基于溫熱玉米F2∶3家系產量相關性狀的遺傳解析

王安貴， 趙 強， 涂 亮， 郭向陽， 劉鵬飛， 祝云芳， 吳 迅， 陳澤輝

(貴州省農業科學院旱糧研究所， 貴陽 550006)

玉米作為重要的糧飼以及能源原料作物，在食品、動物飼料和生物能源方面占有重要的地位。我國玉米種質主要以Reid、旅大紅骨、塘四平頭、Lancaster和P群的少數骨干自交系為主，導致我國種質基礎相對狹窄。郭向陽等[1]研究表明，引用外來種質是解決這一問題的重要措施，溫熱玉米種質遺傳差異大，基因的多態性與互補性較好，能夠有效提高種質的遺傳多樣性、拓寬我國種質基礎。自熱帶Suwan種質的引入以來，育種家篩選了一大批如T 32、QR 273、S 37等優良自交系，以及貴單8號、金玉506、會單4號、金玉818等優良雜交種，成為了我國西南地區不可替代的種質資源[2]。

玉米高產一直是育種工作者的不懈追求，引用熱帶種質在西南地區有了較大進展[3-4]，利用溫熱種質選育出高產高抗的優質玉米已成為目前研究的熱點；玉米產量性狀受穗長、穗粗、穗行數、行粒數、禿尖長、百粒重等影響較大，解析玉米產量相關性狀對實現高產至關重要，但不同的材料、環境等條件與產量相關性狀的關系存在一定差異[5-6]。因此溫熱玉米產量相關性狀間的遺傳解析對進一步提高玉米產量與種資創新有很好的參考價值。

本試驗采用熱帶種質T 32和溫帶種質齊319構建的128份F2∶3家系為材料，通過分析8個產量相關性狀的表現及相關性差異，解析該溫熱群體構建效果，為進一步對溫熱種資的遺傳改良以及選育優良雜交種提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究以Suwan類群代表性自交系T 32和PB類群核心自交系齊319為親本構建的128份F2∶3家系及其雙親為試驗材料。T 32由Suwan群體選育出并引入我國，具有良好的抗葉部病害和較高的配合力，且組配出了優良玉米雜交種金玉818，在生產上得到廣泛運用。齊319是由山東農科院從美國先鋒公司的單交種78599連續自交選育出的高配合力、抗病蟲、品質好的自交系[7-8]。本試驗材料均由貴州省農業科學院旱糧研究所提供。

1.2 試驗方法

1.2.1田間試驗

2017年冬F1及親本種植于海南三亞。2018年春，將128個F2∶3家系及兩親本種植于貴陽，采用完全隨機區組設計，單行種植，設兩次重復，行長4 m，每行18株，行距0.6 m。在材料四周種植保護行，大田管理與當地玉米種植管理一致。

1.2.2表型數據考察

2018年玉米成熟后，從第2株開始，每行連續收獲10株。果穗自然風干后進行室內考種，人工測量穗長、穗粗、穗行數、行粒數、禿尖等產量相關性狀；將以上收獲的果穗混脫并將破損籽粒挑選出后利用萬深考種儀進行粒長、粒寬、粒重等產量相關性狀考察。

1.3 數據處理

利用Excel軟件進行數據初步整理，SPSS 23.0軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 親本間的差異性分析

從親本產量相關性狀的平均值可以看出，雙親之間的穗長、行粒數、禿尖長、百粒重、粒寬差異明顯，齊319的穗長、行粒數、百粒重、粒寬明顯高于T 32，禿尖長低于T 32；在穗粗和10粒長兩個性狀上有一定差異，其中穗行數雙親之間差異不明顯(圖1)。

2.2 F2∶3家系產量相關性狀表現

由表1可看出，后代中的8個產量相關性狀均存在極大差異，穗粗、行粒數、禿尖長、粒長的均值均高于親本；穗長、穗行數、粒寬的均值間于親本之間，但發現百粒重均低于親本。群體中變異系數最高的性狀是禿尖，最大變異系數為49.47%，變異范圍0.21%～3.81%；其次是行粒數，變異系數為21.51%，變異范圍為14.82～33.22粒；其余性狀的變異系數都小于20%；產量性狀的變異依次為：禿尖長>行粒數>穗長>百粒重>穗粗>粒長>粒寬>穗行數。

表1 親本與F2∶3家系的群體表現情況

2.3 產量相關性狀正態分析

從表1和圖2中可以看出，峰度均小于1，偏度來看，只有穗行數和禿尖長的個體分布呈大于平均數的方向偏斜，呈正偏態分布；而穗長、穗粗、行粒數、百粒重、粒長、粒寬的個體分布是向小于平均數的方向偏斜，圖形呈負偏態分布；各性狀分布較平緩,總體變數分布比較分散。從偏度和峰度總體來看，F2∶3家系個體分布均呈近似正態分布。

2.4 F2∶3家系產量相關性狀的相關性分析

從表2中可知，8個產量相關性狀存在一定的相關關系，其中穗長與穗行數、行粒數呈顯著正相關；穗粗與禿尖呈顯著負相關，與百粒重呈顯著正相關；穗行數與粒寬呈極顯著負相關；行粒數與禿尖呈顯著負相關，百粒重與粒長、粒寬呈極顯著正相關。8個產量相關性狀之間的相關系數絕對值都沒有超過0.5，百粒重與粒長之間相關系數最大為0.404。

表2 F2∶3家系產量性狀相關系數

3 結論與討論

西南地區是我國山地玉米主要種植地區，由于地形生態環境的特殊性，大多數在其它地區表現良好的種質在本區無法表現出優異的抗逆性和適應性，而本研究T 32與齊319都有較好的抗逆性與適應性，這使得后代中擁有較好的抗逆性，同時其組配的F2∶3家系的產量相關性狀分析對進一步選育高抗和高產的種質提供了一定的參考。本研究中兩親本在8個產量相關性狀上，除穗行數以外的7個性狀之間都有較明顯的差異，在F2∶3家系中，8個性狀都有一定的變異，變異依次為：禿尖長>行粒數>穗長>百粒重>穗粗>粒長>粒寬>穗行數，禿尖在F2∶3家系中變異最大這結果與邢吉敏等[9]、王楠等[10]和李燕等[11]研究結果一致，穗行數在F2∶3家系中變異最小，因為雙親的穗行數差異不明顯，同時有關研究表明，穗行數在玉米的遺傳中比較穩定，主要受幾個主效QTL控制[12-14]。在相關性分析中，得出百粒重與粒長、粒寬呈極顯著正相關，百粒重與禿尖長呈顯著負相關。梁曉玲等[15]、朱永興等[16]的研究表明，玉米粒重對產量的貢獻值最大，粒長、粒寬與百粒重有較高的正相關關系。向道權等[17]、楊俊品等[18]的研究認為，禿尖長與單產之間呈負相關關系，因此在后續選育過程中應把粒重改良作為一個重點，盡可能的避免有禿尖的家系。