利用外引杂交种对自交系玉米植株性状改良的潜势分析
2014-10-23孙君艳董丽平李淑梅王苏燕
孙君艳+董丽平+李淑梅+王苏燕
摘要：以玉米自交系品种郑58为父本，与7个杂交种杂交组配7个杂交组合，分析了F2群体的株高、穗位高、穗上叶片数、叶长、叶宽等9个植株性状的分离情况并与其自交系相比较。结果表明：F2群体各性状均有较大的分离，且分离情况各不相同。针对单个性状选出最优群体，并从中选出了综合性状比较好的群体，即626、631、638是改良郑58的最优群体。
关键词：玉米；F2群体；植株性状；最优群体；优良自交系
中图分类号：S513.03 文献标志码：A
文章编号：1002-1302（2014）08-0083-04
人口数量持续增长、动物饲料需求不断增加与耕地资源减少的矛盾日益突出，决定了在相当长时间内，我国玉米育种目标应以提高单位面积产量为主导[1-4]。为提高产量而进行的品种改良有2条途径：一是株型改良，二是杂种优势利用[5-6]。目前我国玉米种植密度还处于较低水平，进一步提高产量的最大潜力就在于培育良好株型，以提高其种植密度，但配合力高、产量高、株型好、外观性状整齐、抗病抗逆性强的自交系是极其有限的，因此对现有的自交系进行改良就变得十分必要。
郑58是一个良好的自交系，以其为母本培育出的郑单958在全国范围已经累计推广接近3 333万hm2，但是笔者也发现，它与先玉335的母本PH6WC无论在株高、穗位高等方面都存在差异，因而如何对其加以改良，以发挥其更好的作用是本研究的主要目的。本研究以同一个自交系郑58为父本，与不同的杂交种杂交组配7个F2群体，同时种植了郑单958和先玉335的母本PH6WC，将F2群体与之比较，考察各群体及亲本的株高、穗位高等9个植株性状，同时分析郑58的各性状的变化，从而挑选出改良郑58各性状的适宜群体，以期能够对玉米育种挑选优良自交系提供参考和依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料及其组配方法
2012年在信阳农林学院南湾实习农场以玉米自交系郑58作父本，分别与7个杂交种组配得到F1，F1自交得到F2，分别标记为群体615、621、633、638、641、631、626。2013年种植7个F2，同时种植郑单958、先玉335的母本——PH6WC、郑58。
1.2 田间试验和性状考察
2013年在信阳农林学院试验基地夏播种植2个自交系和7个F2群体，亲本为2行区，F2群体单粒播种，行长4 m，每行种植17株，行距0.67 m。各F2群体种植的植株数见表1。田间管理同一般大田。
测定供试材料的株高、穗位高、穗上叶片数、雄穗长、雄穗分枝数、茎粗、叶长（L，cm）、叶宽（B，cm），计算叶面积（cm2），其计算公式为：叶面积=L×B×0.75（0.75为叶面积系数）。各项测定结果见表2。
1.3 数据分析
用SPSS Statistics V19.0软件计算2个亲本自交系和F2群体各性状的平均值、标准差、偏度、峰度和变异系数。
在株高相关性状中，相对于亲本郑58，所有群体的株高和穗位高都显著增加。7个群体的株高平均值都高于郑58，群体633的所有单株株高均高于郑58，其余群体仅有很小比率的单株株高低于郑58，626群体中低于郑58的单株所占比率最大，为8.33%。从穗位高可以看出，低于郑58的单株所占比率最高的群体是631，比率达到9.09%，其次分别是621、638、626，分别为4.73%、1.18%、0.64%，其余群体的穗位高均高于郑58。穗上叶片数小于亲本的群体比率均较高，最高的为群体621，所占百分比为95.95%，其余群体也均高于80%。
由表2株高相关性状可以看出，PH6WC的株高、穗位高的平均值都明显高于郑58。由表3可以看出，F2群体中小于郑58的比率相对较大；低于PH6WC株高的单株所占比最大的群体是621，为97.64%；低于PH6WC穗位高的单株所占比率最大的群体是626、631，分别为90.38%、90.00%，其次是群体638、621，分别为65.09%、64.86%；最小的是633、615、641，分别为45.11%、28.39%、16.77%，均小于50%；穗上叶片数较稳定，郑58略高于PH6WC，在穗上叶片数上，各群体均小于郑58，且比率均高于80%，小于PH6WC的群体比率最高的是626、621、638，其比率分别为51.92%、51.35%、50.30%，均略高于50%。
2.2 F2群体叶片相关性状
