玉米品種的抗病性評(píng)價(jià)及與農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

郗小倩 李洪 王瑞軍 張旭麗 楊志斌

摘要：為了研究玉米農(nóng)藝性狀和病害抗性的關(guān)系，選育出高產(chǎn)高抗的玉米品種，以聯(lián)合體玉米區(qū)試的19個(gè)品種進(jìn)行病害的抗性鑒定，用灰色關(guān)聯(lián)度分析法分析農(nóng)藝性狀與病害抗性的關(guān)系。結(jié)果表明：19個(gè)品種對(duì)莖基腐病和穗腐病的抗性都強(qiáng)，對(duì)絲黑穗病和矮花葉病的抗性都弱，對(duì)大斑病的抗性中等；與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最密切的出籽率與莖基腐病關(guān)系最密切，對(duì)產(chǎn)量影響次之的是穗腐病，對(duì)產(chǎn)量影響排名第四的百粒重與大斑病關(guān)系密切，之后的穗行數(shù)與絲黑穗病關(guān)聯(lián)度最大，與產(chǎn)量成正相關(guān)的株高與矮花葉病關(guān)聯(lián)密切。因此，結(jié)合玉米農(nóng)藝性狀與病害抗性的灰色關(guān)聯(lián)度分析和抗病性鑒定，應(yīng)著重絲黑穗病、大斑病和矮花葉病的抗性選擇。

關(guān)鍵詞：農(nóng)藝性狀；病害抗性；灰色關(guān)聯(lián)度；絲黑穗??；大斑??；矮花葉病；莖基腐??；穗腐病

中圖分類號(hào)：S332.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas2021-0156

Disease Resistance of Maize Varieties： Evaluation and Its Grey Correlation with Agronomic Characters

XI Xiaoqian， LI Hong， WANG Ruijun， ZHANG Xuli， YANG Zhibin

（Institute of Crops in Cold Regions of Shanxi Agricultural University， Datong 037000， Shanxi， China）

Abstract： The aims are to study the relationship between agronomic characters and disease resistance of maize， and to breed maize varieties with high yield and high disease resistance. The disease resistance of 19 varieties in the regional trial of maize in the consortium was identified， and the relationship between agronomic characters and disease resistance was analyzed by grey correlation analysis. The results showed that all the 19 varieties had strong resistance to stem base rot and ear rot， weak resistance to head smut and dwarf mosaic， and medium resistance to large leaf spot. The kernel ratio， which was most closely related to yield， had the closest relationship with stem base rot. Ear rot was the second important factor that affected the yield. 100-grain weight， which ranked fourth in the impact on the yield， was closely related to large leaf spot， and kernel row number was most closely related to head smut. The plant height， which was positively related to the yield， had close relationship with dwarf mosaic. Therefore， the grey correlation analysis and disease resistance identification combining maize agronomic characters with disease resistance should emphasize the selection of resistance to head smut， large leaf spot and dwarf mosaic.

Keywords： agronomic characters； disease resistance； grey correlation degree； head smut； large leaf spot； dwarf mosaic disease； stem base rot； ear rot

0引言

玉米是中國(guó)三大主要糧食生產(chǎn)作物之一，從2012年開始，玉米生產(chǎn)已超過稻谷，位居糧食產(chǎn)量第一位[1]，是世界上重要的糧、經(jīng)、飼兼用作物，現(xiàn)在玉米育種以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、廣適為目標(biāo)[2]。而玉米的產(chǎn)量與玉米病害有相關(guān)的關(guān)系[3]。由于全球氣候變暖，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，栽培制度的改變以及新品種的引進(jìn)與應(yīng)用，致使玉米病蟲種類不斷增加，為害逐年加重[4]，玉米病害一方面可以通過氣象預(yù)測(cè)來防治[5]，也可通過農(nóng)事操作，物理消毒，化學(xué)農(nóng)藥，生物防治等來實(shí)現(xiàn)[6-8]。但是這些防治措施要么對(duì)環(huán)境造成污染，要么耗費(fèi)大量物力財(cái)力。

