利用外引雜交種對自交系玉米植株性狀改良的潛勢分析

孫君艷+董麗平+李淑梅+王蘇燕

摘要：以玉米自交系品種鄭58為父本，與7個雜交種雜交組配7個雜交組合，分析了F2群體的株高、穗位高、穗上葉片數(shù)、葉長、葉寬等9個植株性狀的分離情況并與其自交系相比較。結果表明：F2群體各性狀均有較大的分離，且分離情況各不相同。針對單個性狀選出最優(yōu)群體，并從中選出了綜合性狀比較好的群體，即626、631、638是改良鄭58的最優(yōu)群體。

關鍵詞：玉米；F2群體；植株性狀；最優(yōu)群體；優(yōu)良自交系

中圖分類號：S513.03 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0083-04

人口數(shù)量持續(xù)增長、動物飼料需求不斷增加與耕地資源減少的矛盾日益突出，決定了在相當長時間內(nèi)，我國玉米育種目標應以提高單位面積產(chǎn)量為主導^[1-4]。為提高產(chǎn)量而進行的品種改良有2條途徑：一是株型改良，二是雜種優(yōu)勢利用^[5-6]。目前我國玉米種植密度還處于較低水平，進一步提高產(chǎn)量的最大潛力就在于培育良好株型，以提高其種植密度，但配合力高、產(chǎn)量高、株型好、外觀性狀整齊、抗病抗逆性強的自交系是極其有限的，因此對現(xiàn)有的自交系進行改良就變得十分必要。

鄭58是一個良好的自交系，以其為母本培育出的鄭單958在全國范圍已經(jīng)累計推廣接近3 333萬hm2，但是筆者也發(fā)現(xiàn)，它與先玉335的母本PH6WC無論在株高、穗位高等方面都存在差異，因而如何對其加以改良，以發(fā)揮其更好的作用是本研究的主要目的。本研究以同一個自交系鄭58為父本，與不同的雜交種雜交組配7個F2群體，同時種植了鄭單958和先玉335的母本PH6WC，將F2群體與之比較，考察各群體及親本的株高、穗位高等9個植株性狀，同時分析鄭58的各性狀的變化，從而挑選出改良鄭58各性狀的適宜群體，以期能夠對玉米育種挑選優(yōu)良自交系提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及其組配方法

2012年在信陽農(nóng)林學院南灣實習農(nóng)場以玉米自交系鄭58作父本，分別與7個雜交種組配得到F1，F(xiàn)1自交得到F2，分別標記為群體615、621、633、638、641、631、626。2013年種植7個F2，同時種植鄭單958、先玉335的母本——PH6WC、鄭58。

1.2 田間試驗和性狀考察

2013年在信陽農(nóng)林學院試驗基地夏播種植2個自交系和7個F2群體，親本為2行區(qū)，F(xiàn)2群體單粒播種，行長4 m，每行種植17株，行距0.67 m。各F2群體種植的植株數(shù)見表1。田間管理同一般大田。

測定供試材料的株高、穗位高、穗上葉片數(shù)、雄穗長、雄穗分枝數(shù)、莖粗、葉長（L，cm）、葉寬（B，cm），計算葉面積（cm2），其計算公式為：葉面積=L×B×0.75（0.75為葉面積系數(shù)）。各項測定結果見表2。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS Statistics V19.0軟件計算2個親本自交系和F2群體各性狀的平均值、標準差、偏度、峰度和變異系數(shù)。

在株高相關性狀中，相對于親本鄭58，所有群體的株高和穗位高都顯著增加。7個群體的株高平均值都高于鄭58，群體633的所有單株株高均高于鄭58，其余群體僅有很小比率的單株株高低于鄭58，626群體中低于鄭58的單株所占比率最大，為8.33%。從穗位高可以看出，低于鄭58的單株所占比率最高的群體是631，比率達到9.09%，其次分別是621、638、626，分別為4.73%、1.18%、0.64%，其余群體的穗位高均高于鄭58。穗上葉片數(shù)小于親本的群體比率均較高，最高的為群體621，所占百分比為95.95%，其余群體也均高于80%。

由表2株高相關性狀可以看出，PH6WC的株高、穗位高的平均值都明顯高于鄭58。由表3可以看出，F(xiàn)2群體中小于鄭58的比率相對較大；低于PH6WC株高的單株所占比最大的群體是621，為97.64%；低于PH6WC穗位高的單株所占比率最大的群體是626、631，分別為90.38%、90.00%，其次是群體638、621，分別為65.09%、64.86%；最小的是633、615、641，分別為45.11%、28.39%、16.77%，均小于50%；穗上葉片數(shù)較穩(wěn)定，鄭58略高于PH6WC，在穗上葉片數(shù)上，各群體均小于鄭58，且比率均高于80%，小于PH6WC的群體比率最高的是626、621、638，其比率分別為51.92%、51.35%、50.30%，均略高于50%。

