2009—2019 年廣東省甜玉米區(qū)試品種主要性狀選育進展

李小鳳，熊 婷，李余良

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣東 廣州 510520）

【研究意義】甜玉米是一種營養(yǎng)豐富、適口性好、經(jīng)濟效益高的新型玉米，在世界范圍內(nèi)得到快速發(fā)展。美國是世界上開展甜玉米育種研究最早的國家，而我國甜玉米育種研究起步較晚，從20 世紀(jì)50 年代末開始北京農(nóng)業(yè)大學(xué)李競雄和鄭長庚教授從美國引進一批甜玉米材料開展育種探索，直到本世紀(jì)初才開展較大規(guī)模育種研究。廣東是我國甜玉米生產(chǎn)最大的省份，種植面積占全國50%以上，是世界甜玉米主產(chǎn)區(qū)之一，也是甜玉米的主要消費區(qū)。隨著甜玉米產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，甜玉米已成為廣東省的優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品和標(biāo)志性農(nóng)作物［1］。品種區(qū)域試驗是育成品種豐產(chǎn)性、適應(yīng)性評價的重要依據(jù)，參試品種的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)等主要性狀表現(xiàn)代表一定時期內(nèi)育種水平的高低［2］。分析連續(xù)多年廣東省甜玉米區(qū)域試驗品種的主要性狀表現(xiàn)，可為選育甜玉米新品種提供借鑒，進一步提高我國甜玉米育種水平?！厩叭搜芯窟M展】廣東省作為甜玉米引進、育種與開展區(qū)域試驗較早的省份在全國具有重要的影響。李余良［3］等分析了2000—2006 年152 個（次）區(qū)試甜玉米品種的生育期、株高、抗病性、單穗重、產(chǎn)量及綜合品質(zhì)等主要性狀，認(rèn)為參試品種在優(yōu)質(zhì)、優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)并重的品種數(shù)量和比例穩(wěn)步增加。熊婷［4］對2017 年春季廣東省區(qū)試甜玉米新組合產(chǎn)量、品質(zhì)和抗病性進行分析，篩選了金百甜15等8 個組合進入復(fù)試。李余良等［5］通過GGE 雙標(biāo)圖法分析了廣東省甜玉米區(qū)域試驗18 個參試品種的產(chǎn)量性狀和試點環(huán)境，粵甜33 號在豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性方面綜合表現(xiàn)最好，適應(yīng)性也最強。各試點均有較好的代表性，部分試點環(huán)境之間存在緊密正相關(guān)。趙華等［6］分析了33 個區(qū)試品種的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性及其他農(nóng)藝性狀，篩選出廣良甜31 號、粵甜28 號等6 個甜玉米品種，產(chǎn)量均比對照種粵甜16 號增產(chǎn)5%以上，甜度高甜、果皮較薄，綜合抗性好，是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種。呂師師等［7］采用高穩(wěn)系數(shù)和穩(wěn)定性參數(shù)等方法分析比較了2017 年春植甜玉米區(qū)域試驗15 個甜玉米新組合區(qū)域試驗數(shù)據(jù)的高產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，表明15 個區(qū)試新品種中優(yōu)群甜 1 號和新美甜 818 的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性最好。有關(guān)玉米區(qū)域試驗的分析，研究人員進行了大量工作［8-11］，但大多跨度較為局限?！颈狙芯壳腥朦c】甜玉米是華南地區(qū)優(yōu)勢特色經(jīng)濟作物，產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展時期，生產(chǎn)上對優(yōu)良品種需求旺盛，甜玉米品種的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀、抗病性及綜合品質(zhì)等研究還不深入，尤其是對近幾年的育成品種主要性狀分析不多，本研究在11 年區(qū)域試驗參試品種的較大尺度上通過分析各品種的多年多點性狀表現(xiàn)特性，為培育新一代優(yōu)新甜玉米品種提供借鑒?！緮M解決的問題】本試驗通過分析參試品種的農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟性狀、抗病性及綜合品質(zhì)等主要性狀表現(xiàn)，探索11 年際間品種變化趨勢，為選育甜玉米新品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為2009—2019 年廣東省甜玉米區(qū)域試驗參試品種，對應(yīng)年度參試品種數(shù)量分別為24、21、13、18、17、15、28、37、30、26 和28個，合計258 個（次）品種，試驗數(shù)據(jù)來源于廣東省各年區(qū)域試驗匯總報告。

