14 個鮮食甜糯玉米新組合產(chǎn)量相關(guān)性狀分析與品種篩選

范 瑞，陳永欣，邢 磊，董立紅，李文和，阮福林

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 玉米研究所，山西 忻州 034000）

玉米是我國主要的糧食作物之一，是我國糧食增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的主力軍。我國玉米生產(chǎn)包括籽粒玉米、鮮食玉米及青貯玉米[1]。而鮮食玉米年種植面積近130 萬hm2，其中，糯玉米作為鮮食玉米的主力軍，種植面積占總面積的60%以上[2]。糯玉米起源于我國，由美洲玉米傳入我國后因自然選擇而發(fā)生改變，導(dǎo)致基因突變，被育種家發(fā)現(xiàn)后，經(jīng)人為選擇培育后產(chǎn)生的新型糯質(zhì)類型[3-4]。糯玉米作為特用型玉米，與普通玉米相比，其支鏈淀粉含量高達95%以上，支鏈淀粉黏滯性強、透明度高，是良好的食品加工、紡織、造紙等的重要原料。其富含多種維生素、氨基酸，口感軟糯，清香滿口，適口性極好[5-7]。甜玉米食品作為一種營養(yǎng)品和保健品，深受大眾喜愛，特別是甜玉米罐頭和速凍鮮果穗等產(chǎn)品的出現(xiàn)，大大豐富了人們的餐桌和休閑生活，并且其生產(chǎn)和出口已經(jīng)成為創(chuàng)匯主要渠道[8]。糯、甜玉米是2 種特殊的玉米類型，具有比普通玉米更獨立的內(nèi)在組成，表現(xiàn)出特有的籽粒構(gòu)造、營養(yǎng)成分、加工品質(zhì)和食用風(fēng)味等特征[9]。近年來，隨著國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，鮮食玉米生產(chǎn)在提高糧食生產(chǎn)能力，調(diào)整種植業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快國家農(nóng)業(yè)化進程、改善人們飲食結(jié)構(gòu)以及提高我國農(nóng)業(yè)效益，使農(nóng)民實現(xiàn)增收等方面發(fā)揮了重要作用，其重要地位已逐漸顯現(xiàn)[10-11]。青棒加工與速凍技術(shù)的基本成熟，更加快了我國鮮食玉米在全國多省市的發(fā)展速度，鮮食玉米產(chǎn)業(yè)前景廣闊。但是在鮮食玉米發(fā)展過程中，依然存在一些問題，如我國農(nóng)村種植的糯玉米多屬于地方品種，分布面廣但面積小，產(chǎn)量低，品種單一；育種研究工作滯后，加工專用型甜糯玉米品種缺少。而甜玉米育種多采取二環(huán)系法，通過普通玉米與甜玉米雜交，時間長、目標(biāo)率低，導(dǎo)致很難培育出突破性的新品種。生產(chǎn)過程中農(nóng)民使用的種子質(zhì)量參差不齊，研究單位育出的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、綜合性狀好的品種得不到及時推廣應(yīng)用，推廣力度和途徑缺乏，使得我國鮮食玉米產(chǎn)品走不出國門，在國際市場沒有競爭力[12-13]。品種問題是核心問題，特用和專用玉米品種的培育對于調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、滿足市場需求具有重要作用，同時也極大地滿足了人們對于高品質(zhì)生活的需求[14]，多抗廣適、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、甜糯鮮香型品種仍將是生產(chǎn)和市場最為需求的，提高經(jīng)濟效益也成為玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向[15-16]。

本研究以經(jīng)過2 a 生產(chǎn)試驗的14 個甜糯玉米新組合為材料，分別從株高、穗位、穗長、穗粗、禿尖、行粒數(shù)等農(nóng)藝性狀的角度出發(fā)，分析不同品種對產(chǎn)量的影響，旨在篩選出適宜在山西地區(qū)種植，能夠滿足鮮食玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的多抗廣適、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)鮮食玉米優(yōu)良組合。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本試驗選取忻州（112°44′E，38°24′N）、五臺（113°16′E，38°44′N）、陽曲（112°41′E，38°4′N）、榆次（112°43′E，37°42′N）、屯留（112°54′E，36°19′N）5 個甜糯玉米試驗田，各試驗田前茬作物均為糯玉米，地勢平坦，肥力中等，灌溉條件良好，全年日均溫在8～12 ℃，10 ℃以上有效積溫≥3 300 ℃，年平均降雨量為547.1 mm，降水集中在6—9 月。

