玉米自交系與雜交種苗期根和葉的相關關系分析

鄭向陽，李會霞，田 崗，劉 鑫，王國平

（山西省農(nóng)業(yè)科學院谷子研究所，山西長治046011）

玉米是世界上種植最廣泛和總產(chǎn)量最高且集糧、經(jīng)、飼為一體的作物，其在我國國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。在玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，種子是其他農(nóng)業(yè)科技應用的主要載體，推廣適合當?shù)胤N植的優(yōu)良新品種是提高玉米種植科技含量的關鍵措施。研究發(fā)現(xiàn)，品種對我國玉米產(chǎn)量增加的貢獻率為41.72%～62.74%，所以，玉米新品種的培育和推廣得到了高度重視。近年來，我國玉米育種有了很大的進展。

在玉米新品種選育過程中，首先是根據(jù)育種目標選育適合的自交系。玉米根系對玉米的生長有著重要的影響，因而對玉米根系的研究較多，但都是從其自身的發(fā)育規(guī)律[1]和外部的條件如肥料[2-6]、激素[7-9]、干旱[10-13]、水分[14-17]、溫度[18]、光照[19]等對根系發(fā)育的影響進行的，而對苗期初生胚根與葉發(fā)育的相關性以及自交系與雜交種苗期初生胚根與葉發(fā)育的相關性尚未見報道。

本試驗研究了玉米苗期初生胚根和葉的相關性及自交系和雜交種的苗期葉片與根的相關性，旨在為玉米育種時苗期的性狀選擇提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 供試玉米自交系及雜交種 選擇山西省農(nóng)業(yè)科學院谷子研究所選育的已經(jīng)穩(wěn)定的自交系11個：分別為 A.08H672，B.15S144，C.15S145，D.15S155，E.15S157，F(xiàn).15S164，G.15S242，H.15S268，I.15H9，J.15H62，K.15H85。雜交種是以A為母本、其他10個自交系為父本進行雜交而獲得，分別為A×B，A×C，A×D，A×E，A×F，A×G，A×H，A×I，A×J，A×K。

1.1.2 供試土壤 使用沒有雜質的純河沙。河沙用清水沖洗至流出的水為清水為止，曬干備用。

1.1.3 供試育苗缽 采用直徑0.2 m、高0.1 m的塑料缽。

1.2 試驗設計

試驗在大田進行，玉米于2019年5月20日播種。每缽裝純河沙1 000 g，每缽中播10粒種子，第1次加清水至最大持水量，以后每天上午在河沙表面見干時噴灑清水。每個自交系和雜交種各種植3缽，即3次重復。

玉米出苗后，每個育苗缽中選留5株生長健壯且長勢一致的苗，其余的苗拔除。玉米苗生長到由綠轉黃且莖稈變軟時，把缽中加滿水，使根基變軟，把苗從育苗缽中連根拔出，測量子葉的長和寬、第1葉的長和寬、第2葉的長和寬和初生胚根的長度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007進行分析。

2 結果與分析

2.1 自交系苗期葉片性狀與初生胚根的相關關系

從表1可以看出，玉米自交系苗期子葉的長和寬、第1葉的長和寬、第2葉的長和寬都與初生胚根的長呈正相關關系。說明玉米種子內的胚乳在供給種子發(fā)芽的時候其初生胚根的生長和葉片的生長是同步進行的。相關性大小為：第1葉長＞第2葉長＞子葉長＞子葉寬＞第2葉寬＞第1葉寬，可見，苗期葉片的長與初生胚根長的相關性最大，特別是第1葉的長與初生胚根的長相關系數(shù)為0.753，在玉米苗期時，可以根據(jù)材料葉片的長和寬來推測該材料根的生長情況。

表1 自交系苗期葉片性狀和初生胚根長 cm

圖1可以直觀地反映出初生胚根的長和各葉片的關系。子葉的長和寬，第1葉的長和寬，第2葉的長和寬的變化趨勢與初生胚根長的變化趨勢高度吻合。說明玉米苗期根和葉的生長是非常協(xié)調的。不但相關性較大，而且生長基本一致。

2.2 雜交種苗期葉片性狀與初生胚根的相關關系

從表2可以看出，玉米雜交種苗期子葉的長和寬、第1葉的長和寬、第2葉的長和寬與自交系一樣，都與初生胚根的長呈正相關關系。其相關系數(shù)的大小為：第1葉長＞子葉長＞子葉寬＞第2葉寬＞第1葉寬＞第2葉長，其中，第1葉的長更能反映出初生胚根的長，其相關系數(shù)為0.983；子葉長和寬的整體表現(xiàn)與初生胚根的長更緊密。

