The Combining Ability and Genetic Parameters of Yield per Plant and Other Characters of 11 Maize Inbred Lines

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190900592

Abstract

Abstract:

The combining ability, heritability and reciprocal effects of yield per plant and other characters of maize inbred lines were studied to provide a basis for the selection of maize inbred lines and the combination of maize hybrids. Using 11 maize inbred lines as test materials, we matched 110 combinations according to Griffing III complete diallel hybridization method. Seven phenotypic characters, i.e., yield per plant, plant height, ear height, branch number and spindle length of tassel, silking and anthesis stages of the inbred lines were observed, and the general combining ability (GCA), special combining ability (SCA), reciprocal effects (REC), broad-sense heritability (H ²_B) and narrow-sense heritability (H ²_N) of the above characters were estimated. The results showed that both GCA and SCA of all the tested traits were significantly different except the SCA of spindle length of tassel. The GCA of yield per plant of JZ3 and JZ6 inbred lines was significantly positive. Two pairs of the combinations, JZ9×JZ2 and JZ2×JZ9, JZ6×JZ3 and JZ3×JZ6, had the largest positive SCA effect values of 40.68 g and 35.24 g, respectively. The REC of yield per plant had significant difference; however, some inbred lines had large variances in the REC. The H ²_B of the seven characters in the descending order was tassel branching number, plant height, the anthesis stage, ear height, the silking stage, yield per plant, and spindle length of tassel. The H ²_N, ranging from big to small was tassel branching, plant height, ear height, the anthesis stage, spindle length of tassel, silking stage, and yield per plant. The results suggest that the dominant genetic variance accounts for the largest proportion, H ²_N of yield per plant is the smallest; therefore, the yield per plant is easy to be affected by environmental conditions and suitable for selection in later generations. Because of the significant REC in yield per plant, the way of crossing in some inbred lines need to be strictly controlled.

Key words: maize, GCA, SCA, REC, H ²_B, H ²_N

CLC Number:

S334.5

Hu Jun, Wei Kaifeng, Guo Pengcheng, Liu Wan, Yu Huilin, Pan Hongyu, Zhang Xinsheng. The Combining Ability and Genetic Parameters of Yield per Plant and Other Characters of 11 Maize Inbred Lines[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(6): 5-10.