1.2 試驗材料

試驗在忻州試點進行，并對其他4 個試點進行組合考察。以14 個組合為試驗材料參加2019、2020 年生產(chǎn)試驗。其中京科糯2000 和晉超甜1 號分別為糯玉米組和甜玉米組的對照，進行試驗的組合分別為盛白糯1 號、龍玉甜糯5 號、白糯99 號、晉彩糯2 號、晉彩糯3 號、晉糯12、雙惠彩糯2 號、晉黑糯1 號、品 黑 糯482、迪 甜16 號、迪 黑 甜156、迪甜7 號。

1.3 試驗方法

試驗設(shè)14 個處理，即每1 個組合為1 個處理，每個試驗點按照隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置3 次重復(fù)。每個小區(qū)面積12 m2（行長5 m，行距0.6 m，共4 行）。對照分別為京科糯2000 和晉超甜1 號。密度為5.25 萬 株/hm2。4 月28 日 播 種，5 月24 日 間 苗、定苗。播種前施磷酸二銨450 kg/hm2，6 月5 日施尿素300 kg/hm2。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 田間性狀調(diào)查 試驗進行田間性狀調(diào)查，主要包括株高、穗位、穗長、穗粗、行粒數(shù)和粒色等性狀。在甜、糯玉米最佳采收期，采摘并考查鮮果穗性狀，測試其口感，包括甜糯鮮香程度、果皮薄厚程度、是否有皮渣、是否有嚼勁等，并按單個小區(qū)（12 m2）對組合進行測產(chǎn)，再折合計算產(chǎn)量。

1.4.2 抗病性鑒定 試驗委托山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院抗病接種綜合鑒定中心對14 個組合進行抗病性鑒定。

1.4.3 室內(nèi)考種 為便于考種一致性，甜玉米在授粉后23 d、糯玉米在授粉后25 d 進行采收考種。田間收獲后，每個小區(qū)挑選有代表性的20 穗果穗，將其分別裝入尼龍袋，寫好標(biāo)簽，并標(biāo)明其作物、品種名稱及收獲日期。將每個小區(qū)20 穗鮮果穗直接進行室內(nèi)考種后，對果穗的穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗質(zhì)量進行測定，接著將單穗脫粒并稱質(zhì)量，測定其千粒質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用WPS Office 中的Excel 軟件對數(shù)據(jù)進行處理及作圖；使用軟件IBM SPSS Statistics 26.0 對數(shù)據(jù)進行方差分析和相關(guān)性分析；使用最小顯著性差異法（LSD）進行多重比較（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同組合農(nóng)藝性狀分析

2.1.1 不同組合株高比較分析 由圖1 可知，9 個糯玉米組合中，龍玉甜糯5 號、白糯99、晉彩糯2 號晉彩糯3 號的株高顯著低于對照京科糯2000（P＜0.05），品黑糯482 株高顯著高于對照京科糯2000（P＜0.05）。3 個甜玉米組合中，迪甜7 號株高與對照晉超甜1 號相比無顯著性差異（P＞0.05），甜16 號和迪黑甜156 的株高顯著低于對照晉超甜1 號（P＜0.05）。

圖1 玉米組合株高比較Fig.1 Comparison of plant height of maize combinations

2.1.2 不同玉米組合穗位高、穗長和穗粗的比較分析 由圖2 可知，9 個糯玉米組合中，龍玉甜糯5 號、白糯99、晉彩糯2 號、晉彩糯3 號、晉糯12 穗位高顯著低于對照京科糯2000（P＜0.05），其他4 個組合與對照京科糯2000相比無顯著差異（P＞0.05）。3個甜玉米組合中，迪甜16 號、迪黑甜156 穗位高顯著低于對照晉超甜1 號（P＜0.05），迪甜7 號與對照穗位高無顯著差異（P＞0.05）。

