適宜籽粒機收玉米雜交組合的鑒定和篩選研究

， ， ， ， ，

(1.北京農(nóng)學院植物科學技術(shù)學院， 北京 102206；2.北京市農(nóng)林科學院玉米研究中心/玉米DNA指紋及分子育種北京市重點實驗室， 北京 100097)

適宜籽粒機收玉米雜交組合的鑒定和篩選研究

王向鵬1，張如養(yǎng)2，范會民2，王繼東2，宋偉2，趙久然2

(1.北京農(nóng)學院植物科學技術(shù)學院， 北京 102206；2.北京市農(nóng)林科學院玉米研究中心/玉米DNA指紋及分子育種北京市重點實驗室， 北京 100097)

利用57個玉米雜交組合為材料，分析不同組合的收獲時籽粒含水量、單產(chǎn)、果穗禿尖長和異常果穗比例性狀，以篩選高產(chǎn)、收獲時籽粒含水量低且果穗性狀表現(xiàn)優(yōu)良的玉米雜交組合。結(jié)果表明，57個玉米雜交組合收獲時籽粒含水量差異顯著，最高為36.23%，最低為20.80%。單產(chǎn)性狀分析表明，比對照鄭單958增產(chǎn)5%以上的組合有3個，比對照鄭單958增產(chǎn)5%以內(nèi)的組合有4個。果穗禿尖長和異常果穗比例分析表明，果穗禿尖長最大為3.13 cm，最小為0.00 cm，差異顯著；異常果穗比例最高為21%，最低為1.95%，差異顯著。綜合收獲時籽粒含水量、單產(chǎn)、果穗禿尖長和異常穗比例4個性狀分析，雜交組合JK 609、JK 610、JK 618、JK 638收獲時籽粒含水量低且豐產(chǎn)性突出，同時果穗禿尖短、異常果穗比例低，是優(yōu)良雜交組合，可重點研究利用。

玉米； 宜機收； 雜交組合； 鑒定； 篩選

隨著玉米商業(yè)化育種進程的不斷推進和耕作制度的不斷優(yōu)化，對于選育適宜機械化收獲籽粒的玉米新品種的需求越來越迫切[1-2]。與人工收獲相比，機械化收獲籽?？梢杂行У墓?jié)約勞動力成本，降低生產(chǎn)成本，提高種植效益。同時，玉米的籽粒收獲對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是對產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)、配套產(chǎn)業(yè)以及產(chǎn)業(yè)政策、行政措施的調(diào)整和優(yōu)化具有重要的促進作用。要滿足機械化收獲玉米籽粒，首要解決品種收獲時籽粒含水量的問題。品種收獲時籽粒含水量直接影響籽粒收獲的質(zhì)量，水分含量越高，破碎率和雜質(zhì)率越高[3-4]。因此，在新品種選育和篩選過程中，需要同時關(guān)注豐產(chǎn)性和收獲時玉米籽粒含水量。本研究以57個玉米雜交組合為試驗材料，調(diào)查不同組合的產(chǎn)量性狀和收獲時籽粒含水量等指標，比較不同雜交種的收獲時籽粒含水量和豐產(chǎn)性性狀的差異，綜合分析雜交組合收獲時籽粒含水量、豐產(chǎn)性、果穗禿尖長和異常穗比例等性狀的表現(xiàn)，以期為篩選早熟、高產(chǎn)、適宜機械化收獲籽粒的優(yōu)良玉米雜交組合提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

57個玉米雜交組合均為北京市農(nóng)林科學院玉米研究中心利用自主選育的優(yōu)良自交系組配而成，這些組合已經(jīng)過一年多點初級鑒定試驗，具有較高的單產(chǎn)和抗倒伏性。具體材料如表1。

表1 試驗材料

序號組合名稱序號組合名稱序號組合名稱序號組合名稱1JK60116JK61631JK63146JK6462JK60217JK61732JK63247JK6473JK60318JK61833JK63348JK6484JK60419JK61934JK63449JK6495JK60520JK62035JK63550JK6506JK60621JK62136JK63651JK6517JK60722JK62237JK63752JK6528JK60823JK62338JK63853JK6539JK60924JK62439JK63954JK65410JK61025JK62540JK64055JK65511JK61126JK62641JK64156JK65612JK61227JK62742JK64257JK65713JK61328JK62843JK64314JK61429JK62944JK64415JK61530JK63045JK645

