玉米品種的抗病性評價及與農藝性狀的灰色關聯度分析

郗小倩 李洪 王瑞軍 張旭麗 楊志斌

摘要：為了研究玉米農藝性狀和病害抗性的關系，選育出高產高抗的玉米品種，以聯合體玉米區試的19個品種進行病害的抗性鑒定，用灰色關聯度分析法分析農藝性狀與病害抗性的關系。結果表明：19個品種對莖基腐病和穗腐病的抗性都強，對絲黑穗病和矮花葉病的抗性都弱，對大斑病的抗性中等；與產量關聯度最密切的出籽率與莖基腐病關系最密切，對產量影響次之的是穗腐病，對產量影響排名第四的百粒重與大斑病關系密切，之后的穗行數與絲黑穗病關聯度最大，與產量成正相關的株高與矮花葉病關聯密切。因此，結合玉米農藝性狀與病害抗性的灰色關聯度分析和抗病性鑒定，應著重絲黑穗病、大斑病和矮花葉病的抗性選擇。

關鍵詞：農藝性狀；病害抗性；灰色關聯度；絲黑穗病；大斑病；矮花葉病；莖基腐病；穗腐病

中圖分類號：S332.2文獻標志碼：A論文編號：cjas2021-0156

Disease Resistance of Maize Varieties： Evaluation and Its Grey Correlation with Agronomic Characters

XI Xiaoqian， LI Hong， WANG Ruijun， ZHANG Xuli， YANG Zhibin

（Institute of Crops in Cold Regions of Shanxi Agricultural University， Datong 037000， Shanxi， China）

Abstract： The aims are to study the relationship between agronomic characters and disease resistance of maize， and to breed maize varieties with high yield and high disease resistance. The disease resistance of 19 varieties in the regional trial of maize in the consortium was identified， and the relationship between agronomic characters and disease resistance was analyzed by grey correlation analysis. The results showed that all the 19 varieties had strong resistance to stem base rot and ear rot， weak resistance to head smut and dwarf mosaic， and medium resistance to large leaf spot. The kernel ratio， which was most closely related to yield， had the closest relationship with stem base rot. Ear rot was the second important factor that affected the yield. 100-grain weight， which ranked fourth in the impact on the yield， was closely related to large leaf spot， and kernel row number was most closely related to head smut. The plant height， which was positively related to the yield， had close relationship with dwarf mosaic. Therefore， the grey correlation analysis and disease resistance identification combining maize agronomic characters with disease resistance should emphasize the selection of resistance to head smut， large leaf spot and dwarf mosaic.

Keywords： agronomic characters； disease resistance； grey correlation degree； head smut； large leaf spot； dwarf mosaic disease； stem base rot； ear rot

0引言

玉米是中國三大主要糧食生產作物之一，從2012年開始，玉米生產已超過稻谷，位居糧食產量第一位[1]，是世界上重要的糧、經、飼兼用作物，現在玉米育種以高產、優質、抗病、廣適為目標[2]。而玉米的產量與玉米病害有相關的關系[3]。由于全球氣候變暖，種植結構調整，栽培制度的改變以及新品種的引進與應用，致使玉米病蟲種類不斷增加，為害逐年加重[4]，玉米病害一方面可以通過氣象預測來防治[5]，也可通過農事操作，物理消毒，化學農藥，生物防治等來實現[6-8]。但是這些防治措施要么對環境造成污染，要么耗費大量物力財力。

據報道，中國玉米生產上發生的病害有30多種，當前生產中的病害主要有大斑病、小斑病、絲黑穗病、莖腐病、矮花葉病、穗腐病[9]，均是由真菌或者病毒傳播引起，都會對產量及玉米品質造成影響[10-14]。對主要病害進行抗性鑒定是玉米新品種跨區域引種和推廣的一個重要環節，是確保新品種生產安全性的基礎[15]。

灰色關聯度分析是對一個系統發展變化態勢的定量描述和比較，因此它的適用性廣，在綜合評價、判別分析、類型區劃等方面都有廣泛應用。該方法應用于水稻、玉米、小麥、大豆等主栽作物品種的綜合評價及品種選育，取得了很好效果[16]。迄今為止，運用灰色關聯度分析方法對玉米產量與相關性狀間關系進行的研究報道也很多[17-21]。另外，灰色關聯度還可以分析玉米綜合品質，對玉米品質進行更加全面的評價[22-25]。

本研究對2020年晉玉科企聯合體的19份區試玉米品種進行了絲黑穗病，莖基腐病，穗腐病，大斑病，矮花葉病的抗性評價；利用灰色關聯度分析的方法對玉米的主要農藝性狀及5種病害間的相互關系進行分析，以期為玉米優良品種的選育和育種效率提供科學依據。

1材料與方法

1.1實驗材料

供試的19個玉米品種為‘玉農215’、‘RF1810’、‘太育184’、‘中博314’、‘龍田809’、‘RF1804’、‘RF1915’、‘太玉189’、‘龍田811’、‘太玉919’、‘太育1881’、‘太育211’、‘RF1803’、‘賽博183’、‘RF1914’、‘龍田810’、‘太育1910’、‘太育213’、‘賽博191’，均由晉玉科企聯合體提供。

