熱帶溫帶玉米群體育種價(jià)值評(píng)估及光周期反應(yīng)敏感性指標(biāo)研究.pdf

1、玉米是我國(guó)第二大作物，常年播種面積達(dá)到2700萬(wàn)公頃：玉米屬于糧、經(jīng)、飼和工業(yè)原料農(nóng)作物，不但在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，而且也是遺傳學(xué)研究的模式作物之一，跳躍基因、雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理等重大發(fā)現(xiàn)都是在玉米的研究中完成的。玉米種質(zhì)擴(kuò)增是種質(zhì)創(chuàng)新的重要途徑之一，外來(lái)種質(zhì)育種價(jià)值評(píng)估和利用是玉米品種改良的應(yīng)用基礎(chǔ)性研究；現(xiàn)代遺傳學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了遺傳育種學(xué)研究的不斷進(jìn)步，也為探討玉米產(chǎn)量形成的遺傳原因、雜種優(yōu)勢(shì)與遺傳距離的關(guān)系、預(yù)測(cè)雜交后代雜種優(yōu)

2、勢(shì)的表現(xiàn)和評(píng)估育種基礎(chǔ)材料的育種價(jià)值提供了新的思路和技術(shù)方法。對(duì)來(lái)自玉米起源中心的地方品種(Landraces)、群體(populations)和自交系(inbredlines)等種質(zhì)進(jìn)行深入的評(píng)價(jià)、改良和利用，對(duì)發(fā)掘這些外來(lái)種質(zhì)中有利和稀有等位基因具有重要的指導(dǎo)意義。 本研究選用9個(gè)來(lái)自熱帶和溫帶的玉米群體、兩個(gè)廣泛利用的雜交種及其4個(gè)親本自交系為研究材料，設(shè)計(jì)了兩套遺傳交配試驗(yàn)：(1)用9個(gè)群體按雙列雜交方法II，組配了36

3、個(gè)雜交組合，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行了2年2點(diǎn)的田間鑒定試驗(yàn)，用混合線性(AD)模型對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素的遺傳方差分量、遺傳力、基因的加、顯效應(yīng)及其與環(huán)境互作效應(yīng)進(jìn)行了分析，探討玉米產(chǎn)量形成的遺傳原因；進(jìn)一步分析9個(gè)群體之間的雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，并且把雜種優(yōu)勢(shì)分解為雜種優(yōu)勢(shì)主效應(yīng)和雜種優(yōu)勢(shì)與環(huán)境的互作效應(yīng)，探討了遺傳距離和雜種優(yōu)勢(shì)的關(guān)系，還對(duì)雜交后代保持5％以上雜種優(yōu)勢(shì)的世代數(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，以了解雜種后代自交衰退的程度，為育種材料的取舍提供科學(xué)依據(jù)。

4、(2)利用9個(gè)群體和4個(gè)自交系，按NCII遺傳交配設(shè)計(jì)，組配了36個(gè)雜交組合，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行了2年2點(diǎn)的田間鑒定試驗(yàn)，采用Dudley的基因轉(zhuǎn)移理論和方法，評(píng)估這9個(gè)群體的育種價(jià)值，對(duì)一系列評(píng)估參數(shù)的值進(jìn)行了估計(jì)，提出了分別用來(lái)改良兩個(gè)優(yōu)良單交種的最佳供體，并指出了改良方向和改良方式。 本研究還利用兩個(gè)對(duì)光周期變化敏感性不同的自交系黃早四和HZ32為親本，構(gòu)建了一個(gè)光周期反應(yīng)敏感性的F2:3分離群體，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)

5、計(jì)在兩具有不同光周期的環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行鑒定，研究玉米光周期反應(yīng)的最佳鑒定指標(biāo)，為外來(lái)種質(zhì)的適應(yīng)性改良提供基礎(chǔ)。 本研究得到一下主要結(jié)果： 1、玉米產(chǎn)量形成的主要遺傳原因是顯性和顯性與環(huán)境互作，分別占總變異的35.16％和29.73％，二者之和達(dá)到64.89％，而加性和加性與環(huán)境互作分別為0.18％和4.33％，二者之和僅為4.51％；遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于顯性和顯性與環(huán)境互作。在玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素中，狹義遺傳力大小排列順序是穗行數(shù)>行粒數(shù)

