早熟Iodent改良旅大红骨种质资源,采用NCⅡ遗传交配设计,以改良后代及配制的杂交组合为试验试材,对宜机收关键性状进行配合力和杂种优势分析。结果表明,Iodent改良丹598和丹黄34机收综合性状表现优良,且与PH6WC配合力最高,形成强优势组合,是适宜机收的杂交组合。子粒含水量与子粒破损率极显著正相关,是限制粒收的关键性状。相关性分析表明,子粒含水量、倒伏率、生育期、果穗行数、茎腐率与机收子粒破损率显著正相关,机收品种的选育过程中应注意关键性状的选择,提高育种效率。

国外Iodent玉米种质WY11对塘四平头群自交系“四287”的改良效果

采用裂区和NCⅡ试验设计,对Iodent种质WY11、塘四平头群自交系"四287"及其4份遗传改良系进行了耐密性和配合力研究。结果表明:6个自交系中WY11的植株最高(208.2 cm),穗位较高(80.2 cm),秃尖长中等(0.86 cm),空秆率高(2.2%),对密度压力反应较敏感,不耐密植;四287的植株最矮(173.5 cm),穗位较矮(57.8 cm),秃尖短(0.12 cm),空秆率低(0.3%),对密度压力反应不敏感,耐密性好。W87-3的株高、穗位、空秆率、秃尖长均值分别为180.4 cm,64.2 cm,0.4%,0.93 cm,对密度压力反应敏感性弱,具有耐密植潜力;W87-1、W87-2、W87-4,对密度压力反应敏感,耐密性较差。WY11的一般配合力效应值为正向最高(3.57),W87-3和四287的一般配合力效应值较高(3.27,3.22)。在高密度下筛选出四144×WY11和四144×W87-3两个总配合力效应值高的组合,具有高产潜力。W87-3是改良成功的自交系,具有重要的应用价值。

基于Iodent种质玉米株系间杂种优势及配合力分析

探讨种植密度对Iodent种质自交系杂种优势和配合力的遗传响应,为密植育种与高产栽培提供理论依据。采用NCⅡ设计30份杂交组合,研究Iodent种质的5个不同株系在不同密度下玉米株系间杂种优势和配合力表现。在6.0万、7.5万、9.0万株/hm^(2)密度下30份杂交组合单株产量杂种优势均值分别为128.5%、86.3%和60.4%,变异系数(CV)分别为30.8%、25.8%和29.9%;在6.0万株/hm^(2)密度下,Iodent株系单株产量一般配合力(GCA)效应JK1101最高(9.55),JK1103最低(-6.85);在7.5万株/hm^(2)密度下,JK1103最高(3.51),JK1102最低(-4.83);在9.0万株/hm^(2)密度下,JK1103最高(3.95),JK1102最低(-5.57)。仅丹340×JK1101、JK33×JK1102组合的SCA效应值在3种密度下为正值,分别为9.84、8.72、22.68、6.33、1.49和19.15。Iodent种质株系与Lancaster、改良Reid、塘四平头和旅大红骨四大类群自交系杂交时单株产量杂种优势普遍存在,同一杂交组合在不同密度下杂种优势存在较大差异,单株产量杂种优势呈现随密度增加而降低的趋势;Iodent种质株系间的GCA效应在不同密度下表现不同,单株产量GCA在密度为7.5万株/hm^(2)和9.0万株/hm^(2)时变化趋势相近,呈显著正相关;由Iodent种质株系组配的同一组合SCA效应增减与供试密度增减变化的方向不一致。