外引美國(guó)玉米種質(zhì)材料田間鑒定與評(píng)價(jià)

蒙成 莫金嬌 黃登福

摘 要 對(duì)從美國(guó)引進(jìn)的18份玉米種質(zhì)材料通過田間種植，對(duì)其株高等9個(gè)性狀進(jìn)行綜合鑒定與評(píng)價(jià)，為玉米種質(zhì)創(chuàng)新、利用提供理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。試驗(yàn)設(shè)2行區(qū)，小區(qū)面積4.2 m2，不設(shè)重復(fù)，人工播種，單株留苗。結(jié)果表明，供試種質(zhì)材料在產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗位高等方面都表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，各性狀間存在不同的相關(guān)性；抽雄期和成熟期對(duì)供試種質(zhì)材料的千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和產(chǎn)量均有不同程度影響。試驗(yàn)篩選出大穗種質(zhì)材料3份、大粒種質(zhì)材料3份、矮稈種質(zhì)材料各2份；產(chǎn)量較高、綜合農(nóng)藝性狀較好的優(yōu)異種質(zhì)材料4份。通過對(duì)供試種質(zhì)材料的綜合鑒定與評(píng)價(jià)認(rèn)為，美國(guó)先鋒公司的種質(zhì)材料綜合表現(xiàn)較好，可為育種家對(duì)美國(guó)種質(zhì)材料的利用提供一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 美國(guó)；玉米；種質(zhì)資源；農(nóng)藝性狀；田間鑒定與評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.1.024

玉米種質(zhì)資源又稱玉米遺傳資源。玉米種質(zhì)是選育優(yōu)良玉米雜交種以及發(fā)展玉米生產(chǎn)的物質(zhì)載體，玉米在進(jìn)化的過程中形成了極其豐富的遺傳種質(zhì)，玉米種質(zhì)的改良與創(chuàng)新已成為世界玉米育種的發(fā)展方向之一[1]。

在現(xiàn)代玉米育種中，了解玉米種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀及其對(duì)玉米產(chǎn)量的影響，對(duì)現(xiàn)有或引進(jìn)的品種進(jìn)行系統(tǒng)觀察與評(píng)價(jià)，篩選出具有利用前景的優(yōu)良群體，為選育新品種提供優(yōu)良的種質(zhì)基礎(chǔ)對(duì)于指導(dǎo)玉米育種是十分必要的手段[2]。眾所周知，在玉米育種過程中，狹窄的種質(zhì)基礎(chǔ)降低了進(jìn)一步提高雜種優(yōu)勢(shì)潛力和增強(qiáng)抗逆能力的可能性[3-6]。而我國(guó)非常缺乏高產(chǎn)和超高產(chǎn)育種所必須依賴的種質(zhì)基礎(chǔ)，研究種質(zhì)資源的手段與設(shè)施條件比較陳舊，高產(chǎn)和超高產(chǎn)育種必須擴(kuò)增種質(zhì)資源和遺傳基礎(chǔ)，需要引進(jìn)或發(fā)現(xiàn)新的雜種優(yōu)勢(shì)群和雜種優(yōu)勢(shì)模式，這才有可能選育出配合力更高的自交系和進(jìn)一步提高雜種優(yōu)勢(shì)水平[7]。

