玉米不育系回交轉(zhuǎn)育群體農(nóng)藝性狀的遺傳變異及相關(guān)分析

王振，高樹仁，王霞，孫麗芳，胡凱鳳，鄧杰，王婧澤

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶163319）

玉米不育系回交轉(zhuǎn)育群體農(nóng)藝性狀的遺傳變異及相關(guān)分析

王振，高樹仁，王霞，孫麗芳，胡凱鳳，鄧杰，王婧澤

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶163319）

為研究不育系主要農(nóng)藝性狀在回交早代的分布特點(diǎn)，以玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育系cms-合344為母本與輻63018進(jìn)行雜交，以輻63018為輪回親本進(jìn)行回交轉(zhuǎn)育不育系，對BC1和BC2兩群體12個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行遺傳變異和相關(guān)分析。結(jié)果表明，在兩群體中變異系數(shù)較大均是禿尖長，軸粗在兩群體之間差異最大。對12個(gè)性狀進(jìn)行相關(guān)系數(shù)分析，BC1穗行數(shù)和軸粗兩個(gè)性狀與其他性狀間沒有相關(guān)性，BC2穗行數(shù)與行粒數(shù)沒有相關(guān)性。利用兩群體中的各變異性狀，結(jié)合性狀間的相關(guān)性進(jìn)行選擇，可以加快轉(zhuǎn)育新的玉米不育系。

玉米不育系；回交轉(zhuǎn)育；農(nóng)藝性狀；遺傳變異；相關(guān)分析

玉米在我國糧食生產(chǎn)中占有重要的地位［1］。近幾年隨著種植結(jié)果的不斷調(diào)整，2012年已成為我國的第一大糧食作物［2-3］。我國每年生產(chǎn)上需要大量的雜交種，玉米雜交制種是保證玉米大田用種和提高玉米單產(chǎn)水平的重要環(huán)節(jié)［4-5］。利用不育系生產(chǎn)玉米雜交種不僅能夠提高種子質(zhì)量，還能節(jié)省大量勞動(dòng)力，避免因人為原因?qū)е路N子純度下降［6］。因此選育不育系，進(jìn)而利用不育系制種是生產(chǎn)玉米雜交種的經(jīng)濟(jì)有效手段［7］。在不育系的選育方法中，利用已有不育系進(jìn)行回交法轉(zhuǎn)育是較為有效的選育不育系的方法?；亟环ㄟx育不育系的方法通常是通過一些農(nóng)藝性狀的田間表現(xiàn)選擇與輪回親本的相似程度高的個(gè)體作為下次回交的對象。但回交法選育不育系需要的年限較長，這也成為限制不育系選育和應(yīng)用的一個(gè)重要因素。為此，對幾個(gè)主要農(nóng)藝性狀在回交早代進(jìn)行遺傳變異和相關(guān)性分析，明確各農(nóng)藝性狀間回交早代的分布特點(diǎn)，為回交株的選擇提供一定的理論指導(dǎo)，以加快回交育種進(jìn)程。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料和方法

試驗(yàn)材料cms-合344：質(zhì)核互作型玉米雄性不育系，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育；輻63018：由黑龍江省農(nóng)科院玉米所輻射育種室提供。

2012年以玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育系cms-合344為母本與輻63018進(jìn)行雜交，2013年種植F1與父本進(jìn)行回交，獲得BC1F1。2013年10月隨機(jī)取200粒BC1F1種子和父本輻63018在海南進(jìn)行回交加代，共獲得120株BC2F1回交后代。2014年5月隨機(jī)取BC1F1和BC2F1兩世代種子各種成一個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植12行，行長5 m，株距20 cm。兩親本各種植2行，行長5 m，株距20 cm。播種為每穴2粒，3葉期間苗，每穴一株。

1.2農(nóng)藝性狀調(diào)查

生育期內(nèi)調(diào)查cms-合344、輻63018群體BC1和BC2相關(guān)農(nóng)藝性狀，分別為株高、穗位、雄穗長、穗挺長、雄穗一級(jí)分枝5個(gè)性狀，收獲后室內(nèi)考種包括穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粗、禿尖長、果穗長、軸粗、百粒重共7個(gè)性狀。12個(gè)農(nóng)藝性狀的調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)參照崔野韓等《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定測試指南-玉米》。

性測試指南—玉米方法進(jìn)行。

1.3分析方法

應(yīng)用Microsoft Office Excel 2003電子表格軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和初步分析，DPS7.05進(jìn)行頻次分布和相關(guān)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1兩親本的表型差異