由表4、表5可见，在叶片相关性状中，叶宽的变异系数较大，叶长的变异系数稍小；F2群体叶长的平均值基本大于郑58，各群体中叶长、叶宽、叶面积都有小于郑58的单株出现。从叶长变异系数可以看出，最高为12.18%，为群体621，除了群体633的变异系数为8.38%以外，其余各群体均大于10%，分别为群体626（11.23%）、群体638（11.17%）、群体641（10.79%）、群体615（10.72%）、群体631（10.18%），各群体中都有小于PH6WC的单株出现。从叶长可以看出，小于PH6WC的比率最高为97.04%（群体638），最小值为36.09%（群体633），其余群体比率均在60%以上。从叶宽可以看出，各群体都有小于郑58的单株，所占比率均较高，最高为群体633（72.18%），最低为群体626（52.56%）；小于PH6WC的比率较高，最高为群体641（92.22%），最低为群体626（72.92），且各群体的平均值对于亲本来说均较高。在2个自交系中，PH6WC的叶长、叶宽和叶面积均较大，群体中小于其的比率较大（表4、表5）。
2.3 F2群体茎粗、雄穗长及雄穗分支数
F2代各群体的茎粗、雄穗长及雄穗分支数的性状见表6。可以看出，在茎粗性状中，变幅为7.69～31.19 cm，各群体的变异系数最大的为626，其次为615，分别为22.23%、22.11%，最小的为群体633，仅为13.64%。茎粗小于郑58的单株均较少，比率最高的是群体615，所占比率为8.05%，群体633、626茎粗均比郑58大。茎粗小于PH6WC的单株比率均较高，比率最高的是群体631，占比为93.64%；比例最小的为群体626，占比为57.05%。对各群体平均值比较可知，自交系PH6WC大于自交系郑58。
由表6还可看出，在雄穗长和雄穗分支数性状中，雄穗长的变异系数为16.05%～21.48%，小于雄穗分枝数的变异系数（26.73%～41.06%）。与郑58相比，F2群体中615、633、626、631的雄穗长平均值都增加了，分别为32.34、31.41、30.80、29.63 cm；F2群体中638、641的雄穗分支数增加了，分别为6.21个、7.07个，其余群体均变小。与PH6WC相比，F2群体中633、615的雄穗长平均数变大，分别为31.41、32.34 cm，其余群体均变小；各群体的雄穗分支数均增加，最大的是群体641，均值为7.07个。群体中小于郑58的单株雄穗长的比率为16.10%～66.27%；单株雄穗分支数比率最大的是群体615，所占比率为72.46%。比率最小的是群体641，所占比率为20.96%。群体中小于PH6WC的单株雄穗长的比率27.97%～86.98%；单株雄穗分支数比率均较小，其中最大的是群体626，所占比率为8.97%，群体638、641单株雄穗分支数都比PH6WC大。
3 结论与讨论
要选育出高产、优质的玉米杂交种，必须选择优良的玉米自交系，而优良玉米自交系的选育必需有好的基础材料和适宜的选择方法[7]。选择性状差异较大的亲本构建适宜基础群体，是成功实施遗传改良和数量性状遗传研究的关键[8]。比较不同杂交种与郑58杂交后的F2群体的分离情况，有助于选出适宜的群体，从而对郑58的单个性状进行改良，进一步可选出最适宜的群体对其进行综合改良。
在株高相关性状中，株高和穗位高都与抗倒伏性相关，郑58的株高、穗位高是需要进行改良的，7个群体中631、626平均值较小，且群体中出现株高比较低的比例均较大，可用来降低郑58的株高；而穗位高中的适宜群体是626，对于穗上叶片数的适宜群体也是626。
叶片相关性状中，叶面积与产量密切相关，它决定光合面积的大小，叶面积越大，单株产量也越大[9]。群体631、638的叶面积均比郑58明显变大，且占比最高。
茎粗关系到玉米植株抗倒性的能力强弱，2个自交系中郑58的茎粗较细，群体615、631茎粗变粗的比率相对较大。
雄穗的大小与自交系花粉量的多少密切相关，是组配杂交组合时选择父母本的重要依据之一。但雄穗开花时代谢水平高，雄穗过大增加了营养物质的消耗与竞争，从而会产生一定的负面影响[10]。在保证花粉量的情况下，雄穗分枝数越少越好。对于郑58来说，其雄穗分枝数也较多，也是改良的重点性状之一。在各个群体中，大部分单株值都小于亲本，群体638、621、633、626是比较适宜的群体。
从以上研究可以看出，群体626是郑58的最优群体，它能同时改良郑58的株高、穗位高、穗上叶片数和雄穗分支数共4个性状；群体631次之，能改良穗位高、叶宽和茎粗3个性状；群体638可以改良叶长和雄穗长2个性状。
参考文献：
[1]赵久然，赵 明，董树亭，等. 中国玉米栽培发展三十年[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2011.
