玉米溫?zé)岱N質(zhì)改良后代籽粒脫水相關(guān)性狀的評價

吳文強 吳迅 郭向陽 王安貴 陳澤輝

摘?要：玉米熱帶種質(zhì)在具有諸多育種優(yōu)勢性狀的同時，具有籽粒脫水較慢的不足。利用溫帶種質(zhì)改良熱帶材料的籽粒脫水性狀已經(jīng)成為育種者關(guān)注的焦點之一。本研究以溫帶玉米自交系HCL645和熱帶玉米自交系ZHL908所組配的105個F2：3家系為材料，通過對F2：3分離家系在授粉后不同時期的籽粒含水量的測定，計算相關(guān)的籽粒脫水速率，評價后代的籽粒含水量相關(guān)性狀的變異情況，揭示溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良過程中的籽粒含水量變化類型和改良方向。結(jié)果表明，溫?zé)岣牧糉2：3家系的籽粒含水量呈下降趨勢，擬合方程為y = -17.9 In（x） + 47.83，其中R2 = 0.987。相關(guān)的籽粒脫水速率表現(xiàn)為逐漸減小，擬合方程為y = -1.22 In（x） + 1.980，其中R2=0.978。這些研究結(jié)果將為熱帶玉米種質(zhì)改良和利用提供一定的支持依據(jù)。

關(guān)鍵詞：溫?zé)嵊衩追N質(zhì);溫帶玉米種質(zhì);籽粒含水量;籽粒脫水速率

中圖分類號：S513

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2018）06-0076-04?國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.06.013

在我國許多地區(qū)，玉米的籽粒含水率于收獲時高于30%，籽粒機械化收獲難以實現(xiàn)，易導(dǎo)致堆積晾曬過程中的霉變，影響玉米商用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)[1-2]。為滿足復(fù)雜生態(tài)環(huán)境條件對綜合農(nóng)藝性狀、抗性等的特殊要求，育種家們通過構(gòu)建溫?zé)崛后w并對其進行遺傳分析，證明了熱帶玉米種質(zhì)具有較溫帶種質(zhì)豐富的遺傳多樣性，并攜帶了大量的優(yōu)勢等位基因[3-6]。以熱帶種質(zhì)作為基礎(chǔ)材料，所選育出一系列玉米自交系如QR273、QB446和ZHL908以及雜交玉米品種如金玉506、金玉838和青青009等[7-9]，對中國南方玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了重要的貢獻。但熱帶種質(zhì)在具有諸多優(yōu)點的同時，也存在脫水慢等的不足，以熱帶種質(zhì)改良選系所培育出的雜交種常常因為脫水慢而影響籽粒品質(zhì)、易感染穗腐病、收獲困難等[10]。而溫帶玉米種質(zhì)資源具有一般配合力較高，株型緊湊，灌漿速度快，早熟，結(jié)實性好，籽粒脫水速度快，綜合抗病性好等特點。在生產(chǎn)實踐中，育種家利用溫帶種質(zhì)資源，選育出HCL645、KWS73、PHB1M等自交系，并培育出一系列脫水快的雜交玉米品種如迪卡517、德美亞1號、先玉696等[11-13]，為我國玉米產(chǎn)業(yè)的全程機械化提供了較好的支持。

為進一步明確溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良過程中的籽粒含水量相關(guān)性狀改良方向，本研究利用脫水快的溫帶玉米自交系HCL645為受體材料，脫水慢的熱帶玉米自交系ZHL908為供體材料，通過構(gòu)建雙親分離群體，評價后代的籽粒含水量相關(guān)性狀的變異情況，旨在揭示溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良過程中的籽粒含水量變化類型和改良方向，這些研究結(jié)果將為今后的溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良提供一定的參考與依據(jù)。

1?材料方法

1.1?試驗材料

本試驗選用我國西南玉米生態(tài)區(qū)廣泛應(yīng)用的熱帶玉米自交系ZHL908 作為父本，脫水速率較快的溫帶玉米自交HCL645為母本構(gòu)建的105個F2：3家系為材料。其中ZHL908具有高抗葉部病害、適應(yīng)性廣、籽粒品質(zhì)優(yōu)、株型緊湊等優(yōu)點，其作為親本組配的玉米雜交種青青009在西南玉米生產(chǎn)中被大面積推廣應(yīng)用。但是該自交系也存在著籽粒脫水速率較慢、苞葉較緊等的不足。HCL645作為溫帶地區(qū)的一個重要玉米自交系，其組配的玉米雜交種迪卡517在我國東北地區(qū)被大面積推廣應(yīng)用，具有出籽率高、籽粒脫水速率較快等優(yōu)勢。

1.2?田間試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，單行區(qū)，行長3 m，株距0.25 m，行距0.6 m，于2017年夏在貴州貴陽貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種植，并對兩個親本以及105個F2：3家系進行籽粒含水量和籽粒脫水速率測定。

