非洲玉米種質資源主要品質性狀分析與評價

摘要：對2011～2014年收集、整理的101份非洲玉米種質資源的主要品質性狀進行了鑒定評價。結果表明，各品質性狀變異豐富，且各性狀間存在極顯著的相關關系。通過鑒定，篩選出一批品質性狀優異的玉米種質資源，其中7份資源填補了國內空白。

關鍵詞：非洲玉米；種質資源；品質性狀；分析與評價

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）16-4093-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.004

隨著人們生活水平的不斷提高，玉米的品質問題顯得越來越重要。因此，進一步提高我國玉米品質育種水平具有現實的緊迫性[1]。然而，我國不是玉米的發源地，種質基礎狹窄一直限制著我國玉米品質育種突破性的提高。拓寬種質基礎，創新現有育種素材，對提高我國玉米品質育種水平和玉米產業的持續發展具有極其重要的意義。

玉米作為非洲居民的重要口糧，通常以白色的優質蛋白玉米為主，品質普遍較好，同時玉米資源具有熱帶、亞熱帶豐富的遺傳多樣性。將非洲玉米種質與溫帶玉米種質組配加以利用和創新，是我國玉米品質育種的重要研究方向。本研究在2011～2014年從非洲12個國家引進玉米種質282份，對前期引進的101份種質進行了品質分析和評價，以期為今后的創新與利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及種植

2011～2014年從非洲12個國家引進玉米種質資源101份（表1），在湖北省農業科學院糧食作物研究所核心試驗地進行試驗，每份種質資源種植60 株，套袋混合授粉，混合收獲后取500 g玉米進行品質分析。

1.2 鑒定方法

委托農業部食品質量監督檢驗測試中心（武漢）進行測定。粗蛋白含量采用國家標準NY/T 3半微量凱氏測定法，粗脂肪含量采用NY/T 4谷類、豆類作物種子粗脂肪測定法，粗淀粉含量采用NY/T 11谷物子粒粗淀粉測定法，賴氨酸及其他16種氨基酸（天冬氨酸，蘇氨酸，絲氨酸，谷氨酸，甘氨酸，丙氨酸，胱氨酸，纈氨酸，蛋氨酸，異亮氨酸，亮氨酸，酪氨酸，苯丙氨酸，γ-氨基丁酸，鳥氨酸，脯氨酸，組氨酸，色氨酸，精氨酸）含量采用氨基酸分析儀測定法。前處理按國家標準NY/T 56谷物子粒氨基酸測定的前處理方法進行。

2 結果與分析

2.1 主要品質性狀總體狀況

非洲玉米種質資源粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪和賴氨酸及17種氨基酸總和平均含量分別為65.86%、10.34%、4.80%、0.31%、9.51%；變異幅度分別為34.00%～73.56%、8.06%～13.00%、2.60%～14.77%、0.22%～0.76%、7.08%～12.32%。從4個性狀的常見變幅看，粗淀粉含量在60.00%～74.00%，占總體的92.08%；粗蛋白含量在8.00%～12.00%，占總體的94.06%；粗脂肪含量在3.00%～6.00%，占總體的89.11%；賴氨酸含量在0.20%～0.40%，占總體的92.08%；17種氨基酸總含量平均8.00%～11.00%，占總體的87.13%。就變異系數而言，粗脂肪含量的變異系數最大，為46.82%，賴氨酸含量次之，為26.35%，粗淀粉含量的變異系數最小，僅為10.08%。可見收集的非洲玉米種質資源5個品質性狀中粗脂肪性狀的遺傳多樣性更為豐富（表2）。

