玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素的通徑分析

王輝,張曉祥,王平喜,張懷勝,陳士林

（1.河南科技學院生命科技學院,河南 新鄉(xiāng) 453003;2.現(xiàn)代生物育種河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南 新鄉(xiāng) 453003）

本試驗以115 個玉米雜交組合為研究對象,在對6 個主要產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量進行相關(guān)分析的基礎(chǔ)上,利用通徑分析將遺傳相關(guān)系數(shù)分解為直接作用和間接作用,進一步解釋各性狀在玉米產(chǎn)量組成中的相對重要性，探討各產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的影響,從而為玉米高產(chǎn)育種提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用河南科技學院玉米課題組新選育的115 個玉米雜交組合為試驗材料.

1.2 試驗方法

試驗在河南科技學院輝縣試驗田進行,土質(zhì)肥沃,土地平整,通透性好.采用隨機區(qū)組設(shè)計,3 次重復,1行區(qū),行長5 m,行距0.6 m,株距0.25 m,密度5 000 株/667 m2.田間管理與常規(guī)生產(chǎn)田管理相同.成熟時每小區(qū)隨機選擇10 株收獲,進行室內(nèi)考種,調(diào)查產(chǎn)量和穗數(shù)、小區(qū)穗粒質(zhì)量、穗粗、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù).

1.3 主要性狀調(diào)查與測定方法

穗數(shù):成熟時收獲的果穗數(shù)量,用個表示;小區(qū)穗粒質(zhì)量:不同組合脫粒稱質(zhì)量,用kg 表示;穗長:選取10 個代表性果穗,測量穗基部到頂部的長度,取平均值,用cm 表示;穗粗:選取10 個代表性果穗,測量果穗中部的直徑,取平均值,用cm 表示;穗行數(shù):選取10 個代表性的果穗,測量每個果穗一圈的穗行數(shù),取其平均值;行粒數(shù):選取10 個代表性的果穗,測量1～2 個整齊穗行的籽粒數(shù),取其平均值;小區(qū)產(chǎn)量:將收獲的果穗風干或烘干,然后稱質(zhì)量,得到產(chǎn)量,用kg 表示.

1.4 分析方法

采用Microsoft Excel2016 和SPSS17.0 數(shù)據(jù)處理軟件的回歸分析程序進行遺傳分析、相關(guān)分析和通徑分析,得到產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素之間的遺傳相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù),再對產(chǎn)量構(gòu)成要素進行分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與小區(qū)產(chǎn)量的描述統(tǒng)計分析

玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的描述統(tǒng)計結(jié)果見表1.

表1 產(chǎn)量構(gòu)成因素的描述統(tǒng)計Tab.1 Descriptive statistics of production components

由表1 可知,穗數(shù)的最大值與最小值分別為41.00 個和18.00 個,相差23.00 個,均值為32.65 個,變異系數(shù)為70.44%,穗數(shù)的離散程度很大,雜交組合間遺傳差異大;小區(qū)穗粒質(zhì)量的最大值與最小值分別為8.80 kg和4.05 kg,相差4.75 kg,均值為7.04 kg,變異系數(shù)為67.47%;穗長的最大值與最小值分別為21.88 cm和15.10 cm,相差6.78 cm,均值為18.19 cm,變異系數(shù)為37.27%,穗長的離散程度很小,雜交組合間遺傳差異小;穗粗的最大值與最小值分別為6.50 cm 和4.54 cm,相差1.96 cm,均值為5.52 cm,變異系數(shù)為35.51%,穗粗的離散程度很小,雜交組合間遺傳差異小;穗行數(shù)的最大值與最小值分別為19.20 行和12.80行,相差6.40 行,均值為16.38 行,變異系數(shù)為39.07%;行粒數(shù)的最大值與最小值分別為42.60 粒和28.40粒,相差14.20 粒,均值為35.43 粒,變異系數(shù)為40.80%;小區(qū)產(chǎn)量的最大值與最小值分別為10.75 kg 和4.85 kg,相差5.90 kg,均值為8.44 kg,變異系數(shù)為69.91%,產(chǎn)量的離散程度很大,雜交組合間遺傳差異大.

于是，我爬了墻，這一招我練習了很久，終于等到這一天，劉佳沒有鎖窗戶，真是太好了。他睡得正香，嘴邊流了一絲口水，我把窗簾拉開，朦朧的月光讓躺著的劉佳看起來像一個睡王子，我傻乎乎地看著睡著了。

各因素的變異系數(shù)從大到小依次為穗數(shù)＞小區(qū)穗粒質(zhì)量＞行粒數(shù)＞穗行數(shù)＞穗長＞穗粗.說明穗數(shù)在玉米品種選育過程中的變異程度較大,即該性狀穩(wěn)定性差,選擇范圍較廣.而穗粗的變異系數(shù)最小,說明該性狀穩(wěn)定性較好,但在品種選育過程中選擇的潛力相對較小.穗數(shù)、小區(qū)穗粒質(zhì)量、行粒數(shù)、穗行數(shù)、穗長、穗粗及產(chǎn)量數(shù)據(jù)的偏斜度均接近于1,說明各組數(shù)據(jù)近似符合正態(tài)分布,因此本試驗的相關(guān)分析、回歸分析和通徑分析的結(jié)果可靠.

