玉米温热杂交组合光周期敏感特性分析

杨雯竹，柏光晓

(贵州大学 农学院，贵州　贵阳　550025)



玉米温热杂交组合光周期敏感特性分析

杨雯竹，柏光晓*

(贵州大学 农学院，贵州贵阳550025)

摘要：本试验采用5份我国西南地区常用的热带亚热带Suwan类群的自交系作母本，4份我国温带优良玉米自交系作父本，按NCII(North Carolina II)遗传交配设计组配的20个温热杂交组合作为试验材料，分别在贵州贵阳、甘肃张掖两地进行田间试验，调查生育期、植株性状、果穗性状、产量性状等光周期敏感性相关性状，鉴定分析20个温热杂交组合的光周期敏感特性。结果表明：温热杂交组合在北方长日照的光周期环境下有较强的光敏感性，但均能较好地适应西南较短日照环境。其中光周期最为敏感的杂交组合：QB446×Mo17，光周期最为钝感的杂交组合：S273×昌7-2。

我国玉米生产种质资源缺乏，在新品种选育工作中，部分自交系过度使用问题突出[1]，因此，加强玉米种质资源创新的育种基础性工作迫在眉睫。种质资源是玉米育种工作的基础，大量研究证明[2-5]：优良丰富的遗传变异是育种工作取得突破性进展的关键。热带亚热带玉米种质具有丰富的变异，其在温带育种中的利用是拓宽温带种质基础、取得育种突破的一个重要途径[6-7]。为解决我国玉米种质基础狭窄的问题，育种家们开始越来越多地利用热带、亚热带种质选育的自交系来改良温带种质，但其在温带利用的主要限制因素是光周期的敏感性[8-9]。

本研究目的是通过研究西南地区常用的Suwan类群自交系和温带优良玉米自交系间杂交组合性状遗传的比较，分析玉米光周期敏感性，为改良热带、亚热带种质光周期敏感性以及其在温带种质改良中进一步有效利用提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

选用我国西南地区常用自交系5个(1-5号)作母本，我国玉米育种四大种质代表自交系4个(6-9号)作父本(表1)。

1.2试验方法

1.2.1田间试验环境本试验材料种植于贵州贵阳和甘肃张掖两个环境(以下分别称为环境1和环境2)，贵阳地处北纬26°35′，4~9月平均日照时数3.2 h；张掖地处北纬38°55′，平均日照时数9.44 h，两试验点表现出长日照和短日照的光周期环境，适宜作光周期敏感性鉴定。

1.2.2田间试验设计及方法用我国西南地区常用的热带、亚热带Suwan类群5个自交系作母本，我国北方温带4个优良玉米自交系作父本，按NCII设计，组配20个温热杂交组合，贵单8号作对照(CK)。2013年4月至2013年10月在两试验环境种植组合和对照，以小区为单位进行田间性状考察和室内考种。试验采用部分平衡格子方设计(Partially Balanced Lattice Design)，2行区，3次重复，株行距25×60 cm。试验采用直播方式，出苗后单株留苗，四周设保护行，肥水按常规管理。

1.2.3玉米光周期敏感特性分析采用陈彦惠、张世煌[10-12]提出的玉米光周期敏感特性量化指标：RD=[(L-S)/S×100]和全面评价光敏感性的指标体系：RDs=|RDi|来分析评价温热杂交组合在不同日照条件下的光敏感特性。其中：RD为长、短日照条件下某一相关性状的相对差值，L为长日照表型值，S为短日照表型值；RDs表示多性状综合指标，RDi表示某一个性状指标。

1.2.4考察性状考察生育进程：播种期、出苗期、抽雄期、散粉期、吐丝期、成熟期、生育期、ASI值(散粉至吐丝间隔的天数)；连续取10株考察植株性状(株高、穗位高)和室内考种(行粒数、百粒重和单株产量)并测小区产量。

2结果与分析

2.1温热杂交组合各性状两个环境差异分析

对20个温热杂交组合及CK各性状(10株平均值)分两个环境进行方差分析，两个环境下20个组合的10个性状的差异均达到了极显著水平(见表3、表4)，说明组合间存在较大的遗传差异。