2.2 不同品質性狀間的相關性

表3顯示，粗淀粉含量與粗蛋白含量、粗脂肪含量、賴氨酸含量及17種氨基酸總含量均存在極顯著的負相關，相關系數分別為-0.43**、-0.94**、 -0.85**、-0.42**；粗蛋白含量與粗脂肪含量、賴氨酸含量及17種氨基酸總含量均存在極顯著正相關，相關系數分別為0.39**、0.37**、0.77**；粗脂肪含量與賴氨酸含量、17種氨基酸總含量呈極顯著正相關，相關系數分別為0.87**、0.43**；賴氨酸含量與17種氨基酸總含量極顯著正相關，相關系數為0.50**。這說明非洲玉米種質主要品質性狀的遺傳具有高度復雜性。

表3表明，在選擇玉米種質某一優良性狀時，利用其品質性狀之間的相關性可以兼顧具有不同品質性狀的種質。如選擇高淀粉含量種質時，兼顧低蛋白、低高賴氨酸、低脂肪以及低總氨基酸含量的種質；選擇高蛋白種質時，兼顧高脂肪、高賴氨酸以及高總氨基酸含量的材料。因此，充分利用玉米品質性狀之間的相關關系進行品質性狀的綜合選擇，可起到事半功倍之效。

2.3 非洲不同國家玉米種質資源品質性狀的比較

玉米品質性狀不僅受遺傳控制，同時受生長環境條件影響。來源于非洲12國家的玉米種質資源的5個品質性狀存在差異（表4）。

2.3.1 淀粉 坦桑尼亞材料含量最高，為70.12%；津巴布韋材料變幅最大，為45.87%～73.56%；埃及材料變異系數最大，為23.33%。

2.3.2 蛋白質 貝寧材料含量最高，為11.16%；津巴布韋材料變幅最大，為8.06%～12.40%；埃及材料變異系數最大，為18.47%。

2.3.3 脂肪 埃及材料含量最高，為10.89%；津巴布韋材料變幅最大，為2.60%～13.95%，且變異系數最高，為59.03%。

2.3.4 賴氨酸 貝寧材料含量最高，為0.48%；津巴布韋材料變幅最大，為0.24%～0.76%，且變異系數最高，為35.27%。

2.3.5 17種氨基酸 貝寧材料含量最高，為10.62%，變異系數最大，為17.28%；津巴布韋材料變幅最大，為7.08%～12.32%。

可見不同國家來源玉米材料的品質性狀由于受遺傳和當地生態環境的雙重影響，其品質性狀具有不同的特質。因此，在選擇和利用玉米種質時，應充分考慮地區和環境條件對其品質性狀的影響。如貝寧材料蛋白質和賴氨酸、總氨基酸含量較高，可作為優質蛋白玉米的重要種質；埃及材料脂肪含量較高，可作為高油玉米的重要種質。

2.4 優異玉米種質資源的篩選

根據國家（淀粉發酵工業用玉米）標準、農業行業（優質蛋白玉米、高油玉米、高淀粉玉米）標準，以及優異玉米種質資源[2，3]為依據，對101份玉米種質進行了歸納匯總（表5）。

從總體上看，達到優質蛋白玉米、高油玉米、高淀粉玉米、淀粉發酵工業用玉米以及優異玉米種質資源標準的種質分別有8份、9份、7份、31份和39份，分別占鑒定總數的7.92%、8.91%、6.93%、30.69%和38.61%。引進的玉米材料中淀粉發酵工業用玉米及優異玉米種質資源所占比例較高。在優異玉米種質資源中，同時具有粗蛋白、粗脂肪和賴氨酸綜合優異性狀（粗蛋白≥13.0%、粗脂肪≥5.0%和賴氨酸≥0.4%）的種質只有1份，約占鑒定材料總數的0.99%，來源于埃及的YMAJ007；同時具有粗脂肪、賴氨酸雙優性狀的種質有7份，約占鑒定材料總數的6.93%，分別來自埃及的YMAJ002和YMAJ008、來自布隆迪的YMBL001、來自貝寧的YMBN002、YMBN003和YMBN004，以及來自津巴布韋的YMJB012。具有單項優異性狀的種質資源共12份，其中高淀粉玉米種質7份，淀粉含量大于73%的有YMJB002、YMJB052，均來源于津巴布韋；優質蛋白玉米種質5份，蛋白質含量大于12.5%的有YMBN001，來源于貝寧。這些優異玉米種質資源為玉米品質育種、遺傳多樣性研究及綜合開發利用等提供了物質基礎。