Figures/Tables 5

References 35

[1]	李少昆, 赵久然, 董树亭 , 等. 中国玉米栽培研究进展与展望[J]. 中国农业科学, 2017,50(11):1941-1959.
[2]	马达灵, 任琴, 周峰 . 玉米产量提高过程中品种特征研究进展[J]. 中国农学通报, 2016,32(15):38-43.
[3]	薛珠政, 卢和顶, 建新 , 等. 种植密度对玉米单株和群体效应的影响[J]. 玉米科学, 1999,7(2):52-54.
[4]	李少昆, 王崇桃 . 中国玉米生产技术的演变与发展[J]. 中国农业科学, 2009,42(6):1941-1951
[5]	盖钧镒 . 作物育种学各论[M]. 北京: 中国农业出版社, 2006: 128-166.
[6]	刘文国, 李春雷, 刘宏伟 , 等. 吉林省不同时期骨干玉米黄改系主要性状配合力分析[J]. 东北农业大学学报, 2016,47(1):9-14.
[7]	陈洪梅, 汪燕芬, 姚文华 , 等. 导入热带种质的温带玉米自交系的利用潜力[J]. 作物学报, 2011,37(10):1785-1793.
[8]	杨巍, 李玲, 姜龙 , 等. 不同密度下玉米DH系单株产量的杂种优势及配合力分析[J]. 吉林农业大学学报, 2014,36(1):23-29.
[9]	董莹, 杨巍, 任雪娇 , 等. 不同密度下Reid改良系的单株产量杂种优势及配合力[J]. 吉林农业大学学报, 2017,39(4):386-391.
[10]	郜悦, 周婷, 李艳华 , 等. 玉米Non-Reid群产量因素遗传改良效果及杂种优势和配合力分析[J]. 玉米科学, 2019,27(3):35-40.
[11]	李佩瑶, 王震, 张先宇 , 等. 41份中晚熟欧洲玉米选系的配合力及杂种优势分析[J]. 玉米科学, 2018,26(3):28-31.
[12]	Larièpe1 A, Moreau L, Laborde J , et al. General and specific combining abilities in a maize (Zea mays L.) test-cross hybrid panel: relative importance of population structure and genetic divergence between parents[J]. Theor Appl Genet, 2017,130:403-417.
[13]	Zhou Z Q, Zhang C S, Lu X H , et al. Dissecting the Genetic Basis of Underlying Combining Ability of Plant Height Related Traits in Maize[J]. Frontiers in Plant Science, 2019,9, Doi: 10.3389/fpls.01117.
[14]	Qi H H, Huang J, Zheng Q , et al. Identification of combining ability loci for five yield-related traits in maize using a set of testcrosses with introgression lines[J]. Theor Appl Genet, 2013,126:369-377.
[15]	刘来福, 黄远樟 . 作物数量遗传学基础四.配合力:完全双列杂交上(上)[J]. 遗传, 1979,1(6):45-47.
[16]	刘来福, 黄远樟 . 作物数量遗传学基础五.配合力:完全双列杂交上(下)[J]. 遗传, 1980,2(1):43-48.
[17]	孔繁玲 . 植物数量遗传学[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2006: 139-150.
[18]	唐燕琼 . 双列杂交育种法配合力效应估计及其显著性检验的SAS实施[J]. 热带作物学报, 2003,24(2), 69-76.
[19]	何坤辉, 常立国, 崔婷婷 , 等. 多环境下玉米株高和穗位高的QTL定位[J]. 中国农业科学2016, 49(8):1443-1452.
[20]	李凯, 张晓祥, 管中荣 , 等. 玉米株高和穗位高的全基因组关联分析[J]. 玉米科学, 2017,25(6):1-7.
[21]	何文昭, 王红武, 胡小娇 , 等. 玉米株高和穗位高在不同环境下的数量遗传分析[J]. 作物杂志, 2017(3):13-18.
[22]	李浩川, 陈琼, 杨继伟 , 等. 基于双单倍体群体的玉米株高和穗位高QTL分析[J]. 河南农业大学学报, 2016,50(2):161-166.
[23]	刘军霞, 何小娟, 刘婷婷 , 等. 不同环境下玉米雄穗分枝数和主轴长的QTL分析[J]. 分子植物育种, 2018,16(10):3219-3226.
[24]	丰光, 李妍妍, 景希强 , 等. 玉米雄穗分枝性状的数量遗传分析[J]. 沈阳农业大学学报, 2011-02, 42(1):94-97.
[25]	韩娅楠, 刘福建, 王瑞霞 . 玉米生育期QTL定位及上位性互作效应的遗传研究[J]. 华北农学报, 2010,25(2):84-87.
[26]	师臣 , 玉米生育期遗传分析[J]. 黑龙江农业科学, 2010(4):24-27.
[27]	李宁辉, 宋雯雯, 齐凤坤 , 等. 黑龙江省三江地区几个早熟玉米自交系主要农艺性状的配合力和遗传参数分析[J]. 黑龙江农业科学, 2015(9):9-13.
[28]	王克伟, 杨巍, 慈佳宾 , 等. 不同密度下黄早4改良系单株产量的遗传分析[J]. 分子植物育种, 2017,15(11):4746-4751.
[29]	张永科, 王瑞, 赵小峰 , 等. 改良昌7-2玉米自交系配合力研究[J]. 玉米科学, 2017,25(6):12-20.
[30]	郑常祥 . 完全双列杂交的容量对估算配合力、方差分量以及遗传力的影响[J]. 贵州农业科学, 1992,3:5-10.
[31]	任全兴, 刘良舟, 翟虎渠 . 不同样本容量下几种交配设计估计遗传参数的可靠性[J]. 作物学报, 1993,19(6):531-538.
[32]	朱军 . 遗传学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2002: 273-293.
[33]	王天宇, 祝云芳, 陈华璋 , 等. 玉米正反交杂交种F₁主要性状的差异性分析[J]. 玉米科学, 2007,15(4):52-55.
[34]	李浩川, 刘宗华, 王琳 , 等. 杂交当代玉米子粒蛋白质含量的正反交效应及杂种优势分析[J]. 河南农业大学学报, 2007,41(1):1-4,11.
[35]	唐海涛, 张彪, 梅碧蓉 , 等. 西南骨干玉米自交系主要农艺性状和产量正反交杂优效应分析[J]. 中国农学通报, 2014,30(15):207-215.