2.2 F2群體葉片相關性狀

由表4、表5可見，在葉片相關性狀中，葉寬的變異系數(shù)較大，葉長的變異系數(shù)稍小；F2群體葉長的平均值基本大于鄭58，各群體中葉長、葉寬、葉面積都有小于鄭58的單株出現(xiàn)。從葉長變異系數(shù)可以看出，最高為12.18%，為群體621，除了群體633的變異系數(shù)為8.38%以外，其余各群體均大于10%，分別為群體626（11.23%）、群體638（11.17%）、群體641（10.79%）、群體615（10.72%）、群體631（10.18%），各群體中都有小于PH6WC的單株出現(xiàn)。從葉長可以看出，小于PH6WC的比率最高為97.04%（群體638），最小值為36.09%（群體633），其余群體比率均在60%以上。從葉寬可以看出，各群體都有小于鄭58的單株，所占比率均較高，最高為群體633（72.18%），最低為群體626（52.56%）；小于PH6WC的比率較高，最高為群體641（92.22%），最低為群體626（72.92），且各群體的平均值對于親本來說均較高。在2個自交系中，PH6WC的葉長、葉寬和葉面積均較大，群體中小于其的比率較大（表4、表5）。

2.3 F2群體莖粗、雄穗長及雄穗分支數(shù)

F2代各群體的莖粗、雄穗長及雄穗分支數(shù)的性狀見表6。可以看出，在莖粗性狀中，變幅為7.69～31.19 cm，各群體的變異系數(shù)最大的為626，其次為615，分別為22.23%、22.11%，最小的為群體633，僅為13.64%。莖粗小于鄭58的單株均較少，比率最高的是群體615，所占比率為8.05%，群體633、626莖粗均比鄭58大。莖粗小于PH6WC的單株比率均較高，比率最高的是群體631，占比為93.64%；比例最小的為群體626，占比為57.05%。對各群體平均值比較可知，自交系PH6WC大于自交系鄭58。

由表6還可看出，在雄穗長和雄穗分支數(shù)性狀中，雄穗長的變異系數(shù)為16.05%～21.48%，小于雄穗分枝數(shù)的變異系數(shù)（26.73%～41.06%）。與鄭58相比，F(xiàn)2群體中615、633、626、631的雄穗長平均值都增加了，分別為32.34、31.41、30.80、29.63 cm；F2群體中638、641的雄穗分支數(shù)增加了，分別為6.21個、7.07個，其余群體均變小。與PH6WC相比，F(xiàn)2群體中633、615的雄穗長平均數(shù)變大，分別為31.41、32.34 cm，其余群體均變小；各群體的雄穗分支數(shù)均增加，最大的是群體641，均值為7.07個。群體中小于鄭58的單株雄穗長的比率為16.10%～66.27%；單株雄穗分支數(shù)比率最大的是群體615，所占比率為72.46%。比率最小的是群體641，所占比率為20.96%。群體中小于PH6WC的單株雄穗長的比率27.97%～86.98%；單株雄穗分支數(shù)比率均較小，其中最大的是群體626，所占比率為8.97%，群體638、641單株雄穗分支數(shù)都比PH6WC大。

3 結論與討論

要選育出高產(chǎn)、優(yōu)質的玉米雜交種，必須選擇優(yōu)良的玉米自交系，而優(yōu)良玉米自交系的選育必需有好的基礎材料和適宜的選擇方法^[7]。選擇性狀差異較大的親本構建適宜基礎群體，是成功實施遺傳改良和數(shù)量性狀遺傳研究的關鍵^[8]。比較不同雜交種與鄭58雜交后的F2群體的分離情況，有助于選出適宜的群體，從而對鄭58的單個性狀進行改良，進一步可選出最適宜的群體對其進行綜合改良。

在株高相關性狀中，株高和穗位高都與抗倒伏性相關，鄭58的株高、穗位高是需要進行改良的，7個群體中631、626平均值較小，且群體中出現(xiàn)株高比較低的比例均較大，可用來降低鄭58的株高；而穗位高中的適宜群體是626，對于穗上葉片數(shù)的適宜群體也是626。

葉片相關性狀中，葉面積與產(chǎn)量密切相關，它決定光合面積的大小，葉面積越大，單株產(chǎn)量也越大^[9]。群體631、638的葉面積均比鄭58明顯變大，且占比最高。

