伊犁河谷玉米雜交種農(nóng)藝性狀相關(guān)性的通徑分析及聚類分析

楊明花 周新麗 董世磊 艾合買(mǎi)提江?馬合木提 劉強(qiáng)

摘要 選用20個(gè)玉米雜交種組合為供試材料，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)雜交種產(chǎn)量、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、穗行數(shù)、千粒重等10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性的通徑分析表明，對(duì)產(chǎn)量影響最大的因素出籽率與千粒重呈顯著正相關(guān)，穗長(zhǎng)、行粒數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)，提高千粒重和出籽率，增加穗長(zhǎng)并兼顧其他農(nóng)藝性狀是提高玉米產(chǎn)量的有效途徑。聚類分析結(jié)果表明，20 份玉米雜交組合可劃分為3 個(gè)類群，依據(jù)各類群的特點(diǎn)提出了不同的選育目標(biāo)。在玉米育種選配親本時(shí)，應(yīng)注意親本間農(nóng)藝性狀的相關(guān)性和協(xié)調(diào)性。

關(guān)鍵詞 玉米雜交種;產(chǎn)量;農(nóng)藝性狀;通徑分析;聚類分析

中圖分類號(hào) S 513 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）15-0027-04

Abstract A total of 20 maize hybrids were tested through Randomized Complete Block Design. The 10 agronomic characteristics of yield，ear length，row number and 1 000grain weight were analyzed and showed that the most contribution to the yield was shelling percentage and ear row，they were highly positively correlated. The correlation value showed highly significant correlation with ear height，row number and yield. It was an effective way to increase maize yield by improving 1 000grain weight and seed yield ，increasing ear length and taking into account other agronomic characteristics.

Key words Maize hybrids;Yield;Agronomy character;Path analysis;Cluster analysis

基金項(xiàng)目 新疆自治區(qū)少數(shù)民族特培項(xiàng)目（2017D03014）;新疆自治區(qū)天山青年基金項(xiàng)目（2019Q097）。

作者簡(jiǎn)介 楊明花（1983—），女，新疆昭蘇人， 助理研究員，碩士，從事玉米育種研究。*通信作者，副研究員，碩士，從事玉米育種研究。

收稿日期 2020-12-09

玉米是伊犁河谷的主要糧食作物之一，僅次于小麥，高于所有糧食的單產(chǎn)水平[1]。糧食的產(chǎn)量很大程度取決于玉米的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)是一個(gè)新玉米雜交種大面積繁殖、推廣及利用所必備的重要條件。

玉米籽粒產(chǎn)量是多基因控制的數(shù)量性狀，是多個(gè)農(nóng)藝性狀共同作用的結(jié)果[2-4] 。提高產(chǎn)量是玉米育種的基本目標(biāo)之一。近年來(lái)，性狀與產(chǎn)量的關(guān)系及其在產(chǎn)量構(gòu)成中的作用一直受育種者的關(guān)注。在玉米生產(chǎn)過(guò)程中，其主要農(nóng)藝性狀因生態(tài)環(huán)境和栽培技術(shù)的不同發(fā)生了不同程度的變化，從而影響了玉米產(chǎn)量的形成。為進(jìn)一步明確各農(nóng)藝性狀對(duì)玉米產(chǎn)量的相對(duì)重要性，為育種提供理論依據(jù)[5]，筆者選用20個(gè)玉米雜交種組合為供試材料，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，對(duì)雜交種產(chǎn)量、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、穗行數(shù)、千粒重等10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性的通徑分析。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用伊犁州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的晚熟19個(gè)雜交組合和1個(gè)對(duì)照品種，其品種名稱如下：YL01、YL02、YL03、YL04、YL05、YL06、YL07、YL08、YL09、YL10、YL11、YL12、YL13、YL14、YL15、YL16、YL17、YL18、YL19、YL20（先玉335、CK）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2019年在伊犁州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所綜合試驗(yàn)地進(jìn)行。采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，5行區(qū)，行長(zhǎng)7 m，行距60 cm，小區(qū)面積21 m2，保苗數(shù)61 500株/hm2，收獲時(shí)以中間3行計(jì)產(chǎn)，收獲面積為12.6 m2，田間記載生育期，每小區(qū)連續(xù)取10株，測(cè)得株高、穗位高、莖粗，收獲后每小區(qū)連續(xù)取10個(gè)代表性果穗測(cè)量穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重和出籽率，以小區(qū)產(chǎn)量為產(chǎn)量指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析 采用DPS 15.10高級(jí)版進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同玉米雜交種組合主要農(nóng)藝性狀的比較 從表1可以看出，20個(gè)玉米新組合的株高、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量存在較大差異，而有效穗數(shù)差異較小。組合YL11的株高最高，為326 cm，YL06和YL04次之，分別為314.97和313.1 cm，但相互間差異不顯著，而組合YL15的株高最低。組合YL06的穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，為18.7 cm，YL12、YL02和YL13的穗長(zhǎng)較長(zhǎng)，分別為17.93、17.7和17.73 cm，且相互間差異顯著;組合YL17的穗行數(shù)最多、禿尖最長(zhǎng)，軸最粗，分別為17.03、2.50 cm、4.94 cm，行粒數(shù)最少，產(chǎn)量最低。YL03和YL20的穗行數(shù)分別為15.9和16.2，但相互間差異不顯著，組合YL08的行粒數(shù)最多，為41.13，YL01和YL12的行粒數(shù)較多，分別為39.6和38.97，但相互間差異不顯著。組合YL02和YL04的千粒重最重，分別為446.67和439.33 g，各組合之間差異不顯著，YL13千粒重最輕;組合YL02、YL04和YL19的產(chǎn)量較高，分別為18 082.20、17 573.55和16 943.40 kg/hm2 ，且相互間差異顯著，而組合YL17的產(chǎn)量最低。

