玉米F2:3群體淀粉含量的表現(xiàn)及相關(guān)性分析

魏良明，王延召，宋迎輝，周 波

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，河南 鄭州 450002）

玉米F2:3群體淀粉含量的表現(xiàn)及相關(guān)性分析

魏良明，王延召，宋迎輝，周 波

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，河南 鄭州 450002）

利用300個(gè)F2:3家系及2個(gè)親本在兩個(gè)地點(diǎn)（環(huán)境）的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對玉米淀粉含量的表現(xiàn)及其與單株產(chǎn)量、百粒重、穗長、穗粗、穗行數(shù)等的相關(guān)性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，兩種環(huán)境條件下，淀粉含量在F2:3群體中存在廣泛的變異，表現(xiàn)出數(shù)量性狀遺傳的特點(diǎn)。方差分析表明，淀粉含量受基因型和環(huán)境的共同影響。淀粉含量與百粒重顯著正相關(guān)，與單株產(chǎn)量相關(guān)不顯著。

玉米；F2:3家系；淀粉含量；產(chǎn)量性狀；相關(guān)性分析

玉米是世界上重要的淀粉原料作物，玉米淀粉占全世界淀粉產(chǎn)量的80%以上。玉米淀粉用途廣泛，市場需求日益增加。因此，培育高淀粉玉米新品種，對提高玉米利用價(jià)值、促進(jìn)淀粉加工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者開展了玉米淀粉含量的遺傳效應(yīng)、雜種優(yōu)勢以及與其他性狀的相關(guān)性等方面的研究。由于采用的分析方法和試驗(yàn)材料的不同，加之品質(zhì)性狀的遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，研究結(jié)果也不盡相同。研究結(jié)果表明，淀粉含量表現(xiàn)超中親優(yōu)勢。李九云對玉米種質(zhì)資源的研究結(jié)果表明，總淀粉含量與千粒重、穗長、穗粗、生育期、株高顯著或極顯著正相關(guān)。侯建華研究認(rèn)為，總淀粉含量與單株產(chǎn)量、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與百粒重、穗粗、株高和生育期相關(guān)不顯著。袁亮等的結(jié)果表明，淀粉含量與穗長、行粒數(shù)、粒深和單株產(chǎn)量間相關(guān)不顯著，與穗粗、穗行數(shù)間呈顯著負(fù)相關(guān)，與出籽率、百粒重極顯著正相關(guān)。

本研究以高淀粉和低淀粉玉米自交系鄭58和BT1衍生的F2:3群體及親本為試驗(yàn)材料，分析淀粉含量在雜交后代中的表現(xiàn)及其與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性，以期為高淀粉玉米育種工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2008年冬季在海南省，選擇淀粉含量有顯著差異的優(yōu)良自交系鄭58（高）和BT1（低）作親本，組配F1雜交種。2009年夏季在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽基地，播種單穗F1種子，F(xiàn)1套袋自交，獲得F2種子。同年冬季在海南南繁基地播種F2種子，全部F2單株自交獲得自交F2:3群體，共300個(gè)家系。

1.2 田間試驗(yàn)

2010年6月，分別在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽基地和溫縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，種植F2:3家系2個(gè)親本自交系。完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。親本3行區(qū)、F2:3家系單行區(qū)種植。行長4m，每行20株，行距0.70m，株距0.21m，密度6.75萬株/hm2。以小區(qū)為單位，采用行內(nèi)混合授粉方式繁殖F2:3家系。田間管理同大田生產(chǎn)。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查與淀粉含量測定

成熟后，每小區(qū)收中間10株果穗，室內(nèi)單株考種，考查百粒重、穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單株產(chǎn)量等性狀。將等量單株種子混合后，從中隨機(jī)抽取一定量樣品用于淀粉含量測定。采用近紅外漫反射光譜法整粒測定所有樣品的粗淀粉含量(%，干基)。使用的儀器為VECTOR 22/N近紅外漫反射光譜儀（德國BRUKER公司生產(chǎn)）。每份樣品重復(fù)測定3次，取平均值。

1.4 表型數(shù)據(jù)分析

采用DPS2000、Excel軟件，計(jì)算所有性狀的平均值、方差和變異系數(shù)，進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同環(huán)境下淀粉含量的變異分析

不同環(huán)境下，親本和F2:3群體淀粉含量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表1。由表1可知，在不同環(huán)境下，F(xiàn)2:3群體的淀粉含量都存在廣泛的變異，存在超親分離現(xiàn)象，表現(xiàn)為連續(xù)分布，呈現(xiàn)數(shù)量性狀的特點(diǎn)。F2:3群體的淀粉含量高于其雙親平均值，表現(xiàn)出一定程度的超中親優(yōu)勢。因此，通過正確選擇親本，提高雜交種的淀粉含量是可能的。

表1 親本、F2:3群體淀粉含量表型值

方差分析結(jié)果（表2）表明，淀粉含量在基因型、地點(diǎn)間及基因型×地點(diǎn)互作效應(yīng)的差異均達(dá)極顯著水平。由此說明，淀粉含量的遺傳表現(xiàn)復(fù)雜，主要受基因型、環(huán)境及基因型×地點(diǎn)互作的共同影響。

