不同來(lái)源玉米自交系穗部性狀比較分析

王少瑩，董曉蝶，劉 穎，羅紅兵，李瑞蓮，鄧 敏

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/湖南省玉米工程技術(shù)研究中心，長(zhǎng)沙 410128）

玉米是世界上廣泛種植的重要糧食作物之一，不僅是重要的口糧，也是重要的禽畜飼料和工業(yè)原料等的重要來(lái)源［1］。尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較差的山區(qū)和無(wú)法種植水稻等其他糧食作物的地區(qū)，玉米生產(chǎn)在糧食供給中的地位更突出［2］。而引進(jìn)熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)資源，并對(duì)其進(jìn)行鑒定、改良，是解決我國(guó)玉米種質(zhì)資源狹窄的重要途徑。如育種家利用蘇灣（Suwan）、墨白（Tuxpeno）、國(guó)際玉米小麥改良中心（CIMMYT）等熱帶種質(zhì)和南非玉米種質(zhì)改良和豐富了西南干旱、土地貧瘠地區(qū)的玉米種質(zhì)資源，選育了大批適合當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)多抗的優(yōu)良自交系和雜交種［3～9］，提高了該地區(qū)玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。

湖南省位于長(zhǎng)江中下游，多山地、丘陵，玉米種植面積為28.9萬(wàn)公頃［10］。湖南省西部地區(qū)為玉米主產(chǎn)區(qū)，玉米種植面積占全省的84.5%，產(chǎn)量占全省的81%，但該地區(qū)土地貧瘠，春澇夏旱［10］。為篩選適合湖南山地干旱、瘠薄土壤的玉米種質(zhì)資源，本研究對(duì)種植于湖南省湘鄉(xiāng)市棋梓橋鎮(zhèn)龍江村的345份玉米自交系7個(gè)穗部性狀（穗質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)）的變異系數(shù)、均值、偏度和峰度、相關(guān)性等進(jìn)行了比較分析。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料由來(lái)自全世界不同地區(qū)的345份玉米自交系組成，根據(jù)群體結(jié)構(gòu)可分為3個(gè)亞群，其中熱帶玉米（TST）136份，溫帶玉米（TEM）113份，混合群（Mixed）84份，以及12份未知亞群的自交系（http：//www.maizego.org/Resources.html）。所有供試材料于2019年4月種植于湖南省湘鄉(xiāng)市棋梓橋鎮(zhèn)龍江村，試驗(yàn)采取隨機(jī)排列方式。

試驗(yàn)前檢測(cè)土壤的基本理化性質(zhì)：pH值7.35，含有機(jī)質(zhì)18.70 g/kg、全氮1.69 g/kg、堿解氮201.00 mg/kg、全 磷0.76 g/kg、有 效 磷14.20 mg/kg、全鉀12.10 g/kg、速效鉀97.00 mg/kg。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目

玉米成熟收獲后，按照自交系分別給植株編號(hào)，在室內(nèi)對(duì)玉米的穗質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)等7個(gè)性狀進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，IBM SPSSStatistics 22進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析、偏度和峰度分析。

變異系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)差/平均值；

偏度系數(shù)=偏度值/偏度標(biāo)準(zhǔn)誤；

峰度系數(shù)=峰度值/峰度標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米穗部性狀的變異系數(shù)分析

由表1可知，TST和TEM亞群玉米穗部各性狀變異系數(shù)大小均為：行粒數(shù)＞穗質(zhì)量＞穗軸質(zhì)量＞穗長(zhǎng)＞軸粗＞穗行數(shù)＞穗粗，Mixed亞群玉米穗部各性狀變異系數(shù)大小為：穗軸質(zhì)量＞穗質(zhì)量＞行粒數(shù)＞軸粗＞穗長(zhǎng)＞穗行數(shù)＞穗粗，而所有自交系穗部各性狀變異系數(shù)大小為：行粒數(shù)＞穗質(zhì)量＞穗軸質(zhì)量＞軸粗＞穗長(zhǎng)＞穗行數(shù)＞穗粗。在各亞群中，穗質(zhì)量變異系數(shù)最大的是Mixed亞群（0.460），最小的是TEM亞群（0.429）；穗長(zhǎng)變異系數(shù)最大的是TEM亞群（0.227），最小的是TST亞群（0.172）；穗粗變異系數(shù)最大的是TST亞群（0.150），最小的是Mixed亞群（0.125）；軸粗變異系數(shù)最大的是Mixed亞群（0.259），最小的是TST亞群（0.158）；穗軸質(zhì)量變異系數(shù)最大的是Mixed亞群（0.560），最小的是TST亞群（0.396）；穗行數(shù)變異系數(shù)最大的是TEM亞群（0.166），最小的是Mixed亞群（0.144）；行粒數(shù)變異系數(shù)最大的是TST亞群（0.474），最小的是Mixed亞群（0.386）。結(jié)果表明，不同性狀在不同亞群中的變異范圍不同。