2.1.1生育期性状差异分析由表2可看出，在不同光周期环境下，对照贵单8号生育期性状的绝对值变异明显，出苗到抽雄天数、出苗到散粉天数、出苗到吐丝天数的相对差异(RD)均比参试20个温热组合的平均值大，说明贵单8号在生育期方面体现为光周期敏感杂交种；而供试的20个温热杂交组合的生育期在不同光周期环境下有明显差异。

表1　9个自交系名称及所属类群

表2　环境1各组合性状变异来源的方差分析结果

注：“*”、“**”分别表示在0.05和0.01水平上的显著性

Note：“*”、“**” respectively in 0.05 and 0.01 level of significance

对于出苗到抽雄天数、出苗到散粉天数、出苗到吐丝天数等性状，张掖点比贵阳点长21.7d、22.2d、22.8d，相对差值(RD)分别达到36.4、36.37、35.99。另外，在长日照的张掖点，这3个性状的均值及单个观察值与贵单8号之间，无论是绝对值还是相对差值，差异是明显的，而在贵阳点均不明显，这表明：从总体上看，温热杂交组合在生育期性状上存在着较强烈的光周期敏感性，表现为长日照生态环境下，生育期延长，雌雄发育不协调。由RD大小可以看出，温热组合生育期性状对日照长度的敏感程度不同：出苗到散粉天数>出苗到抽雄天数>出苗到吐丝天数；另一方面，也表明大部分温热杂交组合的生育期能较好的适应短日照光周期环境，而对张掖长日照环境表现出较差的适应性。

表3　环境2各组合性状变异来源的方差分析结果

表4　不同杂交组合在两个环境下生育期性状表现及两地间相对差值(RD)

2.1.2植株性状差异分析根据表5可以看出，在不同光周期环境下，对照及20个杂交组合在植株性状上均表现出敏感，敏感程度各不相同。在张掖，株高、穗位高、叶片数性状的均值比贵阳点的高111.97cm、 70.59cm、3.6片，相对差值也分别达到53.84、86.29、23.09；表明杂交组合在植株性状方面也有着较强的光周期敏感特性，长日照环境下株高、穗位高明显增高，叶片数增多。由均值的RD大小及各杂交组合植株性状的RD变化范围可以看出，各植株性状对光照的敏感程度不同，总体上表现为：穗位高>株高>叶片数。此外，由表5还可知：不同杂交组合间的植株性状对光照的敏感程度也存在明显的差异，由杂交组合植株性状的相对差值(RD)大小排序以及RDs可知：QB446×丹340、T32×昌7-2、QB446×Mo17等杂交组合表现出强烈的光照敏感，而S908×郑58、S273×昌7-2、S909×昌7-2等杂交组合在植株性状上对光照表现钝感。

表5　不同杂交组合在两个环境下的植物学性状及两地间相对差值(RD)

2.1.3产量性状差异分析由表6可知：在不同光周期环境下，CK及杂交组合3个产量性状(行粒数、百粒重、单株产量)有明显差异，在张掖点的均值分别贵阳点多2.9粒、9.68g和65.84g，相对差值达到8.39、38.81和51.82。这说明，温热杂交组合在产量性状也存在有一定的光周期敏感特性，长日照环境下行粒数基本不变，百粒重和单株产量略有增加。由表中各组合的产量性状RD范围及RDs和差异可看出：S909×丹340、T32×丹340、S908×丹340等杂交组合表现出强烈的光周期敏感，而S908×昌7-2、S909×郑58、T32×昌7-2等杂交组合则对光照敏感程度弱。

表6　不同杂交组合在两个环境下的产量性状及两地间相对差值(RD)

综上可知：杂交组合不同性状的光周期敏感程度不一样，生育期和植株性状的敏感性明显强于产量性状。生育期性状表现为：ASI>出苗到抽雄天数>出苗到散粉天数>出苗到吐丝天数；植株性状表现为：穗位高>株高>叶片数；产量性状表现为：单株产量>百粒重>行粒数。温热杂交组合具有较强的光周期敏感特性，表现为随光照长度的增长，其生育期延长、雌雄花期不协调，甚至雌雄不遇不能结实；株高、穗位高增高，叶片数增加，单株产量略有升高；最为敏感的杂交组合有：T32×Mo17、T32×昌7-2、T32×郑58、QB446×丹340、T32×丹340。这说明：光周期敏感性自交系(种质)具有各自特异的敏感性状和光周期敏感性效应，并决定其杂交后代的光周期敏感性类型和光周期敏感性程度；温热组配的杂交组合引入温带仍具有强烈的光敏感性，对北方长日照的光周期环境适应性差。敏感度排名靠后的组合有：S908×昌7-2、S908×郑58、S273×Mo17、S273×昌7-2、S909×Mo17。这说明无论是热带、亚热带选育的自交系，还是温带地区选育的自交系，均有光周期敏感和不敏感的类型。