表2 淀粉含量的方差分析

進(jìn)一步對兩個(gè)地點(diǎn)的淀粉含量作多重比較（表3），發(fā)現(xiàn)淀粉含量在地點(diǎn)間的差異均達(dá)到極顯著水平，其中溫縣點(diǎn)高于原陽點(diǎn)。淀粉含量的地點(diǎn)間差異，可能與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件、土壤肥力等因素的不同有關(guān)。

表3 淀粉含量地點(diǎn)間的比較

2.2 淀粉含量與產(chǎn)量性狀的相關(guān)

由表4可知，在兩個(gè)地點(diǎn)，淀粉含量與不同產(chǎn)量性狀間的相關(guān)關(guān)系和相關(guān)程度不同。其中，百粒重與淀粉含量顯著正相關(guān)，單株產(chǎn)量與淀粉含量間呈較弱的正相關(guān)。二者(百粒重、單株產(chǎn)量)與淀粉含量的相關(guān)程度，在地點(diǎn)間表現(xiàn)出一致性。而穗長、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)與淀粉含量的相關(guān)性，在地點(diǎn)間存在差異。不僅有數(shù)值大小的不同，還存在正或負(fù)相關(guān)的差別。由此說明，淀粉含量與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性較為復(fù)雜。

表4 淀粉含量與產(chǎn)量性狀的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，淀粉含量在F2:3群體中存在廣泛的分離現(xiàn)象，呈現(xiàn)出數(shù)量性狀的遺傳特點(diǎn)。F2:3群體的淀粉含量高于雙親平均值。因此，親本淀粉含量的高低對雜交后代影響很大。在高淀粉育種中，要注意雙親的淀粉含量，最好是雙親都(或至少有一親本)具有高或中等的淀粉含量。淀粉含量與百粒重顯著正相關(guān)，與單株產(chǎn)量相關(guān)性不顯著，與李九云和袁亮等的結(jié)果基本一致，說明同步提高淀粉含量和百粒重、單株產(chǎn)量是可能的。

結(jié)果還表明，淀粉含量在地點(diǎn)間差異達(dá)極顯著水平，且存在顯著的基因型×環(huán)境互作效應(yīng)。這種差異可能由種植地點(diǎn)的氣候條件(溫度、光照、降水及海拔)、土壤以及栽培措施的不同所引起。因此，在高淀粉育種中，應(yīng)將育種材料在不同生態(tài)區(qū)進(jìn)行多點(diǎn)鑒定試驗(yàn)，以篩選在不同環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)定的優(yōu)良基因型。

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本刊常用單位符號(hào)及換算

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，本刊在刊發(fā)稿件中一律使用法定計(jì)量單位，為便于讀者閱讀，現(xiàn)將本刊常用單位符號(hào)及其換算方法介紹如下：

1 長度單位：km＝公里、千米， m＝米，cm＝厘米，mm＝毫米；換算：1km＝1000m，1m＝100cm＝3尺，1cm＝10mm

2 重量單位：t＝噸或1000kg，kg＝公斤、千克，g＝克，mg＝毫克；換算： 1t＝1000kg，1kg＝1000g，1g＝1000mg，

500g＝1市斤，50g＝1兩

3 面積單位：m2＝平方米，hm2＝公頃，cm2＝平方厘米；換算：1hm2＝10000m2＝15畝，1畝＝667m2

4 濃度單位：1mg/kg，mg/L或mg·kg-1，mg·L-1，μL·L-1＝1×10-6=1ppm，即百萬分之一，不用ppm和1×10-6表示

5 時(shí)間單位：“天、小時(shí)、分鐘、秒”分別用“d，h，min，s”表示

-本刊編輯部-

Genetic Variation and Correlation Analys of Starch Content in a Maize F2:3Population

Wei Liangming, Wang Yanzhao, Song Yinghui, Zhou Bo
(Cereal crops Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China)

A F2:3population were derived from a cross between the maize inbred line Zheng58 and BT1. Field experiments with 300 F2:3individuals and their two parents were conducted at two locations, respectively. The variation of starch content and its correlation to five yield traits, including yield per plant, 100- kernel weight, ear length, ear diameter, and rows per ear in F2:3families were analyzed. The results indicated that there was a wide genetic variation in starch content in F2:3population under two environmental conditions, and showed the characteristics of quantitative traits. Analysis of variance revealed that starch content was affected by both genotype and environment. Starch content was significantly positively correlated with 100-kernel weight, and was not significantly correlated with the yield per plant.

maize; F2:3family; starch content; yield traits; correlation analysis

S513

A

1003-4749（2016）12-0015-03

2016-10-27

河南省基礎(chǔ)與前沿項(xiàng)目（092300410075）

魏良明(1964-)，男，安徽潛山人，博士，副研究員，主要從事玉米遺傳育種研究工作。