江苏省鲜食糯玉米品质性状育种分析

赵文明,孔令杰,陈艳萍,管晓春,陆大雷,袁建华*

(1.江苏省农业科学院 粮食作物研究所,江苏 南京 210014;2.江苏省种子管理站,江苏 南京 210013;

3.扬州大学 农学院,江苏 扬州 225009)



江苏省鲜食糯玉米品质性状育种分析

赵文明1,孔令杰1,陈艳萍1,管晓春2,陆大雷3,袁建华1*

(1.江苏省农业科学院 粮食作物研究所,江苏 南京 210014;2.江苏省种子管理站,江苏 南京 210013;

3.扬州大学 农学院,江苏 扬州 225009)

摘要：研究了2011～2014年江苏省鲜食糯玉米区域试验参试组合的主要品质性状与品质间的关系。相关分析结果表明：外观、柔嫩性和皮厚薄与品质呈极显著正相关关系；气味风味、色泽和糯性与品质呈显著正相关关系；皮渣率、支链淀粉含量与品质呈负相关关系。通径分析结果表明：外观、气味风味、色泽、糯性、柔嫩性和皮厚薄与品质间的回归系数均达到了极显著水平；各品质性状与品质间的直接通径系数表现为外观>皮厚薄>糯性>气味风味>色泽>柔嫩性>支链淀粉含量>皮渣率。因此，江苏省在选育高品质鲜食糯玉米杂交种时，应以改良外观、皮厚薄、糯性为主攻目标。

关键词：江苏；鲜食糯玉米;品质性状;育种

鲜食糯玉米因其营养丰富、风味独特、适口性好而成为农产品新宠,深受消费者青睐,市场需求激增,种植面积逐年扩大。据不完全统计,我国糯玉米年种植面积已达到60万hm2以上。近年来,江苏省糯玉米年种植面积达10万hm2以上,已发展成为高效农业的重要组成部分,促进了农民增收、农业增效和农村发展。

优质鲜食糯玉米应外观漂亮、口感良好、皮薄无渣、粘软细腻，有适度的甜味和清香。果穗作鲜食用,直接影响其价值的品质性状主要为外观品质和品尝品质,这也是当前鲜食糯玉米品种区域试验品质评价的重点内容,主要通过与对照品种进行比较,评价其优劣。外观品质也叫感官品质或商品品质。品尝品质又称为蒸煮品质、食用品质,它包括果皮厚薄、糯性、柔嫩性、色泽、气味风味5个性状。为了更科学、准确、定量地进行品质评价,在品尝评价品质的基础上,在江苏省鲜食糯玉米区域试验中采用皮渣率和支链淀粉含量(支链淀粉/总淀粉)2个指标对参试品种进行理化检测,这2个指标也是评定参试品种是否达到农业部糯玉米标准的重要指标[1]。

通径分析作为一种衡量自变量性状相对重要性的方法，已在糯玉米研究的众多领域得到了广泛应用[2-6],但是这些研究涉及到鲜食糯玉米品质性状的极少。糯玉米区域试验是糯玉米新品种审定和推广应用的关键环节之一,参试组合都是供试单位的最新育种成果,代表了当前糯玉米育种的水平。因此,对参试组合的品质与品质性状的关系进行分析可以在一定程度上了解目前糯玉米的品质现状及发展趋势,对确定品质性状育种的目标有重要意义。本研究以2011～2014年江苏省糯玉米区域试验的参试组合为试验材料,对品质性状育种进行了综合分析,以期明确江苏省鲜食糯玉米品质育种的主攻方向,为今后江苏省鲜食糯玉米新品种的选育提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

以2011～2014年参加江苏省鲜食糯玉米区域试验的51个组合为试验材料。

1.2试验设计

试验采用单因素随机区组设置,3次重复,小区面积为15 m2,4行区,种植密度为6.75万株/hm2,四周设置保护行。田间管理与当地大田生产相当。为了防止花粉直感影响籽粒品质,每个品种套袋自交20株,以备品质评价之用；套袋隔离直至采摘。