3 小結與討論

我國不是玉米的發源地，種質資源的匱乏已經嚴重限制了我國玉米育種水平的進一步提高[4]，影響了我國玉米產業的可持續發展[5]，因此提高種質創新能力已迫在眉睫[6]。熱帶、亞熱帶玉米種質存在豐富的遺傳多樣性，是溫帶玉米育種不可多得的異源種質[7]。鑒定分析結果表明，非洲玉米種質資源品質性狀均存在較高的變異程度，各品質性狀間均存在極顯著的相關，且不同國家來源的玉米品質性狀具有不同的鮮明的特點，這些材料對我國玉米品質育種具有較高的利用價值。

在本次鑒定評價的非洲玉米種質資源中，一些資源在脂肪含量、氨基酸含量等性狀上表現出較強的特異性，其中有分別來自貝寧、埃及、布隆迪、津巴布韋、剛果金等國的YMBN003、YMBN004、YMAJ007、YMBL001、YMJB012、YMGG004、YMGG006 7份資源填補了國內空白。YMBN003、YMBN004、YMAJ007、YMBL001、YMJB012的脂肪含量分別為11.85%、14.77%、14.66%、12.34%、13.95%，均超過或遠遠超過目前國家農作物種質資源數據庫中脂肪含量最高為9.90%的“伊利諾767b/suse”種質；YMBN004、YMJB012的甘氨酸含量分別為0.58%、0.67%，超過或遠遠超過目前國家農作物種質資源數據庫中甘氨酸含量最高為0.5636%的“冷花粒豹”種質；YMBN004、YMJB012、YMBL001、YMAJ007的賴氨酸含量分別為0.64%、0.56%、0.56%、0.76%，超過或遠遠超過目前國家農作物種質資源數據庫中賴氨酸含量最高為0.528 0%的“Illinitra sweet”種質；YMBN004、YMJB012的精氨酸含量分別為0.86%、0.79%，超過目前國家農作物種質資源數據庫中精氨酸含量最高為0.764%的“本地紅”種質；YMJB012的天冬氨酸含量高達1.17%，超過目前國家農作物種質資源數據庫中天冬氨酸含量最高為1.046%的“ASGROW RIVAL”種質；YMGG004的苯丙氨酸含量高達到0.82%，超過目前國家農作物種質資源數據庫中苯丙氨酸含量最高為0.8149%的“MAIS DE（U） LOT”種質；YMGG006的脯氨酸含量高達到1.72%，超過目前國家農作物種質資源數據庫中脯氨酸含量最高為1.6898%的“鵝林白”種質。這些優異的玉米資源不僅進一步充實了我國玉米種質資源庫，而且將對我國玉米的品質育種水平的進一步提高具有極其重要的意義。

參考文獻：

[1] 白永新，陳寶國，張潤生，等.普通玉米品質育種的現狀分析與綜合評價[J].玉米科學，2003，11（2）：50-53.

[2] 方嘉禾，劉 旭.作物和林木種質資源研究進展[M].北京：中國農業科技出版社，2001.

[3] 朱志華，李為喜，劉三才，等.玉米種質資源主要品質性狀鑒定與評價[J].中國種業，2007（6）：29-31.

[4] 孟 彥，姜 濤，王祥富，等.河南省夏玉米育種現狀及種質利用探討[J].安徽農學通報，2011（15）：90-91.

[5] 彭澤斌.我國玉米雜交種育種現狀評析[J].作物雜志，1998（S）：1-4.

[6] 張世煌.玉米種質創新和商業育種策略[J].玉米科學，2006，14（4）：1-3.

[7] 劉代惠，李 鐘，蒲全波，等.熱帶、亞熱帶玉米種質的改良利用[J].玉米科學，2009，17（2）：53-55.