玉米農(nóng)藝性狀、穗部性狀與產(chǎn)量關(guān)系的研究進(jìn)展

谷 月

（遼寧省種業(yè)發(fā)展中心，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

玉米雜交種的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了科技人員對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的探索和研究。我國(guó)科研人員對(duì)玉米雜交種的大量性狀開(kāi)展了雜種優(yōu)勢(shì)研究，其中在生育性狀、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀等方面的研究相對(duì)較多。王振華對(duì)玉米株型和果穗性狀的研究表明，F(xiàn)1代的產(chǎn)量性狀的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)有所不同[1]。汪德潤(rùn)等研究發(fā)現(xiàn)，玉米雜種F1代各農(nóng)藝性狀都存在雜種優(yōu)勢(shì)，其中單粒重、單株產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)最為明顯[2]?，F(xiàn)將國(guó)內(nèi)外關(guān)于不同相關(guān)性狀對(duì)玉米產(chǎn)量影響的研究進(jìn)展介紹如下，以期為玉米育種工作提供理論依據(jù)。

1 玉米主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度

Meghji等通過(guò)研究美國(guó)20世紀(jì)40年代、50年代和60年代有代表性的玉米雜交種發(fā)現(xiàn)，隨著年代的遞進(jìn)，玉米莖節(jié)數(shù)不斷增加，株高和穗位逐漸降低[3]。Ci等人研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)玉米品種從20世紀(jì)50年代到2000年間，株高增幅從20世紀(jì)80年代開(kāi)始呈波浪式改變；20世紀(jì)50-70年代穗位高每年增加7.2 cm，20世紀(jì)70年代至2000年每年下降3 cm；葉片數(shù)相對(duì)穩(wěn)定；葉面積的年增長(zhǎng)速率為443 cm2[4]。通過(guò)對(duì)1959-1989年間加拿大安大略省的12個(gè)玉米雜交種研究發(fā)現(xiàn)，新品種的葉面積比老品種略大[5～7]。Wang等人對(duì)1964-2001年間的29個(gè)中國(guó)玉米品種研究發(fā)現(xiàn)，葉長(zhǎng)、葉寬均隨著品種的變化而有所增加[8]。Li等通過(guò)對(duì)比我國(guó)1964-2001年間的29個(gè)雜交種與美國(guó)10個(gè)Pioneer雜交種發(fā)現(xiàn)，所有玉米品種的莖粗均有小幅增加[9]。