我國(guó)玉米生產(chǎn)上每一次新品種的更新?lián)Q代都與新種質(zhì)的創(chuàng)新、利用密不可分，外來種質(zhì)特別是美國(guó)玉米種質(zhì)是我國(guó)玉米自交系創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)材料。用美國(guó)玉米種質(zhì)育成的自交系綜合性狀優(yōu)良，與國(guó)內(nèi)種質(zhì)地理遠(yuǎn)緣，普遍具有配合力高、根系發(fā)達(dá)、抗倒性強(qiáng)、抗病蟲、品質(zhì)好、高抗玉米葉斑病、粒商品性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，以其組配的玉米雜交種子粒成熟時(shí)莖稈含水量較高，活稈成熟[8-9]。研究表明，外來種質(zhì)對(duì)我國(guó)雜交玉米生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率已經(jīng)接近60%，其中，美國(guó)種質(zhì)利用率每增加1百分點(diǎn)，全國(guó)玉米年均產(chǎn)量增益約10 kg·hm-2[10]。通過研究美國(guó)種質(zhì)的利用，分析創(chuàng)新種質(zhì)的特征特性，探討其利用的技術(shù)途徑和策略，以期對(duì)未來外來種質(zhì)利用有一定幫助[11]。應(yīng)用美國(guó)玉米種質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)避免國(guó)內(nèi)玉米種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)脆弱和狹窄，進(jìn)一步豐富和拓寬玉米種質(zhì)庫(kù)，培育新的優(yōu)勢(shì)類群，構(gòu)建新的雜優(yōu)模式，加強(qiáng)育種基礎(chǔ)材料創(chuàng)新研究；玉米育種基礎(chǔ)材料是選育雜交種的基礎(chǔ)，引進(jìn)和改良國(guó)外玉米種質(zhì)是我國(guó)玉米育種不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，要充分發(fā)揮美國(guó)玉米種質(zhì)的潛力，做好美國(guó)玉米種質(zhì)的再利用工作。美國(guó)種質(zhì)目前在我國(guó)玉米育種試材中已占有較大的比例，育種實(shí)踐證明，將美國(guó)種質(zhì)與傳統(tǒng)核心種質(zhì)系統(tǒng)之間進(jìn)行有利基因的漸滲是可行的[12]，不但可以極大地豐富我國(guó)玉米種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)，拓寬適應(yīng)性，改進(jìn)農(nóng)藝性狀，增強(qiáng)抗逆性，而且有助于發(fā)掘新的雜種優(yōu)勢(shì)群和雜種優(yōu)勢(shì)模式，獲得強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合，進(jìn)一步提高雜種優(yōu)勢(shì)利用水平。本文通過研究18份從美國(guó)引進(jìn)的玉米品種資源的各種農(nóng)藝性狀，旨在通過觀察評(píng)價(jià)其育種價(jià)值，為篩選優(yōu)良育種材料和種質(zhì)創(chuàng)新、利用提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試的18份美國(guó)玉米種質(zhì)材料是2015—2016年分別從美國(guó)迪卡公司、美國(guó)先鋒公司、美國(guó)先正達(dá)種業(yè)引進(jìn)的，其中迪卡公司4份、先鋒公司8份、先正達(dá)種業(yè)6份（見表1）。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2017年2—6月在廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院作物研究所玉米育種科研基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤肥力中等，地力均勻、平坦、光照好、排灌方便，海拔110 m。前茬作物玉米。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)2行區(qū)，行長(zhǎng)350 cm，大小行種植，大行距80 cm，小行距40 cm，株距27 cm，不設(shè)重復(fù)，播種采用人工點(diǎn)播，單株留苗。

1.4 試驗(yàn)經(jīng)過

2月18日播種，2月26—27日出苗，4月4日定苗，4月27日開始抽雄穗，6月8—25日成熟收獲。

1.5 性狀觀察

記載全生育期，田間調(diào)查項(xiàng)目有：株高、穗位高、莖粗（地上第二節(jié)）；室內(nèi)考種項(xiàng)目有：穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的變異分析

由表2可知，供試品種株高變異系數(shù)最小，變化范圍174～250 cm，均值為215.0 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為18.9，變異系數(shù)為8.8%；株高在均值215.0 cm以上的種質(zhì)材料有10個(gè)，在174～188 cm的種質(zhì)材料有2個(gè)。穗位高變化范圍71～160 cm，均值為116.3 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為21.3，變異系數(shù)為18.3%；穗位高在均值116.3 cm以上的種質(zhì)材料有9個(gè)。莖粗變化范圍為1.5～2.9 cm，均值為2.1 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.3，變異系數(shù)為14.3%；莖粗在均值2.1 cm以上的種質(zhì)材料有5個(gè)。穗長(zhǎng)變化范圍為9.8～19.5 cm，均值為14.3 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為2.8，變異系數(shù)為19.6%；穗長(zhǎng)在14.3 cm以上的種質(zhì)材料有7個(gè)。穗粗變化范圍為2.8～4.5 cm，均值為3.4 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.5，變異系數(shù)為14.7%；穗粗在4.3 cm以上的種質(zhì)材料只有2個(gè)。穗行數(shù)變化范圍為10.0～16.0行，均值為13.5行，標(biāo)準(zhǔn)差為1.5，變異系數(shù)為11.1%；穗行數(shù)14～16行的種質(zhì)材料有10個(gè)。穗粒數(shù)變化范圍為190～518粒，均值為338.8粒，標(biāo)準(zhǔn)差為75.0，變異系數(shù)為22.1%；穗粒數(shù)在400粒以上的種質(zhì)材料只有3個(gè)，低于350粒的種質(zhì)材料有11個(gè)。千粒質(zhì)量變化范圍為90～365 g，均值為222.1 g，標(biāo)準(zhǔn)差為72.6，變異系數(shù)為32.7%；千粒質(zhì)量大于250 g的種質(zhì)材料有5個(gè)，其中大于300 g的種質(zhì)材料有3個(gè)。產(chǎn)量變異幅度最大，最大值為8 630.0 kg·hm-2，最小值為1 284.0 kg·hm-2，均值為3 049.4 kg·hm-2，標(biāo)準(zhǔn)差為1 528.8，變異系數(shù)為 50.1%。