将参试的杂交组合各性状分类汇总，计算各个杂交组合各性状在张掖、贵阳两试点间的RDS值，结果见表7。由RDS值的大小可以看出，不同类型自交系组配的杂交组合对光周期的敏感程度明显不同。

表7　不同杂交组合两地间各性状相对差值之和(RDS)

注: RDS为各性状RD绝对值之和，均值为20个组合RD平均值

Note: RDS is the absolute value of each trait and the mean of the average of 20 hybridized combination

3结论与讨论

本研究表明，温热杂交组合在整体上具有较强的光敏感性，对于北方长日照的光周期环境表现出较弱的适应性，但均能较好地适应西南较短日照环境。其中光周期最为敏感的杂交组合：QB446×Mo17，光周期最为钝感的杂交组合：S273×昌7-2。

参试的温热杂交组合在生育期、植株和产量等性状上同对照相当，而且部分组合还表现出较好产量优势(表6)，例如：S908×郑58、S909×郑58、S908×Mo17、T32×昌7-2等，体现出温热杂交组合在我国南方具有很高的利用潜力。这在育种实践中，也有一些成功的例子，如西南玉米区的主推品种之一雅玉2号就是由选自Suwan 1的热带种质自交系S37同温带自交系7922杂交而成的温热杂交种，会单4号(478×S611)和宜单7号(478×S37)也是西南生产上利用的温热杂交种。

在北方长日照条件下，温热组合整体上光周期敏感性反应较强：生育期延长，雌雄花期不协调，植株、穗位增高，叶片数增加。而不同性状对光周期敏感程度不尽相同，生育期和植株性状的敏感性程度强于产量性状，表现出对北方长光周期环境适应性差，这同陈彦惠[13]在河南春夏播条件下，对80个温热杂交种的研究结果具有一致性。无论是热带、亚热带自交系还是温带自交系均有对光周期敏感和不敏感的类型；自交系的光周期敏感性不取决于选育地区，而是取决于选育自交系所含的种质。不同自交系具有各自特异光周期敏感性效应，并决定其温热杂交种后代的光周期敏感性类型和光周期敏感性程度[14]。以上两点使得个别温热杂交组合在长光周期环境下可能表现为适应或部分适应。由此可见，选用适当的亲本自交系，可以组配出适应长日照环境的优良温热杂交种，其在温带玉米育种和生产中可能会具有较大的利用潜力。

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关键词：玉米；温热杂交组合；光周期敏感性

Analysis of the sensitive characteristics of the Temperate ×Tropical Crosses in Maize

YANGWen-zhu，BOGuang-xiao*(CollegeofAgriculture，GuizhouUniversity，Guiyang550025，China)

Abstract：The experiment used five inbred lines from tropical and subtropical Suwan taxa which were used commonly in the southwest region of China as female parents， four temperate elite maize inbred lines from our country north as male parents. According to NCII (North Carolina II) genetic mating design，grouped with 20 temperate-tropical hybrids as the test materials. Then the photoperiod sensitivity of related traits in investigation of growth period， plant characters， ear characters and yield characters were analyzed based on field experiments conducted on Guiyang Guizhou province and Zhangye Gansu province. 20 temperate-tropical hybrids are appraised and analyzed in photoperiod sensitive characteristics. The results showed that the most sensitive hybrid is QB446 ×Mo17， and the most insensitive hybrid is S273 ×Chang 7-2.

Key words：maize; temperate-tropical hybrid ; photoperiod sensitivity

文章编号：1008-0457(2015)05-0014-06国际

DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2015.05.003

中图分类号：S513

文献标识码：A

通讯作者：*E-mail：xiaobg06@163.com。

基金项目：黔科合重大专项“玉米种质改良创新和新品种选育及产业化应用”[字(2013)6022号]。

收稿日期：2015-09-05；修回日期：2015-09-30