不同密度下玉米自交系雌雄開花間隔期與產量關系研究

雷志剛，李召鋒，王業建，梁曉玲，阿布來提，韓登旭，楊 杰，李銘東，郗浩江，趙海菊，閆秀香

（1.新疆畜牧科學院草業研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；3.石河子大學農學院，新疆石河子 832003；4.新疆九禾種子研究院，新疆昌吉 831100）

不同密度下玉米自交系雌雄開花間隔期與產量關系研究

雷志剛1，李召鋒2，3，王業建2，梁曉玲2，阿布來提2，韓登旭2，楊 杰2，李銘東2，郗浩江2，趙海菊4，閆秀香4

（1.新疆畜牧科學院草業研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；3.石河子大學農學院，新疆石河子 832003；4.新疆九禾種子研究院，新疆昌吉 831100）

【目的】以我國骨干玉米自交系為材料，研究不同密度下不同年代玉米自交系雌雄開花間隔期（ASI）與產量及其構成因素的關系。【方法】采用裂區試驗設計，調查產量、生育期及相關農藝性狀，用 SAS軟件進行統計分析。【結果】隨著密度增加，自交系ASI增加，從低密度的2.5 d增加到高密度的3.0d。ASI與產量呈極顯著負相關，低密度時相關系數為 －0.454 73，高密度時為 －0.536 83。ASI隨年代更替呈下降趨勢，產量呈上升趨勢，密度越大這種趨勢越明顯。【結論】隨密度增加ASI增加，新自交系的 ASI增加小于老自交系，而產量增加高于老自交系。新自交系的耐密性較老自交系強，ASI可作為自交系耐密性選擇的重要參考指標。

玉米；自交系；ASI；密度；產量

0 引 言

【研究意義】優良自交系的育成是選育雜交種的關鍵，雜交種親本自交系產量的高低直接影響制種產量及新品種的推廣速度。對自交系的要求可概況為“兩高、一抗、一好”，即配合力高、自身產量高、抗逆能力強和株型好［1，2］。自交系雌雄開花間隔期（anthesis siking interval，簡稱 ASI）是玉米自交系雌雄花期協調性的重要標志，ASI值越小花期同步性越強，反之越差，與自交系自身產量關系密切［3，4］。【前人研究進展】玉米雜交種ASI值越大產量越低，當 ASI由0d延長到 28 d時，籽粒產量下降 82%［3］。張鳳路等［5］研究指出，開花期干旱脅迫會抑制花絲伸長，雌穗吐絲延遲，導致花期不遇，受精結實率降低，穗粒數和有效穗數減少，最終影響產量形成。【本研究切入點】前人對于 ASI與產量關系的研究多集中于對雜交種的研究，關于 ASI與自交系產量關系的研究則鮮見報道。研究選用20世紀60年代以來我國玉米生產中大面積推廣單交種的 36份親本自交系，在不同密度下，研究 ASI與產量及其構成因子的關系，為優良自交系選育提供參考。【擬解決的關鍵問題】明確玉米自交系 ASI值在不同密度下對產量影響的程度，為選育配合力高、自身產量高、耐旱性強、耐密植的自交系提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

60年代自交系：混517、自330、獲白、M14、吉63、塘四平頭、525；

70年代自交系：MO17、MO17Ht、掖 107、黃早四、沈5003、綜31、E28、C103；

80年代自交系：掖 52106、昌 7－2、X178、掖478、U8112、7884Ht、鄭 58、丹340、魯原 92、齊319、吉846、吉853、黃C、K12、478；

90年代自交系：鄭 22、9801、DH65232、444、沈137、P138。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

研究在新疆農科院安寧渠綜合試驗場進行，N43°54’，E87°27’，屬中溫帶大陸性氣候，全年降水量為150～250 mm，年際間變化大，降水主要集中在6～8月，無霜期 152～180d，全年≥10℃的有效積溫為 3 000～3 500℃，7月日平均穩定為22～25℃，晝夜溫差大，全年日照時數為 2 700～2 800 h；土壤為灰漠土，有機質含量為1% ～2%。試驗地前茬為玉米。采用兩因素裂區試驗設計，密度為主區，3個處理，分別為 15 000（低密度）、45 000（中密度）、75 000（高密度）株／hm2；自交系為副區，36個自交系，3次重復。每小區 2行，行長4 m，行距60cm，株距分別為111、37.0、22.2cm。5月2日春播，播前深施純N 54 kg／hm2，純P138 kg／hm2作基肥，生育期追施純 N 318.3 kg／hm2，全生育期灌水6次。