1.2 試驗設(shè)計

試驗安排在北京市農(nóng)林科學院玉米研究中心小湯山育種基地內(nèi)，試驗田耕層土壤，肥力優(yōu)良均勻。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3個重復，每個小區(qū)4 行，等行距種植，行長5 m，種植密度控制在5 000株/667 m2，并以鄭單958為對照。試驗于2015年5 月10日播種，9 月25日收獲。以對照鄭單958散粉吐絲后60 d為收獲期，將組合小區(qū)中間2 行中具有代表性的10個果穗的中間籽?；靹?，用谷物水分測定儀PM-8188測定籽粒含水量，重復測量3次，所有水分測量工作在上午完成。調(diào)查組合總株數(shù)和異常穗(畸形穗、空桿、半截穗)，計算異常果穗比例。收獲組合小區(qū)中間2 行的所有果穗進行測產(chǎn)，計算單位面積產(chǎn)量( 折14%水分)。同時選取有代表性的10個果穗稱重并自然風干，于室內(nèi)考察禿尖長性狀，用數(shù)顯游標卡尺進行測量。

1.3 統(tǒng)計項目

異常穗比例(%)=異常穗數(shù)/小區(qū)內(nèi)總株數(shù)×100%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SAS 9.0，R 3.2.2和Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理。利用Z-Score標準化方法對數(shù)據(jù)進行標準化。標準化公式如下：

式中，μ為所有樣本數(shù)據(jù)的均值，σ為所有樣本數(shù)據(jù)的標準差。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒含水量、產(chǎn)量、禿尖長和異常穗的方差分析

對不同品種間的收獲時籽粒含水量、單產(chǎn)、禿尖長和異常穗比例進行方差分析(如表2所示)，結(jié)果表明，這4個性狀在不同雜交組合的差異均達到極顯著水平，而在重復之間的差異不顯著，可進一步比較不同雜交組合間的差異。

表2 籽粒含水量、產(chǎn)量、禿尖長和異常穗的方差分析

性狀變異來源自由度平方和均方F值收獲時籽粒含水量組合間59960．616．28118．6??重復211．55．7521．054單產(chǎn)組合間5910340001752034．02??重復231730158702．639禿尖長組合間59213．43．6172．149??重復23．1581．5790．678異常穗比例組合間597060119．7218??重復265．8832．940．8259

2.2 不同雜交組合單性狀比較分析

組合收獲時籽粒含水量、單產(chǎn)、禿尖長和異常穗比例如表3所示，組合收獲時籽粒含水量最高為36.23%，最低為20.80%，對照鄭單958收獲時的籽粒含水量均值為29.25%。有53個組合的含水量都較鄭單958的均值低。組合單產(chǎn)最高為1 050.70 kg/667 m2，最低為627.67 kg/667 m2。有3個組合的單產(chǎn)比鄭單958均值(887.63 kg/667 m2)增產(chǎn)5%以上；有4個組合比鄭單958均值(887.63 kg/667 m2)增產(chǎn)5%以內(nèi)。組合果穗禿尖長最長為3.13 cm，最短為0.00 cm，鄭單958的禿尖長均值為0.49 cm。其中15個組合果穗禿尖長較短，小于0.50 cm，果穗表現(xiàn)較為優(yōu)良。組合異常穗比例最高為21%，最低為1.95%，鄭單958的異常穗比例均值為5.13%，其中14個組合異常穗比例小于5%。

