72個(gè)玉米自交系抗倒性狀的相關(guān)分析及評(píng)價(jià)

王枟劉，王長進(jìn)，劉　正，李文陽*

(1.安徽科技學(xué)院　農(nóng)學(xué)院/安徽省玉米育種工程技術(shù)研究院，安徽　鳳陽　233100；2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)　農(nóng)學(xué)院，江蘇　南京　210095)

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72個(gè)玉米自交系抗倒性狀的相關(guān)分析及評(píng)價(jià)

王枟劉1,2，王長進(jìn)1，劉正1，李文陽1*

(1.安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院/安徽省玉米育種工程技術(shù)研究院，安徽鳳陽233100；2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇南京210095)

為篩選出抗倒伏的玉米種質(zhì)，對(duì)在大田環(huán)境下生長的72個(gè)玉米自交系進(jìn)行了田間倒伏鑒定和抗倒伏相關(guān)性狀的分析評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：所測(cè)自交系的倒伏情況有著明顯的差異，其中有37份自交系抗倒性優(yōu)良，可用來獲取抗倒伏基因，用于玉米育種中的抗倒伏育種。通徑和相關(guān)分析顯示，基部二節(jié)莖干重對(duì)倒伏率的影響最大(r=-0.846)，其次是基部二節(jié)莖鮮重，再次是基部二節(jié)莖抗折力，此三者均與倒伏率極顯著負(fù)相關(guān)，三者中基部二節(jié)莖抗折力的直接通徑最大(P=0.737)。因此，在選育抗倒伏玉米自交系過程中，要提高基部二節(jié)莖的干鮮比，同時(shí)增大基部二節(jié)莖的抗折力。

玉米；自交系；抗倒性狀；相關(guān)分析

倒伏是農(nóng)作物種植過程中常見的影響農(nóng)作物產(chǎn)量的現(xiàn)象，所謂的倒伏，就是植株莖稈由原來直立的自然形態(tài)變?yōu)榈狗蛘鄯臓顟B(tài)，在玉米的種植過程中，常會(huì)出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象，這是影響玉米高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、機(jī)械化收獲的重要因素之一[1-2]。影響倒伏的因素很多，比如品種、作物種植模式以及自然災(zāi)害等就對(duì)倒伏的影響較大[3]。在玉米的拔節(jié)期至灌漿期這段生長時(shí)期內(nèi)，由于上述等因素的影響，玉米倒伏時(shí)有發(fā)生。研究表明，玉米植株如果在灌漿期內(nèi)發(fā)生倒伏，其產(chǎn)量可能減少7%～30%，而在倒伏情況嚴(yán)重的年份，玉米產(chǎn)量可能降低50%甚至更多[4-6]。

隨著玉米種植目標(biāo)趨向于高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適合機(jī)械化收獲，選育耐密植和抗倒伏的品種成為了這個(gè)階段玉米育種的重要目標(biāo)之一[7-11]，要根據(jù)此目標(biāo)選育出抗倒伏雜交種，就必須以獲得抗倒伏玉米自交系為前提。本研究在以安徽科技學(xué)院玉米研究課題組自育或外引的72個(gè)玉米自交系為材料，在田間條件下測(cè)定其抗倒性狀，并與其倒伏率進(jìn)行相關(guān)分析及通徑分析，以期為選育抗倒伏玉米種質(zhì)提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2014年6月～10月在安徽科技學(xué)院種植科技園進(jìn)行。供試材料為安徽科技學(xué)院玉米課題研究組多年來所積累的來自全國各地和自身繁育的自交系。自交系圃每個(gè)自交系設(shè)置三重復(fù)，行長6 m，行距0.6 m，株距0.35m。6月17日播種，10月4日收獲。在玉米生育后期(9月24日)，調(diào)查玉米植株倒伏情況，并進(jìn)行莖稈基部第二、三節(jié)間相關(guān)性狀測(cè)定。田間栽培管理方法同常見高產(chǎn)田。

1.2主要測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1倒伏率 統(tǒng)計(jì)自交系總株數(shù)、莖稈倒伏株數(shù),折算倒伏率。根據(jù)豐光等[14]劃分標(biāo)準(zhǔn)略加修改，分6種類型記載：植株無倒伏為1類(高度抗倒)；0<倒伏率≤20%為2類(一般抗倒)；20%<倒伏率≤40%為3類(中倒)；40%<倒伏率≤60%為4類(較易倒)；60%<倒伏率≤80%為5類(易倒)；倒伏率>80%為6類(極易倒)。

1.2.2節(jié)莖長度、直徑的測(cè)定用卷尺測(cè)定莖稈基部二、三節(jié)莖長度，用游標(biāo)卡尺測(cè)定基部二、三節(jié)莖莖粗(橢圓形莖稈的長軸與短軸長度的平均值)。

1.2.3基部節(jié)莖抗折力的測(cè)定使用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的YYD-1型號(hào)莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀測(cè)定基部節(jié)間抗折力。將玉米基部節(jié)莖置于莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀的凹槽內(nèi)，使橢圓形節(jié)莖的長軸處于水平位置，并使節(jié)莖正中部處于探測(cè)頭的正下方，保證探測(cè)頭垂直于莖稈，然后緩慢下壓操作桿，至節(jié)間恰好折斷時(shí)，記錄顯示屏所示數(shù)值。

