加甜型糯玉米主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢分析

摘要：加甜型糯玉米由于其口感佳、品質(zhì)優(yōu)而備受人們青睞，成為百姓餐桌的常見食品。因此，對加甜型糯玉米產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的雜種優(yōu)勢研究尤為重要。選用9份雙隱性甜玉米自交系為試材，4份糯玉米自交系為測驗種，按照不完全雙列雜交法配制36個雜交組合，對親本及雜種一代進行雜種優(yōu)勢指數(shù)、相對雜種優(yōu)勢、中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢分析，從而篩選出優(yōu)良組合。結(jié)果表明，多數(shù)性狀的超親優(yōu)勢正向大于負向，其中禿尖長、穗長、穗粗、單穗重和單軸重的雜種優(yōu)勢較強；各雜交種雜種優(yōu)勢指數(shù)介于0%～933.33%之間，相對雜種優(yōu)勢介于-593.75%～100.00%之間，中親優(yōu)勢介于-100.00%～833.33%之間，超親優(yōu)勢介于-100.78%～365.93%之間。進一步分析發(fā)現(xiàn)，單穗重這一性狀除了6A16B以外，其余雜交種與雙親之間均存在著顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01）差異。本試驗選出13個親本組配出的雜交種中10個優(yōu)良組合為優(yōu)勢組合，分別為1A1B、14A12B、14A13B、9A16B、14A1B、9A1B、6A5B、1A2B、9A13B、14A16B。

關(guān)鍵詞：加甜型糯玉米；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量；雜種優(yōu)勢

中圖分類號：S513.03 文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）17-0127-08

收稿日期：2024-02-22

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項目（編號：NJZY22463）；內(nèi)蒙古民族大學(xué)博士科研啟動基金（編號：BS525）；內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計劃（編號：2023YFDZ0054）。

作者簡介：王曉東（1980—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，講師，主要從事作物遺傳育種研究。E-mail： tlxiaodong@126.com。

隨著社會的進步以及人們生活條件的改善，對飲食健康的關(guān)注度也越來越高，鮮食玉米作為休閑食品登上百姓的餐桌。同時，人們對鮮食玉米的品質(zhì)和口味提出了更高要求，因此，市場上單一的甜玉米和糯玉米已經(jīng)無法滿足人們的需求。甜玉米是玉米屬中的亞種，在乳熟期采摘后進行鮮食、速凍或真空包裝，由于其籽粒含糖量較高，吃起來具有甜、嫩、香的特點［1］。據(jù)記載，1779年北美的易洛魁人把甜玉米送給歐洲定居者，自此這種玉米類型便在美國地區(qū)迅速發(fā)展，成為當(dāng)?shù)厥軞g迎的食物［2］。糯玉米又稱黏玉米，表現(xiàn)為糯性，其原因是在第9條染色體上的隱性基因（wx）調(diào)控淀粉合成基因的表達作用下，合成的淀粉為支鏈淀粉［3］。加甜型糯玉米是近幾年育種家們結(jié)合市場需求選育出的新類型，吃起來又甜又黏，符合消費者的口感需求，在鮮食市場中受到gtKjnnJMN79e4QcQsgqX3pszjDbjUamjON9E1CFyhx8=越來越多人的關(guān)注。它不僅富含淀粉、蛋白質(zhì)、可溶性糖和氨基酸，而且口感好、易于消化、營養(yǎng)豐富。加甜型糯玉米除了可以作為生鮮食品直接食用外，還可以用于工業(yè)加工，形成特別的糯性風(fēng)味，具有良好的鮮食價值和營養(yǎng)價值［4］。由此可見，加甜型糯玉米是我國鮮食玉米的重要類型之一。