1.2.2 測定指標

記載各小區植株雄穗開花期和雌穗吐絲期，計算雌雄穗開花間隔（ASI）。成熟期收獲小區所有果穗，在風干棚自然脫水，脫粒后測定籽粒含水量，各小區產量均折算為含水量為14%時的籽粒重。考種項目包括總穗數、穗粒數、千粒重等。各性狀以小區平均數為單位進行分析。

2 結果與分析

2.1 低密度下部分性狀的相關性

在15 000株／hm2密度下，ASI與產量及其構成因素的相關分析表明，ASI與產量、總穗數、穗粒數及千粒重呈負相關，且與產量的負相關性達極顯著水平（r＝－0.454 73）。總穗數和穗粒數與產量呈極顯著正相關（r分別為 0.673 61和0.688 86），千粒重與產量呈不顯著正相關。表1

表1 低密度下雌雄開花間隔期與產量及其構成因素的相關系數Table 1 Correlation analysis of ASI between yield and its components in low density

不同年代自交系ASI平均為2.5 d，產量平均為3 635.7 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系間ASI無顯著差異，產量差異達顯著水平（P＝0.026 6）。80年代及70年代自交系的產量水平較高，均顯著高于60年代，80年代自交系產量也顯著高于90年代，其他年代間差異不顯著。

ASI隨新老自交系的更替總體呈減小趨勢，產量隨自交系的更替整體呈增加趨勢，但與80年代相比，90年代自交系產量水平呈下降趨勢，60～80年代期間產量增加幅度明顯高于60～90年代，前者每年代增產 564.470 kg／hm2，后者增產90.157 kg／hm2。對 ASI及產量與年代分別進行直線擬合，回歸關系不顯著。圖1

圖1 低密度下不同年代 ASI和產量的演變Fig．1 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in low density

2.2 中密度下部分性狀的相關性

在45 000株／hm2密度條件下，ASI與產量及其構成因素的相關分析表明，ASI與產量、總穗數、穗粒數及千粒重呈負相關，與產量負相關性達極顯著水平（r＝－0.432 71）。總穗數和穗粒數與產量呈極顯著正相關（r分別為 0.463 47和0.651 37），千粒重與產量呈不顯著正相關。表2

表2 中密度下雌雄開花間隔期與產量構成因素相關系數Table 2 Correlation analysis of ASI between yield and its components in intermediate density

不同年代自交系ASI平均為2.7 d，產量平均為8 943.8 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系ASI差異不顯著，產量水平差異顯著（P＝0.000 9），80年代自交系產量水平＞70年代＞90年代＞60年代。70及80年代自交系產量極顯著高于 60年代，90年代極顯著低于 80年代，其他年代間差異為達極顯著水平。

ASI隨新老自交系的更替總體呈減小趨勢，每年代約減小0.2 d，產量隨自交系的更替整體呈增加趨勢，90年代自交系產量水平較 80年代呈下降趨勢，60～80年代期間產量增加幅度明顯高于60～90年代，前者每年代增產1 672.300 kg／hm2，后者增產430.300 kg／hm2。對ASI及產量與年代分別進行直線擬合，回歸關系不顯著。圖2

圖2 中密度下 ASI與產量隨年代變化Fig．2 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in intermediate density

2.3 高密度下部分性狀的相關性

在75 000株／hm2密度條件下，ASI與產量及其構成因素的相關分析表明，ASI與產量和總穗數呈極顯著負相關 （r分別為 －0.536 83和－0.446 55），與千 粒 重 呈 顯 著 負相 關 （r＝－0.377 17），與穗粒數呈不顯著負相關。總穗數、穗粒數及千粒重與產量均呈極顯著正相關（r分別為0.586 64、0.712 99和0.440 65）。表3

表3 高密度下雌雄開花間隔期與產量構成因素相關系數Table 3 Correlation analysis of ASI between yield and its components in high density

