非洲玉米種質(zhì)資源主要品質(zhì)性狀分析與評(píng)價(jià)

摘要：對(duì)2011～2014年收集、整理的101份非洲玉米種質(zhì)資源的主要品質(zhì)性狀進(jìn)行了鑒定評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，各品質(zhì)性狀變異豐富，且各性狀間存在極顯著的相關(guān)關(guān)系。通過(guò)鑒定，篩選出一批品質(zhì)性狀優(yōu)異的玉米種質(zhì)資源，其中7份資源填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

關(guān)鍵詞：非洲玉米；種質(zhì)資源；品質(zhì)性狀；分析與評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）16-4093-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.004

隨著人們生活水平的不斷提高，玉米的品質(zhì)問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。因此，進(jìn)一步提高我國(guó)玉米品質(zhì)育種水平具有現(xiàn)實(shí)的緊迫性[1]。然而，我國(guó)不是玉米的發(fā)源地，種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄一直限制著我國(guó)玉米品質(zhì)育種突破性的提高。拓寬種質(zhì)基礎(chǔ)，創(chuàng)新現(xiàn)有育種素材，對(duì)提高我國(guó)玉米品質(zhì)育種水平和玉米產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義。

玉米作為非洲居民的重要口糧，通常以白色的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米為主，品質(zhì)普遍較好，同時(shí)玉米資源具有熱帶、亞熱帶豐富的遺傳多樣性。將非洲玉米種質(zhì)與溫帶玉米種質(zhì)組配加以利用和創(chuàng)新，是我國(guó)玉米品質(zhì)育種的重要研究方向。本研究在2011～2014年從非洲12個(gè)國(guó)家引進(jìn)玉米種質(zhì)282份，對(duì)前期引進(jìn)的101份種質(zhì)進(jìn)行了品質(zhì)分析和評(píng)價(jià)，以期為今后的創(chuàng)新與利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及種植

2011～2014年從非洲12個(gè)國(guó)家引進(jìn)玉米種質(zhì)資源101份（表1），在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所核心試驗(yàn)地進(jìn)行試驗(yàn)，每份種質(zhì)資源種植60 株，套袋混合授粉，混合收獲后取500 g玉米進(jìn)行品質(zhì)分析。

1.2 鑒定方法

委托農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）進(jìn)行測(cè)定。粗蛋白含量采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 3半微量凱氏測(cè)定法，粗脂肪含量采用NY/T 4谷類、豆類作物種子粗脂肪測(cè)定法，粗淀粉含量采用NY/T 11谷物子粒粗淀粉測(cè)定法，賴氨酸及其他16種氨基酸（天冬氨酸，蘇氨酸，絲氨酸，谷氨酸，甘氨酸，丙氨酸，胱氨酸，纈氨酸，蛋氨酸，異亮氨酸，亮氨酸，酪氨酸，苯丙氨酸，γ-氨基丁酸，鳥(niǎo)氨酸，脯氨酸，組氨酸，色氨酸，精氨酸）含量采用氨基酸分析儀測(cè)定法。前處理按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 56谷物子粒氨基酸測(cè)定的前處理方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要品質(zhì)性狀總體狀況

非洲玉米種質(zhì)資源粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪和賴氨酸及17種氨基酸總和平均含量分別為65.86%、10.34%、4.80%、0.31%、9.51%；變異幅度分別為34.00%～73.56%、8.06%～13.00%、2.60%～14.77%、0.22%～0.76%、7.08%～12.32%。從4個(gè)性狀的常見(jiàn)變幅看，粗淀粉含量在60.00%～74.00%，占總體的92.08%；粗蛋白含量在8.00%～12.00%，占總體的94.06%；粗脂肪含量在3.00%～6.00%，占總體的89.11%；賴氨酸含量在0.20%～0.40%，占總體的92.08%；17種氨基酸總含量平均8.00%～11.00%，占總體的87.13%。就變異系數(shù)而言，粗脂肪含量的變異系數(shù)最大，為46.82%，賴氨酸含量次之，為26.35%，粗淀粉含量的變異系數(shù)最小，僅為10.08%?？梢?jiàn)收集的非洲玉米種質(zhì)資源5個(gè)品質(zhì)性狀中粗脂肪性狀的遺傳多樣性更為豐富（表2）。

2.2 不同品質(zhì)性狀間的相關(guān)性

表3顯示，粗淀粉含量與粗蛋白含量、粗脂肪含量、賴氨酸含量及17種氨基酸總含量均存在極顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.43**、-0.94**、 -0.85**、-0.42**；粗蛋白含量與粗脂肪含量、賴氨酸含量及17種氨基酸總含量均存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.39**、0.37**、0.77**；粗脂肪含量與賴氨酸含量、17種氨基酸總含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.87**、0.43**；賴氨酸含量與17種氨基酸總含量極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.50**。這說(shuō)明非洲玉米種質(zhì)主要品質(zhì)性狀的遺傳具有高度復(fù)雜性。