玉米是最早利用雜種優(yōu)勢的作物之一，也是利用雜種優(yōu)勢選育優(yōu)良品種最成功的作物，育成的雜交后代可大幅度提高產(chǎn)量和品質(zhì)［5］。雜交種的增產(chǎn)作用與產(chǎn)量三因素的提高有關(guān)［6］。利用雜種優(yōu)勢現(xiàn)象已成為育種家們提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等的有效措施，是當(dāng)前遺傳育種過程中一種極為重要的遺傳改良技術(shù)［7-8］，可提高作物遺傳力，加快育種工作的進程。通過利用雜種優(yōu)勢對鮮食玉米種質(zhì)進行遺傳改良和創(chuàng)新，可以提高鮮食玉米產(chǎn)量、優(yōu)化果穗商品品質(zhì)及籽粒品質(zhì)［9］。本研究通過對36個雜交組合的農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢進行分析，旨在篩選出優(yōu)勢組合，為進一步利用自交系及選育優(yōu)良品種提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以內(nèi)蒙古民族大學(xué)育種團隊育成的13個親本（9份雙隱性甜玉米自交系，4份糯玉米自交系）為試驗材料，按照不完全雙列雜交法配置成36個雜交組合。具體親本及雜交組合見表1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2022年在內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)試驗基地進行。供試材料于4月30日播種，在乳熟期收獲。雜交種和自交系分開種植，完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計，重復(fù)3次。行長5 m，4行區(qū)種植，種植密度為3 500株/667 m2，周圍設(shè)保護行。穴播，每穴點播2粒。管理措施同常規(guī)大田生產(chǎn)。

1.3 測定性狀及數(shù)據(jù)計算

在鮮食玉米各組合開花期測定株高、穗位、莖粗等植株性狀，乳熟期收獲測產(chǎn)，收獲后每小區(qū)選取有代表性果穗10個進行室內(nèi)考種。

雜交種各性狀的雜種優(yōu)勢指數(shù)、相對雜種優(yōu)勢、中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢計算式如下：

F1雜種優(yōu)勢指數(shù)=F1/P×100%；（1）

相對雜種優(yōu)勢=（F1-P）/F1×100%；（2）

中親優(yōu)勢=（F1－P）/P×100%；（3）

超親優(yōu)勢=（F1－P高）/P高×100%。（4）

式中：F1為雜交種值；P為雙親的平均值，即P=（P1+P2）/2；P高為高親值。

1.4 試驗數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)使用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和WPS Office中的Excel進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交種與雙親各農(nóng)藝性狀的方差分析

對36個雜交組合所調(diào)查的農(nóng)藝性狀與雙親進行方差分析，結(jié)果（表2）顯示，單穗重性狀中除了6A16B雜交組合以外，其余雜交組合與雙親的單穗重之間差異均達顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01）水平，說明各雜交組合在產(chǎn)量上均表現(xiàn)為增產(chǎn)的效果。各雜交種與雙親的禿尖長差異多表現(xiàn)為不顯著。不同雜交組合與雙親之間在百粒重、行粒數(shù)性狀方面差異較大。

2.2 中親優(yōu)勢分析

對F1代調(diào)查的各性狀及產(chǎn)量計算中親優(yōu)勢（表3）可知，主要農(nóng)藝性狀各指標(biāo)的雜種優(yōu)勢較為明顯，雜交組合各農(nóng)藝性狀的中親優(yōu)勢介于 -100.00%～ 833.33%之間。 其中， 單穗重的平均值為108.90％，單軸重為106.06％，穗長為35.34％，穗行數(shù)為15.8％，行粒數(shù)為44.80％，株高為61.70％，穗位為79.5％，且所有組合均為正向的雜種優(yōu)勢， 單軸重、單穗重、穗粗的中親優(yōu)勢較為明顯。不同雜交組合中親優(yōu)勢在穗部性狀、株高上表現(xiàn)更為明顯，在禿尖長、莖粗、軸粗性狀中多數(shù)為負向中親優(yōu)勢，說明不同雜交種的禿尖長、莖粗、軸粗的雜種優(yōu)勢不明顯。但在禿尖長性狀中除了6A1B、6A10B、9A9B、9A10B、9A16B、14A9B這些雜交組合以外均表現(xiàn)為負向中親優(yōu)勢，更加說明了大多數(shù)雜交種的豐產(chǎn)性明顯改善。雜交組合中百粒重中親優(yōu)勢的平均值為24.11％，說明雜交種在百粒重上和親本差異不明顯。

2.3 F1雜種優(yōu)勢指數(shù)

從表4可以看出，雜交種各農(nóng)藝性狀的雜種優(yōu)勢指數(shù)介于0～933.33%之間。其中，單穗重的雜種優(yōu)勢指數(shù)平均值為221.7％，表明各雜交種與親本單穗重之間雜種優(yōu)勢較強，增產(chǎn)效果明顯，雜種優(yōu)勢指數(shù)最大的為14A1B，為274.04％，最低的是6A16B（145.72%）。百粒重的雜種優(yōu)勢指數(shù)的平均值為124.24％，最高是雜交種14A9B（182.44％），最低的是9A2B（69.52%）。

