玉米15個(gè)DUS測試性狀的相關(guān)性分析

孫加梅++孫悅津++張晗++鄭永勝++李華++仙麗娜++王秀娟++王東建++李汝玉

摘要：為減少玉米DUS測試中大量數(shù)量性狀調(diào)查時(shí)人力和時(shí)間的投入，對自交系和單交種各200份材料的9個(gè)群體目測性狀和各40份材料的6個(gè)個(gè)體測量性狀進(jìn)行觀測和相關(guān)性分析。結(jié)果表明，自交系和單交種的Char.16（雄穗：最低位側(cè)枝以上的主軸長度）與Char.17（雄穗：最高位側(cè)枝以上的主軸長度）之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.953和0.917，Char.4（散粉期）與Char.5（抽絲期）之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.882和0.831，均達(dá)到極顯著水平；另有4個(gè)性狀組合（Char.9與Char.11，Char.11與Char.21，Char.15與Char.21，Char.21與Char. 42）的相關(guān)在自交系和雜交種中達(dá)到顯著或極顯著水平，但相關(guān)系數(shù)較?。?個(gè)性狀組合（Char.11與Char.15.Char.15與Char.42）僅在單交種中達(dá)到極顯著水平，但相關(guān)系數(shù)值??；其余6個(gè)性狀組合的相關(guān)未達(dá)到顯著水平。由于Char.16與Char.17的相關(guān)達(dá)極顯著水平且數(shù)值較高，其測量又費(fèi)工費(fèi)時(shí)，建議在玉米DUS測試指南和玉米品種描述中只保留一個(gè)性狀或用雄穗長度代替。

關(guān)鍵詞：玉米；數(shù)量性狀；DUS測試；相關(guān)分析

中圖分類號：S513

文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001 -4942 （2015）12-0010-04

我國玉米的種植面積和總產(chǎn)量都居農(nóng)作物之首，申請?zhí)禺愋?、一致性和穩(wěn)定性測試（DUS測試）的玉米品種（申請品種）數(shù)量僅次于水稻。根據(jù)我國《植物新品種保護(hù)條例》，申請品種權(quán)保護(hù)的玉米品種必須滿足特異性、一致性和穩(wěn)定性的要求。不僅如此，農(nóng)業(yè)部《主要農(nóng)作物品種審定辦法》規(guī)定具備“三性”還是玉米等主要農(nóng)作物品種審定的基本條件。

品種是通過性狀進(jìn)行識別和描述的，而對申請品種與其它品種間、申請品種不同年度間和申請品種內(nèi)植株間性狀的觀測比較是DUS測試的基礎(chǔ)。性狀的觀測結(jié)果不僅用于品種的特異性、一致性和穩(wěn)定性判定，還用于形成申請品種的本身描述，為種業(yè)管理提供品種的“身份”特征。為規(guī)范DUS測試并形成統(tǒng)一的品種描述，國際植物新品種保護(hù)聯(lián)盟（UPOV）和包括我國在內(nèi)的成員國，制定了一系列植物種屬的新品種測試指南。我國制定的《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南玉米》（簡稱“玉米測試指南”）包括了54個(gè)性狀，其中絕大多數(shù)為數(shù)量性狀。數(shù)量性狀表達(dá)容易受環(huán)境影響，因此往往需要進(jìn)行大量植株的觀測。大多數(shù)測量的玉米數(shù)量性狀需要調(diào)查的株數(shù)多達(dá)40株甚至60株。由于玉米數(shù)量性狀多，樣本大，需要投入大量的人力和時(shí)間用于調(diào)查。