表3表明，在選擇玉米種質(zhì)某一優(yōu)良性狀時(shí)，利用其品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性可以兼顧具有不同品質(zhì)性狀的種質(zhì)。如選擇高淀粉含量種質(zhì)時(shí)，兼顧低蛋白、低高賴氨酸、低脂肪以及低總氨基酸含量的種質(zhì)；選擇高蛋白種質(zhì)時(shí)，兼顧高脂肪、高賴氨酸以及高總氨基酸含量的材料。因此，充分利用玉米品質(zhì)性狀之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行品質(zhì)性狀的綜合選擇，可起到事半功倍之效。

2.3 非洲不同國(guó)家玉米種質(zhì)資源品質(zhì)性狀的比較

玉米品質(zhì)性狀不僅受遺傳控制，同時(shí)受生長(zhǎng)環(huán)境條件影響。來(lái)源于非洲12國(guó)家的玉米種質(zhì)資源的5個(gè)品質(zhì)性狀存在差異（表4）。

2.3.1 淀粉 坦桑尼亞材料含量最高，為70.12%；津巴布韋材料變幅最大，為45.87%～73.56%；埃及材料變異系數(shù)最大，為23.33%。

2.3.2 蛋白質(zhì) 貝寧材料含量最高，為11.16%；津巴布韋材料變幅最大，為8.06%～12.40%；埃及材料變異系數(shù)最大，為18.47%。

2.3.3 脂肪 埃及材料含量最高，為10.89%；津巴布韋材料變幅最大，為2.60%～13.95%，且變異系數(shù)最高，為59.03%。

2.3.4 賴氨酸 貝寧材料含量最高，為0.48%；津巴布韋材料變幅最大，為0.24%～0.76%，且變異系數(shù)最高，為35.27%。

2.3.5 17種氨基酸 貝寧材料含量最高，為10.62%，變異系數(shù)最大，為17.28%；津巴布韋材料變幅最大，為7.08%～12.32%。

可見(jiàn)不同國(guó)家來(lái)源玉米材料的品質(zhì)性狀由于受遺傳和當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的雙重影響，其品質(zhì)性狀具有不同的特質(zhì)。因此，在選擇和利用玉米種質(zhì)時(shí)，應(yīng)充分考慮地區(qū)和環(huán)境條件對(duì)其品質(zhì)性狀的影響。如貝寧材料蛋白質(zhì)和賴氨酸、總氨基酸含量較高，可作為優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的重要種質(zhì)；埃及材料脂肪含量較高，可作為高油玉米的重要種質(zhì)。

2.4 優(yōu)異玉米種質(zhì)資源的篩選

根據(jù)國(guó)家（淀粉發(fā)酵工業(yè)用玉米）標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)行業(yè)（優(yōu)質(zhì)蛋白玉米、高油玉米、高淀粉玉米）標(biāo)準(zhǔn)，以及優(yōu)異玉米種質(zhì)資源[2，3]為依據(jù)，對(duì)101份玉米種質(zhì)進(jìn)行了歸納匯總（表5）。

從總體上看，達(dá)到優(yōu)質(zhì)蛋白玉米、高油玉米、高淀粉玉米、淀粉發(fā)酵工業(yè)用玉米以及優(yōu)異玉米種質(zhì)資源標(biāo)準(zhǔn)的種質(zhì)分別有8份、9份、7份、31份和39份，分別占鑒定總數(shù)的7.92%、8.91%、6.93%、30.69%和38.61%。引進(jìn)的玉米材料中淀粉發(fā)酵工業(yè)用玉米及優(yōu)異玉米種質(zhì)資源所占比例較高。在優(yōu)異玉米種質(zhì)資源中，同時(shí)具有粗蛋白、粗脂肪和賴氨酸綜合優(yōu)異性狀（粗蛋白≥13.0%、粗脂肪≥5.0%和賴氨酸≥0.4%）的種質(zhì)只有1份，約占鑒定材料總數(shù)的0.99%，來(lái)源于埃及的YMAJ007；同時(shí)具有粗脂肪、賴氨酸雙優(yōu)性狀的種質(zhì)有7份，約占鑒定材料總數(shù)的6.93%，分別來(lái)自埃及的YMAJ002和YMAJ008、來(lái)自布隆迪的YMBL001、來(lái)自貝寧的YMBN002、YMBN003和YMBN004，以及來(lái)自津巴布韋的YMJB012。具有單項(xiàng)優(yōu)異性狀的種質(zhì)資源共12份，其中高淀粉玉米種質(zhì)7份，淀粉含量大于73%的有YMJB002、YMJB052，均來(lái)源于津巴布韋；優(yōu)質(zhì)蛋白玉米種質(zhì)5份，蛋白質(zhì)含量大于12.5%的有YMBN001，來(lái)源于貝寧。這些優(yōu)異玉米種質(zhì)資源為玉米品質(zhì)育種、遺傳多樣性研究及綜合開(kāi)發(fā)利用等提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 小結(jié)與討論

