杂交当代玉米杂交效应初探.pdf

辽宁农业科学1 9 9 9 2 3 2 3 8 Li mmi n g i c u ku r a l S c e c e s 一 杂交 当代玉米杂交效应 初探 李风 海 J 辽宁省农业科擘院玉米所沈阳1 1 0 1 6 1 一 口 提要 以若 干个遗 传稳定的玉米 自交 系和杂交 种为试材 采 用混合授粉 方法 即在 同一 果堪上 同时授 以本棘 和指定 的父本花粉 一次 完成授粉 对玉 柬杂交 当代粒重 籽 粒体积进 行 1测定分析 同时对 杂交 当代植抹 与 亲本 自交 植抹 的叶 片叶埠 素含 量 变化 及醋酶 同工酶谱进行 1比较 试验 蛄果表 明 杂交当代社重 籽粒 体积 较 自交 有 明显增加 不 同基 因型及不 同 的组配方 式 优 势太 小明显不同 植抹 的生理生化方 面也 发生明 显变化 杂交 当代母 体植抹叶 片叶绿素含量较母本 自交明显不 同 其变化 与 杂舍 基 目型及 双 亲叶 埠素 含 量 高低 有关 不同组合之 间存在基 因型 的特 异性 杂 交 当代植抹 叶 片 同I 酶也发 生 1相应 变化 产生 1当代杂交酶带 说 明杂合基 因型对母体植抹 生理生化方 面具有 调 节作 用 试验 结果看 出 杂 交 当代不仅粒重 籽 粒体积 方面表现 杂种优 势 而且植抹 的生 理 生化 方面屯发生 变化 由千杂合基 目型 产生 1新的酶 系蜕 进 而促 进 1同化 作 用 同时酶 系蜕的调 节作 用提 高1光合 产枷 的转化 效率 并且提 高 1枷质 的贮存能 力 从 而 增 加 1籽 粒 的重 量 和体 积 美蕾 调杂交 当代杂交效应 自从 1 9 1 4年 S h u l l 提 出杂种优 势概 念以 来 杂种优势 在玉 米 上得到 了广泛 的研 究和 利用 人们从多方面探讨杂种优势形成的机 理和成因 并提 出了多种假说 1 9 3 0年 A 3 一 b b y 首 扶提 出了玉 米生理性状 杂种优势理 论 指出两个玉米自交系杂交后 在母体上产 生的杂交 F 1种子 比亲本 自交种子 具 有较 大 的胚 即 旺 胎 阶 段 杂 种 优 势 我 国 刘 恩 训 1 9 7 3 在国 内首次报道 了玉米杂种优势在胚 胎期 的表现 以后 的研 究进一 步证 实 丁杂交 当代胚重 粒重 有杂种优 势存 在 赵文 耀 1 9 8 1 1 9 8 4 用普通玉米 甜 玉 米和幡 玉米 的 自交系 自交系 单交种 单交种 证 明从受 精到籽粒成熟有杂种优势 刘志勇等 1 9 8 8 研究结论 认 为 玉米 受精 至籽粒 成熟 阶段 有 杂种优势存在 I P i n t e r 等研究认为果实直 练 感 对 粒 重 有 明 显 影 响 史 振 声 等 1 9 8 5 1 9 8 7 以各类玉米 自交 系 品种和单交 种等 为 试材进行试验 结 果 表 明 F 种子 在粒重 籽 粒体积方面有杂 种优 势 本试验的目的旨在 为了了解杂交当代 遗传 生理生化变化 在前人研究基础上 对 杂交当代的籽粒性状以及杂交后母体植株的 生理生化等进行进一步研究 试验于 1 9 9 5 1 9 9 6年 进行 1 试验材料和方法 1 1 试验 材料 供试材料为遗传稳定的若干玉米自交系 和杂交种 1 2 试验方法 1 2 1 授粉方 法试验 采用混合授粉 即在 同一 果穗 上同 时 授 以本 株 和指 定的 父 本花 维普资讯 第 2期 