圖2 玉米組合穗位高比較Fig.2 Comparison of ear height of maize combinations

從圖3 可以看出，9 個糯玉米組合中，與對照相比，只有雙惠彩糯2 號果穗穗長顯著大于對照（P＜0.05），盛白糯1 號、龍玉甜糯5 號、白糯99、晉彩糯3 號、晉黑糯1 號和品黑糯482 果穗穗長顯著小于對照（P＜0.05），其中，龍玉甜糯5 號穗長最小，品黑糯482 次之。3 個甜玉米組合中，只有迪黑甜156 果穗穗長顯著小于對照晉超甜1 號（P＜0.05），迪甜16 號與迪甜7 號與對照晉超甜1 號無顯著差異（P＞0.05）。糯玉米組合盛白糯1號、白糯99、晉彩糯2號、晉彩糯3 號、晉糯12 穗長較長并接近，約為20 cm。在沒有禿尖的前提下，對產(chǎn)量有一定的促進作用。

圖3 玉米組合穗長比較Fig.3 Comparison of ear length of maize combinations

玉米穗部性狀中穗粗對產(chǎn)量的直接效應(yīng)均為正值，其他性狀穩(wěn)定的條件下，適當(dāng)增加穗粗可以提高產(chǎn)量。從圖4 可以看出，糯玉米組合中，白糯99 穗粗顯著大于京科糯2000（P＜0.05）,晉黑糯1 號穗粗顯著小于京科糯2000（P＜0.05），其他組合與對照無明顯差異（P＞0.05）。甜玉米組合中，所有組合穗粗與晉超甜1 號均無顯著差異（P＞0.05）。

圖4 玉米組合穗粗比較Fig.4 Comparison of ear diameter of maize combinations

由圖5 可知，各組合的禿尖長度不完全相同，龍玉甜糯5 號、白糯99、品黑糯482 禿尖長顯著低于對照京科糯2000（P＜0.05），晉彩糯2 號和雙惠彩糯2 號禿尖長顯著大于對照京科糯2000（P＜0.05），其他組合與對照相比差異不顯著（P＞0.05）。甜玉米組合中，迪甜16 號與迪黑甜156 禿尖長顯著低于晉超甜1 號（P＜0.05)，迪甜7 號與對照無顯著差異（P＞0.05）。

圖5 玉米組合禿尖長比較Fig.5 Comparison of bare tip length of maize combinations

由表1 可知，糯玉米組合中，雙惠彩糯2 號行粒數(shù)與對照無顯著差異（P＞0.05），其他組合穗行數(shù)均顯著大于對照京科糯2000（P＜0.05）；甜玉米組合中，所有組合穗行數(shù)與晉超甜1 號相比，均無顯著差異（P＞0.05）（表2）。

表1 不同糯玉米組合玉米產(chǎn)量性狀Tab.1 Yield traits of different waxy maize combinations

表2 不同甜玉米組合玉米產(chǎn)量性狀Tab.2 Yield traits of different sweet maize combinations

2.2 不同品種外觀品質(zhì)及食味鑒定

根據(jù)國家鮮食玉米感官等級指標(biāo)測定，將14 個玉米組合進行外觀品質(zhì)及食味鑒定，結(jié)果顯示（表3），在外觀上，盛白糯1 號、白糯99、晉彩糯2 號、晉彩糯3 號、品黑糯482、京科糯2000、晉超甜1 號、迪甜16 號、迪黑甜156 和迪甜7 號評級為一級，其他為二級。在色澤上，盛白糯1 號、龍玉甜糯5 號、白糯99、晉 彩 糯2 號、晉彩糯3 號、晉糯12、京科 糯2000、晉超甜1 號、迪甜16 號、迪甜7 號 評 級 為 一級，其他為二級。在籽粒排列上，晉彩糯2 號和迪甜7 號為二級，其他都為一級。

表3 不同組合玉米外觀品質(zhì)及食味鑒定Tab.3 Appearance quality and taste identification of different maize combinations

從表3 可以看出，在飽滿度上，龍玉甜糯5 號、晉糯12、晉黑糯1 號和品黑糯482 為二級，其他為一級。在柔嫩度上，盛白糯1 號、龍玉甜糯5 號和雙惠彩糯2 號為二級，其他為一級。在食味口感上，盛白糯1 號、龍玉甜糯5 號、晉糯12、雙惠彩糯2 號和迪黑甜156 為二級，其他為一級。在種皮厚度上，龍玉甜糯5 號、白糯99、晉彩糯2 號、晉彩糯3 號、京科糯2000、晉超甜1 號、迪甜16 號和迪甜7 號為一級，其他為二級。綜合評定結(jié)果是白糯99、晉彩糯2 號、晉彩糯3 號、迪甜16 號和迪甜7 號外形美觀，籽粒飽滿，整齊，適口性好。

