不同密度下玉米自交系雌雄开花间隔期与产量关系研究

2016-12-24雷志刚李召锋王业建梁晓玲阿布来提韩登旭李铭东郗浩江赵海菊闫秀香

新疆农业科学 2016年9期

雷志刚，李召锋，王业建，梁晓玲，阿布来提，韩登旭，杨杰，李铭东，郗浩江，赵海菊，闫秀香

（1.新疆畜牧科学院草业研究所，乌鲁木齐 830000；2.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091；3.石河子大学农学院，新疆石河子 832003；4.新疆九禾种子研究院，新疆昌吉 831100）

雷志刚1，李召锋2，3，王业建2，梁晓玲2，阿布来提2，韩登旭2，杨杰2，李铭东2，郗浩江2，赵海菊4，闫秀香4

【目的】以我国骨干玉米自交系为材料，研究不同密度下不同年代玉米自交系雌雄开花间隔期（ASI）与产量及其构成因素的关系。【方法】采用裂区试验设计，调查产量、生育期及相关农艺性状，用 SAS软件进行统计分析。【结果】随着密度增加，自交系ASI增加，从低密度的2.5 d增加到高密度的3.0d。ASI与产量呈极显著负相关，低密度时相关系数为－0.454 73，高密度时为－0.536 83。ASI随年代更替呈下降趋势，产量呈上升趋势，密度越大这种趋势越明显。【结论】随密度增加ASI增加，新自交系的 ASI增加小于老自交系，而产量增加高于老自交系。新自交系的耐密性较老自交系强，ASI可作为自交系耐密性选择的重要参考指标。

玉米；自交系；ASI；密度；产量

0 引言

【研究意义】优良自交系的育成是选育杂交种的关键，杂交种亲本自交系产量的高低直接影响制种产量及新品种的推广速度。对自交系的要求可概况为“两高、一抗、一好”，即配合力高、自身产量高、抗逆能力强和株型好［1，2］。自交系雌雄开花间隔期（anthesis siking interval，简称 ASI）是玉米自交系雌雄花期协调性的重要标志，ASI值越小花期同步性越强，反之越差，与自交系自身产量关系密切［3，4］。【前人研究进展】玉米杂交种ASI值越大产量越低，当 ASI由0d延长到 28 d时，籽粒产量下降 82%［3］。张凤路等［5］研究指出，开花期干旱胁迫会抑制花丝伸长，雌穗吐丝延迟，导致花期不遇，受精结实率降低，穗粒数和有效穗数减少，最终影响产量形成。【本研究切入点】前人对于 ASI与产量关系的研究多集中于对杂交种的研究，关于 ASI与自交系产量关系的研究则鲜见报道。研究选用20世纪60年代以来我国玉米生产中大面积推广单交种的 36份亲本自交系，在不同密度下，研究 ASI与产量及其构成因子的关系，为优良自交系选育提供参考。【拟解决的关键问题】明确玉米自交系 ASI值在不同密度下对产量影响的程度，为选育配合力高、自身产量高、耐旱性强、耐密植的自交系提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

60年代自交系：混517、自330、获白、M14、吉63、塘四平头、525；

70年代自交系：MO17、MO17Ht、掖 107、黄早四、沈5003、综31、E28、C103；

80年代自交系：掖 52106、昌 7－2、X178、掖478、U8112、7884Ht、郑 58、丹340、鲁原 92、齐319、吉846、吉853、黄C、K12、478；

90年代自交系：郑 22、9801、DH65232、444、沈137、P138。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

研究在新疆农科院安宁渠综合试验场进行，N43°54’，E87°27’，属中温带大陆性气候，全年降水量为150～250 mm，年际间变化大，降水主要集中在6～8月，无霜期 152～180d，全年≥10℃的有效积温为 3 000～3 500℃，7月日平均稳定为22～25℃，昼夜温差大，全年日照时数为 2 700～2 800 h；土壤为灰漠土，有机质含量为1% ～2%。试验地前茬为玉米。采用两因素裂区试验设计，密度为主区，3个处理，分别为 15 000（低密度）、45 000（中密度）、75 000（高密度）株／hm2；自交系为副区，36个自交系，3次重复。每小区 2行，行长4 m，行距60cm，株距分别为111、37.0、22.2cm。5月2日春播，播前深施纯N 54 kg／hm2，纯P138 kg／hm2作基肥，生育期追施纯 N 318.3 kg／hm2，全生育期灌水6次。