1.3?籽粒含水量測定

傳統(tǒng)的玉米籽粒含水量測定方法不適應(yīng)快速檢測籽粒含水量，而通過檢測電容變化來測定玉米籽粒含水量的新方法能夠快速測定玉米籽粒含水量，且該方法已在2003國際種子檢測規(guī)程中列出[14]。本研究采用SMART SESOR便攜式快速水量測定儀對玉米籽粒含水量進行測定。籽粒含水量測定步驟如下：于兩個親本和105個F2：3家系進行單株自交后30天開始測定籽粒含水量，每個家系隨機選擇10株單株，利用便攜式籽粒測定儀對果穗中部籽粒進行水分測定，每隔7天重復(fù)測量一次，直到籽粒完全成熟即黑層出現(xiàn)。依據(jù)授粉后不同時期的籽粒含水量和授粉后天數(shù)，計算出不同階段的籽粒脫水速率。

1.4?數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2007對調(diào)查的表型數(shù)據(jù)進行整理，相關(guān)的統(tǒng)計分析則利用SAS v 9.0軟件來完成。

2?結(jié)果與分析

2.1?玉米籽粒含水量的變異情況

雙親HCL645和ZHL908在籽粒含水量上存在顯著差異，105個F2：3家系籽粒含水量存在較大范圍變異，充分表現(xiàn)出數(shù)量性狀的遺傳特點，且出現(xiàn)雙向超親分離家系。籽粒含水量測定結(jié)果顯示，授粉后30、37、44、51和58 d，親本HCL645和ZHL908的籽粒含水量分別為48.83%、39.40%、31.64%、26.50%、19.30%和47.50%、40.70%.32.33%、29.12%、26.67%。F2：3家系的籽粒含水量平均值為47.15%、35.04%、27.60%、23.72%、19.13%。授粉30 d時，F(xiàn)2：3家系的籽粒含水量變異幅度為13.50%;授粉37 d時變異幅度為15.85%;授粉44 d時為10.23%;授粉51 d時為12.74%;授粉58 d時為9.52%。隨著授粉后時間的增加，籽粒含水量逐漸減少，其平均變化趨勢的擬合方程為y = -17.9 In（x） + 47.83，R2 = 0.987（表1）。

2.2?玉米籽粒脫水速率的變異情況

雙親HCL645和ZHL908在籽粒脫水速率上存在顯著差異，F(xiàn)2：3家系籽粒脫水速率存在較大范圍變異，且出現(xiàn)雙向超親分離家系。籽粒脫水速率計算結(jié)果顯示，授粉后30～37 d、37～44 d、44～51 d、51～58 d，親本HCL645和ZHL908籽粒脫水速率分別為：1.35%、1.11%、0.73%、1.03%和0.97%、1.20%、0.45%、0.35%。F2：3家系籽粒脫水速率平均值為1.95%、1.14%、0.59%、0.28%;授粉30～37 d時，F(xiàn)2：3家系籽粒脫水速率變異幅度為1.44%;授粉37～44 d時變異幅度為1.95%;授粉44～51 d時為1.11%;授粉51～58 d時為0.76%;隨著授粉后時間的增加，籽粒脫水速率逐漸減小，平均變化趨勢的擬合方程為y = -1.22 In（x）+ 1.980，R2 = 0.978，其中在30～37 d時籽粒脫水速率最快;37～44 d時較快;44～51 d時較慢;51～58 d時慢，其變化趨勢可描述為“快-較快-較慢-慢”的過程（表2）。

3?結(jié)論與討論

一直以來，對熱帶玉米種質(zhì)的改良主要集中在產(chǎn)量、抗性利用方面[14-17]，關(guān)于熱帶玉米籽粒脫水性狀改良方面的研究尚屬空白。隨著機械化程度的不斷加強，育種目標除具有綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的同時，同時需要考慮收獲質(zhì)量。本研究通過構(gòu)建溫?zé)岱N質(zhì)分離后代，評價不同家系的籽粒含水量和籽粒脫水速率變異情況。結(jié)果顯示，玉米籽粒含水量和脫水速率均隨著授粉后天數(shù)的增加逐漸降低。但降速最大時期因基因型不同而存在顯著差異（表1、表2），揭示出籽粒含水量變化的擬合方程：y=-17.9 In（x） + 47.83，R2 = 0.987;籽粒脫水速率變化的擬合方程：y = -1.22 In（x） + 1.980，R2 = 0.978。本研究結(jié)果表明，溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良后代籽粒在生理成熟前期，失水速率穩(wěn)定;生理成熟后期，脫水速率減小，且滿足“快-較快-較慢-慢”的下降趨勢。

此外，雜交后代籽粒含水量和籽粒脫水速率的廣泛變異表現(xiàn)出數(shù)量遺傳特點，F(xiàn)2：3分離家系在籽粒含水量和籽粒脫水速率兩個性狀上均出現(xiàn)雙向超親家系。因此，在對雜交后代進行選育時，選擇偏向于溫帶脫水速率快或者偏向于溫帶脫水速率慢的材料時，應(yīng)在籽粒脫水速率變異幅度最大的時期進行，即授粉37～44 d時，粒粒脫水速率變異幅度為1.95%，此時，雜交后代變異最為明顯，也最容易對其進行選育。另一方面，利用這兩個脫水性狀差異較大的親本作為材料構(gòu)建雙親分離群體，能夠獲得更多的重組事件，其F2：3家系可作為作圖群體，為后續(xù)深度解析玉米籽粒脫水速率遺傳解析和相關(guān)QTL定位提供材料保障。這些研究結(jié)果將為溫?zé)岱N質(zhì)改良方向提供依據(jù)。

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