相關(guān)系數(shù)是表明各性狀之間相關(guān)程度的指標(biāo)，而通徑系數(shù)則是反映相關(guān)性狀對(duì)單穗粒重作用及對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的相對(duì)重要性大小[6-12]。為揭示各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的作用大小，需進(jìn)一步做通徑分析，以便于更清楚了解對(duì)產(chǎn)量這一性狀相關(guān)發(fā)生的影響程度。

2.2 主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

將主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)列于表2。相關(guān)性分析結(jié)果表明，出籽率、千粒重、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)，禿尖與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，這與玉米育種實(shí)踐相一致。出籽率、千粒重與產(chǎn)量呈顯著正相 關(guān)（R=0.624 2**和0.601 5**）、穗行數(shù)與禿尖和穗粗（R=0.488 4*和0.552 9**）、穗粗與禿尖 （R=0.617 8**）、千粒重與出籽率（R=0.504 6*）之間均呈顯著正相關(guān)。行粒數(shù)與穗行數(shù)（R=-0.456 5）、穗行數(shù)與穗長(zhǎng)（R=-0.441 7*）、軸粗與出籽率（R =-0.438 6*）之間呈顯著負(fù)相關(guān)。在進(jìn)行性狀選擇時(shí)，應(yīng)注重千粒重、穗粗、出籽率和穗行數(shù)的選擇。對(duì)行粒數(shù)與千粒重的選擇時(shí)應(yīng)注意到相互制約關(guān)系，權(quán)衡各性狀的利弊使正效應(yīng)發(fā)揮最大，降低負(fù)效應(yīng)。

2.3 主要農(nóng)藝性狀的通徑分析 為了進(jìn)一步明確各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的直接效應(yīng)與間接效應(yīng)，對(duì)遺傳相關(guān)系數(shù)進(jìn)行通徑分析，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，各性狀對(duì)產(chǎn)量的作用由強(qiáng)到弱依次為千粒重、穗長(zhǎng)、出籽率、穗行數(shù)、生育期、軸粗、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)、穗粗。

2.3.1 千粒重與產(chǎn)量的關(guān)系。千粒重與產(chǎn)量的通經(jīng)系數(shù)為 （P= 0.730 8**），達(dá)極顯著水平，在其他性狀相對(duì)穩(wěn)定的情況下，千粒重增加，產(chǎn)量就相應(yīng)得到提高，說(shuō)明千粒重對(duì)產(chǎn)量的作用很大。增加千粒重，可提高產(chǎn)量，但不可盲目增加千粒重，必須兼顧其他性狀才能獲得較大的豐產(chǎn)效果。

2.3.2

穗長(zhǎng)與產(chǎn)量的關(guān)系。穗長(zhǎng)與產(chǎn)量的直接通經(jīng)系數(shù)為 （P =0.505 6*），對(duì)產(chǎn)量的直接作用較大，即在其他性狀保持相對(duì)穩(wěn)定的情況下，穗長(zhǎng)每增加1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位，產(chǎn)量就相應(yīng)得到提高，說(shuō)明穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的影響較大。增加穗長(zhǎng)有利于提高產(chǎn)量，在增加穗長(zhǎng)的同時(shí)，伴隨著穗粗、穗行數(shù)和禿尖的下降，但下降幅度不大。穗長(zhǎng)的增加有利于千粒重和行粒數(shù)的增加，因此以增加穗長(zhǎng)來(lái)提高產(chǎn)量較容易，是較理想的增產(chǎn)途徑。

2.3.3

出籽率與產(chǎn)量的關(guān)系。出籽率與產(chǎn)量的直接通經(jīng)系數(shù)為 P =0.501 7，通過(guò)其他性狀對(duì)產(chǎn)量的正負(fù)向間接作用相互平衡，說(shuō)明出籽率對(duì)產(chǎn)量的直接作用來(lái)自其本身，采用直接選擇效果較好。

