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种质资源的改良创新是当前玉米育种的重要课题。回交法能快速地向轮回亲本中导入控制其它优良性状的基因,是聚合优良基因、提高育种效率的有效方法之一。本研究以玉米自交系K11和K62为轮回亲本,分别用3个优良自交系为供体,通过不同回交次数育成的36个回交改良系,以及用3个骨干系为测验种按3×38不完全双列杂交模式组配的114个杂交组合为材料,研究改良系主要农艺性状和分子标记遗传变异、配合力和产量杂种优势表现,比较不同供体及回交次数的改良效应,明确回交改良系的育种应用潜力。主要研究结果如下:1.主要性状变异分析显示,不同供体和回交次数对轮回亲本K11和K62的改良效果均存在差异。供体A2、A3、B1和B2对降低株高、穗位高和减少叶片数的改良效果显著,但A2和B3具有增加雄穗分支数的效应;供体A1、A2和A3能有效增加穗行数和行粒数,减少秃尖长,从而提高单株产量,虽然B1、B2和B3能显著增加穗长,但同时增加了秃尖长,因而对单株产量的改良效果不大。针对上述性状而言,回交1-5次的改良效果差异不明显,育种实践上回交1-2次即可。2.分子标记研究表明,40对SSR引物在2个轮回亲本和36个回交改良系中共检测到81个基因型,平均每对引物检测到2.025个,共检测到99个等位基因片段,平均2.475个。轮回亲本与其改良系之间的遗传相似系数随回交次数的增加而增加,以遗传相似系数0.86为阈值,采用类平均法(UPGMA)将测验种和改良系划分为8大类群,聚类结果与系谱来源基本一致。供体A1、A2和A3改良系与K11的平均差异位点数分别为6.0、9.3和10.2个,而B1、B2和B3改良系与K62间分别为7.3、5.3和1.7个;回交0-5次改良系与2个相应轮回亲本的平均差异位点数分别为20.7-1.3个和13.3-0个,平均差异位点数随着回交次数的增加而减少,并且回交4次以上绝大多数改良系与轮回亲本间差异位点数为0-2个,可判定为相同或相似系。因此,实际育种中应根据改良目标灵活确定回交次数。3.配合力联合方差分析结果,单株产量等13个所有考察性状GCA差异均达到显著水平,株高等6个性状SCA达到显著水平;单株产量等5个性状GCA和9个性状SCA与地点间互作达极显著水平,说明这些性状配合力受环境影响大。不同供体和回交次数对轮回亲本不同性状配合力的改良效应差异较大,在2个试点中,供体A3、B1和B3改良系产量GCA正向显著高于轮回亲本的个(次)数分别为8、12和5,表明这3个供体对产量GCA的改良效果显著。随着回交次数的增加,改良系平均产量GCA效应值与轮回亲本趋于一致,而回交0-5次改良系正向显著个(次)数分别为6、7、6、5、6和6,说明不同回交次数对改良系产量GCA的改良效果差异不明显,实际育种中回交1-2次即可。4.产量杂种优势分析表明,在铁岭和荥阳试点,改良系组合比相应轮回亲本组合(分类对照)增产的组合数分别有68和54个,分别占总组合数的59.6%和47.4%,其增产幅度分别为0.19%-27.70%和0.08%-22.43%。其中,供体A3和B1的改良效果最好,其2试点正向显著改良组合数均高达20个(次),其次为A2和B3;回交0和1次正向显著组合数分别为18和17个(次),改良效果好。2试点改良系组合比郑单958(统一对照)增产组合数分别为65和8个,分别占总组合数的57.0%和7.0%,其增产幅度分别为0.83%-16.53%和0.57%-10.09%。其中,供体A3、B1和B3在2试点正向显著改良组合数分别为10、23和16个(次),对产量杂种优势改良效果好;回交0和1次正向显著组合数分别为14和11个(次),与分类对照优势改良效果趋势一致。K324×B1-0在铁岭和荥阳点比郑单958分别增产17.59%和10.09%,K128×B3-1等11个组合在铁岭点比郑单958增产10%以上,达显著水平,推荐进入高一级试验。5.综合分析表明,与相应轮回亲本比较,改良系A3-1、B1-1、B1-2和B3-1的SSR标记差异位点数均达4个以上,产量显著增加或相当,株高和穗位高显著降低,其单株产量GCA效应值显著提高,是较好的高产育种亲本;A2-3和B2-2株高和穗位高GCA负效应值显著降低,可作为矮化育种潜力亲本;B1-0百粒重和粒深GCA正效应值显著提高,是改良籽粒性状的优良材料。