結(jié)果得出，產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗位高的變異系數(shù)較大，分別為50.1%、32.7%、22.1%、19.6%、18.3%，表明供試種質(zhì)材料具有豐富的遺傳多樣性，但不足的是穗位普遍較高；穗粗、莖粗的變異系數(shù)其次，分別為14.7%、14.3%，表明供試種質(zhì)材料穗粗、莖粗總體適中，可利用的大穗型種質(zhì)較少；穗行數(shù)的變異系數(shù)較小，為11.1%，表明供試材料穗行數(shù)總體較??；株高的變異系數(shù)最小，為8.8%，表明供試材料植株總體較矮，可利用的矮稈種質(zhì)資源較為豐富。

2.2 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

由表3可知，穗粗與穗行數(shù)的相關(guān)性為正相關(guān)且達(dá)極顯著水平（相關(guān)系數(shù)為0.888 8）；產(chǎn)量與莖粗、穗長(zhǎng)的相關(guān)性為正相關(guān)且達(dá)顯著水平（相關(guān)系數(shù)分別為0.533 0、0.578 8）；株高與穗位高的相關(guān)性為正相關(guān)且達(dá)顯著水平（相關(guān)系數(shù)為0.722 5）；莖粗與穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量的相關(guān)性為正相關(guān)且達(dá)顯著水平（相關(guān)系數(shù)分別為0.672 3、0.609 0）；穗長(zhǎng)與穗粒數(shù)的相關(guān)性為正相關(guān)且達(dá)顯著水平（相關(guān)系數(shù)分別為0.798 5）。

從表3可以看出，產(chǎn)量的主要決定因素為穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，莖稈粗壯穗長(zhǎng)增長(zhǎng)、穗粒數(shù)增加、產(chǎn)量提高；穗位隨株高的增高而增高；穗長(zhǎng)增長(zhǎng)穗粒數(shù)明顯增加；穗粗增大穗行數(shù)明顯增多。

2.3 生育期對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響分析

從表4可以看出，抽雄早的種質(zhì)材料千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量均最高；抽雄適中的種質(zhì)材料千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量排第二；抽雄晚的種質(zhì)材料千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量均最低。從變幅上看，抽雄早的品種千粒質(zhì)量和產(chǎn)量表現(xiàn)變幅最大，抽雄適中的品種表現(xiàn)千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量變幅均最小，抽雄晚的品種表現(xiàn)穗粒數(shù)變幅最大。

從表5可以看出，早熟種質(zhì)材料穗粒數(shù)及產(chǎn)量水平最高；中熟種質(zhì)材料的千粒質(zhì)量最高；遲熟種質(zhì)材料的千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量水平均最低。從變幅上看，供試種質(zhì)材料總體上表現(xiàn)為：早熟種質(zhì)材料千粒質(zhì)量、產(chǎn)量變幅最大，遲熟種質(zhì)材料穗粒數(shù)變幅最大。生育期對(duì)千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和產(chǎn)量的影響都較大，隨著生育期的延長(zhǎng)，千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量水平明顯下降。

2.4 供試種質(zhì)材料的鑒定篩選

經(jīng)過對(duì)供試材料的產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高、穗位高、穗行數(shù)、穗長(zhǎng)進(jìn)行直接鑒定和篩選，從中篩選出一批特異種質(zhì)材料：大穗種質(zhì)3份、大粒種質(zhì)3份、矮稈種質(zhì)2份（見表6）。