1.2 試驗方法

試驗地點分布在廣東全省，根據(jù)各生態(tài)區(qū)共安排珠三角、粵北及粵西地區(qū)8 個試驗點，分別在廣州市、肇慶市、英德市、梅州市、河源市、高州市、陽江市等農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院（所）或農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，品質(zhì)測定分析及抗病性鑒定由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所玉米室進行鑒定。

各試驗點均選用能代表當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件的田塊安排田間試驗，采用隨機區(qū)組排列，3 次重復(fù)，每個品種種植6 行，畦包溝寬1.3 m，行長6.4 m，株距32 cm，行距50 cm，小區(qū)面積24.96 m2，種植密度45 000～52 500 株/hm2。各試驗點按當(dāng)?shù)剌^高的生產(chǎn)水平進行栽培管理，播種期按當(dāng)?shù)貧夂驐l件安排，一般春植在3 月上、中旬，秋植在8月中、下旬，全期除蟲不防病。

1.3 調(diào)查項目及方法

收獲前，測定植株高度、穗位高、莖粗；對各品種取10 穗進行室內(nèi)考種，測定單果穗長、穗粗，適宜采收期收獲中間4 行進行鮮苞計產(chǎn)，計算小區(qū)產(chǎn)量，折合各品種單位產(chǎn)量；乳熟期，調(diào)查品種對小斑病和紋枯病的抗性，計算病情指數(shù)，劃分抗病性級別；邀請專家根據(jù)廣東省鮮食甜玉米品質(zhì)鑒定標(biāo)準(zhǔn)進行蒸煮品嘗鑒定，方法是對各品種經(jīng)套袋自交授粉后選取代表該品種特性的果穗進行蒸煮，從甜度、皮渣度和適口性3 個方面綜合評定參試品種品質(zhì)。

1.4 統(tǒng)計分析

對各承試點品種農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)進行平均，應(yīng)用平均數(shù)進行比較；產(chǎn)量結(jié)果采用多點聯(lián)合方差分析；采用Excel 2010 軟件對數(shù)據(jù)進行處理，以年份為橫坐標(biāo)、主要性狀指標(biāo)為縱坐標(biāo)繪制折線圖，分析主要性狀變化趨勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀分析

從圖1 可以看出，2009—2019 年11 年間廣東省甜玉米區(qū)試品種的株高在增加，前期各品種株高變異范圍在190～212 cm、平均為200 cm 左右，后期各品種株高范圍在210～221 cm、平均在215 cm以上。這可能與近幾年中晚熟品種數(shù)量增加有關(guān)，晚熟品種一般生長量較大、植株高度較高、單株果穗較大、容易獲得高產(chǎn)，但存在莖稈倒伏［12］的風(fēng)險。

圖1 廣東甜玉米區(qū)域試驗?zāi)昃旮咦兓疐ig.1 Changes in annual average plant height of sweet corn in Guangdong regional trials

植株莖粗與不同品種、種植密度［13］以及生育期等因素相關(guān)。2009—2019 年前期莖粗變化較大，可能是前期試驗種植密度較低（多在45 000株/hm2左右）、栽培水平不高、田間群體不合理的原因；后期隨著試驗密度穩(wěn)定在52 500 株/hm2，栽培水平提高，植株莖粗趨于穩(wěn)定，平均莖粗接近2 cm（圖2）。

圖2 廣東甜玉米區(qū)域試驗?zāi)昃o粗變化Fig.2 Changes in annual average stem thickness of sweet corn in Guangdong regional trials

穗位高低在一定程度上反映品種植株的抗倒伏能力，降低穗位有利于增強玉米品種的抗倒性。從圖3 可以看出，2009—2019 年11 年間區(qū)試品種的穗位變化不明顯，走勢較為緩和，穗位高在59～75 cm 間波動，反映出育種家在選育高產(chǎn)品種的同時十分注重控制果穗穗位。