1.2實驗設計及方法

1.2.1抗病性鑒定實驗設計及方法抗病性鑒定實驗報告由山西農業大學植物保護學院提供。2020年5月1日至2020年10月15日，4種真菌病害均在山西農業大學農場鑒定病圃進行。玉米矮花葉病鑒定地點設在山西省農科院小麥研究所試驗地。

抗病鑒定圃設置：（1）真菌病害：玉米絲黑穗病，大斑病，莖基腐病，穗腐病4種真菌病害的鑒定材料順序排列。鑒定小區行長4.5 m，每份材料種植2行，每穴留苗2株，重復2次，土壤肥力和管理水平和大田相同。（2）病毒病害：玉米矮花葉病每圃每份材料種植1行，行長6 m，行距0.6 m，株距0.3 m，重復2次。

接種方法及時期：（1）玉米絲黑穗病：與播種同步進行。在播種時，將配置好的0.1%菌土以每穴100 g用量，覆蓋玉米種子。（2）玉米大斑病：采用噴霧法接種及病殘體接種，在10葉期至抽雄初期進行接種。（3）玉米穗腐病：接種采用牙簽法。接種時期為果穗吐絲后10～15天，以花絲開始萎蔫為標志。牙簽接種法時選用適宜果穗，將2根牙簽并排插入果穗中部。（4）玉米莖腐病：接種采用埋根法。接種時期為玉米展13葉至抽雄期，也可提前至10葉期。（5）玉米矮花葉病：玉米5～7葉期進行汁液摩擦接種，每株接種兩片葉，隔10天后對未發病植株再補接一次。

病情分級標準及抗性評價標準按照《中華人民共和國農業行業標準（NY/T 1248）》及《國家玉米區試品種抗病蟲鑒定方法》標準進行。

1.2.2農藝性狀測定實驗設計及方法實驗于2020年在山西農業大學高寒區作物研究所實驗田內進行，實驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積20 m2（5 m×4 m）。4月27日人工點播種植，試驗期間澆水4次（5月1日、5月16日、6月26日、8月5日），追肥一次（6月24日），7月2日除草一次，播前整地，配合基肥混施5%毒辛顆粒劑15 kg/hm2。生育期內調查生育期、株高和穗位，收獲后進行考種，確定穗粗、穗長、禿尖長、穗行數、行粒數、單穗粒重和百粒重。

1.3分析方法

用Excel對數據進行初步整理，并進行灰色關聯度分析。將19個品種的農藝性狀及5個病害視為一個系統，每個性狀指標看作灰色系統中的一個因素，設參考數列為X0，其余性狀為比較數列Xi（i=1，2，…，8）。由于系統中各性狀因素的量綱（或單位）不同，無法進行比較，因此需要對原始數據消除量綱（或單位），轉換為可比較的數據序列。常用的標準化變換方法見公式（1）。

式中，X0i（k）為原始數據，X0i為同一性狀均值，S0i為同一性狀標準差，X’0i（k）為處理后數據。參數Xi與參考數列X0的關聯系數和ri關聯度按照公式（2）和公式（3）計算。

關聯度是關聯系數的算術平均值，根據關聯度大小就可以確定比較數列與參考數列的關聯程度，從而判斷比較數列的重要性。當參考數列不止一個時，通過計算各個參考數列與比較數列之間的關聯度就構成關聯矩陣[26]。

2結果與分析

2.1玉米品種抗病性鑒定

由表1可看出，19個品種中對絲黑穗病的抗性總體最弱，有一個高感品種，15個易感品種，占比84.2%，只有3個中抗品種；對莖基腐病的抗性評價結果中，有8個高抗品種，8個中抗品種，3個抗性品種，總體對莖基腐病的抗性優良；對于穗腐病，有1個高抗品種，5個中抗品種，其余均為抗性品種，總體抗性良好；對于大斑病，有1個高抗品種，9個中抗品種，5個抗性品種，4個易感品種；對于矮花葉病，有3個高感品種，14個易感品種，占比89.47%，只有2個中抗品種，總體抗性弱。

2.2玉米品種產量與農藝性狀的灰色關聯度分析

根據關聯分析原理，關聯度大的數列與參考數列的關系密切，關聯度小的數列與參考數列關系疏遠。從表2可以看出，玉米產量與其他性狀的關聯度排序依次為：出籽率>穗腐病>行粒數>百粒重>穗行數>穗粗>單穗粒重>矮花葉病>穗位>株高>凸尖長>大斑病>絲黑穗病>穗長>生育期>莖基腐病。

2.3玉米性狀間的相互關系

分別以玉米各性狀為參考數列，其他性狀為比較數列，計算各性狀之間的關聯系數和關聯度，構成關聯矩陣，如表3。

由表3可知，與絲黑穗病關系密切度的排序是：穗行數>莖基腐病>出籽率>生育期>行粒數>凸尖長>百粒重>單穗粒重>穗粗>穗腐病>矮花葉病>株高>大斑病>穗位>穗長>產量。與莖基腐病關系密切度排序為：出籽率>絲黑穗病>大斑病>生育期>穗行數>行粒數>穗腐病>株高>穗粗>穗位>矮花葉病>單穗粒重>穗長>產量>禿尖長>百粒重。