不同年代自交系ASI平均為3.0d，產量平均為9 674.6 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系間ASI無顯著差異，產量差異達顯著水平（P＝0.012 2）。70、80、90年代間自交系產量差異不顯著，均顯著高于60年代，且70、80年代產量極顯著高于60年代，其他年代間差異未達到顯著水平。

ASI隨新老自交系的更替而減小，產量隨自交系的更替整體呈增強趨勢，20世紀 90年代產量略低于80年代，60～80年代期間產量增加幅度明顯高于60～90年代，前者每年代增產1 593.200 kg／hm2，后者增產439.450 kg／hm2。對 ASI及產量與年代分別進行直線擬合，回歸關系不顯著。圖1

圖3 高密度下 ASI與產量隨年代變化Fig．3 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in high density

2.4 密度對不同年代自交系的 ASI及產量的影響

不同年代自交系 ASI整體上隨種植密度的增加而增加。隨密度增加新自交系ASI的變化率小于老自交系。60～90年代ASI變化率分別為0.30、0.28、0.15和0.02。不同年代品種的產量隨種植密度的提高而增加，新自交系產量提高率整體上大于老自交系。其中60年代變化率最小，為1.58，90年代變化率最大，為2.14。表明隨年代更替，新自交系ASI趨于穩定，耐密性得到改良。圖4

圖4 不同密度下不同年代自交系 ASI及產量Fig．4 Effects of different densities on ASI and yield of inbred lines in different years

3 討 論

ASI是玉米自交系雌雄穗花期協調性的重要標志，ASI值越小花期同步性越強，反之越差。ASI對逆境脅迫反應敏感，開花期若遇干旱［4］、遮光［6］、低氮［7］等逆境脅迫，ASI顯著增加，雌穗抽絲延遲，花粉活力下降，從而導致產量下降。研究表明，隨著密度的增加，自交系 ASI增加。ASI平均值從15 000株／hm2時的2.5 d增加到45 000株／hm2時的 2.7 d，再到75 000株／hm2時的 3.0d。ASI與產量極顯著負相關，這種相關性隨密度增加呈增強趨勢。低密度時相關系數為 －0.454 73，高密度時為－0.536 83。這與慈曉科等［8］在相同密度梯度下對雜交種的研究結果基本相同。表明ASI值不僅可作為自交系耐旱性鑒定的重要指標，也可作為玉米自交系耐密性鑒定的重要參考指標。相關分析表明，在產量構成因素中，穗粒數對產量的影響最大，其次為穗數，再次為千粒重。李召鋒等［9］研究表明行粒數對自交系產量的影響最 大。茹 高林［10］、王曉 東等［11］研 究了 玉米新老自交系性狀的演變，指出行粒數的改良是玉米自交系產量提高的主要原因。因此，可以推測行粒數的改良是玉米自交系穗粒數增加的主要原因。在今后優良玉米自交系的選育中，可通過增加行粒數以提高穗粒數，同時強調耐密性的選擇，以提高玉米自交系群體產量，最終解決生產上制種產量低的問題［12］。

同一密度下，新自交系的 ASI較老自交系呈降低趨勢，密度越高，這種趨勢越明顯。低密度下直線擬合方程回歸系數b＝－0.036 5，決定系數R2＝0.479 2，中密度下b＝－0.197 7，R2＝0.591 2，高密度下b＝－0.327 7，R2＝0.852 8。自交系的產量呈增加趨勢，這種趨勢隨種植密度的增加而增強。低密度下產量隨年代演變的直線擬合方程回歸系數b＝90.157，R2＝0.046 8，中密度下b＝430.3，R2＝0.146 1，高密度下b＝739.45，R2＝0.433 8。試驗結果與茹高林［10］、孫琦等［13］的研究基本相同。表明玉米自交系 ASI的改良是產量增加的重要原因之一。中低密度下 60～80年代玉米自交系 ASI呈波動狀態，90年代下降明顯。這可能是在早期自交系選育過程中，ASI尚未引起育種家足夠的關注，而近期加大了對ASI的選擇。但研究結果同時表明，60～80年代自交系產量得到了持續改良，而 90年代較 80年代產量有所降低。這 與茹 高林［10］、慈 曉科［14］等 的結 論不同，這可能是試驗地點間生態環境的差異造成的。茹高林等［10］研究指出，在逆境地區新老玉米雜交種更替過程中的產量增益大于逆境條件弱的地區，抗逆性的增強是新品種獲得較高產量的重要原因之一，新自交系的抗倒伏性及抗病性較老自交系顯著改良［14］。新疆是典型了荒漠綠洲灌溉農業區，在灌溉得到保證的情況下，與內地相比逆境脅迫相對較輕，90年代自交系抗逆性改良對產量增益的貢獻可能在新疆生態條件下未得到充分表達。