莖粗關系到玉米植株抗倒性的能力強弱，2個自交系中鄭58的莖粗較細，群體615、631莖粗變粗的比率相對較大。

雄穗的大小與自交系花粉量的多少密切相關，是組配雜交組合時選擇父母本的重要依據(jù)之一。但雄穗開花時代謝水平高，雄穗過大增加了營養(yǎng)物質的消耗與競爭，從而會產(chǎn)生一定的負面影響^[10]。在保證花粉量的情況下，雄穗分枝數(shù)越少越好。對于鄭58來說，其雄穗分枝數(shù)也較多，也是改良的重點性狀之一。在各個群體中，大部分單株值都小于親本，群體638、621、633、626是比較適宜的群體。

從以上研究可以看出，群體626是鄭58的最優(yōu)群體，它能同時改良鄭58的株高、穗位高、穗上葉片數(shù)和雄穗分支數(shù)共4個性狀；群體631次之，能改良穗位高、葉寬和莖粗3個性狀；群體638可以改良葉長和雄穗長2個性狀。

參考文獻：

[1]趙久然，趙 明，董樹亭，等. 中國玉米栽培發(fā)展三十年[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社，2011.

[2]佟屏亞. 我國玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展策略[J]. 科技導報，1997（11）：22-25.

[3]佟屏亞. 中國玉米生產(chǎn)形勢的發(fā)展前景[M]//全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心. 中國玉米品種科技論壇. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社，2001.

[4]劉京寶，楊克軍，石書兵，等. 中國北方玉米栽培[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社，2012.

[5]趙久然. 超級玉米指標及選育模式[J]. 玉米科學，2005，13（1）：3-4，9.

[6]楊彥忠，杜鳴鑾. 沈綜玉米群體植株性狀改良效果研究[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2010（11）：7-11.

[7]高長健，張寶石，李明德，等. 玉米植株形態(tài)和穗部性狀的遺傳特性及育種的選擇方式[J]. 國外農(nóng)學：雜糧作物，1996（6）：6-9.

[8]申炳濤，董永斌，周 強，等. 玉米F1、F2代植株性狀的遺傳背景及適宜群體篩選[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學，2012，41（5）：8-14.

[9]王振華，張 新. 我國玉米骨干自交系形態(tài)性狀的鑒定與評價[J]. 玉米科學，2004，12（2）：7-9.

[10]孫 振，莫喬程，程備久，等. 玉米雄穗分枝數(shù)性狀遺傳、雜種優(yōu)勢與親子相關分析[J]. 作物雜志，2012（2）：31-35.

由表6還可看出，在雄穗長和雄穗分支數(shù)性狀中，雄穗長的變異系數(shù)為16.05%～21.48%，小于雄穗分枝數(shù)的變異系數(shù)（26.73%～41.06%）。與鄭58相比，F(xiàn)2群體中615、633、626、631的雄穗長平均值都增加了，分別為32.34、31.41、30.80、29.63 cm；F2群體中638、641的雄穗分支數(shù)增加了，分別為6.21個、7.07個，其余群體均變小。與PH6WC相比，F(xiàn)2群體中633、615的雄穗長平均數(shù)變大，分別為31.41、32.34 cm，其余群體均變?。桓魅后w的雄穗分支數(shù)均增加，最大的是群體641，均值為7.07個。群體中小于鄭58的單株雄穗長的比率為16.10%～66.27%；單株雄穗分支數(shù)比率最大的是群體615，所占比率為72.46%。比率最小的是群體641，所占比率為20.96%。群體中小于PH6WC的單株雄穗長的比率27.97%～86.98%；單株雄穗分支數(shù)比率均較小，其中最大的是群體626，所占比率為8.97%，群體638、641單株雄穗分支數(shù)都比PH6WC大。

3 結論與討論

要選育出高產(chǎn)、優(yōu)質的玉米雜交種，必須選擇優(yōu)良的玉米自交系，而優(yōu)良玉米自交系的選育必需有好的基礎材料和適宜的選擇方法^[7]。選擇性狀差異較大的親本構建適宜基礎群體，是成功實施遺傳改良和數(shù)量性狀遺傳研究的關鍵^[8]。比較不同雜交種與鄭58雜交后的F2群體的分離情況，有助于選出適宜的群體，從而對鄭58的單個性狀進行改良，進一步可選出最適宜的群體對其進行綜合改良。

在株高相關性狀中，株高和穗位高都與抗倒伏性相關，鄭58的株高、穗位高是需要進行改良的，7個群體中631、626平均值較小，且群體中出現(xiàn)株高比較低的比例均較大，可用來降低鄭58的株高；而穗位高中的適宜群體是626，對于穗上葉片數(shù)的適宜群體也是626。