2.4 相對雜種優(yōu)勢分析

由表5可知，雜交種各農(nóng)藝性狀的相對雜種優(yōu)勢介于-593.75%～100.00%之間，其中，各雜交種性狀中6A9B雜交種的禿尖長相對雜種優(yōu)勢最大，1A13B的禿尖長最?。粏嗡胫氐钠骄禐?1.71％，14A1B最大（63.51％），最小的雜交種是6A16B

（31.37％）。行粒數(shù)的平均值為29.62％，最高為47.24％，最低為-8.55％，說明親本和雜交種在行粒數(shù)性狀上有一定的雜種優(yōu)勢。穗長的相對雜種優(yōu)勢較為穩(wěn)定，雜交種的穗粗比親本大。莖粗多表現(xiàn)為負值，說明雜交種的莖粗和親本相比較小，行粒數(shù)相對于親本來說均表現(xiàn)為增加。

2.5 超親優(yōu)勢分析

由表6可知，雜交種各農(nóng)藝性狀的超親優(yōu)勢介于-100.00%～360.00%之間，禿尖長超親優(yōu)勢平均值為-0.16%，穗行數(shù)超親優(yōu)勢平均值為43.80%，而單穗重超親優(yōu)勢平均為106.4％，最高超親優(yōu)勢組合為14A12B，為345.01％，最低的是28.33％，說明雜交種的鮮穗產(chǎn)量均超過親本，具有較強的雜種優(yōu)勢。其次是單軸重、株高、穗位性狀，也表現(xiàn)出正向超親優(yōu)勢。而禿尖長和莖粗性狀的超親優(yōu)勢大多數(shù)都表現(xiàn)為負向超親，禿尖長表現(xiàn)最為明顯，說明各雜交種禿尖改善比較明顯，得到正向改良。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

雜種優(yōu)勢作為一種普遍存在于生物界的遺傳學(xué)現(xiàn)象，早期就被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)［10-14］。 “雜種優(yōu)勢”之所以能提高玉米產(chǎn)量，可能是因為雙親自交系基因組遺傳距離較遠，多數(shù)功能基因存在較大的遺傳差異，來自一個親本的顯性基因可以遮蓋另一個親本的隱性基因，導(dǎo)致F1代中對生長有利的顯性基因發(fā)揮互補作用，從而增加F1代雜合子的生長勢，最終導(dǎo)致產(chǎn)量增加［15-17］。在此領(lǐng)域的研究中，有許多關(guān)于玉米雜種優(yōu)勢的既定結(jié)果，國內(nèi)均有相關(guān)報道。張前進等對12份玉米種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀的雜種優(yōu)勢和配合力進行研究，得出雜種優(yōu)勢可以減少不同組合之間產(chǎn)量性狀的差異，因此，將雜種優(yōu)勢的強弱作為育種過程中選育雜交后代的依據(jù)對提高玉米產(chǎn)量具有重要的促進作用［18］。侯有良等對11個玉米雜交組合的產(chǎn)量及穗部性狀進行雜種優(yōu)勢分析，得出穗重、穗粒重的雜種優(yōu)勢最大，其次為千粒重和穗粒數(shù)，穗行數(shù)的雜種優(yōu)勢最小的結(jié)論［19］。育種實踐表明，每一個優(yōu)良玉米新品種的選育無不依賴于產(chǎn)量、品質(zhì)及抗性的突破與創(chuàng)新，產(chǎn)量受多個性狀影響，不同類型雜交種的產(chǎn)量以及產(chǎn)量性狀間的相互作用也不盡相同［20］。王雪飛等對爆裂玉米的性狀進行測定，同時又進行不同雜種優(yōu)勢爆裂類群之間性狀差異的研究，通過差異分析篩選出可用于組配育種的優(yōu)異種質(zhì)資［21］。本研究利用不同糯玉米自交系做母本，利用雙隱性甜玉米自交系做父本進行雜交，在雜交后代中，產(chǎn)量性狀優(yōu)于親本，特別是在單穗重性狀上均表現(xiàn)為增加，在禿尖長性狀上多數(shù)表現(xiàn)為負向超親，說明具有較強的雜種優(yōu)勢，這與前人的研究結(jié)果［11，14］一致。

