五大雜種優(yōu)勢群玉米自交系穗部性狀遺傳相關(guān)分析

呂瑩瑩 張萌 沈丹丹 張士東 張恩盈

摘要：為了研究玉米自交系雜種優(yōu)勢群間及群內(nèi)穗部性狀的遺傳關(guān)系，本研究選取五大雜種優(yōu)勢群中典型玉米自交系各10個為材料，采用裂區(qū)試驗設(shè)計，對其10個穗部性狀進行描述性統(tǒng)計、方差分析，并進一步對五大雜種優(yōu)勢群內(nèi)自交系各穗部性狀的相互關(guān)系及其與單穗粒重的關(guān)系進行分析。結(jié)果表明：Lancaste群中自交系間的變異系數(shù)大；雜種優(yōu)勢群間穗長、穗粗、穗行數(shù)差異極顯著，雜種優(yōu)勢群內(nèi)各自交系間的穗長、穗重、禿頂長、穗粗、軸粗、粒重等性狀差異極顯著；各優(yōu)勢群中穗重與單穗粒重的相關(guān)均為極顯著，出籽率與單穗粒重相關(guān)均不顯著，禿頂長與單穗產(chǎn)量均為不顯著負相關(guān)。

關(guān)鍵詞：玉米；雜種優(yōu)勢群；自交系；穗部性狀；方差分析；相關(guān)關(guān)系

中圖分類號：S513.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）03-0012-05

Abstract In order to study the genetic relationship of panicle traits among heterosis groups and inbred lines in one group， we adopted spilt-plot design and selected ten typical maize inbred lines in each heterosis group， which had five heterosis groups totally， to perform descriptive statistics and variance analysis. Furthermore， the correlations among panicle traits in maize inbred lines of five heterosis groups and their relations with single ear grain weight were analyzed. The results showed that the coefficient of variation of inbred lines in Lancaste group was larger. There were significant differences in ear length， ear diameter and ear row number between the heterosis groups， and the characters of ear length， ear weight， bald tip length， ear diameter， axis diameter， grain weight and so on were significantly different between the maize inbred lines in each heterosis group.The correlation between ear weight and single ear grain weight in each dominant group was very significant； the rate of seed and single ear grain weight was correlative but the correlation was not significant； the bald tip length and single ear grain production was negatively correlated but it was not significant.

Keywords Corn； Heterosis groups；Inbred lines； Panicle traits；Variance analysis；Correlativity

玉米在糧食生產(chǎn)中的作用舉足輕重，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。近50年來，我國玉米育種取得了舉世矚目的成就，在糧食增產(chǎn)中優(yōu)良品種的貢獻率達30%以上[1]。玉米雜種優(yōu)勢利用是產(chǎn)量和品質(zhì)大幅度提高的有效途徑。而自交系雜種優(yōu)勢群間遺傳關(guān)系的研究分析又對玉米種質(zhì)創(chuàng)新、利用以及玉米育種效率提高具有重要指導意義[2]。

近年來，我國育種家對玉米種質(zhì)資源進行過大量研究和分析。王懿波等[3]分析了我國1978—1994 年間玉米雜交種的系譜來源，把種質(zhì)分為瑞得、蘭卡斯特、旅大紅骨、唐四平頭和其它種質(zhì)5 大雜種優(yōu)勢群。趙久然等[4]把由美國先鋒雜交種78599改良衍生出的一系列自交系種質(zhì)稱為P 群，該群自交系抗性較好，且有較強的雜種優(yōu)勢，后來被高翔等[5]統(tǒng)稱為PB群。滕文濤等[6]分析了我國玉米雜種優(yōu)勢群的演變歷史，把玉米自交系分為瑞得、P 群、旅大紅骨、唐四平頭和蘭卡斯特五大雜種優(yōu)勢群。趙久然[4]、Li[7]、Yu[8]和Wang[9]等分析了我國玉米自交系的遺傳多樣性和群體結(jié)構(gòu)，認為我國玉米自交系可分為改良瑞得群、蘭卡斯特群、唐四平頭群、P 群和旅大紅骨群。Xie 等[10]利用SSR 標記對187 份自交系進行親緣關(guān)系分析，Lu 等[11]利用1 536 個SNP 標記 對282 份玉米自交系進行分子評價和聚類分析，得出基本相同的結(jié)論，認為我國應(yīng)用的骨干自交系及其衍生系可分為PA群、BSSS群、PB群、蘭卡斯特（Lancaste）、 旅大紅骨（LRC） 和唐四平頭6 個雜種優(yōu)勢群。如上所述，育種家和遺傳學家針對我國玉米育種常用種質(zhì)的劃分和聚類進行了大量研究，但對各雜種優(yōu)勢群間和群內(nèi)自交系間各性狀的遺傳關(guān)系研究鮮見報道，本研究依據(jù)Xie[10]和Lu[11]等對我國玉米自交系雜種優(yōu)勢群的劃分，從各優(yōu)勢群中選取典型自交系各10個，研究其穗部性狀間及其與單穗粒重的遺傳關(guān)系，以期為玉米雜種優(yōu)勢利用和種質(zhì)資源鑒定提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試材：五大雜種優(yōu)勢群中典型玉米自交系各10個，見表1。

