玉米植物學(xué)性狀與育種目標(biāo)性狀的相關(guān)性深度分析

李晉江，薛建兵

（1.運(yùn)城市鹽湖區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山西運(yùn)城 044000；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，山西晉中 030801）

1 玉米苗期的耐寒性與葉色的相關(guān)性

與玉米苗期耐寒性相關(guān)的植物學(xué)性狀，應(yīng)從玉米葉片的顏色來判斷。耐寒的品種，葉色表現(xiàn)正常綠色；不耐寒的品種，葉色會(huì)表現(xiàn)出紫色。葉片紫色，從玉米生理學(xué)角度來看，是缺磷癥狀的表現(xiàn)。實(shí)際上是由于品種不耐低溫，在低溫下，玉米根系發(fā)育遲鈍或受阻，根系吸收功能差，首先表現(xiàn)出缺素癥狀。耐寒性好的品種，則在低溫下根系發(fā)育正常，吸收功能正常，幼苗生長(zhǎng)正常（圖1）。

圖1

2 玉米抗倒性與根系、莖稈粗度、硬度、韌性、穗位，葉片流體動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的相關(guān)性

1）玉米根系發(fā)達(dá)，則抓地牢靠，吸收功能強(qiáng)大。玉米長(zhǎng)勢(shì)健壯，尤其氣生根發(fā)達(dá)，一般人都認(rèn)為該性狀是抗倒性的關(guān)鍵因素。但筆者認(rèn)為，該性狀與抗倒性有相關(guān)性，但不是主要因素。因?yàn)橛衩椎狗?，少有玉米連根拔起的。

2）莖稈的粗度。莖稈越粗，好像越強(qiáng)壯，與抗倒性呈正相關(guān)。但筆者認(rèn)為，該性狀也不是抗倒性的主要因素。如果沒有韌性，很容易被大風(fēng)折斷。

3）莖稈的硬度一般都認(rèn)為莖稈越硬，抗倒伏能力越強(qiáng)，這種認(rèn)識(shí)不完全正確。在狂風(fēng)暴雨情況下，土壤水分大，土地濕軟，莖稈過硬而沒有韌性的品種，極容易發(fā)生根部倒伏。

4）莖稈的韌性，莖稈的韌性越好，則抗倒伏能力越強(qiáng)，這個(gè)因素比較重要。

5）穗位高低。穗位高，重心高，容易倒伏；穗位低，重心低，抗倒性增強(qiáng)。

6）葉片結(jié)構(gòu)。過去我們育種觀察抗倒性狀，都注重前面5個(gè)因素，很少有關(guān)注葉片流體動(dòng)力學(xué)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，從流體力學(xué)角度來分析該性狀與抗倒性的關(guān)聯(lián)。先玉335上部葉片，又寬又厚又直立，刮大風(fēng)情況下，風(fēng)力直接作用于上部葉片，葉片又把風(fēng)力直接傳導(dǎo)莖稈上部，很容易發(fā)生玉米倒伏。如果葉片葉波比較大，呈螺旋狀，加之葉片柔軟，大風(fēng)不論從哪個(gè)方向刮來，葉片受力以后，都會(huì)通過葉片自身的變形，化解掉風(fēng)力，不會(huì)把風(fēng)力傳導(dǎo)到莖稈上而導(dǎo)致倒伏。葉節(jié)間距大，通透性好，抗倒性則強(qiáng)，就像會(huì)打“太極拳”一樣。例如，九圣禾2468，它的葉片結(jié)構(gòu)就是這樣，所以其抗倒性特別強(qiáng)（圖2）。

圖2

3 玉米結(jié)實(shí)性

與玉米結(jié)實(shí)性有關(guān)聯(lián)的生物學(xué)性狀有以下幾方面。

3.1 花粉量、花粉活力、花粉散粉時(shí)間長(zhǎng)短

花粉量大，與結(jié)實(shí)性呈正相關(guān)。但是，如果遇到高溫或干旱，花粉沒有活力，量再大也沒有用?；ǚ刍盍?qiáng)、耐高溫、耐干旱，這是最關(guān)鍵的因素?；ǚ凵⒎蹠r(shí)間拉得越長(zhǎng)，對(duì)提高結(jié)實(shí)性越有利。如果集中在很短時(shí)間內(nèi)散粉完畢，對(duì)于一致性不太好的品種，吐絲有早有晚，授粉就會(huì)受到影響?；蛘咴谙掠昵闆r下也容易影響授粉。在這方面的影響因素：花粉活力＞散粉時(shí)長(zhǎng)＞花粉量。