李凤毒 杂交当代玉米杂空效应初探 3 3 粉 一次 完戚授粉 1 2 2取样 方法取混合授粉的果撼 根据 父本 的 旺乳 等 标 记 性状 区 分杂 交 粒 和 自交 粒 充分干燥 后 脱粒 分析 时除 去果 穗两 靖 的小粒或 圆粒 尽量选 取 杂交与 自交 相邻 的 籽粒 测百粒 重 采用排 水法 测百粒体积 1 2 3叶 片取 样 时 间与部 位取 自授 粉后 3 0 d 杂交株 和 自交 株 的穗位 叶 近主脉0 5 c m 距 叶基 1 5 2 0 绿 色叶 片部分 1 2 4叶绿素含量 测定 取不超过 0 1 g的 叶片 置入 指形管 加无 水 乙醇 丙酮 混合液 1 1 1 0 ml 封 口 暗处保 存 1 5 d 用 7 2 1型 分 光光度计测定光密度值 用 A r n o n s 公式计算 叶绿素含量 1 2 5同I酶 的测定取 不超 过0 1 g的叶 片 采 用聚丙烯 电泳法 测定 植株 叶片 的脂酶 同工酶 2 试验结果与分析 2 杂交对杂交当代耔粒重量 体积的影响 2 1 1杂 交 当代 籽 粒 的粒 重 变化 分别 自交系 自交 系 单交 种 x单交 种 单交种 品种 自交 系 糯玉米 普通玉 米单交 种 爆 裂玉米为试材 对杂交与 自交籽 粒粒重进行比较 结果如表 1 所示 杂交当代共测定了 1 6个组合 1 8 9个果 穗 结果表明 杂交当代粒重与 自交粒重相 比均有 不同程 度 的增 加 对 表 1各 对资料 的 成对 法 t值测 验表 明 大多 数组 合 中杂交 粒 与 自交 粒的差异 达到 了 1 或 5 的显著 平 准 不同组合杂交 当代籽粒与 自交 籽粒相 比 增加 的幅度有 明 显差 异 其 中 自交 系 自 交系杂交当代平均百粒重 比自交籽粒增加幅 度最大 平均 百粒 重 比 自交增 加 1 6 2 4 2 6 9 1 单交种 单交种杂交 当代平均百粒 重 比 自 交 籽 粒 增 加 幅 度 为 5 1 9 6 1 4 4 单交种 品种 自交系杂交当代籽 粒 比 自 交 籽 粒 增 加 幅 度 为 4 3 0 1 4 8 0 糯玉米 单交种杂交当代籽粒比自 交籽粒增 加 了 8 0 8 6 爆裂 玉米 问 杂 交当 代籽 粒 与 自交 籽粒 增 加 幅 度 为 1 9 3 4 一 1 0 1 5 4 说明不同类 型玉米及不同 的组配 方式 杂交当代粒重增加幅度不同 产生这样 的结果可 能与 亲本 间 的籽 粒 大 小 配 合力及 亲 缘关系 的远近 有关 同一亲本授 以 不 同的 父本 花 粉 产生 的 结果也不同 从表 1自交系 自交系可以看 出 白鹤 4 3 两穗平均百粒重的差异为 1 O g 而以不 同的父 本 H8 4和沈 农 1 7 1 授粉 白 鹤 4 3 H8 4和 白鹤 4 3 沈 农 1 7 1之 问平 均 百粒重 的差 异为 0 8 g 这说 明不 同父本对 杂 交当代 粒重 增加 所做 的贡 献不 同 表 明 了核 基 因对籽 粒增重现象 的控制作 用 2 1 2杂 交与 自交籽粒体积的 比较 对 不同类型的杂交籽粒 与 自交耔粒体积 的测定结 果与表 2所示 从表 2可见 杂交 籽 粒在 体积 上 比 自交 籽粒有不 同程度 的增 加 而且不 同类 型杂 交 组合之 问差 异较 大 其 中 自交 系 自交 系 杂交当代百粒体积与自交籽粒的百粒体积分 别平均 增加 1 8 2 8 1 8 