1.2 試驗設(shè)計

2017年5月5日于青島農(nóng)業(yè)大學萊陽試驗田進行。裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)因素為各雜種優(yōu)勢群，副區(qū)因素為供試自交系，重復3次。四行區(qū)，株距為25 cm、行距65 cm，四周設(shè)置保護行，田間管理標準化。

1.3 測定性狀

玉米生理成熟后期，在中間兩行選取有代表性植株5株收獲果穗，自然風干后進行室內(nèi)考種，測定果穗的禿頂長、穗長、穗重、穗粗、軸粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、單穗產(chǎn)量、出籽率共10個穗部性狀。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel和DPS 16.05軟件進行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各穗部性狀描述統(tǒng)計

對五大雜種優(yōu)勢群自交系的10個穗部性狀進行描述統(tǒng)計（表2），可以看出：各雜種優(yōu)勢群穗部性狀的變異系數(shù)差別較大。唐四平頭群10個穗部性狀的變異系數(shù)，禿頂長（1.01）最大，穗粗（0.14）和軸粗（0.14）較小，出籽率（0.11）最小；Reid群10個穗部性狀的變異系數(shù)，禿頂長（1.28）最大，穗粗（0.13）較小，出籽率最小（0.10）；P群10個穗部性狀的變異系數(shù)，禿頂長（1.37）最大，出籽率（0.14）較小，穗粗（0.11）和軸粗（0.11）最小；旅大紅骨群10個穗部性狀的變異系數(shù)，禿頂長（0.86）最大，穗行數(shù)（0.11）和軸粗（0.11）較小，出籽率（0.09）最小；Lancaste群10個穗部性狀的變異系數(shù)，禿頂長（1.04）最大，穗行數(shù)（0.58）和軸粗（0.59）較小，出籽率（0.55）最小。

由表3可知，在雜種優(yōu)勢群間的10個穗部性狀中，穗粗、穗行數(shù)雜種優(yōu)勢群間差異極顯著，穗長、軸粗差異顯著，其它性狀差異不顯著；而在雜種優(yōu)勢群內(nèi)各自交系間，穗長、穗重、穗粗、軸粗、粒重差異極顯著，禿頂長、穗行數(shù)和行粒數(shù)差異顯著，只有百粒重和出籽率差異不顯著。這可能是試驗中每個群都選優(yōu)良自交系為材料的緣故，由此出現(xiàn)穗部性狀優(yōu)勢群間的差異不如群內(nèi)自交系間的大。

2.2 各穗部性狀間及與單穗粒重的相關(guān)分析

分別對5個雜種優(yōu)勢群內(nèi)自交系穗部性狀與單穗粒重進行相關(guān)分析，結(jié)果見表4—表8。唐四平頭群各自交系穗部性狀與單穗粒重的相關(guān)系數(shù)（表4）從大到小依次為：穗重（0.9635）﹥穗粗（0.8476）﹥百粒重（0.7362）>穗長（0.6999）>行粒數(shù)（0.6853）>軸粗（0.6355）>穗行數(shù)（0.5626）>出籽率（0.0138）>禿頂長（-0.2538），其中穗重、穗粗、百粒重、穗長、行粒數(shù)、軸粗、穗行數(shù)與單穗粒重都呈極顯著正相關(guān)，出籽率與其正相關(guān)但不顯著，禿頂長與其負相關(guān)也不顯著。

Reid群各自交系穗部性狀與單穗粒重的相關(guān)系數(shù)（表5）從大到小依次為：穗重（0.9611）﹥行粒數(shù)（0.6229）﹥百粒重（0.5323）﹥穗長（0.5303）﹥穗粗（0.3526）﹥出籽率（0.1983）﹥軸粗（0.1697）﹥穗行數(shù)（0.0189）﹥禿頂長（-0.2605），其中穗重、行粒數(shù)與單穗粒重呈極顯著正相關(guān)，百粒重、穗長與其呈顯著正相關(guān)，穗粗、出籽率、軸粗、穗行數(shù)與其相關(guān)不顯著，而禿頂長與其為負相關(guān)。