我國(guó)不是玉米的發(fā)源地，種質(zhì)資源的匱乏已經(jīng)嚴(yán)重限制了我國(guó)玉米育種水平的進(jìn)一步提高[4]，影響了我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5]，因此提高種質(zhì)創(chuàng)新能力已迫在眉睫[6]。熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)存在豐富的遺傳多樣性，是溫帶玉米育種不可多得的異源種質(zhì)[7]。鑒定分析結(jié)果表明，非洲玉米種質(zhì)資源品質(zhì)性狀均存在較高的變異程度，各品質(zhì)性狀間均存在極顯著的相關(guān)，且不同國(guó)家來(lái)源的玉米品質(zhì)性狀具有不同的鮮明的特點(diǎn)，這些材料對(duì)我國(guó)玉米品質(zhì)育種具有較高的利用價(jià)值。

在本次鑒定評(píng)價(jià)的非洲玉米種質(zhì)資源中，一些資源在脂肪含量、氨基酸含量等性狀上表現(xiàn)出較強(qiáng)的特異性，其中有分別來(lái)自貝寧、埃及、布隆迪、津巴布韋、剛果金等國(guó)的YMBN003、YMBN004、YMAJ007、YMBL001、YMJB012、YMGG004、YMGG006 7份資源填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。YMBN003、YMBN004、YMAJ007、YMBL001、YMJB012的脂肪含量分別為11.85%、14.77%、14.66%、12.34%、13.95%，均超過(guò)或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中脂肪含量最高為9.90%的“伊利諾767b/suse”種質(zhì)；YMBN004、YMJB012的甘氨酸含量分別為0.58%、0.67%，超過(guò)或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中甘氨酸含量最高為0.5636%的“冷花粒豹”種質(zhì)；YMBN004、YMJB012、YMBL001、YMAJ007的賴氨酸含量分別為0.64%、0.56%、0.56%、0.76%，超過(guò)或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中賴氨酸含量最高為0.528 0%的“Illinitra sweet”種質(zhì)；YMBN004、YMJB012的精氨酸含量分別為0.86%、0.79%，超過(guò)目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中精氨酸含量最高為0.764%的“本地紅”種質(zhì)；YMJB012的天冬氨酸含量高達(dá)1.17%，超過(guò)目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中天冬氨酸含量最高為1.046%的“ASGROW RIVAL”種質(zhì)；YMGG004的苯丙氨酸含量高達(dá)到0.82%，超過(guò)目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中苯丙氨酸含量最高為0.8149%的“MAIS DE（U） LOT”種質(zhì)；YMGG006的脯氨酸含量高達(dá)到1.72%，超過(guò)目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中脯氨酸含量最高為1.6898%的“鵝林白”種質(zhì)。這些優(yōu)異的玉米資源不僅進(jìn)一步充實(shí)了我國(guó)玉米種質(zhì)資源庫(kù)，而且將對(duì)我國(guó)玉米的品質(zhì)育種水平的進(jìn)一步提高具有極其重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 白永新，陳寶國(guó)，張潤(rùn)生，等.普通玉米品質(zhì)育種的現(xiàn)狀分析與綜合評(píng)價(jià)[J].玉米科學(xué)，2003，11（2）：50-53.

[2] 方嘉禾，劉 旭.作物和林木種質(zhì)資源研究進(jìn)展[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2001.

[3] 朱志華，李為喜，劉三才，等.玉米種質(zhì)資源主要品質(zhì)性狀鑒定與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)種業(yè)，2007（6）：29-31.

[4] 孟 彥，姜 濤，王祥富，等.河南省夏玉米育種現(xiàn)狀及種質(zhì)利用探討[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011（15）：90-91.

[5] 彭澤斌.我國(guó)玉米雜交種育種現(xiàn)狀評(píng)析[J].作物雜志，1998（S）：1-4.

[6] 張世煌.玉米種質(zhì)創(chuàng)新和商業(yè)育種策略[J].玉米科學(xué)，2006，14（4）：1-3.

[7] 劉代惠，李 鐘，蒲全波，等.熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)的改良利用[J].玉米科學(xué)，2009，17（2）：53-55.