8 5 ml 单 交 种 单 交 种杂交当代百粒体积与 自交籽粒的百粒体积 分别 平均 增加 1 6 3 0 8 5 2 1 4 1 g ml 单 交种 品种 自交系杂交当代百粒体积与白 交籽 粒 的 百 粒 体 积 分 别 平 均 增 加 1 1 4 0 2 2 0 8 2 2 5 7 糯 玉 米 x单 交 种杂 交 当代 百粒体积与 自交籽粒的百粒体积平均增加 2 2 3 6 ml 爆裂玉米间杂交增加较 小 分别增 加0 8 7 5 0 7 8 9 0 0 9 0 1 1 7 ml 进 一 步 的 成对 t 测验 表 2 表明 大多数杂交当代籽粒 与 自交 籽粒在 体积方面有极 显著的差 别 逸 说明杂交当代在籽粒体积方面比自交籽粒增 大是确实存在 的 由于是 同 一果穗 上混 合授 粉 说 明这种差异并非由环境误差和试验误 差引起 而是由于遗传差异造成的 2 2 杂交对杂交当代母株叶绿素舍量的影 响 维普资讯 辽 宁 农 业 辞 学 1 9 9 9正 杂交 籽粒重量 和 体积 的增 加 与 光合 作 用密 切相 关 叶绿 紊 含量 的变 化是 引起光 合 作 用强弱的重要 因子 为寻找 杂交后粒重增 加的物质来撂c 对 2 1个 自交 系及其 以此配制 的杂交组合 当代 植株 叶绿紊含量进行 了测定 分析 结果见表 3 根据表 3的测定 结 果 杂交 当代亲 本组 配 的方式基本 分为 3种类型 第 1种 母 本 自 交 系叶 片叶绿紊 含量 高于父 本 高 X低 第 2种 母本 自交 系 叶 片 叶绿 紊 含量 低于 父 本 低 高 第 3种 双亲 自交 系叶片叶绿紊含 量基 本接 近 衰 1 杂 交与 自交粒 的 比较 注 表示 达到 5 显著平 准 表示选捌 1 显著平 准 a表示选 割 1 0 显 著平准 后 同 维普资讯 第 2期 李风 海 杂文 当代 玉米 杂文 效应 初探 衰 2 杂交与自交籽粒体积的比较 衰 3 杂交株叶片叶绿素含量与双亲的比较 维普资讯 3 6 辽 宁 农 业 科 学 1 9 9 9芷 维普资讯 第 2期 李 凤海 杂交 当代 玉米 杂交 效应 初探 不 同的组 配方 式 表现不 同的结果 当 母 本 叶绿 素 含 量 高 于 父 本 时 如 W2 9 E 2 8 W2 0 E 2 8 沈 白 辽 巨 3 1 l W1 1 3 4 0等 杂交株 叶片 叶绿 索含 量 显 著地 高 于 双 亲 均 值 增加 幅度为 1 4 5 6 2 2 3 2 5 但低 于 母 本 自交株 当 父 本叶 片叶绿 素含 量 明显 地 高于母 本 时 如 C 8 6 0 5 5 0 0 3 杂交 株 叶 片 叶绿素含量 高于 母本 自交 但 低 于父 本及 双 亲均值 当双亲 叶片 自交 系 叶绿 索含 量基 本 一 致 时 如 W 4 5 x 3 加 4 7 8 x 3 加 c 8 6 o 5 3 4 0 W1 4 E 2 8等 杂交 株叶片 叶绿索含 量 明显地 高于母 本 和 父本 及双 亲均值 与母 本 自交 与 双 亲 均 值 相 比增 加 的 幅 度 分 别 为 第 一 1 1 蝌 四口 口口 L W J I t I口 1 6 6 1 6 25 7 8 和1 7 0 5 5 3 6 4 5 9 另外还 存在父本叶 绿素大 幅度低 于母本 但杂交 株 叶绿 索含量 显 著地 高于 母 本的现象 如 W4 E 2 8 W6 9 