從表1可以看出兩材料間存在明顯的差異：輻63018的軸粗、穗行數(shù)、百粒重和雄穗一級(jí)分枝這四個(gè)性狀大于cms-合344，其他性狀cms-合344要比輻63018要大，兩材料中差別最大的是雄穗一級(jí)分枝。所以在選擇時(shí)要選擇與輻63018相似性狀的個(gè)體。

表1　cms-合344和輻63018表型值統(tǒng)計(jì)特征Table 1Statistical characteristics of cms-344 and Fu63018 phenotypic values

2.2變異系數(shù)分析

對12個(gè)農(nóng)藝性狀測定結(jié)果如表2所示：BC2群體的穗位、果穗長、禿尖長、百粒重和雄穗一級(jí)分枝數(shù)均值要比BC1群體要大，BC2群體的其他性狀要比BC1群體要??；BC2群體的禿尖長標(biāo)準(zhǔn)差比BC1群體的標(biāo)準(zhǔn)差大，BC2群體的其他性狀要比BC1群體要??；對12個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行變異系數(shù)分析，其中BC1群體變異系數(shù)最大的性狀是禿尖長，平均值為1.42 cm，變異系數(shù)達(dá)61.27%，其次為軸粗，變異系數(shù)為52.20%，平均值為3.18 cm。BC1群體各性狀的變異系數(shù)從大到小依次為：禿尖長＞軸粗＞雄穗一級(jí)分枝＞行粒數(shù)＞穗位＞百粒重＞雄穗長＞果穗長＞穗挺長＞穗行數(shù)＞株高＞穗粗。

BC2變異系數(shù)最大的性狀同樣是禿尖長，平均值為1.42 cm，變異系數(shù)達(dá)68.31%。其次為雄穗一級(jí)分枝，變異系數(shù)為24.43%，平均值為6.96。BC2群體各性狀的變異系數(shù)從大到小依次為：禿尖長＞雄穗一級(jí)分枝＞行粒數(shù)＞穗位＞穗挺長＞百粒重＞果穗長＞雄穗長＞株高＞穗行數(shù)＞穗粗＞軸粗。

從兩群體的變異系數(shù)比較分析，BC2群體的禿尖長變異系數(shù)比BC1群體的變異系數(shù)大，其余BC1群體各性狀的變異系數(shù)均大于BC2群體的變異系數(shù)。兩群體間變異系數(shù)差別最大的是軸粗，BC1群體中軸粗變異系數(shù)為52.20%，BC2群體中軸粗變異系數(shù)僅為6.02%。BC1群體均值、變幅、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)總體上要比BC2群體要大，是因?yàn)锽C1群體分離比較大，而BC2分離比較小是因?yàn)榛亟粌纱闻c輪回親本的差異比較小，選擇的難度更小。

表2　12個(gè)性狀的遺傳變異分析Table 2Genetic variation analysis of 12 characters

2.3不同農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析

為判斷12個(gè)農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了簡單的相關(guān)分析。12個(gè)性狀間的相關(guān)系數(shù)（表3和表4）分析結(jié)果顯示。表3結(jié)果顯示：BC1群體的穗行數(shù)與百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與其他性狀間關(guān)系不顯著。禿尖長與株高、行粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與雄穗長、穗挺長關(guān)系顯著，與其他性狀間關(guān)系不顯著。雄穗長與穗位、一級(jí)分枝數(shù)關(guān)系不顯著，與禿尖長呈顯著負(fù)相關(guān)。一級(jí)分枝數(shù)與穗粗關(guān)系極顯著與百粒重關(guān)系顯著，和其他性狀間關(guān)系不顯著。百粒重與穗位、禿尖長關(guān)系不顯著。與其他性狀間關(guān)系不顯著。其他各性狀間均有不同程度的相關(guān)性。

表4結(jié)果顯示：BC2群體的穗行數(shù)與穗粗呈極顯著正相關(guān)，軸粗與穗行數(shù)之間顯著正相關(guān)，穗行數(shù)與果穗長間沒有相關(guān)性，穗行數(shù)和禿尖長與其他性狀間關(guān)系不顯著。穗粗與穗位之間關(guān)系不顯著。穗挺長與穗位之間關(guān)系不顯著。行粒數(shù)與穗行數(shù)、行粒數(shù)與百粒重間關(guān)系不顯著。雄穗一級(jí)分枝數(shù)與株高、雄穗長關(guān)系極顯著與軸粗關(guān)系顯著，與其他性狀間關(guān)系不顯著。其他各性狀間均存在不同程度的顯著相關(guān)性。