雄花花枝多且長(zhǎng)，穎殼飽滿，花粉量就大，花枝越長(zhǎng)，散粉時(shí)間可能越久，但也不完全這樣。一般散粉從花枝上部向下部逐漸散開，也有個(gè)別從中部開始散粉，而且擴(kuò)展的速度快慢都不一樣。

3.2 雌穗花絲分布形態(tài)與吐絲快慢

剛吐出來的花絲形態(tài)分布，如果呈爆炸狀，則能夠保證每個(gè)花絲都能接收到花粉，這樣結(jié)實(shí)性就好。花絲伸長(zhǎng)速度越慢，爆炸狀態(tài)維持時(shí)間越長(zhǎng)，就越容易授粉，結(jié)實(shí)性就越好。如果遇到陰雨天氣時(shí)不能授粉，花絲伸長(zhǎng)速度過快，花絲就容易形成“披肩發(fā)”一樣的形態(tài)。當(dāng)天氣轉(zhuǎn)好，開始散粉時(shí)，被“披肩發(fā)”形態(tài)的花絲覆蓋在下面的花絲就難以接收到花粉，影響結(jié)實(shí)，很容易形成陰陽棒子。

花絲吐絲不暢、伸長(zhǎng)過快都不是好現(xiàn)象，在結(jié)實(shí)方面可能會(huì)有潛在風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該引起注意（圖3）。

圖3

3.3 苞葉是否過長(zhǎng)，口是否過緊，吐絲是否通暢

根據(jù)一位老師介紹，玉米果穗苞葉的層數(shù)與棒上葉片數(shù)基本一致，由此可以判斷果穗苞葉薄厚，以及果穗脫水的快慢。果穗苞葉的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，口緊，吐絲不暢，會(huì)影響結(jié)實(shí)；長(zhǎng)度過短，玉米果穗容易露尖。長(zhǎng)短以剛好包住果穗最好。苞葉長(zhǎng)度容易受環(huán)境因素影響，尤其在穗分化階段，遇到干旱或高溫，苞葉發(fā)育與果穗不同步，就容易形成“短裙”現(xiàn)象。類335品種容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。我們應(yīng)選擇在高溫、干旱條件下，苞葉正常發(fā)育的品種。否則品種在黃淮海高溫區(qū)域推廣會(huì)有潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 雌雄是否協(xié)調(diào)

一些材料在受到高溫、干旱或陰雨寡照等逆環(huán)境因素影響時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)雌雄不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。要么花粉散完了，花絲還吐不出來，甚至根本就吐不出來；要么花絲都干了，還不散粉，甚至花枝退化或花粉敗育，花粉根本就沒有活力。

4 玉米耐熱性

4.1 雌穗在高溫下分化是否正常

觀察高溫條件下與正常條件下玉米果穗的長(zhǎng)度、粗度、行數(shù)以及行粒數(shù)是否存在較大的差異。沒有大的差異，就說明耐熱性好；差異過大，則說明不耐高溫。

4.2 雄花在高溫下分化是否正常，活力是否正常

在高溫條件下，觀察雄花花枝數(shù)目及長(zhǎng)度是否正常，散粉是否正常，檢查花粉是否有活力。

4.3 雌雄是否協(xié)調(diào)

在高溫條件下，觀察散粉開始時(shí)間與吐絲時(shí)間是否協(xié)調(diào)。散粉早，吐絲太遲或吐絲早，散粉太晚或花絲活力短，授粉結(jié)實(shí)可能會(huì)有潛在風(fēng)險(xiǎn)。

5 玉米抗旱性

5.1 旱象出現(xiàn)的早晚

在高溫、干旱條件下，觀察不同品種之間旱象出現(xiàn)的早晚，以及堅(jiān)持到不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)間長(zhǎng)短。旱象出現(xiàn)早的不一定是不耐旱的，最關(guān)鍵的要看堅(jiān)持到不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)間長(zhǎng)短。

5.2 葉片氣孔大小

一般葉片氣孔大的，蒸騰量就大，可能抗旱性差；氣孔小，蒸騰量小，可能抗旱性就強(qiáng)。葉片氣孔大，代謝能力強(qiáng)，具有高產(chǎn)潛力，反之，則產(chǎn)量潛力小。我們要注意協(xié)調(diào)好這一矛盾。也有這樣的材料：在水分充足時(shí)，葉片氣孔開大，遇到干旱時(shí)又能自動(dòng)調(diào)節(jié)關(guān)小。這樣既能高產(chǎn)又能抗旱。九圣禾2468玉米品種就具備這種特性，其抗旱性很強(qiáng)，在高水肥條件下產(chǎn)量潛力也很高，所以，它的適應(yīng)性很廣，西北、黃淮海、東華北、京津冀、湖南、湖北、四川都可以種植。