2.2 玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與小區(qū)產(chǎn)量的回歸分析

玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素方差分析結(jié)果見表2.

表2 產(chǎn)量構(gòu)成因素的方差分析Tab.2 Analysis of variances of production constituent factors

由表2 可知,F=282.827 7、P=0.000 0＜0.01 回歸方程具有統(tǒng)計學意義, 由此產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的回歸方程為

式（1）中：x1為穗數(shù)、x2為小區(qū)穗粒質(zhì)量、x3為穗粗、x4為穗長、x5為穗行數(shù)、x6為行粒數(shù).玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗結(jié)果見表3.

表3 偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗Tab.3 Significance tests for biased regression coefficients

由表3 可知，小區(qū)穗粒質(zhì)量x2的偏回歸系數(shù)的差異顯著性小于0.01,差異極顯著,應(yīng)該保留在方程中.而其他5 個自變量的偏回歸系數(shù)的差異顯著性大于0.05,差異不顯著，無統(tǒng)計學意義,應(yīng)該從方程中剔除.因此,回歸方程優(yōu)化為：

式（2）中：x2為小區(qū)穗粒質(zhì)量.這說明,6 個農(nóng)藝性狀中的小區(qū)穗粒質(zhì)量對產(chǎn)量產(chǎn)生了極顯著的影響.

2.3 玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與小區(qū)產(chǎn)量的相關(guān)分析

玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素間的相關(guān)性分析如表4 所示.

表4 玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素間的相關(guān)系數(shù)Tab.4 Correlation coefficients between maize yield components

由表4 可知,穗數(shù)、小區(qū)穗粒質(zhì)量、穗粗、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)與產(chǎn)量均為正相關(guān),相關(guān)系數(shù)大小為小區(qū)穗粒質(zhì)量>穗數(shù)>行粒數(shù)>穗長>穗行數(shù)>穗粗.

小區(qū)穗粒質(zhì)量和穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別是0.97、0.77,達到極顯著水平;穗粗、穗長、穗行數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別為0.05、0.14、0.12,未達到顯著,但呈正相關(guān)關(guān)系.行粒數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.22,達到了顯著水平.穗數(shù)與小區(qū)穗粒質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)為0.77,也達到了極顯著水平,說明它們之間也存在極為緊密的關(guān)系.穗長與穗行數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.27,呈顯著正相關(guān).行粒數(shù)與穗長、穗行數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.66、-0.34,均達到了極顯著水平且行粒數(shù)與穗質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)為0.23,也達到了顯著水平,行粒數(shù)對其他因素都產(chǎn)生一定的影響.相關(guān)系數(shù)雖然能表明各對性狀間的相關(guān)程度,但要解釋各性狀對產(chǎn)量的作用大小,還必須進一步進行通徑分析.

2.4 玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與小區(qū)產(chǎn)量的通徑分析

玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素間的通徑分析如表5 所示.

表5 玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素間的通徑分析Tab.5 Pathway analysis between maize yield components

通過玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的通徑分析可以客觀地評價各產(chǎn)量構(gòu)成性狀對產(chǎn)量的相對重要性.由表5 可知,影響產(chǎn)量直接作用最大的是小區(qū)穗粒質(zhì)量（0.879 1）,其次是穗數(shù)（0.052 2）,接著是穗粗（0.031 9）,穗長（0.025 2）,穗行數(shù)（-0.004 5）,行粒數(shù)（-0.012 1）.2.4.1 小區(qū)穗粒質(zhì)量對小區(qū)產(chǎn)量的效應(yīng) 小區(qū)穗粒質(zhì)量對小區(qū)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.879 1,對小區(qū)產(chǎn)量的直接影響最大.通過行粒數(shù)、穗長和穗行數(shù)所起的間接效應(yīng)為負值,而穗數(shù)、穗粗所起的間接效應(yīng)為正值,負效應(yīng)大于正效應(yīng).小區(qū)穗粒質(zhì)量對小區(qū)產(chǎn)量的綜合效應(yīng)為r=0.97**.小區(qū)穗粒質(zhì)量對小區(qū)產(chǎn)量所起的作用較大,在選育品種時,要選育小區(qū)穗粒質(zhì)量較重的品種,但同時還要考慮行粒數(shù)、穗長和穗行數(shù)等性狀.

2.4.2 穗數(shù)對小區(qū)產(chǎn)量的效應(yīng) 穗數(shù)對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.052 2,通過小區(qū)穗粒質(zhì)量、行粒數(shù)所起的間接效應(yīng)為正值,而穗長、穗粗和穗行數(shù)所起的間接效應(yīng)為負值,負效應(yīng)大于正效應(yīng).穗數(shù)對小區(qū)產(chǎn)量的綜合效應(yīng)為r=0.77**.穗數(shù)對小區(qū)產(chǎn)量所起的作用較大.