1.3测定项目及方法

测定项目主要为鲜食糯玉米的品质性状,包括外观、气味风味、色泽、糯性、柔嫩性、皮厚薄、皮渣率、支链淀粉含量,共8个性状。按照农业部的试行方法测定皮渣率；按国标GB-5006─85用蒽酮比色法测定淀粉总含量，采用GB 7648─87测定直链淀粉含量，采用差量法计算支链淀粉含量以及支链淀粉占总淀粉的百分比；对外观、气味风味、色泽、糯性、柔嫩性、皮厚薄等指标的评价按农业部行业标准NY/T 524─2002进行。

1.4统计分析方法

统计分析工具为SPSS 13.0和Excel 2003。

2结果与分析

2.1江苏鲜食糯玉米主要品质性状的遗传变异

对江苏省2011～2014年糯玉米区域试验品质数据进行分析,将各品质性状的描述性统计结果列于表1。由表1可以看出,在与品质相关的品质性状中,皮渣率的变异系数最大,为20.65%;支链淀粉含量的变异系数最小,为1.82%;变异系数由大到小依次为皮渣率>色泽>皮厚薄>糯性>气味风味>柔嫩性>外观>支链淀粉含量。由此可以看出,皮渣率的遗传改良潜力很大。

2.2鲜食糯玉米主要品质性状的简单相关分析

品质是影响参试品种能否通过审定并得以推广的主要因素之一。为了进一步分析各品质性状与品质的关系,对上述品质性状进行了简单相关分析。由表2的简单相关系数可以看出：外观、柔嫩性和皮厚薄与品质呈极显著正相关关系;气味风味、色泽和糯性与品质呈显著正相关关系;皮渣率、支链淀粉含量与品质呈负相关关系,未达到显著水平。

表1　江苏省2011～2014年鲜食糯玉米区域试验中

表2　鲜食糯玉米主要品质性状之间的简单相关系数

注:“*”表示在0.05水平上显著;“**”表示在0.01水平上显著。

8个品质性状之间存在大量的相关性。其中,外观与气味风味、外观与色泽、外观与柔嫩性、气味风味与色泽、气味风味与柔嫩性、糯性与皮厚薄之间呈极显著正相关关系;色泽与柔嫩性、柔嫩性与皮厚薄之间呈显著正相关关系;气味风味与糯性、气味风味与皮厚薄、色泽与糯性、色泽与皮厚薄、糯性与皮渣率之间呈极显著负相关关系;外观与支链淀粉含量之间呈显著负相关关系。8个品质性状之间显著或极显著的相关关系说明在选择某一性状时需要考虑与该性状相关的其他性状。因此,育种家在进行选择时需要紧紧围绕目标性状,综合考虑各个性状对品质的影响,适度把握对某一性状的选择。

2.3鲜食糯玉米主要品质性状的通径分析

简单相关系数所反映的只是数字的表面联系,而事物之间内在的因果联系只有通过通径分析才能得到揭示。直接通径系数反映了自变量对因变量的直接作用,间接通径系数反映了自变量通过与其存在相关关系的其它自变量间接与因变量发生因果关系的作用。因此,需要进一步进行通径分析,探讨各品质性状对品质的相对重要程度。

在进行通径分析前，以品质为因变量,8个品质性状为自变量进行方差分析。方差分析结果表明,F=7544.61(P=0),说明用上述8个性状对品质进行回归分析及通径分析是有统计学意义的。从对回归系数进行估计的结果(表3)中发现：在8个性状中,外观、气味风味、色泽、糯性、柔嫩性和皮厚薄对品质的回归系数与0差异极显著；皮渣率和支链淀粉含量对品质的回归系数与0差异未达到显著水平。在回归分析中，品质由这8个性状解释的决定系数R2为0.9993,说明本研究所选用的性状基本上包括了与品质有关的性状,只有少量影响品质的因素没有被本研究所考虑。