1.2.2 测定指标

记载各小区植株雄穗开花期和雌穗吐丝期，计算雌雄穗开花间隔（ASI）。成熟期收获小区所有果穗，在风干棚自然脱水，脱粒后测定籽粒含水量，各小区产量均折算为含水量为14%时的籽粒重。考种项目包括总穗数、穗粒数、千粒重等。各性状以小区平均数为单位进行分析。

2 结果与分析

2.1 低密度下部分性状的相关性

在15 000株／hm2密度下，ASI与产量及其构成因素的相关分析表明，ASI与产量、总穗数、穗粒数及千粒重呈负相关，且与产量的负相关性达极显著水平（r＝－0.454 73）。总穗数和穗粒数与产量呈极显著正相关（r分别为 0.673 61和0.688 86），千粒重与产量呈不显著正相关。表1

表1 低密度下雌雄开花间隔期与产量及其构成因素的相关系数Table 1 Correlation analysis of ASI between yield and its components in low density

不同年代自交系ASI平均为2.5 d，产量平均为3 635.7 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系间ASI无显著差异，产量差异达显著水平（P＝0.026 6）。80年代及70年代自交系的产量水平较高，均显著高于60年代，80年代自交系产量也显著高于90年代，其他年代间差异不显著。

ASI随新老自交系的更替总体呈减小趋势，产量随自交系的更替整体呈增加趋势，但与80年代相比，90年代自交系产量水平呈下降趋势，60～80年代期间产量增加幅度明显高于60～90年代，前者每年代增产 564.470 kg／hm2，后者增产90.157 kg／hm2。对 ASI及产量与年代分别进行直线拟合，回归关系不显著。图1

图1 低密度下不同年代 ASI和产量的演变Fig．1 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in low density

2.2 中密度下部分性状的相关性

在45 000株／hm2密度条件下，ASI与产量及其构成因素的相关分析表明，ASI与产量、总穗数、穗粒数及千粒重呈负相关，与产量负相关性达极显著水平（r＝－0.432 71）。总穗数和穗粒数与产量呈极显著正相关（r分别为 0.463 47和0.651 37），千粒重与产量呈不显著正相关。表2

表2 中密度下雌雄开花间隔期与产量构成因素相关系数Table 2 Correlation analysis of ASI between yield and its components in intermediate density

不同年代自交系ASI平均为2.7 d，产量平均为8 943.8 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系ASI差异不显著，产量水平差异显著（P＝0.000 9），80年代自交系产量水平＞70年代＞90年代＞60年代。70及80年代自交系产量极显著高于 60年代，90年代极显著低于 80年代，其他年代间差异为达极显著水平。

ASI随新老自交系的更替总体呈减小趋势，每年代约减小0.2 d，产量随自交系的更替整体呈增加趋势，90年代自交系产量水平较 80年代呈下降趋势，60～80年代期间产量增加幅度明显高于60～90年代，前者每年代增产1 672.300 kg／hm2，后者增产430.300 kg／hm2。对ASI及产量与年代分别进行直线拟合，回归关系不显著。图2

图2 中密度下 ASI与产量随年代变化Fig．2 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in intermediate density

2.3 高密度下部分性状的相关性

在75 000株／hm2密度条件下，ASI与产量及其构成因素的相关分析表明，ASI与产量和总穗数呈极显著负相关（r分别为－0.536 83和－0.446 55），与千粒重呈显著负相关（r＝－0.377 17），与穗粒数呈不显著负相关。总穗数、穗粒数及千粒重与产量均呈极显著正相关（r分别为0.586 64、0.712 99和0.440 65）。表3

表3 高密度下雌雄开花间隔期与产量构成因素相关系数Table 3 Correlation analysis of ASI between yield and its components in high density