3.2 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，36個雜交種的穗長、穗粗、單穗重均具有較強的雜種優(yōu)勢。結(jié)合方差分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，單穗重性狀中除了6A16B雜交種以外，其余雜交種與雙親的單穗重之間差異均達到顯著或極顯著水平，雜交種鮮穗產(chǎn)量雜種優(yōu)勢都非常明顯。各雜交種在禿尖長、莖粗、穗粗、穗位性狀與親本之間差異多表現(xiàn)為不顯著。通過雜交種的超親優(yōu)勢、雜種優(yōu)勢指數(shù)、中親優(yōu)勢、相對雜種優(yōu)勢進行分析，比較36個雜交組合的單穗重、百粒重、行粒數(shù)等產(chǎn)量相關(guān)性狀，選出雜種優(yōu)勢較強的雜交種組合10個，分別為1A1B、14A12B、14A13B、9A16B、14A1B、9A1B、6A5B、1A2B、9A13B、14A16B。下一步將結(jié)合配合力進一步分析產(chǎn)量結(jié)構(gòu)性狀，為親本的進一步利用及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)雜交種選育提供理論支撐。

參考文獻：

［1］韓 偉，呂瑩瑩，張 萌，等. 我國特用玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對策［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（28）：39-41，77.

［2］侯俊峰，韓海亮，陳 斌，等. 甜玉米和糯玉米品質(zhì)特征和育種相關(guān)研究概述［J］. 農(nóng)業(yè)科技通訊，2021（12）：9-13.

［3］汪李平. 長江流域塑料大棚鮮食玉米栽培技術(shù)（上）［J］. 長江蔬菜，2020（18）：20-25.

［4］田 蜜. 糯玉米配合力和雜種優(yōu)勢的分析［D］. 長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

［5］趙 巖. SSR標(biāo)記鮮食糯玉米自交系遺傳多樣性分析及雜種優(yōu)勢研究［D］. 長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

［6］蔡麗瓊，李 展，朱蘇文，等. 對生玉米產(chǎn)量性狀的雜種優(yōu)勢和配合力分析［J］. 激光生物學(xué)報，2005，14（2）：95-102.

［7］張?zhí)煺? 作物育種學(xué)總論［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

［8］馬可欣. 玉米籽粒代謝性狀的雙列雜交分析［D］. 揚州：揚州大學(xué)，2022.

［9］冷益豐. 四川當(dāng)前主要玉米種質(zhì)雜種優(yōu)勢類群及產(chǎn)量配合力研究［D］. 雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

［10］廖正巧.不同玉米群體重要農(nóng)藝性狀及耐旱性的遺傳解析［D］. 雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.

［11］魏 鋒，史大坤，衛(wèi)曉軼，等. 不同玉米雜交種產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢分析［J］. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，54（12）：25-30.

［12］余學(xué)杰，文景茹，柯永培，等. 玉米苗期抗旱性雜種優(yōu)勢表現(xiàn)研究［J］. 玉米科學(xué)，2021，29（5）：35-40.

［13］馬育庭. 玉米百粒重雜種優(yōu)勢遺傳解析［D］. 沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.

［14］楊美麗，鹿紅衛(wèi)，程建梅，等. 玉米雜交種產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢及其與親本自交系的相關(guān)研究［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（4）：63-68.

［15］林建麗，朱正歌，高建偉. 植物雜種優(yōu)勢研究進展［J］. 華北農(nóng)學(xué)報，2009，24（增刊2）： 46-56.

［16］蘭進好. 玉米強優(yōu)勢組合重要性狀雜種優(yōu)勢遺傳基礎(chǔ)研究［D］. 沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

［17］王國勝，陳舉林，侯 瑋，等. 玉米雜種優(yōu)勢類群劃分與雜種優(yōu)勢模式研究進展［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（3）：87-89.

［18］張前進，魯曉民，李明順，等. 12份外引玉米種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀的配合力及雜種優(yōu)勢分析［J］. 玉米科學(xué)，2020，28（6）：8-17.

［19］侯有良，盧寶紅，鐘改榮，等. 玉米穗部產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢分析［J］. 玉米科學(xué)，2003，11（1）：30-32.

［20］王延波. 玉米超高產(chǎn)育種理論與實踐及優(yōu)化栽培技術(shù)研究［D］. 沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

［21］王雪飛，李婷婷，鄭云霄，等. 132份爆裂玉米自交系的相關(guān)性狀鑒定及雜種優(yōu)勢類群劃分［J］. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2023，28（5）：25-33.