據(jù)報(bào)道，中國(guó)玉米生產(chǎn)上發(fā)生的病害有30多種，當(dāng)前生產(chǎn)中的病害主要有大斑病、小斑病、絲黑穗病、莖腐病、矮花葉病、穗腐病[9]，均是由真菌或者病毒傳播引起，都會(huì)對(duì)產(chǎn)量及玉米品質(zhì)造成影響[10-14]。對(duì)主要病害進(jìn)行抗性鑒定是玉米新品種跨區(qū)域引種和推廣的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是確保新品種生產(chǎn)安全性的基礎(chǔ)[15]。

灰色關(guān)聯(lián)度分析是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)的定量描述和比較，因此它的適用性廣，在綜合評(píng)價(jià)、判別分析、類型區(qū)劃等方面都有廣泛應(yīng)用。該方法應(yīng)用于水稻、玉米、小麥、大豆等主栽作物品種的綜合評(píng)價(jià)及品種選育，取得了很好效果[16]。迄今為止，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對(duì)玉米產(chǎn)量與相關(guān)性狀間關(guān)系進(jìn)行的研究報(bào)道也很多[17-21]。另外，灰色關(guān)聯(lián)度還可以分析玉米綜合品質(zhì)，對(duì)玉米品質(zhì)進(jìn)行更加全面的評(píng)價(jià)[22-25]。

本研究對(duì)2020年晉玉科企聯(lián)合體的19份區(qū)試玉米品種進(jìn)行了絲黑穗病，莖基腐病，穗腐病，大斑病，矮花葉病的抗性評(píng)價(jià)；利用灰色關(guān)聯(lián)度分析的方法對(duì)玉米的主要農(nóng)藝性狀及5種病害間的相互關(guān)系進(jìn)行分析，以期為玉米優(yōu)良品種的選育和育種效率提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

供試的19個(gè)玉米品種為‘玉農(nóng)215’、‘RF1810’、‘太育184’、‘中博314’、‘龍?zhí)?09’、‘RF1804’、‘RF1915’、‘太玉189’、‘龍?zhí)?11’、‘太玉919’、‘太育1881’、‘太育211’、‘RF1803’、‘賽博183’、‘RF1914’、‘龍?zhí)?10’、‘太育1910’、‘太育213’、‘賽博191’，均由晉玉科企聯(lián)合體提供。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

1.2.1抗病性鑒定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法抗病性鑒定實(shí)驗(yàn)報(bào)告由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院提供。2020年5月1日至2020年10月15日，4種真菌病害均在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)鑒定病圃進(jìn)行。玉米矮花葉病鑒定地點(diǎn)設(shè)在山西省農(nóng)科院小麥研究所試驗(yàn)地。

抗病鑒定圃設(shè)置：（1）真菌病害：玉米絲黑穗病，大斑病，莖基腐病，穗腐病4種真菌病害的鑒定材料順序排列。鑒定小區(qū)行長(zhǎng)4.5 m，每份材料種植2行，每穴留苗2株，重復(fù)2次，土壤肥力和管理水平和大田相同。（2）病毒病害：玉米矮花葉病每圃每份材料種植1行，行長(zhǎng)6 m，行距0.6 m，株距0.3 m，重復(fù)2次。

接種方法及時(shí)期：（1）玉米絲黑穗?。号c播種同步進(jìn)行。在播種時(shí)，將配置好的0.1%菌土以每穴100 g用量，覆蓋玉米種子。（2）玉米大斑?。翰捎脟婌F法接種及病殘?bào)w接種，在10葉期至抽雄初期進(jìn)行接種。（3）玉米穗腐?。航臃N采用牙簽法。接種時(shí)期為果穗吐絲后10～15天，以花絲開始萎蔫為標(biāo)志。牙簽接種法時(shí)選用適宜果穗，將2根牙簽并排插入果穗中部。（4）玉米莖腐病：接種采用埋根法。接種時(shí)期為玉米展13葉至抽雄期，也可提前至10葉期。（5）玉米矮花葉病：玉米5～7葉期進(jìn)行汁液摩擦接種，每株接種兩片葉，隔10天后對(duì)未發(fā)病植株再補(bǔ)接一次。