玉米DUS測試數(shù)量性狀中多個(gè)植株部位（花藥、花絲、雄穗穎片基部、支持根、果穗穗軸穎片）的花青甙顯色性狀和其它一些目測（例如散粉期、抽絲期）或測量的數(shù)量性狀（例如穗行數(shù)、果穗直徑）之間可能存在一定的相關(guān)性。同時(shí)使用高度相關(guān)的性狀并不能增加品種的鑒別力，反而會增加測試成本，降低測試效率。關(guān)于玉米農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間相關(guān)性的研究報(bào)道很多，其中少量研究涉及個(gè)別農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性。但玉米DUS測試數(shù)量性狀不限于農(nóng)藝性狀。關(guān)于DUS測試數(shù)量性狀的研究，多圍繞性狀的選擇和分級方法、環(huán)境和栽培條件對性狀表達(dá)的影響、抽樣對檢測結(jié)果的影響等方面進(jìn)行。關(guān)于玉米DUS測試數(shù)量性狀間的相關(guān)關(guān)系，目前還缺乏系統(tǒng)研究。本研究通過對大量玉米自交系和單交種DUS測試數(shù)量性狀相關(guān)關(guān)系的分析，探尋是否存在高度相關(guān)的性狀，以便在此基礎(chǔ)上對玉米DUS測試指南進(jìn)行修改，降低測試人力和時(shí)間投入，提高測試效率。

1 材料與方法

1.1 測試材料

全部由農(nóng)業(yè)部植物新品種測試中心提供，為參加2014年黃淮海地區(qū)DUS測試的玉米品種。其中用于群體目測性狀調(diào)查的材料為自交系和單交種，各200份；用于個(gè)體測量性狀調(diào)查的材料也為自交系和單交種，各40份。

1.2 測試方法

測試在農(nóng)業(yè)部植物新品種測試（濟(jì)南）分中心試驗(yàn)地進(jìn)行，各性狀（見表1）觀測按玉米測試指南進(jìn)行。群體目測性狀觀測結(jié)果以性狀的代碼表示（性狀4、5以天數(shù)表示）；個(gè)體測量性狀以測量值表示。本研究中，每個(gè)參試材料的個(gè)體測量株數(shù)為40株。15個(gè)調(diào)查性狀中，性狀16、17、25、26、30、31為個(gè)體測量性狀，其余為群體目測性狀。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 19.0軟件，分別計(jì)算5個(gè)花青甙顯色性狀Char.9、Char.11、Char.15、Char.21、Char.42兩兩之間的相關(guān)系數(shù)和Char.4與Char.5、Char. 16與Char.17、Char.25與Char.26、Char.30與Char.31、Char.38與Char.41的相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 自交系、雜交種5個(gè)花青甙顯色性狀兩兩之間的相關(guān)關(guān)系

在自交系的5個(gè)花青甙顯色性狀中，Char.9與Char.11、Char.15與Char.21、Char.21與Char.42之間的相關(guān)達(dá)到極顯著水平，Char.11與Char.21之間的相關(guān)達(dá)到顯著水平，其余性狀組合之間相關(guān)未達(dá)到顯著水平（表2）。

在單交種的5個(gè)花青甙顯色性狀中，Char.11與Char.15、Char.11與Char.21、Char.15與Char.21、Char.21與Char.42之間的相關(guān)達(dá)到極顯著水平，Char.9與Char.11、Char.15與Char.42之間的相關(guān)達(dá)到顯著水平，其余性狀組合之間相關(guān)未達(dá)到顯著水平（表3）。

上述相關(guān)達(dá)到極顯著或顯著水平的性狀組合.普遍相關(guān)系數(shù)較小，表明性狀間雖然存在一定的直線關(guān)系，但用一個(gè)性狀預(yù)測另一個(gè)性狀時(shí)，預(yù)測的可靠程度低。單交種Char.11與Char.15之間存在極顯著相關(guān)關(guān)系，但自交系相應(yīng)性狀間未達(dá)到顯著水平。