圖3 廣東甜玉米區(qū)域試驗?zāi)昃胛桓咦兓疐ig.3 Changes in annual average ear height of sweet corn in Guangdong regional trials

2.2 主要經(jīng)濟性狀分析

2.2.1 穗長穗粗變化 長穗型品種有助于提高玉米產(chǎn)量。從圖4 可以看出，在2009—2019 年間穗長始終在18.9～20.4 cm 范圍內(nèi)變動，穗長最大幅度增加達7.9%，2016 年達到最高值后也呈下降趨勢，表現(xiàn)出周期性升降變化，說明穗長選擇有一定的范圍限制，不能一味追求過長穗型，注意協(xié)調(diào)穗長與穗粗、百粒重、行粒數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系。穗長易于獲得高的出籽率，但是禿尖長度也隨之增加。這與楊坤等［14］在穗長對產(chǎn)量效應(yīng)分析的結(jié)論一致，玉米長穗型易獲得高出籽率和長禿尖,但主要是通過行粒數(shù)和百粒重的間接效應(yīng)實現(xiàn)。對鮮食甜玉米而言，結(jié)實性好外觀品質(zhì)較優(yōu)，更能得到消費者青睞，穗長一般在20 cm 較為適宜。

圖4 廣東甜玉米區(qū)域試驗?zāi)昃腴L變化Fig.4 Changes in annual average ear length of sweet corn in Guangdong regional trials

穗粗作為玉米穗部的一個重要性狀，影響著玉米產(chǎn)量和品質(zhì)［15］。圖5 表明，2009—2019 年穗粗曲線在前期波動較大，至2012 年達到最低值后逐年升高，呈增長趨勢。表明近年來廣東甜玉米品種注重穗粗選育，大穗型品種增加明顯，對產(chǎn)量提高貢獻較大。

圖5 廣東甜玉米區(qū)域試驗?zāi)昃氪肿兓疐ig.5 Changes in annual average ear diameter of sweet corn in Guangdong regional trials

2.2.2 鮮苞產(chǎn)量分析 高產(chǎn)是育種追求的最主要目標(biāo)之一，除價格因素外，甜玉米鮮苞產(chǎn)量直接影響種植經(jīng)濟效益。由圖6 可知，2009—2019 年11 年間區(qū)試品種每667m2單產(chǎn)在976.6～1 157.5 kg之間變動，平均單產(chǎn)為1 088.5 kg，總的來說，區(qū)試品種產(chǎn)量在波動中呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。說明廣東甜玉米育種一直將高產(chǎn)作為新品種選育的主要導(dǎo)向，也是品種完成審定的必然要求。

圖6 廣東甜玉米區(qū)域試驗品種單產(chǎn)變化Fig.6 Changes of average yield of sweet corn varieties in Guangdong regional trials

2.3 抗病性分析

玉米小斑病和紋枯病屬常發(fā)性的主要病害，往往在玉米灌漿期后伴隨大范圍的發(fā)生為害［16］。廣東省區(qū)域試驗品種抗病鑒定主要是對各品種進行紋枯病和小斑病接種鑒定，從圖7 可以看出，2009—2016 年區(qū)試參試品種總體對紋枯病抗病性較好，但隨后幾年有些參試品種表現(xiàn)感病，抗病級別降低，尤其是2017—2019 年這3 年感病品種數(shù)量有所增加，表明近年來隨著甜玉米復(fù)種指數(shù)的提高、種植面積的快速增長、連作重茬以及品種選育速度的加快，紋枯病發(fā)病頻率和為害程度加劇。因此，在育種過程中提高品種對紋枯病的抗性至關(guān)重要，應(yīng)該引起育種家的充分重視。11年間特別是近年來區(qū)試參試品種對小斑病抗病表現(xiàn)良好，抗性級別可達中抗以上，說明抗小斑病育種已經(jīng)取得較好成效（圖8）。