2.3 雜交組合的豐產(chǎn)性、收獲時籽粒含水量及其果穗性狀的綜合分析

將收獲時籽粒含水量與單產(chǎn)數(shù)據(jù)進行標準化，并將收獲時籽粒含水量性狀作為X軸，將單產(chǎn)性狀作為Y軸，構(gòu)建二維分析坐標對雜交組合進行篩選，結(jié)果如圖1所示。位于第二象限內(nèi)的雜交組合代表該組合的產(chǎn)量較高，而收獲時籽粒含水量較低，共有18個組合，如圖1中的空心正方形表示，分別為JK 605、JK 608、JK 609、JK 610、JK 613、JK 618、JK 620、JK 625、JK 628、JK 635、JK 636、JK 637、JK 638、JK 639、JK 641、JK 642、JK 643、JK 648；收獲時籽粒含水量低且單產(chǎn)較高的組合有10個，分別為JK 609、JK 610、JK 618、JK 620、JK 628、JK 635、JK 636、JK 637、JK 638、JK 639，與鄭單958相比增產(chǎn)-2.8%～9.4%之間。而對照鄭單958單產(chǎn)較高，但收獲時籽粒含水量也偏高。同時將果穗禿尖長與異常穗比例進行標準化，并將果穗禿尖長性狀作為X軸，將異常穗比例性狀作為Y軸，構(gòu)建二維分析坐標對雜交組合進行篩選，結(jié)果如圖2所示。位于第三象限內(nèi)的雜交組合代表該組合的果穗禿尖長與異常穗比例都較低，共有12個組合，分別為JK 601、JK 602、JK 603、JK 605、JK 609、JK 610、JK 618、JK 619、JK 625、JK 638、JK 643、JK 657，如圖2中的空心正方形表示；而2個性狀比對照鄭單958均值表現(xiàn)都較好的組合有7個，分別為JK 602、JK 609、JK 610、JK 618、JK 619、JK 638、JK 657。綜合收獲時籽粒含水量、單產(chǎn)、果穗禿尖長和異常穗比例4個性狀分析，組合JK 609、JK 610、JK 618、JK 638 的綜合表現(xiàn)突出，即單產(chǎn)同對照鄭單958相當，收獲時籽粒含水量比對照低，而禿尖長與異常穗比例也都較低。

表3 實驗材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計

組合名稱含水量(%)單產(chǎn)(kg/667m2)禿尖長(cm)異常穗比率(%)組合名稱含水量(%)單產(chǎn)(kg/667m2)禿尖長(cm)異常穗比率(%)JK60127．11050．70．79．1JK62924．2731．61．511．5JK60227．6866．70．110．7JK63027．0765．41．321．0JK60325．7741．10．62．0JK63126．7828．90．211．5JK60427．6848．60．311．5JK63226．5646．70．720．6JK60525．6849．10．62．0JK63326．8838．40．99．1JK60626．9651．71．811．5JK63424．3804．51．815．7JK60726．1821．71．417．1JK63520．8873．41．118．6JK60826．1843．40．621．0JK63626．0903．30．96．7JK60924．3862．80．44．3JK63726．7933．82．916．2JK61025．8876．80．02．0JK63823．0891．70．04．3ZD95828．6877．80．34．3JK63924．2897．31．911．5JK61127．6866．00．816．0JK64026．2797．41．24．3JK61227．3803．31．59．1JK64123．6833．80．621．0JK61325．0836．20．92．0JK64226．3845．63．16．7JK61425．3627．71．44．3JK64322．3837．50．72．0JK61524．4763．00．611．5JK64424．2736．50．616．8JK61627．4844．50．615．3JK64536．2821．30．321．0JK61729．2734．60．99．1JK64629．8805．01．316．6JK61826．2895．50．32．0ZD95830．0899．00．76．7JK61927．2786．70．32．0JK64730．4869．60．119．3JK62026．0971．20．96．7JK64824．7858．30．96．7JK62127．5801．00．813．9JK64930．8730．20．616．7JK62228．4808．40．816．2JK65029．2652．51．215．7JK62327．7769．61．24．3JK65127．4829．11．011．5JK62427．6860．10．811．5JK65228．7819．50．116．3JK62526．3838．40．79．1JK65324．4731．50．614．4JK62627．4884．40．321．0JK65428．2798．60．617．4JK62725．2724．91．013．9JK65527．7837．00．521．0JK62825．8870．40．417．2JK65628．1871．12．82．0ZD95829．1886．20．54．3JK65727．5811．60．04．3