2.2 自交系、單交種其它成對性狀間的相關(guān)關(guān)系endprint

在除花青甙顯色以外的其余5對性狀中，無論是自交系還是單交種，Char.4與Char.5、Char.16與Char.17、Char.30與Char.31之間的相關(guān)均達(dá)到極顯著水平。其中Char.4與Char.5、Char.16與Char.17的相關(guān)系數(shù)較大，這兩對性狀在自交系和單交種中其觀測值之間表現(xiàn)出大致相同的變化趨勢。當(dāng)用于鑒別品種時(shí)，同時(shí)使用兩個(gè)性狀并不能明顯提高鑒別品種的能力。單交種中，Char.38與Char.41之間的相關(guān)雖然達(dá)到極顯著水平，但自交系中兩者間的相關(guān)未達(dá)到顯著水平（表4，表5）。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)對玉米部分DUS測試性狀間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，自交系和單交種的Char.4（散粉期）與Char.5（抽絲期）、Char.16（雄穗：最低位側(cè)枝以上的主軸長度）與Char.17（雄穗：最高位側(cè)枝以上的主軸長度）之間的相關(guān)系數(shù)均高于0.8，達(dá)到極顯著水平。另有4個(gè)性狀組合（Char.9與Char.11，Char. 11與Char.21，Char.15與Char.21，Char. 21與Char.42）的相關(guān)在自交系和雜交種中達(dá)到顯著或極顯著水平，但相關(guān)系數(shù)較小。2個(gè)性狀組合（Char.11與Char.15，Char.38與Char.41）僅在單交種中達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)也小。自交系中其余6個(gè)性狀組合（Char.9與Char.15，Char.9與Char.21，Char.9與Char.42， Char.11與Char.15， Char.11與Char.42，Char.15與Char.42）和雜交種中4個(gè)性狀組合（Char.9與Char.15，Char.9與Char.21，Char.9與Char.42.Char.11與Char.42）未達(dá)到顯著水平。

當(dāng)DUS測試性狀間的相關(guān)達(dá)到極顯著水平且數(shù)值較大時(shí)，兩個(gè)性狀觀測值表現(xiàn)出大致相同的變化趨勢。在用于鑒定品種時(shí)，同時(shí)使用這兩個(gè)性狀并不能明顯增加品種的鑒別力。本研究的自交系和單交種中，Char.16（雄穗：最低位側(cè)枝以上的主軸長度）與Char.17（雄穗：最高位側(cè)枝以上的主軸長度）之間的相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)0.953和0.917，兩個(gè)性狀的觀測值協(xié)同變化的趨勢極為明顯?，F(xiàn)行UPOV和我國玉米測試指南中，均將Char.16和Char.17列為個(gè)體測量的測試性狀。根據(jù)玉米測試指南，每個(gè)品種應(yīng)調(diào)查多達(dá)40株或60株。由于進(jìn)行DUS測試的玉米品種數(shù)量眾多，且測試性狀以數(shù)量性狀為主，大量時(shí)間和人力用于數(shù)量性狀的測量。鑒于上述兩個(gè)性狀間的相關(guān)關(guān)系，建議對玉米測試指南進(jìn)行修改，僅保留其中一個(gè)性狀作為測試指南性狀。相應(yīng)地，在形成品種描述時(shí)，也只列入一個(gè)性狀。此外，少數(shù)玉米自交系只有1～2個(gè)一級分枝，品種內(nèi)一級分枝數(shù)也會存在變異。對于僅有一個(gè)一級分枝甚至沒有一級分枝的品種植株，無法區(qū)分最低位和最高位側(cè)枝。在玉米測試指南修改時(shí)，也可以考慮以“雄穗：長度”取代Char.16和Char.17。

雖然玉米散粉期和抽絲期之間存在較強(qiáng)的直線相關(guān)關(guān)系，但二者觀測值間協(xié)同變化的趨勢弱于Char.16和Char.17。另外，二者均為群體目測性狀，調(diào)查時(shí)投入的人力和時(shí)間遠(yuǎn)低于個(gè)體測量性狀。同時(shí)使用這兩個(gè)性狀有利于鑒別更多的品種。其余的成對進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析的性狀，或雖然達(dá)到顯著或極顯著水平但相關(guān)系數(shù)小，或未達(dá)到顯著水平。因此，應(yīng)將這些性狀同時(shí)應(yīng)用于DUS測試中。

值得注意的是，5個(gè)玉米花青甙顯色性狀兩兩之間，僅有少數(shù)幾對性狀相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平，但普遍的相關(guān)系數(shù)值較低。這似乎表明，玉米植株不同部位的花青甙顯色，在很大程度上是獨(dú)立表達(dá)的，并不是受同一遺傳機(jī)制控制。endprint