葉片相關性狀中，葉面積與產(chǎn)量密切相關，它決定光合面積的大小，葉面積越大，單株產(chǎn)量也越大^[9]。群體631、638的葉面積均比鄭58明顯變大，且占比最高。

莖粗關系到玉米植株抗倒性的能力強弱，2個自交系中鄭58的莖粗較細，群體615、631莖粗變粗的比率相對較大。

雄穗的大小與自交系花粉量的多少密切相關，是組配雜交組合時選擇父母本的重要依據(jù)之一。但雄穗開花時代謝水平高，雄穗過大增加了營養(yǎng)物質的消耗與競爭，從而會產(chǎn)生一定的負面影響^[10]。在保證花粉量的情況下，雄穗分枝數(shù)越少越好。對于鄭58來說，其雄穗分枝數(shù)也較多，也是改良的重點性狀之一。在各個群體中，大部分單株值都小于親本，群體638、621、633、626是比較適宜的群體。

從以上研究可以看出，群體626是鄭58的最優(yōu)群體，它能同時改良鄭58的株高、穗位高、穗上葉片數(shù)和雄穗分支數(shù)共4個性狀；群體631次之，能改良穗位高、葉寬和莖粗3個性狀；群體638可以改良葉長和雄穗長2個性狀。

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由表6還可看出，在雄穗長和雄穗分支數(shù)性狀中，雄穗長的變異系數(shù)為16.05%～21.48%，小于雄穗分枝數(shù)的變異系數(shù)（26.73%～41.06%）。與鄭58相比，F(xiàn)2群體中615、633、626、631的雄穗長平均值都增加了，分別為32.34、31.41、30.80、29.63 cm；F2群體中638、641的雄穗分支數(shù)增加了，分別為6.21個、7.07個，其余群體均變小。與PH6WC相比，F(xiàn)2群體中633、615的雄穗長平均數(shù)變大，分別為31.41、32.34 cm，其余群體均變?。桓魅后w的雄穗分支數(shù)均增加，最大的是群體641，均值為7.07個。群體中小于鄭58的單株雄穗長的比率為16.10%～66.27%；單株雄穗分支數(shù)比率最大的是群體615，所占比率為72.46%。比率最小的是群體641，所占比率為20.96%。群體中小于PH6WC的單株雄穗長的比率27.97%～86.98%；單株雄穗分支數(shù)比率均較小，其中最大的是群體626，所占比率為8.97%，群體638、641單株雄穗分支數(shù)都比PH6WC大。

3 結論與討論

要選育出高產(chǎn)、優(yōu)質的玉米雜交種，必須選擇優(yōu)良的玉米自交系，而優(yōu)良玉米自交系的選育必需有好的基礎材料和適宜的選擇方法^[7]。選擇性狀差異較大的親本構建適宜基礎群體，是成功實施遺傳改良和數(shù)量性狀遺傳研究的關鍵^[8]。比較不同雜交種與鄭58雜交后的F2群體的分離情況，有助于選出適宜的群體，從而對鄭58的單個性狀進行改良，進一步可選出最適宜的群體對其進行綜合改良。

在株高相關性狀中，株高和穗位高都與抗倒伏性相關，鄭58的株高、穗位高是需要進行改良的，7個群體中631、626平均值較小，且群體中出現(xiàn)株高比較低的比例均較大，可用來降低鄭58的株高；而穗位高中的適宜群體是626，對于穗上葉片數(shù)的適宜群體也是626。

葉片相關性狀中，葉面積與產(chǎn)量密切相關，它決定光合面積的大小，葉面積越大，單株產(chǎn)量也越大^[9]。群體631、638的葉面積均比鄭58明顯變大，且占比最高。

莖粗關系到玉米植株抗倒性的能力強弱，2個自交系中鄭58的莖粗較細，群體615、631莖粗變粗的比率相對較大。

雄穗的大小與自交系花粉量的多少密切相關，是組配雜交組合時選擇父母本的重要依據(jù)之一。但雄穗開花時代謝水平高，雄穗過大增加了營養(yǎng)物質的消耗與競爭，從而會產(chǎn)生一定的負面影響^[10]。在保證花粉量的情況下，雄穗分枝數(shù)越少越好。對于鄭58來說，其雄穗分枝數(shù)也較多，也是改良的重點性狀之一。在各個群體中，大部分單株值都小于親本，群體638、621、633、626是比較適宜的群體。

從以上研究可以看出，群體626是鄭58的最優(yōu)群體，它能同時改良鄭58的株高、穗位高、穗上葉片數(shù)和雄穗分支數(shù)共4個性狀；群體631次之，能改良穗位高、葉寬和莖粗3個性狀；群體638可以改良葉長和雄穗長2個性狀。

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