E 2 8等 分 析结果表 明 杂 交 当代 植株 叶片叶绿 索含量 变化一方面受双亲叶片叶绿索含量的影响 另一方面 也与新 形 成的 基 因型 有关 说 明 杂交后杂合基 因型不单从对籽粒性 状产 生影 响 而且对植株 生理 生 化方 面 也起到 了调控 作用 而使杂交当代叶绿素含量发生变化 2 3 杂 交对杂交当代蠢馥 同 r M 的变化 对 6个杂交组合的当代母体叶片的酯酶 同工酶做 了酶谱分 析 比较 结果见 图 1 口 口口 第 3组 1 1 1团 1 r i口口口口 t t x t回一i i 5f o3 w 7 1 F朔 w 7 w l lI w l E2 8 E2 8 第 d组 一 口口I l 第 蛆 一 1 1 1 口口口圆 口口一i i i i口 扎 白 忧 白 l j S 4 I H I l t l l J Il I l 围 1 叶片 一同工奠 I 请攮式围 口 昌呈 昌吕 昌吕 昌昌 昌昌一 昌吕一 曷 维普资讯 3 8 辽 宁 农 业 科 学 1 9 9 9矩 从图 1可 见其变 化表 现在酶带数量和活 性两个方 面 6组 中有 4组 的酶 带 数 量较 母 本 自交有 不 同数 基的增 加 第 2组 W7 2 E 2 8比 W7 2自交 增 加 1条 表 现父 本 性状 第 4组 沈白 辽臣 3 1 1 比沈自在第 2区增 加 了 1条 颤 向于 父本 第 5组 4 7 8 3 4 0较 4 7 8自交 在 第 2区增 加 了 2条 与第 2组 一 样 表 现 出与 父 本完全 相 同的带 数 第 6组 在父母 本带 散 完 全 相 同 且带 数较 多 的情 况 下 杂交 后表现 出与 双 亲相 同的酶 带 但 是 在第 1 组 虽然父母本酶谱相同 但杂交比双 亲在 第 2区增加 了 1条 这可 能与父母 本的 酶带位置不同有关 另外 由于受父本基因 的影响 杂交 当代酶 谱 的酶带 括性 即表 现在 酶带深浅程 度方面 明显不同于母本 自交 在第 1 2 3 5组 中 分别在 3个酶 区都 有酶 带深浅浓浚不同的差异 说明在酶活性方面 发生 了变 化 分析结果表明 由于 杂交 杂台 基因型的籽粒对母体擅株的酶 带产 生了作 用 3讨 论 根据本试验结果 结合其它作者的大量 研究 可 以肯 定 玉米在 杂交 当代 杂交 籽粒 及母本植株发生了一系列变化 3 1 籽粒重量变化是最直观最普遍的 现象 在测试 的材 料中 无论是哪 一肛乳类 型 在类 型内或 类型 之 间的 杂 交 以及 不 同 组配 方 式 中 虽然变化幅度不尽相同 但粒重大都有显 著增加 变化 幅度依 品种 类型和 组配 方式 而 舁 3 2 籽粒体积的变化是存在的 虽然种皮基 因型是 由母体决定的 从理论上讲并不受到 父本花粉 的 影响 但 胚 及胚 乎 L 都 是 杂 台的 本试验结果表明 杂交当代籽粒体积确实发 生 了显著变化 其变化幅度与籽粒重量 相关 不同基因型组合存在着特异性 3 3虽然 叶绿 素 的变 化在各 处理 中表 现不 同 但杂交对 母体 植 株叶 片 叶绿 索含 量 的影 响是可 以肯定 的 即 籽粒 的 杂台基 因型 不仅 控制耔粒本身 的形 成 而且 对物 质合 成 器官 源 叶 片 起着 积极 的调 节和促进作 用 3 4 对 母体 植株 叶片同工酶酶 谱分析证 明 杂交 当代的杂交效应不仅表 现在籽粒性状的 差异 而且母 体植株 叶 片的