表2 雜交種苗期葉片性狀和初生胚根長 cm

圖2可以直觀地反映出玉米雜交種初生胚根長和各葉片的關系。由圖2可知，子葉的長與初生胚根長的相關系數(shù)為0.814，顯著相關，但變化趨勢的吻合度不高；子葉的寬與初生胚根的變化趨勢的吻合度最高；第1葉的長和寬、第2葉的長和寬的變化趨勢與初生胚根長的變化趨勢是吻合的。說明玉米雜交種苗期葉的長和寬能反映出初生胚根的長。

2.3 自交系苗期葉和根與雜交種苗期葉和根的相關關系

采用同一個母本，10個不同父本組建的10個雜交種，與其對應的自交系之間葉和根的相關關系如表2所示。由表2可知，相對應的子葉長和寬、第1葉長和寬、第2葉長和寬的相關關系都呈正相關，說明玉米雜交種苗期葉和根的生長情況是自交系苗期生長特性的具體體現(xiàn)。玉米自交系和雜交種初生胚根的相關系數(shù)為0.818，呈顯著相關，自交系初生胚根的長基本能反映出雜交種初生胚根的長。

從圖3可以看出，玉米自交系子葉的長和寬與相對應的雜交種子葉的長和寬變化趨勢基本一致。

從圖4可以看出，玉米自交系第1葉的長和寬與相對應的雜交種的第1葉的長和寬的變化趨勢一致。自交系第1葉的長與雜交種第1葉的長變化趨勢基本重合，說明可以用自交系第1葉的長來推測雜交種第1葉的長，這為玉米育種時自交系和雜交種的苗期鑒定提供了一種方法。

由圖5可知，玉米自交系第2葉的長和寬及初生胚根長與相對應的雜交種第2葉的長和寬及初生胚根長的變化趨勢一致。其中，自交系與雜交種第2葉的長和初生胚根的長的變化趨勢基本重合，說明可以用自交系第2葉的長和初生胚根長來推測雜交種第2葉的長和初生胚根的長，這為玉米育種時自交系和雜交種的苗期鑒定提供了一種手段。

3 結論與討論

玉米育種是一個系統(tǒng)工程，有時要從看得見的性狀如葉片的生長情況來推測看不見的性狀如根的生長情況，從而決定一份材料的取舍，更多的時候是從自交系的性狀來推測雜交種的性狀可能出現(xiàn)的情況來選配雜交組合。這就要搞清楚自交系與雜交種性狀之間的相關關系，才能做到目標明確，提高育種效率。

玉米的初生胚根是玉米幼苗期吸收養(yǎng)分和水分及傳導、輸送養(yǎng)分和水分的主要器官，對幼苗健壯生長起重要作用，并且對玉米生長后期防止倒伏起主要的作用。如何選育出初生胚根長的自交系及雜交種是當下增加玉米種植密度后防止倒伏的關鍵措施。以前是在苗期挖出根，看初生胚根的生長情況，費工費時，本試驗結果顯示，可以從苗期的葉片生長情況直觀地反映出根的生長情況。

不論玉米自交系還是雜交種，其苗期子葉的長和寬、第1葉的長和寬，第2葉的長和寬都與初生胚根的長呈正相關關系。其中，第1葉的長與初生胚根的長相關性最顯著。從作圖來看，玉米苗期子葉的長和寬、第1葉的長和寬、第2葉的長和寬都與初生胚根的長的變化趨勢基本一致。所以，在玉米苗期，從葉片的生長情況特別是第1葉的生長情況，可以推測出初生胚根的生長情況，這為選育玉米自交系時材料的取舍提供了一種手段。

采用同一個母本、10個不同父本組建的10個雜交種，與其對應的自交系的子葉的長和寬、第1葉的長和寬、第2葉的長和寬及初生胚根的長之間呈正相關關系。說明玉米雜交種苗期葉和根的生長情況是自交系苗期生長特性的體現(xiàn)。自交系和雜交種初生胚根的相關系數(shù)為0.818，呈顯著相關，自交系初生胚根的長基本能反映出雜交種初生胚根的長。

從自交系和雜交種苗期葉片和根的生長情況的作圖來看，子葉的長和寬、第1葉的長和寬、第2葉的長和寬及初生胚根的長之間的變化趨勢是一致的。其中，自交系與雜交種第1葉的長、第2葉的長和初生胚根長的變化趨勢基本重合，說明可以用自交系第1葉的長、第2葉的長和初生胚根的長來推測雜交種第1葉的長、第2葉的長和初生胚根的長。這為玉米育種時自交系和雜交種的苗期鑒定提供了一種方法。