甜玉米種子萌發(fā)物質(zhì)利用性狀雜種優(yōu)勢(shì)分析

摘要：雜種優(yōu)勢(shì)是生物界一種普遍的遺傳現(xiàn)象。本研究主要分析了9份甜玉米自交系測(cè)配7個(gè)雜交組合百粒重、種子物質(zhì)動(dòng)用量、種子物質(zhì)利用率雜種優(yōu)勢(shì)。結(jié)果表明：9份甜玉米自交系種子萌發(fā)性狀可以聚類(lèi)為3類(lèi)；7個(gè)雜交組合的百粒重雜種優(yōu)勢(shì)超中親遺傳的比率達(dá)到85.7%，平均雜種優(yōu)勢(shì)為39%；物質(zhì)動(dòng)用量雜種優(yōu)勢(shì)超中親遺傳率為71.4%；物質(zhì)利用率雜種優(yōu)勢(shì)超中親遺傳的比率僅為29%。相關(guān)性分析表明物質(zhì)動(dòng)用量與百粒重的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.81，呈顯著正相關(guān)，也就是說(shuō)百粒重越大，物質(zhì)動(dòng)用量也就越大。

關(guān)鍵詞：甜玉米；種子萌發(fā)；雜種優(yōu)勢(shì)

甜玉米，即甜質(zhì)類(lèi)型玉米亞種，玉米屬，又稱(chēng)“蔬菜玉米”、“水果玉米”，因籽粒中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)和其鮮、脆、甜、嫩的食用特色而深受各階層消費(fèi)者青睞，是歐美等許多發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)在的主要蔬菜之一[1]。甜玉米是由于一個(gè)或幾個(gè)基因的存在而不同于其他玉米類(lèi)型，具體可分為普甜，加強(qiáng)甜，超甜三種類(lèi)型[1]，甜玉米籽粒中含有多種在普通玉米中不存在的維生素，礦物質(zhì)和氨基酸；在主要營(yíng)養(yǎng)成分的含量上，如：蛋白質(zhì)，淀粉，脂肪等，甜玉米也與普通玉米有很大差異。

無(wú)論是作為鮮食玉米還是用以食品加工，提高甜玉米種子發(fā)芽率和出苗率，是甜

玉米育種最首要的目標(biāo)之一。

種子萌發(fā)是在水分代謝、呼吸代謝、貯藏物代謝等基本代謝的基礎(chǔ)上表現(xiàn)為幼苗生長(zhǎng)的過(guò)程。種子萌發(fā)時(shí)，貯藏物質(zhì)在酶的作用下，被水解為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，并運(yùn)送到幼胚中，為胚的生長(zhǎng)及幼苗的形成提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量[2-5]。因此種子萌發(fā)一直是人們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

甜玉米生產(chǎn)重要條件就是種子活力要高，要具有優(yōu)異的種子萌發(fā)和成苗能力。種子萌發(fā)主要涉及胚的萌動(dòng)和生長(zhǎng)（或幼苗形成）兩個(gè)階段[5]。幼苗生長(zhǎng)量主要是由種子貯藏物質(zhì)動(dòng)員量和物質(zhì)利用率兩個(gè)方面決定[5]。由于種子呼吸消耗，形成的幼苗干重始終低于種子干物質(zhì)消耗[7]，因此物質(zhì)動(dòng)員量轉(zhuǎn)化至幼苗生長(zhǎng)的量是影響幼苗生長(zhǎng)的重要因素之一。目前，前人已開(kāi)展了小麥、大豆、水稻等種子物質(zhì)利用相關(guān)性狀的研究，但有關(guān)甜玉米種子萌發(fā)物質(zhì)利用性狀雜種優(yōu)勢(shì)研究尚少。因此，本研究主要分析9份甜玉米自交系測(cè)配7個(gè)雜交組合百粒重、種子物質(zhì)動(dòng)用量、種子物質(zhì)利用率雜種優(yōu)勢(shì)，為進(jìn)一步改良甜玉米種子萌發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)所利用安徽科技學(xué)院提供的7份甜玉米雜交組合，分別為：廣甜（父）-1-2-1×12HT00-1、TBF3109×T00-2、YNT6-2×T00-2、廣甜（父）-1-2-1×夏王（母）、F810GT3×14引3、F810GT3×夏王（母）、FT10-3×夏王（母）。