在對(duì)供試材料產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高、穗位高、穗行數(shù)、穗長(zhǎng)鑒定篩選的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)其生育期、抗病性等性狀進(jìn)行綜合鑒定評(píng)價(jià)，從中篩選出產(chǎn)量較高、綜合農(nóng)藝性狀較好的優(yōu)異種質(zhì)材料4份（見表7）。

3 小結(jié)與討論

供試種質(zhì)材料在產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗位高等方面都表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，為篩選優(yōu)異育種材料和種質(zhì)創(chuàng)新、利用提供了基礎(chǔ)。

本研究相關(guān)性分析表明，供試種質(zhì)材料產(chǎn)量的主要決定因素為穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，莖稈粗壯穗長(zhǎng)增長(zhǎng)、穗粒數(shù)增加、產(chǎn)量提高；穗位隨株高的增高而增高；穗長(zhǎng)增長(zhǎng)穗粒數(shù)明顯增加；穗粗增大穗行數(shù)明顯增多。因此，在篩選種質(zhì)材料時(shí)應(yīng)以穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量為直接鑒定篩選指標(biāo)，輔以穗粗、穗行數(shù)、莖粗及抗病性等指標(biāo)對(duì)種質(zhì)材料進(jìn)行綜合鑒定和評(píng)價(jià)。從生育期對(duì)千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和產(chǎn)量影響分析表明，抽雄期和成熟期對(duì)供試種質(zhì)材料的千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和產(chǎn)量均有不同程度影響。因此，宜選擇抽雄較早、成熟期較早的種質(zhì)以獲得千粒質(zhì)量大、穗粒數(shù)多和較高產(chǎn)量。本試驗(yàn)篩選出大穗種質(zhì)3份、大粒種質(zhì)3份、矮稈種質(zhì)2份，篩選出產(chǎn)量較高、綜合農(nóng)藝性狀較好的優(yōu)異種質(zhì)材料4份。通過對(duì)供試種質(zhì)材料的綜合鑒定與評(píng)價(jià)認(rèn)為，美國(guó)先鋒公司的種質(zhì)材料綜合表現(xiàn)較好，可為育種家對(duì)美國(guó)種質(zhì)材料的利用提供一定參考價(jià)值，這些材料的利用將會(huì)對(duì)廣西玉米育種起到一定的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐孝曦，黃德剛.玉米種質(zhì)資源概況及其改良利用研究[J].種子，2007（7）：70-72.

[2] 于翠玲，尹東方，尹春.玉米種質(zhì)資源田間鑒評(píng)試驗(yàn)[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2010（5）：34-35.

[3] 譚華，黃開健，韋國(guó)能，等.外引優(yōu)質(zhì)蛋白玉米自交系利用潛力評(píng)析[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001（4）：177-179.

[4] 韋國(guó)能.外來玉米種質(zhì)資源在廣西的利用潛力[J].作物雜志，1998（S1）：33-36.

[5] 李丹.國(guó)外引進(jìn)玉米種質(zhì)資源的改良和利用[J].作物品種資源，1993（S1）：78.

[6] 賈了然，胡學(xué)安，趙永亮.國(guó)外玉米種質(zhì)資源的研究和利用[J].作物品種資源，1993（S1）：81.

[7] 趙吉春，畢長(zhǎng)海，張?zhí)。?基于我國(guó)玉米的瓶頸效應(yīng)論拓寬種質(zhì)資源的重要性[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（21）：104-107.

[8] 趙文媛，劉旭，王德新.應(yīng)用美國(guó)玉米種質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)[J].中國(guó)種業(yè)，2011（10）：50-51.

[9] 曾艷華，程偉東，等.16份美國(guó)玉米種質(zhì)擴(kuò)增計(jì)劃材料的利用潛力分析[J].玉米科學(xué)，2015，23（6）：1-6.

[10] 王安貴，陳澤輝，祝云芳，等.美國(guó)先鋒玉米種質(zhì)在西南地區(qū)的利用途徑探討[J].種子，2011，8（8）：74-75.

[11] 宋小霞.12個(gè)玉米自交系主要數(shù)量性狀配合力分析[D].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[12] 劉日尊，趙文媛.5份美國(guó)先鋒玉米種質(zhì)資源的配合力分析[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（2）：9-12.

（責(zé)任編輯：丁志祥）