不同年代自交系ASI平均为3.0d，产量平均为9 674.6 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系间ASI无显著差异，产量差异达显著水平（P＝0.012 2）。70、80、90年代间自交系产量差异不显著，均显著高于60年代，且70、80年代产量极显著高于60年代，其他年代间差异未达到显著水平。

ASI随新老自交系的更替而减小，产量随自交系的更替整体呈增强趋势，20世纪 90年代产量略低于80年代，60～80年代期间产量增加幅度明显高于60～90年代，前者每年代增产1 593.200 kg／hm2，后者增产439.450 kg／hm2。对 ASI及产量与年代分别进行直线拟合，回归关系不显著。图1

图3 高密度下 ASI与产量随年代变化Fig．3 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in high density

2.4 密度对不同年代自交系的 ASI及产量的影响

不同年代自交系 ASI整体上随种植密度的增加而增加。随密度增加新自交系ASI的变化率小于老自交系。60～90年代ASI变化率分别为0.30、0.28、0.15和0.02。不同年代品种的产量随种植密度的提高而增加，新自交系产量提高率整体上大于老自交系。其中60年代变化率最小，为1.58，90年代变化率最大，为2.14。表明随年代更替，新自交系ASI趋于稳定，耐密性得到改良。图4

图4 不同密度下不同年代自交系 ASI及产量Fig．4 Effects of different densities on ASI and yield of inbred lines in different years

3 讨论

ASI是玉米自交系雌雄穗花期协调性的重要标志，ASI值越小花期同步性越强，反之越差。ASI对逆境胁迫反应敏感，开花期若遇干旱［4］、遮光［6］、低氮［7］等逆境胁迫，ASI显著增加，雌穗抽丝延迟，花粉活力下降，从而导致产量下降。研究表明，随着密度的增加，自交系 ASI增加。ASI平均值从15 000株／hm2时的2.5 d增加到45 000株／hm2时的 2.7 d，再到75 000株／hm2时的 3.0d。ASI与产量极显著负相关，这种相关性随密度增加呈增强趋势。低密度时相关系数为－0.454 73，高密度时为－0.536 83。这与慈晓科等［8］在相同密度梯度下对杂交种的研究结果基本相同。表明ASI值不仅可作为自交系耐旱性鉴定的重要指标，也可作为玉米自交系耐密性鉴定的重要参考指标。相关分析表明，在产量构成因素中，穗粒数对产量的影响最大，其次为穗数，再次为千粒重。李召锋等［9］研究表明行粒数对自交系产量的影响最大。茹高林［10］、王晓东等［11］研究了玉米新老自交系性状的演变，指出行粒数的改良是玉米自交系产量提高的主要原因。因此，可以推测行粒数的改良是玉米自交系穗粒数增加的主要原因。在今后优良玉米自交系的选育中，可通过增加行粒数以提高穗粒数，同时强调耐密性的选择，以提高玉米自交系群体产量，最终解决生产上制种产量低的问题［12］。

同一密度下，新自交系的 ASI较老自交系呈降低趋势，密度越高，这种趋势越明显。低密度下直线拟合方程回归系数b＝－0.036 5，决定系数R2＝0.479 2，中密度下b＝－0.197 7，R2＝0.591 2，高密度下b＝－0.327 7，R2＝0.852 8。自交系的产量呈增加趋势，这种趋势随种植密度的增加而增强。低密度下产量随年代演变的直线拟合方程回归系数b＝90.157，R2＝0.046 8，中密度下b＝430.3，R2＝0.146 1，高密度下b＝739.45，R2＝0.433 8。试验结果与茹高林［10］、孙琦等［13］的研究基本相同。表明玉米自交系 ASI的改良是产量增加的重要原因之一。中低密度下 60～80年代玉米自交系 ASI呈波动状态，90年代下降明显。这可能是在早期自交系选育过程中，ASI尚未引起育种家足够的关注，而近期加大了对ASI的选择。但研究结果同时表明，60～80年代自交系产量得到了持续改良，而 90年代较 80年代产量有所降低。这与茹高林［10］、慈晓科［14］等的结论不同，这可能是试验地点间生态环境的差异造成的。茹高林等［10］研究指出，在逆境地区新老玉米杂交种更替过程中的产量增益大于逆境条件弱的地区，抗逆性的增强是新品种获得较高产量的重要原因之一，新自交系的抗倒伏性及抗病性较老自交系显著改良［14］。新疆是典型了荒漠绿洲灌溉农业区，在灌溉得到保证的情况下，与内地相比逆境胁迫相对较轻，90年代自交系抗逆性改良对产量增益的贡献可能在新疆生态条件下未得到充分表达。