2.3 不同玉米品種產(chǎn)量比較分析及方差分析

從圖6 可以看出，糯玉米組合龍玉甜糯5 號和晉黑糯1 號產(chǎn)量顯著低于對照京科糯2000（P＜0.05），其他糯玉米組合產(chǎn)量與對照京科糯2000 無顯著差異（P＞0.05），所有甜玉米組合產(chǎn)量與對照晉超甜1 號均無顯著差異（P＞0.05）。

圖6 玉米組合產(chǎn)量比較Fig.6 Yield comparison of different maize combinations

2.4 不同農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

從表4 可以看出，禿尖和穗長，行粒數(shù)和穗長呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），行粒數(shù)和穗行數(shù)呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），穗粗和穗長呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；其他性狀之間相關(guān)性不顯著。

表4 不同農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析Tab.4 Correlation analysis of different agronomic traits

2.5 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系

玉米產(chǎn)量受多基因控制,各性狀通過自身直接效應(yīng)和各性狀彼此間的間接效應(yīng)來實現(xiàn)。產(chǎn)量性狀之間既相互制約又相互連鎖，且產(chǎn)量性狀與產(chǎn)量的相關(guān)程度不同。從圖7 可以看出，行粒數(shù)、穗長及穗行數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較高，分別為0.93、0.82 和0.80，株高與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最低，為0.5。在生產(chǎn)季節(jié)允許的前提下，生長期越長，其生物量積累越多。因此，在性狀選擇時，應(yīng)加大對行粒數(shù)、穗長和穗行數(shù)的重視，同時也要保證一定的穗粗和穗位高，盡量減少禿尖長，對株高可相對放寬選擇尺度。

圖7 玉米主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)Fig.7 Correlation coefficient between main agronomic characteristics and yield of maize

2.6 不同玉米組合抗性比較分析

從表5 可以看出，在2 a 生產(chǎn)試驗田自然發(fā)病過程中，龍玉甜糯5 號有2%的空稈率，晉彩糯2 號和晉黑糯1 號均有1%的雙穗率；其他品種的倒伏率、倒折率、空稈率和雙穗率均為0，表現(xiàn)良好。不同玉米組合抗病鑒定結(jié)果如表6 所示。

表5 不同玉米組合的田間莖稈調(diào)查Tab.5 Stalk investigation of different maize combinations

表6 不同玉米組合抗病鑒定結(jié)果Tab.6 The results of disease resistance identification of different maize combinations

從表6 可以看出，盛白糯1 號、龍玉甜糯5 號、晉糯12、雙惠彩糯2 號、迪甜156 中抗莖基腐病，迪甜7 號和雙惠彩糯2 號高抗莖基腐?。话着?9、晉彩糯2 號抗穗腐病，龍玉甜糯5 號、品黑糯482 感穗腐病，3 個甜玉米組合均高感穗腐??；晉糯12 感大斑病，其他組合均對大斑病有抗性；晉彩糯3 號、雙惠彩糯2 號、晉黑糯1 號、品黑糯482 和迪甜16 中抗絲黑穗病，其他組合不同程度的感或高感絲黑穗病。對于矮花葉病，只有晉黑糯1 號中抗矮花葉病，其他組合不同程度的感或高感矮花葉病。甜玉米組合由于其自身特質(zhì)都易穗腐，其中，迪甜7 號高抗莖基腐，迪甜156 中抗莖基腐，二者表現(xiàn)良好。