病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1248）》及《國(guó)家玉米區(qū)試品種抗病蟲鑒定方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.2.2農(nóng)藝性狀測(cè)定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法實(shí)驗(yàn)于2020年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高寒區(qū)作物研究所實(shí)驗(yàn)田內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2（5 m×4 m）。4月27日人工點(diǎn)播種植，試驗(yàn)期間澆水4次（5月1日、5月16日、6月26日、8月5日），追肥一次（6月24日），7月2日除草一次，播前整地，配合基肥混施5%毒辛顆粒劑15 kg/hm2。生育期內(nèi)調(diào)查生育期、株高和穗位，收獲后進(jìn)行考種，確定穗粗、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗粒重和百粒重。

1.3分析方法

用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，并進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。將19個(gè)品種的農(nóng)藝性狀及5個(gè)病害視為一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)性狀指標(biāo)看作灰色系統(tǒng)中的一個(gè)因素，設(shè)參考數(shù)列為X0，其余性狀為比較數(shù)列Xi（i=1，2，…，8）。由于系統(tǒng)中各性狀因素的量綱（或單位）不同，無法進(jìn)行比較，因此需要對(duì)原始數(shù)據(jù)消除量綱（或單位），轉(zhuǎn)換為可比較的數(shù)據(jù)序列。常用的標(biāo)準(zhǔn)化變換方法見公式（1）。

式中，X0i（k）為原始數(shù)據(jù)，X0i為同一性狀均值，S0i為同一性狀標(biāo)準(zhǔn)差，X’0i（k）為處理后數(shù)據(jù)。參數(shù)Xi與參考數(shù)列X0的關(guān)聯(lián)系數(shù)和ri關(guān)聯(lián)度按照公式（2）和公式（3）計(jì)算。

關(guān)聯(lián)度是關(guān)聯(lián)系數(shù)的算術(shù)平均值，根據(jù)關(guān)聯(lián)度大小就可以確定比較數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)程度，從而判斷比較數(shù)列的重要性。當(dāng)參考數(shù)列不止一個(gè)時(shí)，通過計(jì)算各個(gè)參考數(shù)列與比較數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)度就構(gòu)成關(guān)聯(lián)矩陣[26]。

2結(jié)果與分析

2.1玉米品種抗病性鑒定

由表1可看出，19個(gè)品種中對(duì)絲黑穗病的抗性總體最弱，有一個(gè)高感品種，15個(gè)易感品種，占比84.2%，只有3個(gè)中抗品種；對(duì)莖基腐病的抗性評(píng)價(jià)結(jié)果中，有8個(gè)高抗品種，8個(gè)中抗品種，3個(gè)抗性品種，總體對(duì)莖基腐病的抗性優(yōu)良；對(duì)于穗腐病，有1個(gè)高抗品種，5個(gè)中抗品種，其余均為抗性品種，總體抗性良好；對(duì)于大斑病，有1個(gè)高抗品種，9個(gè)中抗品種，5個(gè)抗性品種，4個(gè)易感品種；對(duì)于矮花葉病，有3個(gè)高感品種，14個(gè)易感品種，占比89.47%，只有2個(gè)中抗品種，總體抗性弱。

2.2玉米品種產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

根據(jù)關(guān)聯(lián)分析原理，關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系密切，關(guān)聯(lián)度小的數(shù)列與參考數(shù)列關(guān)系疏遠(yuǎn)。從表2可以看出，玉米產(chǎn)量與其他性狀的關(guān)聯(lián)度排序依次為：出籽率>穗腐病>行粒數(shù)>百粒重>穗行數(shù)>穗粗>單穗粒重>矮花葉病>穗位>株高>凸尖長(zhǎng)>大斑病>絲黑穗病>穗長(zhǎng)>生育期>莖基腐病。