表3　BC1群體12個(gè)性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 3BC1 correlation coefficient of 12 properties

表4　BC2群體12個(gè)農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 4BC2 correlation coefficient of 12 agronomic traits

3　結(jié)論

（1）從12個(gè)農(nóng)藝性狀的遺傳變異分析來看，兩群體均存在較豐富的變異，無論是BC1還是BC2，變異系數(shù)最大的均是禿尖長，這與許海濤［8］，陳海軍［9］研究結(jié)果一致。兩群體中變異系數(shù)差別最大的是軸粗，BC1群體的軸粗變異系數(shù)為52.20%，BC2群體的軸粗變異系數(shù)為6.02%。BC1群體各性狀的變異系數(shù)從大到小依次為：禿尖長＞軸粗＞雄穗一級(jí)分枝＞行粒數(shù)＞穗位＞百粒重＞雄穗長＞果穗長＞穗挺長＞穗行數(shù)＞株高＞穗粗。BC2群體各性狀的變異系數(shù)從大到小依次為：禿尖長＞雄穗一級(jí)分枝＞行粒數(shù)＞穗位＞穗挺長＞百粒重＞果穗長＞雄穗長＞株高＞穗行數(shù)＞穗粗＞軸粗。

（2）通過對12個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)分析結(jié)果顯示：BC1群體穗行數(shù)和百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)，穗位與果穗長、穗粗、行粒數(shù)核和穗軸重關(guān)系顯著。禿尖長與株高、行粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與雄穗長、穗挺長關(guān)系顯著。雄穗長與穗位、一級(jí)分枝數(shù)關(guān)系不顯著，與禿尖長呈顯著負(fù)相關(guān)。一級(jí)分枝數(shù)與穗粗關(guān)系極顯著與百粒重關(guān)系顯著。百粒重與穗位、禿尖長關(guān)系不顯著。BC2群體穗行數(shù)和穗粗關(guān)系極顯著正相關(guān)；穗行數(shù)和軸粗之間關(guān)系顯著；穗位與雄穗長、果穗長、行粒數(shù)和穗軸重之間關(guān)系極顯著。雄穗一級(jí)分枝數(shù)與株高、雄穗長關(guān)系極顯著與軸粗關(guān)系顯著。兩群體中各性狀間存在復(fù)雜的相關(guān)性，群體內(nèi)的各性狀是相互影響的。

［1］董炳友，張勇，郭偉，等.黑龍江省中熟玉米雜交種性狀的因子分析［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，16（3）：17-19.

［2］鄭敏.2012年我國糧食實(shí)現(xiàn)“九連豐”［N］.中國農(nóng)資，2012-12-7（3）.

［3］張宏天，張吉立，王寧，等.不同施氮方式對玉米各器官養(yǎng)分含量的影響［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，26（1）：9-13.

［4］宋桂云，韓中華，張冬梅，等。氮肥運(yùn)籌對糧飼兼用型玉米生理特性的影響［J］. 內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015（1）：31-34.

［5］陳舉林，閆保羅，鄒仁鋒，等.玉米雄性不育化制種優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)技術(shù)研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2003，19（3）：32-34.

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Genetic Variation and Correlation Analysis of Agronomic Traits of Backcross Population on Maize Male Sterile Line

Wang Zhen，Gao Shuren，Wang Xia，Sun Lifang，Hu Kaifeng，Deng Jie，Wang Jingze
（College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

In order to study the main agronomic traits distribution of sterile line in backcross generations，the cytoplasm male sterile line cms-He 344 and Fu63018 were used to hybrid，in which Fu63018 line was as the recurrent parent.12 agronomic traits of BC1 and BC2 were carried on genetic variation and correlation analysis，the results showed that the coefficient variation of bald long was large，and the axis coarse had the biggest difference between two groups.The correlation coefficient analysis among 12 traits results showed that the number of rows and coarse axis had no relationship with other traits in BC1 groups，and the number of rows had no relationship with kernels rows in BC2 groups.The different variation trait of two groups was used to combine with relevance，which could speed to transfer new maize CMS.

maize sterile line；backcross；agronomic traits；genetic variation；correlation analysis

S513

A

1002-2090（2016）02-0001-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.02.001

2015-02-27

寒地作物品種改良與生理生態(tài)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室開放課題基金項(xiàng)目；農(nóng)業(yè)部公益性項(xiàng)目（本地與引進(jìn)種質(zhì)資源高效結(jié)合與利用研究：201303007）。

王振（1988-），男，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院2012級(jí)碩士研究生。

高樹仁，男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：gaoshr107@126.com。