圖1 收獲時籽粒含水量與單產(chǎn)分布圖

圖2 禿尖長與異常穗比例分布圖

3 結(jié)論與討論

按性狀指標的相對重要性進行篩選，才能更準確、合理地衡量玉米組合在當前育種目標下的表現(xiàn)優(yōu)劣。在玉米育種領(lǐng)域和栽培領(lǐng)域，我國科研工作者一直沒有停止過對高產(chǎn)的追求。玉米產(chǎn)量的高低也是衡量我國玉米產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)水平的重要指標之一，而高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)是玉米新品種選育的最基本要求[5-6]。同時隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)和機械化發(fā)展，玉米新品種的選育必須符合先進生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的要求，從播種機械化、植保的機械化、果穗收獲機械化到機械化收獲籽粒[7-9]。因此，選育豐產(chǎn)性優(yōu)良且適宜機械化收獲籽粒的新品種將是今后玉米育種的重要發(fā)展方向。對于宜籽粒直收的玉米優(yōu)良雜交組合的篩選，本研究注重豐產(chǎn)性、收獲時籽粒含水量、果穗性狀等的表現(xiàn)。但對雜交組合果穗性狀的篩選并沒有采取嚴格的標準，只注重禿尖長性狀和異常穗比例。雜交組合在豐產(chǎn)性狀和收獲時籽粒含水量性狀比較突出時，果穗長短和穗行數(shù)可作次級的衡量指標；但禿尖長性狀直接影響新品種的推廣，禿尖越長對果穗外觀影響越大，生產(chǎn)上越不受歡迎；異常穗比例性狀則反映雜交組合的穩(wěn)產(chǎn)性特性，異常穗比例越高，反映該組合對環(huán)境的變化比較敏感，穩(wěn)產(chǎn)性較差，存在較大的風險，在雜交組合篩選時必需進行嚴格的剔除[10-12]。本研究通過綜合性狀的篩選，從57個雜交組合中篩選出了4組合：JK 579、JK 610、JK 618、JK 638，豐產(chǎn)性突出、收獲時籽粒含水量低、果穗禿尖短且異常穗比例低，適宜機械化收獲籽粒。這些優(yōu)良組合可重點擴大鑒定的規(guī)模，進一步關(guān)注穗位的整齊程度，苞葉的松散程度，穗柄的牢固程度和穗軸的堅固程度等，以解決機械化收獲籽粒過程中摘穗難、丟穗比例高和籽粒凈度低等問題，提高機械化收獲的效率[12-14]，為篩選出多年多點表現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、宜機收的新品種奠定基礎(chǔ)。

[1]戴景瑞,鄂立柱.我國玉米育種科技創(chuàng)新問題的幾點思考[J].玉米科學,2010(1):1-5.

[2]王克如,李璐璐,郭銀巧,等.不同機械作業(yè)對玉米子粒收獲質(zhì)量的影響[J].玉米科學,2016(1):114-116.

[3]胡偉.中國玉米收獲機械化發(fā)展研究[D].中國農(nóng)業(yè)大學,2005.

[4]林靜,陳鵬,劉明國.玉米收獲機械化的發(fā)展模式與對農(nóng)業(yè)產(chǎn)出貢獻率分析[J].玉米科學,2014(4):153-158.

[5]趙久然,孫世賢.對超級玉米育種目標及技術(shù)路線的再思考[J].玉米科學,2007(1):21-23,28.

[6]趙久然,王榮煥.美國玉米持續(xù)增產(chǎn)的因素及其對我國的啟示[J].玉米科學,2009(5):156-159,163.

[7]趙延明,董樹亭,宋希云,等.玉米育種目標與生產(chǎn)機械化[J].山東農(nóng)業(yè)科學,2007(4):24-26.

[8]李川,喬江方,谷利敏,等.影響玉米籽粒直接機械化收獲質(zhì)量的生物學性狀分析[J].華北農(nóng)學報,2015(6):164-169.

[9]李磊鑫,黃瑞冬.玉米品種區(qū)域試驗參試品種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性評價[J].種子,2007,26(2):81-82.

[10]趙久然.零缺陷(零風險)玉米品種選育過程中應注意的問題[J].中國種業(yè),2005(3):43-44.

[11]張效寶.玉米雜交組合優(yōu)劣評價方法比較研究[D].吉林農(nóng)業(yè)大學,2012.

[12]楊國航,白瓊巖,張春原,等.玉米抗旱品種篩選鑒定研究[J].種子,2009,28(9):86-88.

[13]李少昆,王崇桃.我國玉米產(chǎn)量變化及增產(chǎn)因素分析[J].玉米科學,2008(4):26-30.

[14]王振華,魯曉民,張新,等.我國玉米全程機械化育種目標淺析[J].河南農(nóng)業(yè)科學,2011(11):1-3,21.

A Study on Identification and Selection of Excellent Hybridized Combinations in Maize Suitable for Mechanical Harvesting Grain

WANGXiangpeng1,ZHANGRuyang2,FANHuimin2,WANGJidong2,SONGWei2,ZHAOJiuran2

2017-01-30

國家科技支撐項目(2014 BAD 01 B 09)；北京市農(nóng)林科學院科技創(chuàng)新能力專項(KJCX 20140202，QNJJ 201302)；北京市科技計劃課題(Z 141100002314016)。

王向鵬(1992—)，男，山東人；在讀碩士研究生，研究方向：玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用；E-mail:xiangpengm@126.com。

趙久然(1962—)，男，北京人；研究員，博士，主要從事玉米研究；E-mail:maizezhao@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.075.

S 513

A

1001-4705(2017)06-0075-04