5.3 根系發(fā)達(dá)及吸收能力

玉米根系越多，扎得越深，吸收功能越強(qiáng)，抗旱性就越強(qiáng)。根系的發(fā)育，受土壤水肥及土質(zhì)影響較大，應(yīng)在同一條件下種植，來比較根系發(fā)育情況，來間接評(píng)判抗旱性。

6 耐密型

玉米株型有緊湊型、半緊湊型、平展型等。緊湊程度和耐密型呈正相關(guān)。葉片小、窄，葉間距大，比較有利于耐密。但是，過于緊湊，葉片過于小，其采光少，又對(duì)光合作用不利，跟產(chǎn)量性狀相矛盾。最好中庸一下，選擇半緊湊，葉片適中，葉片夾角能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)的材料比較好。也就是說，在密度小時(shí)，葉片與莖稈夾角比較大，有利于接受陽光，在密度大時(shí)，葉片與莖稈夾角自動(dòng)變小，不至于田間過于密閉。上部葉片小，柔軟，葉間距大，有利通風(fēng)透光；棒三葉稍平展，有利截住光線不泄露，提高光合效率，以利于增加產(chǎn)量。

7 豐產(chǎn)性

與單株產(chǎn)量關(guān)系最直接的性狀是穗長(zhǎng)、穗粗、行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重。但與單位面積產(chǎn)量相關(guān)的還有個(gè)體產(chǎn)量與群體數(shù)。既要考慮個(gè)體產(chǎn)量，更要全盤考慮個(gè)體產(chǎn)量與群體數(shù)乘積的最大化。

穗長(zhǎng)、穗粗、行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重等性狀數(shù)值，受環(huán)境條件影響比較大，應(yīng)該在正常及非正常條件下觀察分析研究。一般穗粗與穗長(zhǎng)負(fù)相關(guān)，行數(shù)和行粒數(shù)負(fù)相關(guān)，穗總粒數(shù)與千粒重負(fù)相關(guān)（圖4）。

8 商品性

玉米的用途不同，其要求的商品性也不一樣。商品性的好壞不能一概而論，應(yīng)針對(duì)市場(chǎng)消費(fèi)需求而定。隨著社會(huì)的發(fā)展，市場(chǎng)需求的不斷變化，玉米商品性好壞也是隨市場(chǎng)需求變化而變化的。不管怎么變化，有一條不變的原則：玉米籽粒飽滿、沒有農(nóng)藥殘留，干凈，破碎少，脫水快，沒有霉變，食用安全。

9 抗病蟲性

我們不可能對(duì)所有育種材料做接種抗性鑒定。但我們可以在不同區(qū)域的病蟲害高發(fā)區(qū)種植，采取不做任何防治病蟲害措施的方式，讓病蟲害充分發(fā)生，以此來選擇抗病蟲害的材料。經(jīng)過異地多年份鑒定，可以明確材料的各種抗性。

10 自交系價(jià)值的評(píng)判

自交系價(jià)值評(píng)判難度比較大。筆者認(rèn)為，有用就有價(jià)值，而不在于自交系在田間長(zhǎng)得怎么樣。自交系只要具有某些特性，就比較有用，有利用價(jià)值。比如，籽粒特別大或長(zhǎng)、單穗籽粒特別多、籽粒品質(zhì)特別好、花粉耐熱性強(qiáng)、葉片光合效率高、成熟后籽粒脫水快、抗病強(qiáng)、抗蟲、抗旱或者能滿足特殊要求的，都是有利用價(jià)值的材料。育種的過程，就是通過各種育種手段盡量把更多的優(yōu)良基因聚合到一個(gè)個(gè)體上，使該個(gè)體具有更多的優(yōu)良性狀，更少的缺陷。缺陷少了，就更容易找到可以彌補(bǔ)該缺陷的另一個(gè)材料，通過雜交得到優(yōu)良的雜交一代種子。

將分散于各個(gè)育種材料的優(yōu)良基因聚合到一個(gè)個(gè)體上是一個(gè)比較漫長(zhǎng)的工作，可以收集和申請(qǐng)使用最新的已經(jīng)聚集了許多優(yōu)良基因的育種材料，學(xué)會(huì)站在巨人肩膀上進(jìn)行研究育種，可以大幅縮短育種進(jìn)程，提高我們的育種效率。