回归系数的大小并不能完全反映出各品质性状对鲜食糯玉米品质的相对重要性,因为各性状之间还存在着相互作用。通径系数是标准化的回归系数,可以估算出每一个性状对品质的直接影响效应,客观地评价各品质性状对品质的相对重要性。同时,将品质与各品质性状之间的相关系数分解为直接作用和间接作用,也可以进一步剖析各品质性状之间的相互作用。通径分析结果(表3)表明：外观、皮厚薄和糯性对品质的直接通径系数较大,分别为0.479、0.433和0.347；8个品质性状对品质的相对重要性表现为外观>皮厚薄>糯性>气味风味>色泽>柔嫩性>支链淀粉含量>皮渣率。上述结果说明外观、皮厚薄、糯性对鲜食糯玉米品质的影响较大,在鲜食糯玉米新品种选育时要特别注意对外观、皮厚薄和糯性的选择。

表3　鲜食糯玉米品质与主要品质性状间的回归系数估计与直接通径系数

由表4中的间接通径系数可以看出：柔嫩性与品质呈极显著正相关,相关系数为0.726,但是在通径分析时其直接通径系数仅为0.151,这是因为柔嫩性与其它品质性状的间接通径系数均为正值,累计相加从而导致相关系数较大,表现为极显著正相关；糯性与品质呈显著正相关,相关系数为0.344,但是其直接通径系数为0.347,这是因为糯性与外观、气味风味、色泽的间接通径系数为负值,与柔嫩性、皮厚薄、皮渣率的间接通径系数为正值,累计相抵消从而导致相关系数较小,表现为显著相关；支链淀粉含量与品质呈负相关,相关系数为-0.125,但是其直接通径系数为0.001,这是因为支链淀粉含量与外观、气味风味、色泽、柔嫩性的间接通径系数为负值,与糯性、皮厚薄、皮渣率的间接通径系数为正值,累计相抵消从而导致相关系数为负值,表现为负相关；品质性状之间的间接通径系数有大有小，有正值也有负值,其中糯性与皮厚薄的间接通径系数最大,为0.326,这说明在育种时可以对两者进行协同改进。

此外，皮渣率和支链淀粉含量对品质的直接通径系数很小,分别为-0.007和0.001;其它品质性状与皮渣率和支链淀粉含量的间接通径系数几乎为0,这说明两者对品质评价的作用不明显。但是在相关分析中,皮渣率与糯性呈极显著负相关关系,相关系数为-0.384;皮渣率与品质呈负相关关系,相关系数为-0.070。这说明当皮渣率高时糯性差,品质差。支链淀粉含量与糯性呈正相关关系,相关系数为0.247;支链淀粉含量与外观呈显著负相关关系,相关系数为-0.298;支链淀粉含量与气味风味、色泽、柔嫩性、皮渣率和品质呈负相关关系,与品质的相关系数为-0.125。这说明在一定范围内当支链淀粉含量高时糯性好，但当其超出阈值后,可能会引起其它品质性状发生劣变,进而造成品质的降低。因此,育种家在对糯性性状进行选择时需要准确把握选择强度,综合考虑品质性状之间的协同改进。

3讨论

鲜食糯玉米的品质是由多个相关因素决定的,关键是要找出其中的主导因素,为鲜食糯玉米品种的选育指明主攻方向。Bailey等[7]研究认为,果皮厚度是决定口感品质最重要的因子之一。刘萍等[8]、张凯迪[9]、库丽霞[10]、汪黎明等[11]、时成俏等[12]研究认为糯性和果皮厚薄对鲜食糯玉米的品质起决定性作用,鲜食糯玉米育种应注重对糯性和果皮厚薄的选择。陈丽等[13]、辛艳[14]研究认为外观、糯性和皮厚薄有较大的提高潜力,鲜食糯玉米育种需要加强对外观、糯性和皮厚薄的选择。本研究结果表明,外观、皮厚薄、糯性对鲜食糯玉米品质的影响较大,是制约品质的主导因素。这与前人的研究结果基本一致。