圖7 廣東甜玉米區(qū)域試驗品種紋枯病接種表現(xiàn)Fig.7 Inoculation performance of sweet corn varieties with sheath blight in Guangdong regional trials

圖8 廣東甜玉米區(qū)域試驗品種小斑病接種表現(xiàn)Fig.8 Inoculation performance of sweet corn varieties with southern blight disease in Guangdong regional trials

2.4 綜合品質(zhì)分析

隨著甜玉米在糧食種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、鄉(xiāng)村振興以及效益農(nóng)業(yè)中受到許多地方的重視，甜玉米種植面積也隨之增長，消費者對產(chǎn)品品質(zhì)的要求也越來越高［17］。甜玉米按蒸煮品嘗和外觀品質(zhì)分為3 類：A級品質(zhì)在90 分以上，B+級品質(zhì)在85～90 分（2016 年后），B 級品質(zhì)在80～85 分。根據(jù)以上分級標(biāo)準(zhǔn)，2009—2019 年廣東甜玉米區(qū)域試驗品種的品質(zhì)評價情況見圖9。由圖9 可知，2009—2017 年中等品種占據(jù)參試品種的主流，優(yōu)質(zhì)品種占比較小、為18.2%；2018—2019 年優(yōu)質(zhì)品種數(shù)量增加，占參試品種的比例明顯提高，占比達到50.0%，表明廣東省甜玉米品質(zhì)育種在逐步提高。同時，對參試品種的可溶性糖含量及果皮厚度測定結(jié)果（圖10）表明，11 年間廣東省甜玉米區(qū)域試驗品種的可溶性糖含量呈明顯上升趨勢，果皮厚度相應(yīng)逐年降低，這使得參試品種的品質(zhì)得以提升，與專家品嘗分析結(jié)果一致。

圖9 廣東甜玉米區(qū)域試驗品種品質(zhì)評價占比Fig.9 Proportion of evaluation quality of sweet corn varieties in Guangdong regional trials

圖10 廣東甜玉米區(qū)域試驗品種可溶性糖含量及果皮厚度Fig.10 Content of soluble sugar and peel thickness of sweet corn varieties in Guangdong regional trials

3 討論

株高、穗位高、莖粗是甜玉米生長發(fā)育過程中的重要農(nóng)藝性狀，對甜玉米植株形態(tài)建成、葉片光合作用、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量起著重要作用［18］。對玉米等C4 高稈作物而言，沒有一定的生物產(chǎn)量，也難以獲得高產(chǎn)，株高、穗位過高又存在倒伏風(fēng)險，因此將株高、穗位保持在合理范圍內(nèi)就顯得尤為重要；莖粗與品種熟期、種植密度及土壤肥力關(guān)系密切，間接影響品種的抗倒能力和產(chǎn)量。本研究以2009—2019 年總計258 個（次）品種分析結(jié)果說明，甜玉米品種的株高平均增加15 cm 左右，可能與近年參試的中晚熟品種數(shù)量增加有關(guān)。由于晚熟大穗型品種數(shù)量的增加，果穗穗位高度直接影響品種的抗倒伏性是育種家更為關(guān)注的問題。分析發(fā)現(xiàn)，參試品種穗位高總體穩(wěn)定在68 cm 左右。由于試驗規(guī)范性的提高，各區(qū)試承擔(dān)單位重視種植密度和栽培水平方面的提升，植株莖粗趨于穩(wěn)定，平均莖粗接近2.0 cm。

在產(chǎn)量因素等經(jīng)濟性狀方面，穗長穗粗對于產(chǎn)量至關(guān)重要，是影響產(chǎn)量的重要因素之一［19］。本研究發(fā)現(xiàn)11 年間廣東省甜玉米新品種選育在穗長的變化上有一定程度的增加，平均增幅在1.5 cm 范圍內(nèi)，在單純依靠穗長增長逐步轉(zhuǎn)向注重穗粗，過于追求太長的穗型由于苞葉的長度較短可能影響鮮苞外觀或禿尖明顯；穗粗增加趨勢較為明顯，表明近年來廣東甜玉米品種注重大穗型品種的選育，對品種產(chǎn)量的提高具有較大貢獻。產(chǎn)量是甜玉米生產(chǎn)的重要目標(biāo)，本研究分析表明，區(qū)試品種產(chǎn)量在波動中呈現(xiàn)較快的上升趨勢，增長明顯，育成品種中高產(chǎn)品種占據(jù)較大比例，廣東甜玉米育種始終將高產(chǎn)作為新品種選育的主要目標(biāo)，也是推動產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)。