变异来源	自由度	株高	穗位高	雄穗主轴长	雄穗分支数	抽丝期	散花期	单株产量
杂交组合	109	3.94^**	2.29^**	1.69^**	4.30^**	2.61^**	3.49^**	3.90^**
一般配合力	10	23.17^**	10.63^**	8.17^**	31.32^**	9.97^**	15.4^**	8.20^**
特殊配合力	44	3.29^**	1.87^**	1.01	2.18^**	3.02^**	3.74^**	5.44^**
反交效应	55	0.96	1.11	1.07	1.09	0.93	1.199	1.88^**

变异来源	自由度	株高	穗位高	雄穗主轴长	雄穗分支数	抽丝期	散花期	单株产量
杂交组合	109	3.94^**	2.29^**	1.69^**	4.30^**	2.61^**	3.49^**	3.90^**
一般配合力	10	23.17^**	10.63^**	8.17^**	31.32^**	9.97^**	15.4^**	8.20^**
特殊配合力	44	3.29^**	1.87^**	1.01	2.18^**	3.02^**	3.74^**	5.44^**
反交效应	55	0.96	1.11	1.07	1.09	0.93	1.199	1.88^**

序号	自交系	株高	穗位高	雄穗主轴长	雄穗分支数	抽丝期	开花期	单株产量
1	JZ1	-11.28^**	-6.16^**	0.36	0.78	-0.43	-1.24^**	-16.63^**
2	JZ2	5.50^**	7.47^**	-1.02	-0.21	1.59^**	1.10^**	4.78
3	JZ3	-8.59^**	- 0.64	-0.65	4.66^**	-0.87^*	-0.49	17.64^**
4	JZ4	0.67	1.95	-2.10^**	1.35^*	-0.94^*	-0.55	3.35
5	JZ5	-18.95^**	-4.18^**	-1.54*	0.74	-1.09^**	-1.25^**	-7.63^*
6	JZ6	6.51^**	4.52^**	-0.31	0.15	0.68	0.51	12.20^**
7	JZ7	5.97^**	-0.31	0.91	-0.93^*	-0.88^*	-0.53	-0.77
8	JZ8	-4.95^*	-4.44^**	0.17	-1.09^*	0.54	0.15	-6.99^*
9	JZ9	3.86^*	-2.04	0.54	-2.61^**	1.26^**	1.39^**	6.13
10	JZ10	9.83^**	0.58	-0.47	-1.92^**	1.02^**	1.62^**	-6.54^*
11	JZ11	12.24^**	3.25^*	4.11^**	-0.91^*	-1.29^**	-1.05^**	-5.54

序号	自交系	株高	穗位高	雄穗主轴长	雄穗分支数	抽丝期	开花期	单株产量
1	JZ1	-11.28^**	-6.16^**	0.36	0.78	-0.43	-1.24^**	-16.63^**
2	JZ2	5.50^**	7.47^**	-1.02	-0.21	1.59^**	1.10^**	4.78
3	JZ3	-8.59^**	- 0.64	-0.65	4.66^**	-0.87^*	-0.49	17.64^**
4	JZ4	0.67	1.95	-2.10^**	1.35^*	-0.94^*	-0.55	3.35
5	JZ5	-18.95^**	-4.18^**	-1.54*	0.74	-1.09^**	-1.25^**	-7.63^*
6	JZ6	6.51^**	4.52^**	-0.31	0.15	0.68	0.51	12.20^**
7	JZ7	5.97^**	-0.31	0.91	-0.93^*	-0.88^*	-0.53	-0.77
8	JZ8	-4.95^*	-4.44^**	0.17	-1.09^*	0.54	0.15	-6.99^*
9	JZ9	3.86^*	-2.04	0.54	-2.61^**	1.26^**	1.39^**	6.13
10	JZ10	9.83^**	0.58	-0.47	-1.92^**	1.02^**	1.62^**	-6.54^*
11	JZ11	12.24^**	3.25^*	4.11^**	-0.91^*	-1.29^**	-1.05^**	-5.54

序号	自交系	特殊配合力效应
序号	自交系	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	JZ1
2	JZ2	2.94
3	JZ3	14.65	8.63
4	JZ4	-30.86^**	-21.91^*	-16.33
5	JZ5	-7.16	1.07	-29.07^**	31.25^**
6	JZ6	11.98	-74.50^**	35.24^**	-10.18	14.08
7	JZ7	-16.20	31.82^**	-1.43	9.08	5.92	-8.32
8	JZ8	16.79	9.13	11.04	12.31	0.75	-7.43	-26.73^**
9	JZ9	-4.20	40.68^**	-12.56	24.68^**	6.02	11.38	10.25	-10.57
10	JZ10	7.40	-8.48	6.21	25.78 ^**	-22.59^*	1.96	17.68	4.86	-65.10^**
11	JZ11	4.66	10.61	-16.38	-23.84^*	-0.28	25.77^**	-22.08^*	-10.17	-0.58	32.28^**