2.3.4

穗行數(shù)對(duì)產(chǎn)量的關(guān)系。穗行數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通經(jīng)系數(shù)（ P =0.461 0*）與禿尖、千粒重呈正向間接效應(yīng)，穗行數(shù)對(duì)產(chǎn)量起負(fù)向間接效應(yīng)。因此，選育高產(chǎn)玉米雜交種時(shí)，對(duì)穗行數(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)不能越多越好，宜適當(dāng)。

2.3.5

生育期與產(chǎn)量的關(guān)系。生育期與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)（ P =0.032 6）為正值，未達(dá)顯著水平。通過(guò)其他性狀對(duì)產(chǎn)量所起的正負(fù)向間接作用都不大，說(shuō)明生育期對(duì)產(chǎn)量的直接作用不太大。在選擇時(shí)，對(duì)生育期進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，從而達(dá)到高產(chǎn)的目的，不宜選擇生育期太晚的品種。

另外禿尖與產(chǎn)量、穗粗與產(chǎn)量、行粒數(shù)與產(chǎn)量和軸粗與產(chǎn)量之間呈負(fù)相關(guān)，且對(duì)產(chǎn)量的直接和間接作用不大，故在選擇時(shí)不作為重點(diǎn)。

2.4 主要農(nóng)藝性狀的聚類分析

對(duì)玉米新組合的11個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，20個(gè)玉米新組合在距離為2.00時(shí)可以劃分為3個(gè)類群，見(jiàn)圖1。

第 Ⅰ 類群有YL01、YL03、YL04、YL05、YL06、YL07、YL09、YL10、YL11、YL12、YL13、YL18、YL19和YL20，共14個(gè)玉米新組合，這一類群株高較高，穗長(zhǎng)較長(zhǎng)，軸較細(xì)，產(chǎn)量較高，屬于穗長(zhǎng)中高產(chǎn)類型，對(duì)于這類材料，以提高分蘗力和千粒重為改良目標(biāo)，以爭(zhēng)取更高產(chǎn)量。

第 Ⅱ 類群有YL02、YL08和YL15 號(hào)共3 個(gè)玉米新品種，這一類群株高較低，禿尖較少，出籽率較高，行粒數(shù)和千粒重較高，產(chǎn)量最高。因此，該類群出籽率高、多粒、高產(chǎn)。對(duì)于這類材料，以提高株高、出籽率、增加穗行數(shù)為育種目標(biāo)。

第Ⅲ類群有YL14、YL16和YL17號(hào)共3個(gè)玉米新組合，這一類群株高相對(duì)適中，穗行數(shù)較多，軸較粗，穗粒數(shù)最少，生育期較長(zhǎng)，產(chǎn)量中等，屬于重粒型中高產(chǎn)類型。對(duì)于這類材料，應(yīng)著重提高千粒重和出籽率來(lái)獲得高產(chǎn)。

3 結(jié)論與討論

在20個(gè)玉米雜交組合中，YL01不僅產(chǎn)量高、生育期短，而且千粒重也最重，穗長(zhǎng)、穗粗均在平均水平之上，比較適合大面積推廣，而高于先玉335的YL02、YL03、YL04、YL05、YL06、YL07等品種的株高、生育期、穗位高等10個(gè)農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析及通徑分析表明，性狀間的相互作用是復(fù)雜的，既相輔相成，也相互制約。某一性狀的加強(qiáng)常常伴隨著其他一些性狀作用的加強(qiáng)和某一性狀作用的削弱，這與何代元等[6-9]的研究一致。要提高單產(chǎn)必須抓住與其相關(guān)的3個(gè)主要農(nóng)藝性狀，即千粒重、穗長(zhǎng)、出籽率，在提高千粒重的同時(shí)，應(yīng)考慮穗行數(shù)的副作用，增加行粒數(shù)及出籽率，同時(shí)應(yīng)控制株高、軸粗、禿尖等其他因素。為了提高玉米育種的選擇效率，有必要對(duì)不同性狀間的相互關(guān)系及材料間的遺傳多樣性進(jìn)行分析。聚類分析在多種作物種質(zhì)資源分類方面得到應(yīng)用，對(duì)于科學(xué)評(píng)價(jià)材料優(yōu)劣的真實(shí)性有較好的效果[10-12] ;通過(guò)聚類分析既可以看出類群間的相互關(guān)系，又可以了解類群內(nèi)各品系的親疏遠(yuǎn)近[13] 。聚類分析為玉米育種中的親本選擇提供了依據(jù)，可以根據(jù)育種目標(biāo)選擇不同類型的材料作為親本選配組合[14] ，以便發(fā)揮農(nóng)藝性狀對(duì)玉米產(chǎn)量的最大作用。綜上所述，在育種實(shí)踐中必須協(xié)調(diào)好各個(gè)農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系，以發(fā)揮每個(gè)農(nóng)藝性狀對(duì)提高玉米高產(chǎn)育種的最大作用。

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