6、>穗長(zhǎng)>千粒重>小區(qū)產(chǎn)量，分別為26.38、16.44、11.36、9.13、0.18；其中穗行數(shù)最大，小區(qū)產(chǎn)量最小。 2、就狹義遺傳力而言，玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素在穗長(zhǎng)、穗行數(shù)和行粒數(shù)上達(dá)到了極顯著水平，而其它性狀未達(dá)到顯著水平；其排列順序?yàn)樗胄袛?shù)>行粒數(shù)>穗長(zhǎng)，分別為26.83、16.44和11.36。說(shuō)明在育種的早代依據(jù)穗行數(shù)進(jìn)行選擇更為有效。 3、玉米雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)與雙親的遺傳距離之間不存在顯著的線性關(guān)系；而F1的基因型

7、與群體平均優(yōu)勢(shì)和群體超親優(yōu)勢(shì)達(dá)到極顯著的正相關(guān)，分別為0.86和0.80。 4、Suwan1×BSSSC9和StaygreenC4×BSSSC9是兩對(duì)含有熱帶玉米種質(zhì)的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合，可能成為我國(guó)溫帶地區(qū)玉米雜種優(yōu)勢(shì)的替代模式，可以對(duì)改良瑞德×四平頭，改良瑞德×旅大紅骨兩個(gè)主導(dǎo)雜種優(yōu)勢(shì)模式進(jìn)行擴(kuò)展。在黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)可以用Suwan1改良四平頭雜種優(yōu)勢(shì)群；在東北，包括西南一部分春玉米主產(chǎn)區(qū)，可以利用StaygreenC4來(lái)改良旅大

8、紅骨雜種優(yōu)勢(shì)群。 5、通過(guò)對(duì)群體之間雜種優(yōu)勢(shì)和保持=5％超親優(yōu)勢(shì)的世代數(shù)分析，認(rèn)為Suwan1和StaygreenC4還可以相互重組改良；重組改良之后與BSSSC9形成雜種優(yōu)勢(shì)模式，并且StaygreenC4。保持>5％超親優(yōu)勢(shì)的世代數(shù)越多近交衰退越慢，說(shuō)明組合含有較多的有利顯性等位基因位點(diǎn)，在育種過(guò)程中要得到積累較多有利等位基因的家系應(yīng)采用大群體和多世代的選擇策略。 6、雜種優(yōu)勢(shì)與環(huán)境之間存在顯著互作效應(yīng)，互作的強(qiáng)弱依

9、組合的不同而有所不同，在地點(diǎn)和年份之間沒(méi)有多少規(guī)律可循；組合1×2、1×3和3×6在主要性狀上的雜種優(yōu)勢(shì)與環(huán)境的互作效應(yīng)不顯著，具有較好的適應(yīng)性；而組合4×5和1×6兩個(gè)組合的互作效應(yīng)達(dá)到顯著水平，其適應(yīng)性較差，只在特殊的環(huán)境下有利用價(jià)值。 7、利用Dudley基因轉(zhuǎn)移理論，為溫帶玉米種質(zhì)導(dǎo)入外來(lái)種質(zhì)、評(píng)估其有利等位基因數(shù)目的多少，篩選出改良掖478×丹340的最佳供體是群體1>群體5>群體8，改良方向大多是掖478，改良方式是

10、先回交一次，再自交選系較為有利。篩選出改良美22×HZ111的最佳供體是群體7>群體8>群體4，改良方向是美22，改良方式大多是直接自交選系較為有利；體現(xiàn)了直接自交或有限次回交育種方法的有效性。 8、熱帶種質(zhì)在溫帶利用的主要障礙是光周期反應(yīng)的敏感性，本研究對(duì)231個(gè)F2:3家系進(jìn)行鑒定，分析了散粉期、葉片數(shù)、ASI和吐絲期、穗位下葉片數(shù)、總?cè)~片數(shù)和穗位下葉數(shù)與總?cè)~數(shù)之比等性狀對(duì)光周期變化的表現(xiàn)；認(rèn)為吐絲期比散粉期對(duì)光周期變化更為