2.4.3 穗粗對小區(qū)產(chǎn)量的效應(yīng) 穗粗對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.031 9,通過小區(qū)穗粒質(zhì)量、穗數(shù)、穗長、行粒數(shù)和穗行數(shù)所起的間接效應(yīng)全為負值,說明穗粗在增加的同時,其他性狀都會起負效應(yīng).穗粗對小區(qū)產(chǎn)量的綜合效應(yīng)為r=0.05.

2.4.4 穗長對小區(qū)產(chǎn)量的效應(yīng) 穗長對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.025 2,通過小區(qū)穗粒質(zhì)量和穗行數(shù)所起的間接效應(yīng)為正值,而穗粗、穗數(shù)和行粒數(shù)所起的間接效應(yīng)為負值,說明提高穗長也可提高產(chǎn)量.穗長對小區(qū)產(chǎn)量的綜合效應(yīng)為r=0.14.

2.4.5 穗行數(shù)對小區(qū)產(chǎn)量的效應(yīng) 穗行數(shù)對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.004 5,通過穗長、行粒數(shù)、小區(qū)穗粒質(zhì)量、穗數(shù)和穗粗所起的間接效應(yīng)為正值,說明穗行數(shù)在增加的同時,其他性狀都會起正效應(yīng).穗行數(shù)對小區(qū)產(chǎn)量的綜合效應(yīng)為r=0.12.

2.4.6 行粒數(shù)對小區(qū)產(chǎn)量的效應(yīng) 行粒數(shù)對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.012 1,通過穗數(shù)所起的間接效應(yīng)為負值,而小區(qū)穗粒質(zhì)量、穗長、穗粗和穗行數(shù)所起的間接效應(yīng)為正值.行粒數(shù)對小區(qū)產(chǎn)量的綜合效應(yīng)為r=0.22*,為顯著正相關(guān),說明在選育品種過程中選行粒數(shù)多的品種.

3 結(jié)論與討論

本文對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素進行統(tǒng)計分析,結(jié)果表明,變異系數(shù)大小為穗數(shù)＞小區(qū)穗粒質(zhì)量＞行粒數(shù)＞穗行數(shù)＞穗長＞穗粗,此結(jié)果與王楠等[16]研究結(jié)果有所差異.穗數(shù)的變異系數(shù)最大,說明該性狀穩(wěn)定性差.穗數(shù)和小區(qū)穗粒質(zhì)量2 個性狀的變異系數(shù)超過50%,這說明在這2 個性狀上的遺傳變異豐富,在相同的氣象條件和栽培條件下,玉米品種不同,其穗數(shù)和小區(qū)穗粒質(zhì)量明顯不同.2 個性狀受自身的遺傳變異外，還易受環(huán)境條件的影響.

相關(guān)分析表明,6 個產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)均為正值.相關(guān)系數(shù)大小為小區(qū)穗粒質(zhì)量>穗數(shù)>行粒數(shù)>穗長>穗行數(shù)>穗粗,其中,小區(qū)穗粒質(zhì)量和穗數(shù)的相關(guān)性達到極顯著水平,這與郝茹雪等[2]研究有所差異,這可能與氣候條件、栽培條件等因素有關(guān).

通徑分析表明,小區(qū)穗粒質(zhì)量、穗數(shù)、穗粗和穗長4 個產(chǎn)量構(gòu)成要素對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為正值,且直接通徑系數(shù)由大到小依次為小區(qū)穗粒質(zhì)量>穗數(shù)>穗粗>穗長.說明通過提高4 個主要的產(chǎn)量構(gòu)成因素均可以實現(xiàn)增產(chǎn),同時在育種選擇中注重對小區(qū)穗粒質(zhì)量和穗數(shù)的選擇將有效地提高玉米產(chǎn)量,這與秦淑英等[17]、宋張紅[18]的研究一致,都表現(xiàn)出小區(qū)穗粒質(zhì)量和穗數(shù)是提高產(chǎn)量的重要因素,但閆海霞等[19]則認為,增加穗長,提高出籽率和百粒質(zhì)量,并兼顧其他農(nóng)藝性狀有利于提高產(chǎn)量.穗行數(shù)和行粒數(shù)2個產(chǎn)量構(gòu)成要素對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為負值,且直接通徑系數(shù)由大到小依次為穗行數(shù)>行粒數(shù).間接通徑分析表明,6 個產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)均為負值,說明6 者存在相互制約的關(guān)系.因此,育種時應(yīng)協(xié)調(diào)各性狀,從而實現(xiàn)高產(chǎn).

玉米產(chǎn)量是復雜的數(shù)量性狀,受許多因素的影響,不同的因素對其影響不同,除了品種自身的影響因素外,氣象因子、環(huán)境條件、栽培條件等也會產(chǎn)生一定的影響,在試驗過程中,栽培條件等盡可能一致,試驗的結(jié)果才真實可靠.而通徑分析可進一步將不同的因素區(qū)別出來.綜上所述，玉米要想獲得高產(chǎn),應(yīng)具備較多的穗數(shù)和較大的穗粒質(zhì)量.在育種時,要注意對某些關(guān)鍵性狀的選擇,同時協(xié)調(diào)各性狀之間的關(guān)系.