2.3玉米性狀間的相互關(guān)系

分別以玉米各性狀為參考數(shù)列，其他性狀為比較數(shù)列，計(jì)算各性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，構(gòu)成關(guān)聯(lián)矩陣，如表3。

由表3可知，與絲黑穗病關(guān)系密切度的排序是：穗行數(shù)>莖基腐病>出籽率>生育期>行粒數(shù)>凸尖長(zhǎng)>百粒重>單穗粒重>穗粗>穗腐病>矮花葉病>株高>大斑病>穗位>穗長(zhǎng)>產(chǎn)量。與莖基腐病關(guān)系密切度排序?yàn)椋撼鲎崖?gt;絲黑穗病>大斑病>生育期>穗行數(shù)>行粒數(shù)>穗腐病>株高>穗粗>穗位>矮花葉病>單穗粒重>穗長(zhǎng)>產(chǎn)量>禿尖長(zhǎng)>百粒重。

與穗腐病關(guān)系密切度排序?yàn)椋寒a(chǎn)量>單穗粒重>穗位>生育期>禿尖長(zhǎng)>出籽率>穗長(zhǎng)>株高>穗粗>矮花葉病>百粒重>行粒數(shù)>莖基腐病>大斑病>絲黑穗病>穗行數(shù)。

與大斑病關(guān)系密切度排序?yàn)椋呵o基腐病>行粒數(shù)>百粒重>出籽率>株高>穗長(zhǎng)>穗腐病>矮花葉病>穗行數(shù)>生育期>禿尖長(zhǎng)>絲黑穗病>穗位>單穗粒重>產(chǎn)量>穗粗。

與矮花葉病關(guān)系密切度排序?yàn)椋核胛?gt;株高>禿尖長(zhǎng)>穗腐病>產(chǎn)量>單穗粒重>穗行數(shù)>百粒重>大斑病>絲黑穗病>穗粗>行粒數(shù)>穗長(zhǎng)>莖基腐病>生育期>出籽率。

與生育期關(guān)系密切度排序?yàn)椋核敫?gt;單穗粒重>禿尖長(zhǎng)>穗位>莖基腐病>出籽率>行粒數(shù)>絲黑穗病>百粒重>穗粗>大斑病>穗行數(shù)>穗長(zhǎng)>矮花葉病>株高>產(chǎn)量。

與株高關(guān)系密切度排序?yàn)椋撼鲎崖?gt;矮花葉病>穗粗>穗腐病>大斑病>行粒數(shù)>莖基腐病>產(chǎn)量>百粒重>禿尖長(zhǎng)>絲黑穗病>穗行數(shù)>穗長(zhǎng)>穗位>生育期>單穗粒重。

與穗位關(guān)系密切度排序?yàn)椋盒辛?shù)>穗腐病>矮花葉病>禿尖長(zhǎng)>生育期>出籽率>單穗粒重>穗長(zhǎng)>百粒重>產(chǎn)量>莖基腐病>大斑病>穗粗>絲黑穗病>株高>穗行數(shù)。

與穗粗關(guān)系密切度排序?yàn)椋撼鲎崖?gt;行粒數(shù)>株高>單穗粒重>穗腐病>產(chǎn)量>莖基腐病>絲黑穗病>生育期>穗行數(shù)>矮花葉病>穗位>百粒重>穗長(zhǎng)>禿尖長(zhǎng)>大斑病。

與穗長(zhǎng)關(guān)系密切度排序?yàn)椋憾d尖長(zhǎng)>行粒數(shù)>單穗粒重>出籽率>穗腐病>穗位>百粒重>大斑病>穗行數(shù)>矮花葉病>生育期>株高>穗粗>絲黑穗病>產(chǎn)量>莖基腐病。