[2]佟屏亚. 我国玉米生产现状和发展策略[J]. 科技导报，1997（11）：22-25.
[3]佟屏亚. 中国玉米生产形势的发展前景[M]//全国农业技术推广服务中心. 中国玉米品种科技论坛. 北京：中国农业科学技术出版社，2001.
[4]刘京宝，杨克军，石书兵，等. 中国北方玉米栽培[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2012.
[5]赵久然. 超级玉米指标及选育模式[J]. 玉米科学，2005，13（1）：3-4，9.
[6]杨彦忠，杜鸣銮. 沈综玉米群体植株性状改良效果研究[J]. 甘肃农业科技，2010（11）：7-11.
[7]高长健，张宝石，李明德，等. 玉米植株形态和穗部性状的遗传特性及育种的选择方式[J]. 国外农学：杂粮作物，1996（6）：6-9.
[8]申炳涛，董永斌，周 强，等. 玉米F1、F2代植株性状的遗传背景及适宜群体筛选[J]. 河南农业科学，2012，41（5）：8-14.
[9]王振华，张 新. 我国玉米骨干自交系形态性状的鉴定与评价[J]. 玉米科学，2004，12（2）：7-9.
[10]孙 振，莫乔程，程备久，等. 玉米雄穗分枝数性状遗传、杂种优势与亲子相关分析[J]. 作物杂志，2012（2）：31-35.
由表6还可看出，在雄穗长和雄穗分支数性状中，雄穗长的变异系数为16.05%～21.48%，小于雄穗分枝数的变异系数（26.73%～41.06%）。与郑58相比，F2群体中615、633、626、631的雄穗长平均值都增加了，分别为32.34、31.41、30.80、29.63 cm；F2群体中638、641的雄穗分支数增加了，分别为6.21个、7.07个，其余群体均变小。与PH6WC相比，F2群体中633、615的雄穗长平均数变大，分别为31.41、32.34 cm，其余群体均变小；各群体的雄穗分支数均增加，最大的是群体641，均值为7.07个。群体中小于郑58的单株雄穗长的比率为16.10%～66.27%；单株雄穗分支数比率最大的是群体615，所占比率为72.46%。比率最小的是群体641，所占比率为20.96%。群体中小于PH6WC的单株雄穗长的比率27.97%～86.98%；单株雄穗分支数比率均较小，其中最大的是群体626，所占比率为8.97%，群体638、641单株雄穗分支数都比PH6WC大。
3 结论与讨论
要选育出高产、优质的玉米杂交种，必须选择优良的玉米自交系，而优良玉米自交系的选育必需有好的基础材料和适宜的选择方法[7]。选择性状差异较大的亲本构建适宜基础群体，是成功实施遗传改良和数量性状遗传研究的关键[8]。比较不同杂交种与郑58杂交后的F2群体的分离情况，有助于选出适宜的群体，从而对郑58的单个性状进行改良，进一步可选出最适宜的群体对其进行综合改良。
在株高相关性状中，株高和穗位高都与抗倒伏性相关，郑58的株高、穗位高是需要进行改良的，7个群体中631、626平均值较小，且群体中出现株高比较低的比例均较大，可用来降低郑58的株高；而穗位高中的适宜群体是626，对于穗上叶片数的适宜群体也是626。
叶片相关性状中，叶面积与产量密切相关，它决定光合面积的大小，叶面积越大，单株产量也越大[9]。群体631、638的叶面积均比郑58明显变大，且占比最高。
茎粗关系到玉米植株抗倒性的能力强弱，2个自交系中郑58的茎粗较细，群体615、631茎粗变粗的比率相对较大。
雄穗的大小与自交系花粉量的多少密切相关，是组配杂交组合时选择父母本的重要依据之一。但雄穗开花时代谢水平高，雄穗过大增加了营养物质的消耗与竞争，从而会产生一定的负面影响[10]。在保证花粉量的情况下，雄穗分枝数越少越好。对于郑58来说，其雄穗分枝数也较多，也是改良的重点性状之一。在各个群体中，大部分单株值都小于亲本，群体638、621、633、626是比较适宜的群体。
从以上研究可以看出，群体626是郑58的最优群体，它能同时改良郑58的株高、穗位高、穗上叶片数和雄穗分支数共4个性状；群体631次之，能改良穗位高、叶宽和茎粗3个性状；群体638可以改良叶长和雄穗长2个性状。
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[10]孙 振，莫乔程，程备久，等. 玉米雄穗分枝数性状遗传、杂种优势与亲子相关分析[J]. 作物杂志，2012（2）：31-35.