4 结论

4.1 在低、中、高三种密度下，自交系的 ASI值分别为 2.5、2.7和 3.0d，随着密度的增加，ASI值增大，但差异未达显著水平。产量分别为 3 635.7、8 943.8和9 674.6 kg／hm2，随着密度的增加，产量增加显著，高密度产量显著高于低密度产量。

4.2 在低、中、高三种密度下，ASI与产量均呈极显著负相关，相关系数分别为－0.454 73，－0.432 71和－0.536 83。在高密度条件下，ASI与总穗数呈极显著负相关（r＝－0.446 55），与千粒重呈显著负相关（r＝－0.377 17）。

4.3 随着年代的更替，ASI值呈下降趋势，每年代约减小0.2 d。产量呈上升趋势，即新自交系的产量潜力显著高于老自交系，密度越大这种趋势越明显。

4.4 随着密度增加，新自交系 ASI值增加幅度小于老自交系，产量增加幅度高于老自交系，说明新自交系耐密性较老自交系强，耐密性得到了较大改良。

4.5 ASI值可作为自交系耐密性鉴定的重要参考指标。

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Study on Relationship between Anthesis－silking Interval of Inbred Lines and Yield in Different Densities

LEI Zhi－gang1，LI Zhao－feng2，3，WANG Ye－jian2，LANG Xiao－ling2，Abulaiti2，HAN Deng－xu2，YANG Jie2，LI Ming－dong2，XI Hao－jiang2，ZHAO Hai－ju4，YAN Xiu－xiang4
（1．Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Sciences，Urumqi 830000，China；2．Research Institute of Grain Crops，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China；3．College of Agronomy，Shihezi University，Shihezi Xinjiang 8320003，China；4．Xinjiang Jiuhe Seed Research Institute，Changji Xinjiang 831100，China）

【Objective】To study the relationship between ASI and yield and its components of the main inbred lines released widely in different decades.【Method】Split plot design was used for data collection on yield and related agronomic traits as well as growth period.Statistical analysis was used by SAS software.【Result】As the density increased，inbred ASI increased from 2.5 d in low density to 3.0d in high density.The result showed that ASI was extremely significantly negatively correlated with grain yield，the correlation coefficient was－0.454，73 in low density and－0.536，83 in high density.ASI of the inbred lines decreased and the yield increased with the replacement of era.【Conclusion】ASI increased with densities increasing，and the increasing of ASI was lower for new inbred lines than the older，but the yield of newer inbred lines was higher than that of the old.Tolerance to higher density of new lines was stronger than that of the old lines.So ASI might be used as an index for selection of tolerance to high densities.

maize；inbred lines；ASI；density；yield

S513；S503

1001－4330（2016）09－1595－07

10.6048／j.issn.1001－4330.2016.09.004

2016－04－06

国家玉米产业技术体系乌鲁木齐试验站项目（CARS－02－68）；自治区公益性科研院所基本科研业务经费（KY2015066）；新疆农业科学院优秀青年科技人才基金（xjnky－2012－13）；新疆自治区攻关重大专项（201230116－2）

雷志刚（1968－），男，安徽桐城人，高级实验师，硕士，研究方向为青贮玉米育种，（E－mail）375920325＠qq.com

（Cotresponding author）：梁晓玲（1963－），女，甘肃临洮人，研究员，硕士生导师，研究方向为玉米遗传育种，（E－mail）liangxiaoling99＠126.com

Fund project：State maize industry technology system experiment station project（CARS－02－68）；the Basic Science and Technology Research Support Funds of Non－profit Research Institutions of Xinjiang Uygur Autonomous Region（KY2015066）；the Youth Funds of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences（xjnkq－2012－13）；Major research projects in Xinjiang Autonomous Uygur Region Xinjiang Autonomous Region（201230116－2）