4 結 論

4.1 在低、中、高三種密度下，自交系的 ASI值分別為 2.5、2.7和 3.0d，隨著密度的增加，ASI值增大，但差異未達顯著水平。產量分別為 3 635.7、8 943.8和9 674.6 kg／hm2，隨著密度的增加，產量增加顯著，高密度產量顯著高于低密度產量。

4.2 在低、中、高三種密度下，ASI與產量均呈極顯著負相關，相關系數分別為 －0.454 73，－0.432 71和 －0.536 83。在高密度條件下，ASI與總穗數呈極顯著負相關（r＝－0.446 55），與千粒重呈顯著負相關（r＝－0.377 17）。

4.3 隨著年代的更替，ASI值呈下降趨勢，每年代約減小0.2 d。產量呈上升趨勢，即新自交系的產量潛力顯著高于老自交系，密度越大這種趨勢越明顯。

4.4 隨著密度增加，新自交系 ASI值增加幅度小于老自交系，產量增加幅度高于老自交系，說明新自交系耐密性較老自交系強，耐密性得到了較大改良。

4.5 ASI值可作為自交系耐密性鑒定的重要參考指標。

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Study on Relationship between Anthesis－silking Interval of Inbred Lines and Yield in Different Densities

LEI Zhi－gang1，LI Zhao－feng2，3，WANG Ye－jian2，LANG Xiao－ling2，Abulaiti2，HAN Deng－xu2，YANG Jie2，LI Ming－dong2，XI Hao－jiang2，ZHAO Hai－ju4，YAN Xiu－xiang4
（1．Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Sciences，Urumqi 830000，China；2．Research Institute of Grain Crops，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China；3．College of Agronomy，Shihezi University，Shihezi Xinjiang 8320003，China；4．Xinjiang Jiuhe Seed Research Institute，Changji Xinjiang 831100，China）

【Objective】To study the relationship between ASI and yield and its components of the main inbred lines released widely in different decades.【Method】Split plot design was used for data collection on yield and related agronomic traits as well as growth period.Statistical analysis was used by SAS software.【Result】As the density increased，inbred ASI increased from 2.5 d in low density to 3.0d in high density.The result showed that ASI was extremely significantly negatively correlated with grain yield，the correlation coefficient was－0.454，73 in low density and－0.536，83 in high density.ASI of the inbred lines decreased and the yield increased with the replacement of era.【Conclusion】ASI increased with densities increasing，and the increasing of ASI was lower for new inbred lines than the older，but the yield of newer inbred lines was higher than that of the old.Tolerance to higher density of new lines was stronger than that of the old lines.So ASI might be used as an index for selection of tolerance to high densities.

maize；inbred lines；ASI；density；yield

S513；S503

A

1001－4330（2016）09－1595－07

10.6048／j.issn.1001－4330.2016.09.004

2016－04－06

國家玉米產業技術體系烏魯木齊試驗站項目（CARS－02－68）；自治區公益性科研院所基本科研業務經費（KY2015066）；新疆農業科學院優秀青年科技人才基金（xjnky－2012－13）；新疆自治區攻關重大專項（201230116－2）

雷志剛（1968－），男，安徽桐城人，高級實驗師，碩士，研究方向為青貯玉米育種，（E－mail）375920325＠qq.com

（Cotresponding author）：梁曉玲（1963－），女，甘肅臨洮人，研究員，碩士生導師，研究方向為玉米遺傳育種，（E－mail）liangxiaoling99＠126.com

Fund project：State maize industry technology system experiment station project（CARS－02－68）；the Basic Science and Technology Research Support Funds of Non－profit Research Institutions of Xinjiang Uygur Autonomous Region（KY2015066）；the Youth Funds of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences（xjnkq－2012－13）；Major research projects in Xinjiang Autonomous Uygur Region Xinjiang Autonomous Region（201230116－2）