P群各自交系穗部性狀與單穗粒重的相關(guān)系數(shù)（表6）從大到小依次為：穗重（0.9477）>穗行數(shù)（0.7687）>百粒重（0.7335）>穗粗（0.6653）>穗長（0.6405）>行粒數(shù)（0.3859）>軸粗（0.2055）>出籽率（0.1738）﹥禿頂長（-0.1025），其中穗重、穗行數(shù)、百粒重、穗粗、穗長與單穗粒重都呈極顯著正相關(guān)，行粒數(shù)、軸粗、出籽率與其呈正相關(guān)但不顯著，禿頂長與其呈負相關(guān)也不顯著。

旅大紅骨群各自交系穗部性狀與單穗粒重的相關(guān)系數(shù)（表7）從大到小依次為：穗重（0.9629）>百粒重（0.7656）>穗粗（0.7262）>穗長（0.6421）>軸粗（0.5332）>行粒數(shù)（0.5219）>穗行數(shù)（0.1865）>出籽率（0.0956）>禿頂長（-0.1589），其中穗重、百粒重、穗粗、穗長、軸粗與單穗粒重都呈極顯著正相關(guān)，行粒數(shù)與其呈顯著正相關(guān)，穗行數(shù)、出籽率與其呈正相關(guān)但不顯著，禿頂長與其呈負相關(guān)也不顯著。

Lancaste群各自交系穗部性狀與單穗粒重的相關(guān)系數(shù)（表8）從大到小依次為：穗重（0.9618）>穗粗（0.6483）>軸粗（0.5514）>行粒數(shù)（0.4892）>穗行數(shù)（0.4186）>百粒重（0.3945）>穗長（0.2861）>出籽率（0.2149）>禿頂長（-0.1030），其中穗重、穗粗與單穗粒重都呈極顯著正相關(guān)，軸粗、行粒數(shù)與其呈顯著正相關(guān)，穗行數(shù)、百粒重、穗長、出籽率與其呈正相關(guān)但不顯著，禿頂長與其呈負相關(guān)也不顯著。

綜上可看出，在各雜種優(yōu)勢群自交系穗部性狀對單穗粒重貢獻關(guān)系中，穗重、百粒重、穗長和行粒數(shù)均起到重要作用，其中穗重與單穗粒重的相關(guān)在各優(yōu)勢群中均為極顯著，而各優(yōu)勢群中出籽率與單穗粒重相關(guān)均不顯著，禿頂長與其也均為不顯著負相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

3.1 通過描述統(tǒng)計分析看出，各雜種優(yōu)勢群的禿頂長變異系數(shù)都較大，接近或大于1，可能原因是：雜種優(yōu)勢群各自交系授粉中有的確實存在禿頂，也可能由于授粉不完全或氣候、光照等外部因素造成。除Lancaste雜種優(yōu)勢群自交系各性狀的變異系數(shù)較大外，其它均較小，說明Lancaste群中自交系間的變異較大。

3.2 根據(jù)裂區(qū)試驗數(shù)據(jù)進行方差分析得出，穗長、穗粗、穗行數(shù)3個穗部性狀在雜種優(yōu)勢群間差異極顯著，群內(nèi)各自交系間穗長、穗重、穗粗、軸粗、粒重性狀差異極顯著，但穗部重要性狀出籽率在各雜種優(yōu)勢群間和群內(nèi)自交系間均差異不顯著。這與Mu[12]和Liu[13]等的研究結(jié)果不盡一致，可能是供試材料不一致造成。

3.3 對單穗粒重與各穗部性狀進行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，各雜種優(yōu)勢群自交系穗重與單穗粒重的相關(guān)均為極顯著，且相關(guān)系數(shù)極高（均大于0.9），出籽率與單穗粒重相關(guān)均不顯著，禿頂長與單穗粒重均為不顯著負相關(guān)。說明在自交系改良和選育時，應(yīng)注重選擇穗重穗大的類型，減少禿頂長。這符合當前玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，即玉米親本制種產(chǎn)量要高，以降低生產(chǎn)用種成本，提高經(jīng)濟效益。自交系出籽率在各雜種優(yōu)勢群間群內(nèi)均差異不顯著可能與本試驗選擇的自交系都為優(yōu)良自交系有關(guān)。

3.4 對我國玉米育種而言，在強調(diào)引進外來優(yōu)異種質(zhì)的同時，也要加強對地方種質(zhì)資源的改良和創(chuàng)新。我國地方種質(zhì)在玉米雜種優(yōu)勢利用中仍具有重要地位。隨著生物技術(shù)和基因組學、生物信息學的發(fā)展和應(yīng)用，利用最新發(fā)展的功能基因組學的技術(shù)，深入發(fā)掘和利用這些種質(zhì)資源，是進一步提高我國雜種優(yōu)勢利用水平的重要研究方向。

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