與穗腐病關系密切度排序為：產量>單穗粒重>穗位>生育期>禿尖長>出籽率>穗長>株高>穗粗>矮花葉病>百粒重>行粒數>莖基腐病>大斑病>絲黑穗病>穗行數。

與大斑病關系密切度排序為：莖基腐病>行粒數>百粒重>出籽率>株高>穗長>穗腐病>矮花葉病>穗行數>生育期>禿尖長>絲黑穗病>穗位>單穗粒重>產量>穗粗。

與矮花葉病關系密切度排序為：穗位>株高>禿尖長>穗腐病>產量>單穗粒重>穗行數>百粒重>大斑病>絲黑穗病>穗粗>行粒數>穗長>莖基腐病>生育期>出籽率。

與生育期關系密切度排序為：穗腐病>單穗粒重>禿尖長>穗位>莖基腐病>出籽率>行粒數>絲黑穗病>百粒重>穗粗>大斑病>穗行數>穗長>矮花葉病>株高>產量。

與株高關系密切度排序為：出籽率>矮花葉病>穗粗>穗腐病>大斑病>行粒數>莖基腐病>產量>百粒重>禿尖長>絲黑穗病>穗行數>穗長>穗位>生育期>單穗粒重。

與穗位關系密切度排序為：行粒數>穗腐病>矮花葉病>禿尖長>生育期>出籽率>單穗粒重>穗長>百粒重>產量>莖基腐病>大斑病>穗粗>絲黑穗病>株高>穗行數。

與穗粗關系密切度排序為：出籽率>行粒數>株高>單穗粒重>穗腐病>產量>莖基腐病>絲黑穗病>生育期>穗行數>矮花葉病>穗位>百粒重>穗長>禿尖長>大斑病。

與穗長關系密切度排序為：禿尖長>行粒數>單穗粒重>出籽率>穗腐病>穗位>百粒重>大斑病>穗行數>矮花葉病>生育期>株高>穗粗>絲黑穗病>產量>莖基腐病。

與禿尖長關系密切度排序為：穗長>穗腐病>行粒數>穗行數>矮花葉病>穗位>生育期>絲黑穗病>百粒重>株高>大斑病>產量>出籽率>穗粗>莖基腐病>單穗粒重。

與穗行數關系密切度排序為：絲黑穗病>行粒數>禿尖長>產量>莖基腐病>矮花葉病>穗粗>穗長>大斑病>生育期>株高>穗腐病>出籽率>單穗粒重>穗位>百粒重。

與行粒數關系密切度排序為：穗位>出籽率>穗長>穗行數>穗粗>禿尖長>產量>大斑病>生育期>穗腐病>莖基腐病>株高>絲黑穗病>百粒重>矮花葉病>單穗粒重。

與單穗粒重密切度排序為：穗腐病>出籽率>穗長>生育期>穗粗>穗位>百粒重>產量>矮花葉病>絲黑穗病>大斑病>穗行數>莖基腐病>株高>行粒數>禿尖長。

與百粒重關系密切度排序為：產量>大斑病>穗腐病>單穗粒重>穗位>穗長>生育期>絲黑穗病>矮花葉病>行粒數>出籽率>禿尖長>株高>穗粗>穗行數>莖基腐病。

與出籽率關系密切度排序為：莖基腐病>產量>株高>行粒數>單穗粒重>穗粗>穗腐病>穗長>絲黑穗病>穗位>生育期>大斑病>百粒重>穗行數>禿尖長>矮花葉病。

3討論與結論

本實驗分析的結果表明，2020年聯合體區試實驗中，對產量影響最大的性狀是出籽率，穗腐病次之，之后依次為行粒數、百粒重、穗行數、穗粗、單穗粒重、矮花葉病、穗位、株高、禿尖長、大斑病、絲黑穗病、穗長、生育期，莖基腐病影響最小。根據農藝性狀間的關聯程度分析，對產量影響最大的出籽率與莖基腐病關系最密切；對產量影響次之的是穗腐病；對產量影響排名第四的百粒重與大斑病關系密切，之后的穗行數與絲黑穗病關聯最大，之前有研究表明株高與產量成顯著正相關[27]，與矮花葉病關聯密切；結合抗病性鑒定的結果，該玉米區試品種對莖基腐病和穗腐病的抗性均表現優良，應著重絲黑穗病、大斑病和矮花葉病的抗性選擇。

玉米抗病性對玉米產量有重要影響，在玉米高產育種工作中，加入玉米抗病性的篩選，不僅可以提高玉米抗性需求，進而提高玉米產量目標，還可以減少農藥使用，提高玉米品質，這是玉米高品質育種的要求，符合時代進步的體現，在今后，高品質玉米品種的選育才是育種的方向。

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