表1 各群組玉米穗部性狀分析Table 1 Analysis of ear traits of maize in different groups

續(xù)表1

2.2 玉米穗部性狀的方差分析

對(duì)TST、TEM、Mixed 3個(gè)亞群間玉米各穗部性狀的均值差異進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2。TEM的穗質(zhì)量顯著大于TST，與Mixed差異不顯著，TST和Mixed的穗質(zhì)量差異不顯著；TST的穗長(zhǎng)顯著大于Mixed，與TEM差異不顯著，TEM與Mixed的穗長(zhǎng)差異不顯著；TEM、Mixed的穗粗、軸粗極顯著大于TST，TEM和Mixed的穗粗、軸粗差異不顯著；Mixed的穗行數(shù)極顯著大于TST，與TEM差異不顯著，TEM的穗行數(shù)顯著大于TST；3個(gè)亞群間的穗軸質(zhì)量、行粒數(shù)差異不顯著。

表2 不同亞群間玉米各穗部性狀多重比較（LSD法）Table 2 Multiple comparison of ear traits of among different subgroups of maize（LSD method）

2.3 玉米穗部性狀的偏度、峰度分析

偏度系數(shù)反映了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分布的非對(duì)稱程度，峰度系數(shù)直觀反映了峰部的尖度。若某性狀的偏度系數(shù)的絕對(duì)值小于1.96，同時(shí)其峰度系數(shù)的絕對(duì)值小于1.96，則該性狀服從正態(tài)分布。由表3可推斷出TST亞群的穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗行數(shù)，TEM的穗質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)，Mixed的穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)和總的穗長(zhǎng)、穗粗都服從正態(tài)分布。其中TST的穗長(zhǎng)、穗粗分布右偏、坡度較正態(tài)分布平緩，軸粗分布右偏、坡度較正態(tài)分布陡峭，穗行數(shù)分布左偏、較陡峭；TEM的穗質(zhì)量、穗長(zhǎng)分布右偏、較平緩，穗粗分布左偏、較陡峭，穗行數(shù)分布右偏、較陡峭；Mixed的穗長(zhǎng)、穗行數(shù)分布右偏、較陡峭，穗粗分布左偏、較陡峭，行粒數(shù)分布右偏、較平緩；自交系總體的穗長(zhǎng)分布右偏、較平緩，穗粗分布左偏、較平緩。

表3 各群組玉米穗部性狀偏度、峰度分析Table 3 Analysis of skewness and kurtosis of ear traits of maize in different groups

2.4 玉米穗部性狀的相關(guān)分析

由表4可知，TST亞群中穗質(zhì)量和穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗長(zhǎng)和穗粗、穗軸質(zhì)量、行粒數(shù)，穗粗和軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，軸粗和穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)，穗軸質(zhì)量和穗行數(shù)、行粒數(shù)，均呈極顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)和軸粗，軸粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)均呈顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)和穗行數(shù)相關(guān)性不顯著。相關(guān)系數(shù)最大的是穗粗和軸粗（0.837），其次是穗質(zhì)量和行粒數(shù)（0.798）、穗質(zhì)量和穗粗（0.750）；最小的是穗長(zhǎng)和穗行數(shù)（0.095），其次是軸粗和行粒數(shù)（0.189）、穗行數(shù)和行粒數(shù)（0.196）。

表4 TST亞群玉米穗部性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient of ear traits of maize in TST subgroup

TEM亞群中穗質(zhì)量和穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗長(zhǎng)和穗粗、穗軸質(zhì)量、行粒數(shù)，穗粗和軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，軸粗和穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗軸質(zhì)量和穗行數(shù)，均呈極顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)和軸粗，穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)和行粒數(shù)，均呈顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)和穗行數(shù)相關(guān)性不顯著。相關(guān)系數(shù)最大的是穗質(zhì)量和行粒數(shù)（0.787），其次是穗質(zhì)量和穗粗（0.614）、穗粗和軸粗（0.605）；最小的是穗長(zhǎng)和穗行數(shù)（0.068），其次是穗行數(shù)和行粒數(shù)（0.196）、穗長(zhǎng)和軸粗（0.201）（表5）。

表5 TEM亞群玉米穗部性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient of ear traits of maize in TEM subgroup

Mixed亞群中穗質(zhì)量和穗長(zhǎng)、穗粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗長(zhǎng)和穗粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗粗和軸粗、穗軸質(zhì)量、行粒數(shù)，軸粗和穗軸質(zhì)量，穗軸質(zhì)量和穗行數(shù)，均呈極顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)和軸粗，穗行數(shù)和穗粗、行粒數(shù)呈顯著正相關(guān)；穗質(zhì)量和軸粗，軸粗和穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗軸質(zhì)量和行粒數(shù)相關(guān)性不顯著，其中軸粗和行粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)。相關(guān)系數(shù)最大的是穗質(zhì)量和行粒數(shù)（0.779），其次是穗長(zhǎng)和穗軸質(zhì)量（0.640）、穗質(zhì)量和穗長(zhǎng)（0.609）；最小的是軸粗和行粒數(shù)（-0.051），其次是穗行數(shù)和軸粗（0.149）、穗軸質(zhì)量和行粒數(shù)（0.176）（表6）。