1.2 試驗(yàn)方法

將種子置于40℃干燥培養(yǎng)箱中脫水干燥至含水率為13%。實(shí)驗(yàn)共設(shè)種子萌發(fā)設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)50粒種子，然后挑選健康、飽滿(mǎn)的種子，稱(chēng)量，計(jì)算單粒種子原始質(zhì)量W0。

采用紙床于28℃進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。取出萌發(fā)的種子，把幼苗（胚根、胚芽）、籽粒（剩余部分）分別用錫紙包好置于104℃烘箱烘干24 h，稱(chēng)量，計(jì)算單株幼苗烘干質(zhì)量（W1）和剩余單粒種子質(zhì)量（W2）。

種子貯藏物質(zhì)動(dòng)用量（W3）= W0-W2；種子貯藏物質(zhì)利用率= W1/W3。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS進(jìn)行聚類(lèi)分析（WPGMA法）；雜種優(yōu)勢(shì)用“中親優(yōu)勢(shì)（MH）”表示，MH（%）=（F1-MP）/MP×100，其中MP為雙親均值，MP=（P1+P2）/2。

2 結(jié)果與分析

2.1 9個(gè)甜玉米自交系種子萌發(fā)物質(zhì)利用性狀聚類(lèi)分析

根據(jù)距離系數(shù)的大小，利用甜玉米自交系種子的百粒重、物質(zhì)動(dòng)用量和物質(zhì)利用率等指標(biāo)聚類(lèi)分析表明，9分不同甜玉米自交系在歐氏距離1.18處可分為3個(gè)類(lèi)亞群：第一類(lèi)有2個(gè)品種，包括（12HT00-1、YNT6-2）占全部供試樣品的22.2%，其特點(diǎn)為物質(zhì)動(dòng)用量和物質(zhì)利用率最高而百粒重中等水平；第二類(lèi)有2個(gè)品種（廣甜（父）-1-2-1、FT10-3），占全部試樣的22.2%，其特點(diǎn)為百粒重最高；第三類(lèi)有5個(gè)品種（T00-2、夏王（母）、TBF3109、F810GT3、14引3），占全部試樣的55.6%，其特點(diǎn)為3個(gè)性狀水平均較平均。

2.2 百粒重雜種優(yōu)勢(shì)分析

對(duì)7份雜交組合親本、F1種子間百粒重進(jìn)行比較分析（表1），結(jié)果表明：在7份雜交組合中有4個(gè)組合F1后代的百粒重顯著高于親本，為超高親遺傳；2個(gè)組合表現(xiàn)為近高親遺傳；1個(gè)組合表現(xiàn)為近中親遺傳；超中親遺傳的比率達(dá)到85.7%，說(shuō)明在甜玉米雜交育種中百粒重的雜種優(yōu)勢(shì)較為明顯。其中在含有親本“T00-2”的兩組雜交組合中全部表現(xiàn)為超高親遺傳；含“夏王（母）”親本的三組組合中，兩組表現(xiàn)為超中親遺傳，一組表現(xiàn)為近中親遺傳。7份組合材料中，組合“YNT6-2×T00-2”表現(xiàn)最好，中親優(yōu)勢(shì)值達(dá)到75.55%。

2.3 物質(zhì)動(dòng)用量雜種優(yōu)勢(shì)分析

對(duì)親本、F1種子的物質(zhì)動(dòng)用量進(jìn)行分析，結(jié)果表明：7份雜交組合中有5個(gè)組合后代表現(xiàn)為超中親遺傳，其中3個(gè)組合顯著高于親本；2個(gè)組合表現(xiàn)為近低親遺傳。表現(xiàn)最好的為“F810GT3×14引3”組合，其F1代中親值高達(dá)76.09%，而表現(xiàn)最差的為為組合“TBF3109×T00-2”，F(xiàn)1代中親優(yōu)勢(shì)為-8.76%；超中親遺傳率為71.4%，其中超高親遺傳率為42.9%，說(shuō)明在物質(zhì)動(dòng)用量上具有一定的雜種優(yōu)勢(shì)。

2.4 物質(zhì)利用率雜種優(yōu)勢(shì)分析

在物質(zhì)利用率中7份雜交組合中共有5組雜交后代表現(xiàn)為低中親遺傳，其中共有4組表現(xiàn)為超低親遺傳；僅有1組表現(xiàn)為超高親遺傳；超中親遺傳率僅為28.6%，而且中親優(yōu)勢(shì)的極差高達(dá)142.45%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于百粒重和物質(zhì)動(dòng)用量的中親優(yōu)勢(shì)的極差值；由此可看出，F(xiàn)1種子在物質(zhì)利用率上并沒(méi)有穩(wěn)定的雜種優(yōu)勢(shì)。