3 結(jié)論與討論

通過以上產(chǎn)量性狀的比較與分析，可以得出，2 a 生產(chǎn)試驗中，9 個糯玉米組合中龍玉甜糯5 號產(chǎn)量顯著小于對照，龍玉甜糯5 號穗長最短，與其他組合相比穗位偏低，禿尖最短，抗病鑒定結(jié)果為感絲黑穗、感穗腐。晉黑糯1 號產(chǎn)量顯著小于對照，穗粗顯著小于對照，感莖腐病，外形色澤表現(xiàn)不如其他組合。其他7 個糯玉米組合在2 a 生產(chǎn)試驗中產(chǎn)量性狀均表現(xiàn)良好。3 個甜玉米組合中，所有組合產(chǎn)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)以及穗長、穗粗與對照均無顯著差異，迪甜16 號和迪甜156 禿尖長顯著低于對照，迪甜7 號高抗莖腐，表現(xiàn)良好。綜合各組合的產(chǎn)量性狀、抗性和果穗感官等級3 個方面，白糯99、晉彩糯2 號、晉彩糯3 號、晉糯12、迪甜16 號、迪甜156 和迪甜7 號產(chǎn)量穩(wěn)定，田間性狀表現(xiàn)良好，抗性好，更適宜在山西地區(qū)種植。

玉米產(chǎn)量構(gòu)成的三大要素分別是穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒質(zhì)量[17]。穗部性狀對產(chǎn)量構(gòu)成的影響不僅是通過本身的直接效應(yīng)，更是通過本身性狀和與其他性狀的綜合間接效應(yīng)來實現(xiàn)的。在選擇這些性狀時，必須全面考慮性狀間存在的相互促進或制約關(guān)系；在影響產(chǎn)量的諸多因素中，千粒質(zhì)量、穗長、行粒數(shù)是決定性因素，在選擇性狀時，在注重對這3 個決定性因素選擇的基礎(chǔ)上，增加穗粗，提高出籽率，協(xié)調(diào)好穗行數(shù)與出籽率，穗軸粗與出籽率之間的相互制約關(guān)系，就有望選出產(chǎn)量較高的雜交種[18-19]。本試驗表明，鮮食甜糯玉米組合的行粒數(shù)、穗長及穗行數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較高，分別為0.93、0.82 和0.80，株高與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最低，為0.50。因此，在性狀選擇時，應(yīng)加大對行粒數(shù)、穗長和穗行數(shù)的重視，同時也要保證一定的穗粗和穗位高，盡量減少禿尖長，對株高可相對放寬選擇尺度。

糯玉米和甜玉米作為鮮食玉米的主要類型，二者各具特點，培育兼具二者特點的優(yōu)質(zhì)甜加糯玉米新品種既可豐富鮮食玉米種類，又可適應(yīng)市場需求，還能滿足群眾對鮮食玉米即食需求，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。育種工作者需明確市場發(fā)展方向，結(jié)合國家結(jié)構(gòu)性改革政策，培育多抗廣適、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、甜糯鮮香型品種迎合市場需求[20]。雖然鮮食玉米發(fā)展速度明顯加快，但甜、糯玉米種質(zhì)資源依然有待進一步改良和創(chuàng)新，遺傳機理需進一步完善，育種手段需要進一步更新，需利用先進的分子技術(shù)培育優(yōu)異品種[21]。

隨著全球變暖，玉米病蟲害持續(xù)加重，一些得到控制的病蟲害再次猖獗，對玉米生產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴重威脅[22]。絲黑穗病、黑粉病和莖腐病是世界性的玉米病害，2000 年我國玉米發(fā)病面積達180 萬hm2。在我國東北、華北、華中和西北的春玉米產(chǎn)區(qū)，平均發(fā)病率為6%的絲黑穗病為主要病害。我國玉米每年因絲黑穗病危害減產(chǎn)嚴重，達30 萬t。而在溫暖干燥的春播區(qū)，發(fā)病率為5%～10%的玉米黑粉病較為嚴重，一般可造成產(chǎn)量損失30%～80%。發(fā)病率在5%～7%的玉米莖腐病在我國玉米產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，且主推品種大部分感此病，一般會造成10%～20%的減產(chǎn)，嚴重的減產(chǎn)高達50%以上，嚴重影響玉米品質(zhì)，對玉米生產(chǎn)極為不利[23-24]。結(jié)合育種工作，對于玉米品種抗病蟲能力提出了新的要求，選用抗病蟲害的玉米品種是最安全、經(jīng)濟、有效的防治措施。但市場上普遍推廣的品種抗蟲能力相對較弱，需要借助相關(guān)除蟲產(chǎn)品來進行有效滅蟲。因此，培育抗病蟲害、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、甜糯鮮香的優(yōu)質(zhì)甜糯玉米品種依然是迫切需要。