1.2.4節(jié)莖鮮重、干重的測(cè)定分別稱量莖稈基部二、三節(jié)莖鮮重，然后進(jìn)行抗折力的測(cè)定，再放入烘箱內(nèi)，烘箱溫度設(shè)置為40 ℃，烘烤時(shí)間48 h，稱量各節(jié)莖干重。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20.0軟件包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本參數(shù)估計(jì)、差異顯著性分析、相關(guān)性分析和通徑分析。

2　結(jié)果與分析

2.1自交系抗倒性鑒定與評(píng)價(jià)

根據(jù)方差分析可知，72份玉米自交系之間所測(cè)各性狀均存在極顯著差異。比較各個(gè)性狀的變異系數(shù)，倒伏率的變異系數(shù)達(dá)到了24.6 %，這表明不同玉米自交系的倒伏率的差異較大，樣本中倒伏率的變異范圍為0～100，平均值是41.570%(表1)。

表1　玉米自交系農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)參數(shù)比較

1、倒伏(折)率/%，Lodging rate；2、株高/cm，Plant height；3、穗位高/cm，Ear height；4、基部二節(jié)莖長/cm，Base of the second quarter long stems；5、基部第二節(jié)莖長軸直徑/cm，The base of long axis of the stem diameter in the second quarter；6、基部二節(jié)莖短軸直徑 /cm，Basal stem two short axis diameter；7、基部第三節(jié)莖長/cm，Base of the third quarter long stems；8、基部三節(jié)莖長軸直徑/cm，The base of three stems long axis diameter；9、基部三節(jié)莖短軸直徑/cm，The base of three stems short axis diameter；10、基部第二節(jié)莖鮮重/g，Basal stem fresh weight in the second quarter；11、基部第二節(jié)莖干重/g，Basal stem fresh weight in the second quarter；12、含水量，water content；13、干鮮比，DW/FW；14、基部二節(jié)莖抗折力/N mm-2，The base of two stems bending force；15、基部三節(jié)莖抗折力/ N mm-2，The base of three stems bending force. 下同，The same below.

由表2可以看出，植株倒伏率在0、1～20%、20～40%、40～60%、60～80%、>80%的自交系分別有37、14、11、7、2、1份，所占供試自交系的比例分別為51.4%、19.4%、15.3%、9.7%、2.8%和1.4%。

表2　72份玉米自交系倒伏率情況

2.2抗倒伏性狀的相關(guān)分析

由相關(guān)性分析(表3)表明，以基部二節(jié)莖干重和倒伏率之間的相關(guān)性最大，其相關(guān)系數(shù)為-0.846，且為極顯著；而基部二節(jié)莖橫截面長軸直徑、基部三節(jié)莖橫截面長軸直徑和倒伏率之間呈正相關(guān)且極顯著；穗位高和倒伏率之間呈正相關(guān)且顯著；株高、基部二節(jié)莖長、基部三節(jié)莖長、基部二節(jié)莖含水量等性狀和倒伏率之間相關(guān)性不顯著?？梢?，基部二節(jié)莖干重、基部二節(jié)莖鮮重、基部二節(jié)莖抗折力、基部三節(jié)莖抗折力、基部二節(jié)莖短軸直徑、基部三節(jié)莖短軸直徑、基部二節(jié)莖長軸直徑、基部三節(jié)莖長軸直徑等8個(gè)性狀對(duì)自交系的抗倒性影響較大，其中以基部二節(jié)莖干重和基部二節(jié)莖鮮重的影響最大，增大基部二節(jié)莖的干鮮比可增強(qiáng)玉米自交系的抗倒伏性。另外，減少基部二、三節(jié)莖長軸直徑的大小，增大基部二、三節(jié)莖短軸直徑的大小，也就是使基部二、三節(jié)莖的橫截面更趨向于圓形，可提高玉米自交系的抗倒伏能力。

表3　玉米自交系植株性狀與倒伏率間的相關(guān)系數(shù)

2.3抗倒性狀的通徑分析

根據(jù)通徑分析，得到的通徑分析決定系數(shù)R2=0.858，達(dá)到了極顯著水平，說明所做的通徑分析成立。倒伏率與各性狀的直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)如表4所示。

