干旱脅迫下玉米雜交種主要農藝性狀雜種優勢比較

董春林，張 正，蔣 丹，楊 睿，李 巍

（1.山西省農業科學院旱地農業研究中心，有機旱作山西省重點實驗室，黃土高原東部旱作節水技術國家地方聯合工程實驗室，山西太原030031；2.山西轉型綜合改革示范區管委會，山西太原030032）

玉米是我國主要糧食、飼料和工業原料，對我國國民經濟的發展起著重要的作用。然而由于近年來全球氣候變暖，導致干旱越來越嚴重，而玉米屬于對水分脅迫較為敏感的作物，很多研究表明，干旱很大程度上影響玉米生長發育及其產量[1-3]。因此，干旱是限制我國玉米生產發展的重要影響因素之一[4]。

雜種優勢是指雜種F1個體在生長勢、適應性以及產量等方面優于親本的現象。在生產實踐中，育種工作者利用雜種優勢現象對作物進行遺傳改良，提高其產量和抗性等品質[5]。

本試驗選用16 個自交系組配成9 個組合，分析比較了干旱條件下親本自交系和雜交種在主要農藝性狀上的變化及其雜種優勢表現，以期選擇出抗旱性較好的自交系及其雜交組合，給玉米抗旱育種工作提供一定的理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

表1 材料名稱及編號

選擇16 份綜合性狀好并能適應旱棚種植的自交系及其雜交種（表1）進行試驗，均由河南省農業科學院糧食作物研究所提供。

1.2 試驗方法

2018 年6 月10 日，在山西省農業科學院旱地農業研究中心東陽試驗基地旱棚利用人工控水池栽模式進行鑒定。采用隨機區組法，小區面積6.0 m2。每個品種每個處理1 個池子，南北行向種植5 行玉米，每行10 株，中間3 行作為3 個重復，共16 個池子。采用條播等行距種植，播種深度為5 cm。肥料作為底肥一次性施入。播種前保持田間持水量的80%±5%，播種、覆土2 cm。在不同生育時期視墑情補水，保持土壤含水量為田間持水量的55%±5%（中度干旱脅迫），以便保證一定產量。其他栽培管理同大田管理。

1.3 測定項目及方法

調查自交系和雜交種所有植株的株高、穗位高、空稈率；并室內考察其單株自交果穗的穗質量，計算中親優勢。

1.4 數據處理

采用Excel 軟件進行計算和作圖，使用SPSS 軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫下各自交系及其雜交種的主要農藝性狀表現

從表2 可以看出，干旱脅迫下，各自交系材料及雜交種生長均受到抑制。自交系材料中PH4CV株高最高，為174.33 cm，而鄭651 株高最低，僅為104.50 cm；雜交種鄭單7153 株高達到203.50 cm，其次為偉科702，株高為192.67 cm。穗位高方面，雜交種鼎優919 的母本優72 最高，為69.83 cm，WK798-2 穗位高僅為39.33 cm；而其對應的雜交種偉科702 穗位高在所有雜交種中最高，達到97.50cm。自交系WK858 空稈率最高，為93.75%，其次是鄭653，空稈率為91.55%；雜交種鄭單7137 空稈率最低，僅為5.56%。與自交系親本相比，雜交種的株高、穗位高均增加，而空稈率則顯著下降，說明具有一定的雜種優勢。

表2 干旱脅迫下各自交系及其雜交種的主要農藝性狀比較

2.2 干旱脅迫下雜交種產量表現

由表3 可知，雜交種小區平均產量為717.78 g，其中，高于平均水平的有鄭單958、鄭單7168 和鄭單7153；而高于單穗平均產量的有4 個，分別為鄭單958、鼎優919、鄭單7167 及鄭單7153。結合表2中空稈率分析，單穗產量為99.00 g 的鄭單7153 空稈率為9.22%，小區產量為2 035.00 g，表現最好。其次，鄭單7168 小區產量為965.00 g。第3 是鄭單958，小區產量為785.00 g，高于平均產量。而鼎優919 雖然單穗產量高，但由于其空稈率高達52.50%，導致其小區產量僅為370.00 g。

表3 干旱脅迫下9 個雜交種的產量比較 g

2.3 干旱脅迫下各試驗材料的中親優勢表現

從表4 可以看出，干旱脅迫條件下，9 個雜交種的中親優勢差異顯著。其中，先玉335 的雜種優勢現象最小，其株高的中親優勢為11.00%；鄭單7153（鄭653 和鄭641 組合）的穗位高中親優勢為95.01%，顯著高于其他組合，其株高中親優勢為53.97%，僅次于鄭單7168（鄭651 和鄭654 組合）。

表4 干旱脅迫下9 個雜交種的中親優勢比較 %

3 結論與討論

通過對9 個雜交種及其親本自交系干旱脅迫下主要農藝性狀的測定，比較其對應雜種優勢指數，可以看出，玉米自交系間的抗旱性存在較大差異，篩選出抗旱性較好的雜交種鄭單7153 和鄭單7168，其對應的自交系組合為鄭653×鄭641 和鄭651×鄭654。

干旱是玉米生長的主要的非生物限制因子之一，季節性干旱是影響我國干旱與半干旱地區玉米生長發育和產量的主要限制因子[6]。有研究表明，干旱脅迫主要影響玉米正常生理代謝以及光合作用[7-9]。張仁和等[7]研究表明，對2 個抗旱性不同的玉米，干旱脅迫影響其植株生長和光合作用，使植株生物量顯著下降。常敬禮等[10]研究表明，水分脅迫下玉米葉片光合速率隨脅迫增強而下降。王業建等[11]試驗證明，干旱脅迫對玉米植株生長起到抑制作用，株高、穗位高等顯著降低。本試驗中，干旱脅迫下自交系和雜交種生長均受到抑制，且不同基因型對干旱的反應程度不同。有研究表明，玉米單株產量雜種優勢現象表現突出[12-13]。另外，玉米株型及穗部性狀也具有很強的雜種優勢[14]。

本試驗通過對干旱脅迫下雜種優勢指數分析，并對親本自交系進行綜合抗旱性評價，篩選出抗旱性較好的雜交種鄭單7153 和鄭單7168，后期應進一步進行抗旱性生理生化指標分析，并且通過不斷引進外來新物種，利用雜種優勢，培育抗旱性更好的玉米雜交種。