2013年，王麗華等使用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對(duì)中國(guó)東南地區(qū)普通玉米的主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系開(kāi)展研究，得到10個(gè)玉米雜交種的產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系。關(guān)聯(lián)度分析表明，11個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度由強(qiáng)至弱依次為百粒重＞穗長(zhǎng)＞行粒數(shù)＞葉片數(shù)＞雄穗分枝數(shù)＞穗柄長(zhǎng)度＞穗粗＞禿頂＞穗位高＞行粒數(shù)＞株高；通過(guò)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果可知，在育種過(guò)程中，應(yīng)在保持適當(dāng)株高的前提下，選擇百粒重大、穗長(zhǎng)較長(zhǎng)、行粒數(shù)多、全生育期葉片數(shù)較多的品種進(jìn)行推廣[10]。2012年，張晶等以?xún)?yōu)質(zhì)甜玉米為研究對(duì)象，同樣運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，分析了青苞玉米產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，結(jié)果表明，主要農(nóng)藝性狀與青苞產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度大小排序?yàn)樾辛?shù)＞穗行數(shù)＞穗粗＞株高＞穗位＞穗長(zhǎng)＞百粒重，其中行粒數(shù)、穗行數(shù)是影響青苞產(chǎn)量的最大因素，與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，百粒重對(duì)青苞產(chǎn)量的影響最小[11]。李妍妍等以我國(guó)不同時(shí)期有代表性的20個(gè)玉米單交種及其32份親本為試驗(yàn)材料，采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，先后對(duì)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀變化進(jìn)行相關(guān)、通徑分析，并分析影響產(chǎn)量構(gòu)成的主要因子，結(jié)果表明，品種產(chǎn)量隨時(shí)間推進(jìn)逐漸提高，親本產(chǎn)量與品種產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；產(chǎn)量與穗粗、單株穗干重、單株粒干重、穗軸粗、子粒長(zhǎng)、株高、葉片寬、生育期、百粒重、行數(shù)和出籽率呈極顯著或顯著正相關(guān)，與穗上葉夾角、雄穗分枝數(shù)呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)；出籽率、百粒重、穗位高、生育期、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)等對(duì)產(chǎn)量增加直接作用最大；穗粗、密度、穗干重、百粒重是影響產(chǎn)量的主要因子。2009年，李妍妍等研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高玉米種植密度、改變株型和果穗性狀是優(yōu)化玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素[12]。陳發(fā)波等對(duì)西南地區(qū)及四川區(qū)試玉米組合主要性狀進(jìn)行研究分析，結(jié)果表明，產(chǎn)量高的組合的株高、穗位高、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、子粒深度、穗行數(shù)和出籽率與對(duì)照品種存在顯著或極顯著差異；除穗長(zhǎng)和行粒數(shù)與單株產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)外，其他性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)均未達(dá)到顯著水平；各性狀對(duì)單株產(chǎn)量的直接作用強(qiáng)弱依次為穗長(zhǎng)＞穗行數(shù)＞子粒深度＞行粒數(shù)＞株高＞穗位高＞出籽率，其中穗長(zhǎng)和穗行數(shù)對(duì)單株產(chǎn)量的直接效應(yīng)達(dá)顯著或極顯著水平[13]。

2 穗部性狀

玉米的主要產(chǎn)量器官為雌穗，因此穗粒數(shù)和粒重直接影響了玉米的產(chǎn)量。Karlent等研究表明，中等肥力條件下，穗粒數(shù)受種植密度影響最大，直接影響玉米總產(chǎn)量[14]。M.Tollenaar通過(guò)對(duì)1959-1988年間6個(gè)玉米品種的研究發(fā)現(xiàn)，玉米產(chǎn)量和粒重在近代品種中表現(xiàn)相對(duì)較高[15]。Duvick通過(guò)對(duì)20世紀(jì)30年代至2000年間美國(guó)51個(gè)雜交種和4個(gè)開(kāi)放授粉品種的研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推進(jìn)，每100株玉米的總穗數(shù)和百粒重都有所增加，單穗粒則稍微減少[16]。董樹(shù)亭等對(duì)20世紀(jì)60年代、80年代和2000年的中國(guó)玉米主要品種研究表明，新的玉米品種與舊的品種相比，穗長(zhǎng)、穗粗呈逐漸增長(zhǎng)趨勢(shì)，且新品種有偏高的穗行數(shù)、行粒數(shù)和穗粒數(shù)[17]。盧道文等選擇17個(gè)玉米雜交種對(duì)其多個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行通徑分析，結(jié)果表明，出籽率、千粒重、穗長(zhǎng)、出籽率、穗長(zhǎng)、千粒重與玉米產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，同時(shí)兼顧其他農(nóng)藝性狀可以有效提高玉米產(chǎn)量[18]。2006年，宋繼娟等通過(guò)吉林省通化市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院長(zhǎng)期豐歉定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出，玉米穗部性狀之間存在著相互促進(jìn)和制約的連鎖關(guān)系；穗重、穗粗、穗粒重和百粒重與產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，禿尖長(zhǎng)度與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)；玉米穗部性狀中穗粗、穗重、禿尖長(zhǎng)度、百粒重對(duì)產(chǎn)量的直接效應(yīng)為正值，其中穗重對(duì)產(chǎn)量的直接效應(yīng)最大，是玉米產(chǎn)量形成的主導(dǎo)因素[19]，而穗長(zhǎng)與穗粒重對(duì)產(chǎn)量的直接效應(yīng)為負(fù)值[19]。