甜玉米抗病性育種［20］是一項重要的工作，品種抗病性不強不僅會影響其產(chǎn)量和品質(zhì)，還會對品種的推廣應(yīng)用和經(jīng)濟效益產(chǎn)生不良影響。從廣東省區(qū)試參試品種小斑病和紋枯病接種鑒定表現(xiàn)來看，參試品種多數(shù)對小斑病的抗性較好，但近3 年來參試品種對紋枯病的抗性一般，部分品種感病。廣東地處熱帶亞熱帶地區(qū)，種植季節(jié)高溫、多雨和潮濕等氣候條件［21］有利于莖基部病害發(fā)生，隨著連作以及種植面積的進一步增加病害加劇。玉米紋枯病的防治以農(nóng)業(yè)防治和抗病品種為主［22］，因此要特別重視抗紋枯病育種，應(yīng)加強種質(zhì)資源抗病性有效鑒定，對優(yōu)異抗病種質(zhì)資源開展創(chuàng)新性研究與利用，培育抗病品種，促進甜玉米產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

雖然廣東甜玉米育種起步早、發(fā)展迅速，但在品質(zhì)育種領(lǐng)域［23］，與美國、泰國以及我國臺灣地區(qū)相比整體上仍然存在著較大差距。從本研究結(jié)果可見，近年來廣東優(yōu)質(zhì)品種數(shù)量有所增加，品質(zhì)育種受到重視，但仍有很大的提升空間。如宮慶友等［24］研究提出，甜玉米育種在提高產(chǎn)量的同時應(yīng)該把品質(zhì)放在首位，隨著人們生活質(zhì)量的提高，高品質(zhì)甜玉米產(chǎn)品將受到更多消費者的青睞，因此，今后選育高端特色和營養(yǎng)型優(yōu)質(zhì)品種是未來我國甜玉米的重要方向，以促進我國甜玉米產(chǎn)業(yè)不斷升級、滿足市場多元化需求［25］。

4 結(jié)論

本研究通過對2009—2019 年廣東省區(qū)域試驗品種的農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟性狀、抗病性及綜合品質(zhì)等主要性狀比較分析，結(jié)果表明，參試品種的株高平均增加15 cm 左右，穗位高穩(wěn)定在68 cm左右，平均莖粗接近2.0 cm；穗長有一定程度的增加、平均增幅在1.5 cm，穗粗和鮮苞產(chǎn)量增加趨勢明顯，每667m2平均單產(chǎn)達到1 088.5 kg，協(xié)調(diào)了產(chǎn)量構(gòu)成各因素之間的關(guān)系，促使產(chǎn)量能夠逐步提高，因此廣東甜玉米育種在這些性狀的改良上取得了明顯的成效。品種抗病性的好壞是制約品種應(yīng)用的重要因素之一，十多年來甜玉米區(qū)試品種對小斑病有較好的抗性，可達中抗以上，但近3 年育成品種對紋枯病的抗性級別有所降低，應(yīng)引起重視。隨著消費水平的提高，甜玉米品質(zhì)育種也在逐步得到關(guān)注，優(yōu)質(zhì)品種占參試品種的比例增幅明顯，達30%以上，其品質(zhì)育種在加強，但仍有很大的提升空間。綜合來看，今后甜玉米選育在追求高產(chǎn)的目標(biāo)下，應(yīng)加速向高端特色、品質(zhì)營養(yǎng)價值高、抗性強、適應(yīng)性廣等復(fù)合性目標(biāo)邁進，以滿足更多消費者的需求，促進我國甜玉米產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。