與禿尖長(zhǎng)關(guān)系密切度排序?yàn)椋核腴L(zhǎng)>穗腐病>行粒數(shù)>穗行數(shù)>矮花葉病>穗位>生育期>絲黑穗病>百粒重>株高>大斑病>產(chǎn)量>出籽率>穗粗>莖基腐病>單穗粒重。

與穗行數(shù)關(guān)系密切度排序?yàn)椋航z黑穗病>行粒數(shù)>禿尖長(zhǎng)>產(chǎn)量>莖基腐病>矮花葉病>穗粗>穗長(zhǎng)>大斑病>生育期>株高>穗腐病>出籽率>單穗粒重>穗位>百粒重。

與行粒數(shù)關(guān)系密切度排序?yàn)椋核胛?gt;出籽率>穗長(zhǎng)>穗行數(shù)>穗粗>禿尖長(zhǎng)>產(chǎn)量>大斑病>生育期>穗腐病>莖基腐病>株高>絲黑穗病>百粒重>矮花葉病>單穗粒重。

與單穗粒重密切度排序?yàn)椋核敫?gt;出籽率>穗長(zhǎng)>生育期>穗粗>穗位>百粒重>產(chǎn)量>矮花葉病>絲黑穗病>大斑病>穗行數(shù)>莖基腐病>株高>行粒數(shù)>禿尖長(zhǎng)。

與百粒重關(guān)系密切度排序?yàn)椋寒a(chǎn)量>大斑病>穗腐病>單穗粒重>穗位>穗長(zhǎng)>生育期>絲黑穗病>矮花葉病>行粒數(shù)>出籽率>禿尖長(zhǎng)>株高>穗粗>穗行數(shù)>莖基腐病。

與出籽率關(guān)系密切度排序?yàn)椋呵o基腐病>產(chǎn)量>株高>行粒數(shù)>單穗粒重>穗粗>穗腐病>穗長(zhǎng)>絲黑穗病>穗位>生育期>大斑病>百粒重>穗行數(shù)>禿尖長(zhǎng)>矮花葉病。

3討論與結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果表明，2020年聯(lián)合體區(qū)試實(shí)驗(yàn)中，對(duì)產(chǎn)量影響最大的性狀是出籽率，穗腐病次之，之后依次為行粒數(shù)、百粒重、穗行數(shù)、穗粗、單穗粒重、矮花葉病、穗位、株高、禿尖長(zhǎng)、大斑病、絲黑穗病、穗長(zhǎng)、生育期，莖基腐病影響最小。根據(jù)農(nóng)藝性狀間的關(guān)聯(lián)程度分析，對(duì)產(chǎn)量影響最大的出籽率與莖基腐病關(guān)系最密切；對(duì)產(chǎn)量影響次之的是穗腐??；對(duì)產(chǎn)量影響排名第四的百粒重與大斑病關(guān)系密切，之后的穗行數(shù)與絲黑穗病關(guān)聯(lián)最大，之前有研究表明株高與產(chǎn)量成顯著正相關(guān)[27]，與矮花葉病關(guān)聯(lián)密切；結(jié)合抗病性鑒定的結(jié)果，該玉米區(qū)試品種對(duì)莖基腐病和穗腐病的抗性均表現(xiàn)優(yōu)良，應(yīng)著重絲黑穗病、大斑病和矮花葉病的抗性選擇。

玉米抗病性對(duì)玉米產(chǎn)量有重要影響，在玉米高產(chǎn)育種工作中，加入玉米抗病性的篩選，不僅可以提高玉米抗性需求，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量目標(biāo)，還可以減少農(nóng)藥使用，提高玉米品質(zhì)，這是玉米高品質(zhì)育種的要求，符合時(shí)代進(jìn)步的體現(xiàn)，在今后，高品質(zhì)玉米品種的選育才是育種的方向。

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