表4　鲜食糯玉米主要品质性状间的间接通径系数

注:带有下划线的数据为该性状对品质的直接通径系数。

皮渣率和支链淀粉含量是分别对皮厚薄和糯性的客观反映,对品质评价有一定的作用。张凯迪[9]研究认为皮渣率与皮厚薄及品质显著负相关,皮厚薄与品质显著正相关,皮渣率对品质评价的作用明显。刘萍[8]研究认为：皮渣率与皮厚薄显著或极显著负相关,皮渣率与品质显著负相关,皮厚薄与品质极显著正相关,皮渣率对品质评价的作用明显；糯性与品质显著或极显著正相关,支链淀粉含量与糯性、品质的相关性在各生态区表现不一致,支链淀粉含量对品质评价的作用不明显。谢孝颐[15]、宋雪皎等[16]、陆芳芳等[17]、袁吉[18]研究认为糯玉米支链淀粉含量的多少决定鲜食期糯性的强弱,支链淀粉含量越高糯性越强。本研究结果表明,皮厚薄与品质极显著正相关,糯性与品质显著正相关,支链淀粉含量与糯性正相关,支链淀粉含量与品质负相关,未达到显著水平,支链淀粉含量对品质评价的作用不明显。这与前人的研究结果基本一致。本研究还发现,皮渣率与皮厚薄及品质负相关,未达到显著水平,对品质评价的作用不明显。这与前人的研究结果有所不同。果皮对品质的影响可能还要考虑果皮的韧性和脆性,这有待今后进一步研究。

品质是衡量鲜食糯玉米品种优劣和决定其经济价值的关键指标。外观是鲜食糯玉米果穗、籽粒外形的直观印象,外观的好坏直接影响到消费者的喜好和鲜果穗的销售。在鲜食糯玉米新品种的选育过程中,应重视对苞叶、穗型、籽粒排列、籽粒色泽、籽粒大小等外观性状的选择。鲜食糯玉米要求籽粒粘软清香、皮薄无渣,皮厚薄和糯性直接影响到鲜食糯玉米适口性的好坏,是决定品种内在品质的主要因素。在鲜食糯玉米新品种的选育过程中,应重视对皮厚薄和糯性的选择,加强种质引进与创新利用,优化品质鉴定操作方法,提高鉴定结果的可靠性。同时,在主要品质性状之间存在大量的相关性,对气味风味、色泽和柔嫩性的选择也不能忽视,注意对品质性状的协同改进。

参考文献:

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(责任编辑:黄荣华)

Analysis of Breeding on Quality Traits of Fresh Eating Waxy Corn in Jiangsu Province

ZHAO Wen-ming1, KONG Ling-jie1, CHEN Yan-ping1,GUAN Xiao-chun2, LU Da-lei3, YUAN Jian-hua1*

(1. Institute of Food Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 2. Seed Management Station of Jiangsu Province, Nanjing 210013, China; 3. College of Agronomy, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)

Abstract：The relationship between quality traits and quality of fresh eating waxy corn from 2011 to 2014 in Jiangsu province was analyzed. The results of correlation analysis showed that quality was outstanding significant positively correlated to appearance, tenderness, and pericarp thickness, the quality was significant positively correlated to ear flavor, color and waxiness， the quality was negatively correlated to residue ratio and amylopectin content. The results of path analysis suggested that regression coefficient of appearance, ear flavor, color, waxiness, tenderness and pericarp thickness were reached very significant level, and the direct path coefficient order of the quality was highest for appearance, followed by pericarp thickness, waxiness, ear flavor, color, tenderness, amylopectin content, and residue ratio, respectively. According to the superior quality fresh eating waxy corn breeding, the prime objective of breeding work was to improve appearance, pericarp thickness and waxiness.

Key words：Fresh eating waxy corn; Quality traits; Breeding

中图分类号：S513.033

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)02-0031-04

作者简介：赵文明(1980─),男,河南周口人,助理研究员,硕士,从事鲜食玉米育种工作。*通讯作者:袁建华。

基金项目：江苏省“333工程”科研项目(BRA2013266)。

收稿日期：2015-07-24