所測(cè)性狀和倒伏的直接通徑系數(shù)的絕對(duì)值由大到小為：基部二節(jié)莖抗折力>基部二節(jié)莖短軸直徑>基部三節(jié)莖短軸直徑>基部三節(jié)莖長軸直徑>基部二節(jié)莖長軸直徑>基部二節(jié)莖干重>基部二節(jié)莖鮮重>基部二節(jié)莖長>基部三節(jié)莖長>株高>穗位高。表明基部二節(jié)莖抗折力的大小對(duì)玉米自交系植株倒伏率的作用是所測(cè)性狀中最大的；分析數(shù)據(jù)可知，基部二節(jié)莖短軸直徑對(duì)倒伏率的作用大于基部二節(jié)莖長軸直徑對(duì)倒伏率的作用，說明基部二節(jié)莖趨近圓柱形更有利于抗倒；基部二節(jié)莖干重的直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)均大于基部二節(jié)莖鮮重的對(duì)應(yīng)系數(shù)，因此增加基部二節(jié)莖干鮮比，可以增強(qiáng)玉米自交系抗倒性。綜上所述，在選育抗倒伏玉米自交系時(shí)，要注重基部二節(jié)莖抗折力這個(gè)性狀，并且要增大基部二節(jié)莖干鮮比，另外，要使基部二節(jié)莖橫截面趨近于圓形。所測(cè)株高、穗位高、基部二節(jié)莖長、基部三節(jié)莖長等性狀與倒伏率的相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)均較小，因此不能將這些性狀作為選育抗倒種質(zhì)的硬性參考性狀。

表4　玉米自交系倒伏率與各性狀的通徑分析

3　結(jié)論與討論

根據(jù)現(xiàn)在的玉米育種目標(biāo)，要育成耐密植、適機(jī)收玉米新品種，必須從自交系入手，對(duì)不同自交系的抗倒伏性進(jìn)行鑒定與評(píng)價(jià)[12]。玉米植株的倒伏情況是其自身很多性狀與自然環(huán)境綜合作用的結(jié)果，因此在篩選抗倒伏種質(zhì)的過程中，不能過分強(qiáng)調(diào)某一個(gè)性狀的作用。田間倒伏率是植株倒伏情況的直接反應(yīng)，根據(jù)田間倒伏率來判斷自交系或品種的抗倒性是最通用的，也是最有效的方法。

研究認(rèn)為，玉米倒伏性與穗位高、株高、莖粗及莖稈強(qiáng)度等性狀密切相關(guān)[13]。明確主要農(nóng)藝性狀與倒伏性之間的相關(guān)關(guān)系，對(duì)在玉米生長期間接選育抗倒伏種質(zhì)具有重要意義。豐光等[14]進(jìn)行了不同生長時(shí)期不同玉米品種的莖稈穿刺的試驗(yàn)結(jié)果表明，倒伏性與莖皮抗穿刺阻力之間呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)。馬延華等[8]對(duì)108份玉米自交系在惡劣氣候條件下的倒伏情況進(jìn)行了相關(guān)分析，得到的倒伏率與各個(gè)性狀之間的相關(guān)系數(shù)大小為：莖皮抗穿刺強(qiáng)度>次生根數(shù)>穗下節(jié)間直徑>穗位高>穗下節(jié)間長>株高。

本研究結(jié)果表明，基部二節(jié)莖抗折力與玉米自交系倒伏性之間呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，這與以前的研究結(jié)果相符合，并且基部二節(jié)莖抗折力對(duì)倒伏率的直接通徑系數(shù)最大，說明基部二節(jié)莖抗折力對(duì)玉米自交系抗倒伏性的作用極其重要；基部二節(jié)莖長軸直徑和基部二節(jié)莖短軸直徑之比趨近于1，也就是基部二節(jié)莖橫截面趨近于圓形有利于增強(qiáng)玉米自交系的抗倒能力。此外，基部二節(jié)莖干鮮比增大，可以增強(qiáng)玉米自交系的抗倒伏能力。而對(duì)穗位高和株高的結(jié)果與前人研究結(jié)果不一致，可能是由于所用材料不同。

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(責(zé)任編輯：李孟良)

Correlation Analysis and Evaluation in Lodging Resistance Properties of 72 Maize Lines

WANG Tan-liu1,2, WANG Chang-jin, LIU Zheng1, LI Wen-yang1*

(1. College of Agronomy, Anhui Science and Technology University / Engineering Technology Institute of Maize Breeding in Anhui Province, Fengyang 233100, China;2. College of Agronomy, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China.)

In order to screen out lodging-resistant corn breeding, this essay focuses on inbred line corn，lodging and lodging-resistant related analysis and evaluations, which had grown up in a big field where 72 lines corn seeds were planted. The outcomes reflected that different lines had different lodging qualities. Among the 72 lines, 37 lines have very good lodging resistance which means they can provide good lodging genes, so as to apply to corn breeding. According to path analysis and the other related analysis, the dry weight of the second section stem in the root influenced the lodging resistant most (r=0.846); the second is the wet weight of the second stem in the root, the third is breaking-resistant strength of the second stem. The above are extremely negatively collated to lodging resistant quality. Among the three parameters, direct path parameters of the second stem breaking-strength was the biggest (P=0.737). So in choosing the lodging-resistant inbred line corn, we should improve dry and wet ratio and increase the breaking-strength in the second stem.

Maize; Lines; Lodging resistance; Correlation analysis

2015-06-18

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31501271)；國家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2015GA710019)；安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(gxyqZD2016218)。

王枟劉(1991- )，男，安徽省安慶市人，在讀碩士研究生，主要從事作物生理研究。* 通訊作者：李文陽，副教授，E-mail: yang.yang.100@163.com。

S513

A

1673-8772(2016)04-0026-05