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伴随着杂种优势利用技术以及现代育种研究的发展,我国玉米种质基础狭窄和利用效率低的问题突出(李明顺,2005)。Tuxpeno种质遗传基础广泛,遗传变异丰富,了解Tuxpeno种质的杂种优势和配合力,有利于最大限度地利用它们进行育种研究。配合力高的材料可作为有利等位基因资源引人温带育种方案,拓宽种质基础,进一步提高产量和抗性;因此,开展外来种质与适应种质间的杂种优势和配合力分析,是玉米种质研究中必不可少的重要内容。 本研究采用NCⅡ遗传交配设计,利用贵州省旱粮研究所提供的5份玉米Tuxpeno种质材料与我国五大玉米类群的测验种组配25个组合,田间试验设计采用完全随机区组,共调查15个农艺和产量性状。收集整理数据,进行方差分析和配合力分析(包括各性状的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)效应分析)。同时,采用SSR分子标记技术,选用25对引物对Tuxpeno种质进行遗传多样性分析。主要研究结果如下: 1、通过15个农艺和产量性状配合力效应分析;在Tuxpeno种质的一般配合力(GCA)效应中,大19在穗位高、秃尖长、穗行数、单株籽粒产量和叶片数性状的一般配合力(GCA)相对效应值较高;449在抽雄、散粉和吐丝期性状的一般配合力(GCA)相对效应值较高;81565在株高、穗位高、出籽率和小区产量性状的一般配合力(GCA)相对效应值较高;405在行粒数的一般配合力(GCA)相对效应值较高;94-90在穗粗和百粒重性状的一般配合力(GCA)相对效应值较高;因此,该材料在其性状的一般配合力(GCA)效应值高,说明该材料受加性基因效应比非加性基因效应强。通过两点联合小区产量的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)效应分析,在5个Tuxpeno种质选系中,81565的两点联合小区产量一般配合力(GCA)相对效应值最高,其值为2.47;405的两点联合小区产量一般配合力(GCA)相对效应值最低,其值为-2.82。25个组合中,94-90×MO17(s=6.86)的两点联合小区产量特殊配合力(SCA)相对效应值最高。 2、根据两点联合小区产量和(贵阳)小区产量综合分析;在25个组合中,81565×78599,大19×掖478和81565×掖478为强优势组合。81565、大19和掖478个自交系的GCA效应值相对较高,参与形成的强优势组合多;由此,预测这三个自交系在贵州省玉米育种和生产上有较大的利用潜力。 3、通过产量和构成产量性状的遗传相关系数和通径分析(贵阳);结果表明,穗行数、行粒数、百粒重和出籽率分别与产量性状的遗传相关系数均达到极显著水平,其遗传相关系数(R)分别为0.2302、0.4041、-0.335和0.43。然而,百粒重和行粒数对产量的直接作用较大,其对产量的直接通径系数(P)分别为0.5592和0.9801;那么,在选育玉米自交系和杂交种时,要优先考虑这二者,同时并兼顾其他农艺性状是玉米高产的有效途径。 4、利用SSR分子标记技术,取均匀分布于各条染色体的55对SSR引物在10份玉米自交系样品进行PCR扩增分析,筛选出25对扩增带型稳定的SSR引物,从供试材料中检测出127个等位基因变异,每对引物检测出2~10个等位基因,平均5.08个。每个位点的多态性信息量(PIC)变化范围为0.20~0.90,平均多态性信息量(PIC)为0.58。UPGMA方法聚类分析表明,10份供试材料间遗传距离变幅为0.4157~0.9722,平均值为0.6907。以遗传距离0.70为阈值,将10份供试材料聚类划分成两大类。 5、通过数量遗传学方法和SSR标记遗传距离聚类分析;结果表明,5份Tuxpeno种质选系小区产量遗传距离聚类(贵阳)和SSR聚类分析结果基本一致。5份Tuxpeno种质选系与测验种中的丹340、MO17和78599的遗传距离三种聚类结果基本一致;但是,5份Tuxpeno材料与掖478和黄早四的遗传距离变化相对差异较大。因此,SSR聚类与小区产量的两种聚类结果差异比较大,需要今后在育种实践工作中去探索和研究。进一步说明,不能简单地用分子标记遗传距离来预测产量;要对产量进行预测,忽视双亲一般配合力(GCA)的作用,这是造成特殊配合力(SCA)与杂交种产量相关程度不高的一个重要原因。 6、结合前人育种实践与本研究的结果分析,将玉米杂种优势模式归纳为:Tuxpeno种质×Lancaster群和Tuxpeno种质×PB群;后者值得在今后的育种实践工作中研究和探索,为我国南方玉米育种杂种优势模式提供一种新的可供选择的途径。