表6 Mixed亞群玉米穗部性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient of ear traits of maize in Mixed subgroup

自交系總體中穗質(zhì)量和穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗長(zhǎng)和穗粗、軸粗、穗軸質(zhì)量、行粒數(shù)，穗粗和軸粗、穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，軸粗和穗軸質(zhì)量、穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗軸質(zhì)量和穗行數(shù)、行粒數(shù)，穗行數(shù)和行粒數(shù)，均呈極顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)和穗行數(shù)呈顯著正相關(guān)。其中相關(guān)系數(shù)最大的是穗質(zhì)量和行粒數(shù)（0.773），其次是穗質(zhì)量和穗粗（0.653）、穗粗和軸粗（0.644）；最小的是穗長(zhǎng)和穗行數(shù)（0.108），其次是軸粗和行粒數(shù)（0.144）、穗長(zhǎng)和軸粗（0.182）（表7）。

表7 總體玉米穗部性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 7 Correlation coefficient of ear traits of overall maize

3 討論

變異系數(shù)的大小反映了性狀在群體內(nèi)個(gè)體間的差異大小，表1中變異系數(shù)分布在0.125～0.560之間，不同亞群中不同性狀的遺傳背景存在較大差異。行粒數(shù)、穗質(zhì)量、穗軸質(zhì)量性狀在所研究的玉米自交系中存在廣泛變異。與Mixed亞群不同，TST、TEM亞群各性狀變異系數(shù)大小排序相同。不同群體內(nèi)均具有實(shí)現(xiàn)不同育種目標(biāo)所需要的種質(zhì)資源，可以從中找到能在湖南生態(tài)條件下保持較穩(wěn)定產(chǎn)量的種質(zhì)資源。TST亞群的穗質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗行數(shù)性狀，表現(xiàn)出與TEM、Mixed亞群顯著差異，可以作為以后研究的樣本材料。在TST和TEM亞群中穗質(zhì)量、穗粗、穗軸質(zhì)量和其他性狀都存在極顯著正相關(guān)，并且穗質(zhì)量和其他性狀之間的相關(guān)性最強(qiáng)。TST亞群玉米各穗部性狀間的相關(guān)系數(shù)分布于0.095～0.837，性狀間的相關(guān)性與總體類似，且軸粗和其他性狀間存在極顯著或顯著正相關(guān)。根據(jù)前人研究，一般穗長(zhǎng)與穗粗、軸粗負(fù)相關(guān)，穗行數(shù)與穗長(zhǎng)不成比例或負(fù)相關(guān)，行粒數(shù)和穗粗不相關(guān)。但在本研究中出現(xiàn)了不同的結(jié)果，一方面原因可能是環(huán)境對(duì)穗部性狀的影響，另一方面可能是取樣誤差或者樣本量太少。綜上所述，TST亞群的穗部性狀表現(xiàn)突出，其個(gè)別性狀體現(xiàn)了良好的遺傳育種潛力。

湖南省屬于亞熱帶地區(qū)，TST亞群作為來(lái)自熱帶地區(qū)的玉米自交系群體，其培育和繁殖研究存在先天優(yōu)勢(shì)，并且有在我國(guó)選育研究熱帶玉米品種的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒［11，12］。此外，在各群體中差異性、顯著性、相關(guān)性表現(xiàn)突出的穗質(zhì)量性狀，可作為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米種質(zhì)資源的重點(diǎn)研究對(duì)象。由于本試驗(yàn)在湖南省中部進(jìn)行，要篩選適宜湘西山區(qū)的玉米種質(zhì)資源還需要進(jìn)一步研究。本試驗(yàn)結(jié)果與王長(zhǎng)成、史慶玲等人的結(jié)果［13～15］存在不同程度的差異，這可能是試驗(yàn)所在地區(qū)的地理環(huán)境、供試材料以及水肥處理等試驗(yàn)條件的不同造成的。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該玉米自交系各穗部性狀的變異系數(shù)、均值、偏度和峰度、相關(guān)性四個(gè)方面的比較分析，可以發(fā)現(xiàn)各穗部性狀在3個(gè)亞群中均存在廣泛的變異，在不同亞群間存在明顯的差異。各亞群中均有優(yōu)勢(shì)性狀，可為適應(yīng)湖南省的玉米品種選育提供資源。綜合以上結(jié)果，熱帶玉米在湖南的生態(tài)條件下表現(xiàn)較好，可從中選取表現(xiàn)好的玉米自交系作為玉米的親本或供體材料。