由表6还可看出，在雄穗长和雄穗分支数性状中，雄穗长的变异系数为16.05%～21.48%，小于雄穗分枝数的变异系数（26.73%～41.06%）。与郑58相比，F2群体中615、633、626、631的雄穗长平均值都增加了，分别为32.34、31.41、30.80、29.63 cm；F2群体中638、641的雄穗分支数增加了，分别为6.21个、7.07个，其余群体均变小。与PH6WC相比，F2群体中633、615的雄穗长平均数变大，分别为31.41、32.34 cm，其余群体均变小；各群体的雄穗分支数均增加，最大的是群体641，均值为7.07个。群体中小于郑58的单株雄穗长的比率为16.10%～66.27%；单株雄穗分支数比率最大的是群体615，所占比率为72.46%。比率最小的是群体641，所占比率为20.96%。群体中小于PH6WC的单株雄穗长的比率27.97%～86.98%；单株雄穗分支数比率均较小，其中最大的是群体626，所占比率为8.97%，群体638、641单株雄穗分支数都比PH6WC大。
3 结论与讨论
要选育出高产、优质的玉米杂交种，必须选择优良的玉米自交系，而优良玉米自交系的选育必需有好的基础材料和适宜的选择方法[7]。选择性状差异较大的亲本构建适宜基础群体，是成功实施遗传改良和数量性状遗传研究的关键[8]。比较不同杂交种与郑58杂交后的F2群体的分离情况，有助于选出适宜的群体，从而对郑58的单个性状进行改良，进一步可选出最适宜的群体对其进行综合改良。
在株高相关性状中，株高和穗位高都与抗倒伏性相关，郑58的株高、穗位高是需要进行改良的，7个群体中631、626平均值较小，且群体中出现株高比较低的比例均较大，可用来降低郑58的株高；而穗位高中的适宜群体是626，对于穗上叶片数的适宜群体也是626。
叶片相关性状中，叶面积与产量密切相关，它决定光合面积的大小，叶面积越大，单株产量也越大[9]。群体631、638的叶面积均比郑58明显变大，且占比最高。
茎粗关系到玉米植株抗倒性的能力强弱，2个自交系中郑58的茎粗较细，群体615、631茎粗变粗的比率相对较大。
雄穗的大小与自交系花粉量的多少密切相关，是组配杂交组合时选择父母本的重要依据之一。但雄穗开花时代谢水平高，雄穗过大增加了营养物质的消耗与竞争，从而会产生一定的负面影响[10]。在保证花粉量的情况下，雄穗分枝数越少越好。对于郑58来说，其雄穗分枝数也较多，也是改良的重点性状之一。在各个群体中，大部分单株值都小于亲本，群体638、621、633、626是比较适宜的群体。
从以上研究可以看出，群体626是郑58的最优群体，它能同时改良郑58的株高、穗位高、穗上叶片数和雄穗分支数共4个性状；群体631次之，能改良穗位高、叶宽和茎粗3个性状；群体638可以改良叶长和雄穗长2个性状。
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[6]杨彦忠，杜鸣銮. 沈综玉米群体植株性状改良效果研究[J]. 甘肃农业科技，2010（11）：7-11.
[7]高长健，张宝石，李明德，等. 玉米植株形态和穗部性状的遗传特性及育种的选择方式[J]. 国外农学：杂粮作物，1996（6）：6-9.
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