2.5 種子萌發(fā)物質(zhì)利用性狀相關(guān)性分析

種子的物質(zhì)動(dòng)用量、物質(zhì)利用率、百粒重相關(guān)性分析表明：物質(zhì)利用率與物質(zhì)動(dòng)用量的相關(guān)系數(shù)僅為0.06，即在物質(zhì)動(dòng)用量與物質(zhì)利用率相關(guān)性較小；物質(zhì)利用率與百粒重的的相關(guān)系數(shù)為-0.25，二者呈負(fù)相關(guān)，即百粒重越大，物質(zhì)利用率不一定高，而物質(zhì)動(dòng)用量與百粒重的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.81，呈顯著正相關(guān)，也就是說(shuō)百粒重越大，物質(zhì)動(dòng)用量也就越大。

3 小結(jié)與討論

雜種優(yōu)勢(shì)是生物界一種普遍存在的遺傳學(xué)現(xiàn)象，很早就作為一種遺傳育種手段而被育種者廣泛應(yīng)用于糧食作物和蔬菜等農(nóng)作物的產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善上[11]?！案弋a(chǎn)”和“優(yōu)質(zhì)”是所有育種工作者面對(duì)的最基礎(chǔ)的兩個(gè)問(wèn)題，而對(duì)于無(wú)論是用以鮮食還是食品加工均以籽粒為消費(fèi)對(duì)象的甜玉米，除了高產(chǎn)這一首要目標(biāo)外，品質(zhì)育種就顯得格外重要[11]；但從玉米雜種優(yōu)勢(shì)被提出到今天，各國(guó)歷代學(xué)者和育種工作者對(duì)甜玉米雜種優(yōu)勢(shì)的研究主要集中在形態(tài)水平上[12]，將提高產(chǎn)量作為甜玉米育種的重要目標(biāo)[13]；對(duì)甜玉米種子營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的雜種優(yōu)勢(shì)的研究卻并不多。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)9份甜玉米自交系種子萌發(fā)性狀可以聚類(lèi)為3類(lèi)，其中在為第二類(lèi)種子與第三類(lèi)種子雜交的2個(gè)組合中（廣甜（父）-1-2-1×夏王（母）、FT10-3×夏王（母））雜種后代分別表現(xiàn)為三個(gè)性狀全部具有雜種優(yōu)勢(shì)和全無(wú)雜種優(yōu)勢(shì)，而均為第三類(lèi)種子（F810GT3×夏王（母））的雜種后代的三個(gè)性狀全表現(xiàn)為具有雜種優(yōu)勢(shì)，這說(shuō)明第三類(lèi)種子具有較高的萌發(fā)物質(zhì)利用雜種優(yōu)勢(shì)遺傳力，而第二類(lèi)種子則會(huì)在萌發(fā)物質(zhì)利用雜種優(yōu)勢(shì)上呈現(xiàn)出明顯的兩極分化；7個(gè)雜交組合后代的百粒重雜種優(yōu)勢(shì)超中親遺傳的比率達(dá)到85.7%，而且中親優(yōu)勢(shì)在50%以上的組合占57%，超高親遺傳比率占到71%，平均雜種優(yōu)勢(shì)為39%。

種子萌發(fā)是一個(gè)較復(fù)雜的生理生化過(guò)程，是種子貯藏物質(zhì)在酶的作用下經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)生成蔗糖、葡萄糖、果糖等各種糖類(lèi)化合物，為種子萌發(fā)提供碳源和能量。由于種子呼吸消耗，形成的幼苗干重始終低于種子干物質(zhì)消耗[8]，因此物質(zhì)動(dòng)用量轉(zhuǎn)化至幼苗生長(zhǎng)的量是影響幼苗生長(zhǎng)的重要因素之一。本實(shí)驗(yàn)得出7個(gè)雜交組合后代的物質(zhì)動(dòng)用量雜種優(yōu)勢(shì)超中親遺傳率為71.4%，其中超高親遺傳率為42.9%；物質(zhì)利用率雜種優(yōu)勢(shì)超中親遺傳的比率僅為29%，但仍有14%表現(xiàn)為超高親遺傳。相關(guān)性分析表明物質(zhì)動(dòng)用量與百粒重的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.81，呈顯著正相關(guān)，也就是說(shuō)百粒重越大，物質(zhì)動(dòng)用量也就越大。

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作者簡(jiǎn)介：

張世全，（1975---），男，安徽鳳陽(yáng)人，本科，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的研究。