美国玉米杂交种分离后代表型的多样性

张春宇+秦红珍+林凤

摘要：长期以来，种质资源狭窄是制约我国玉米产业发展的主要因素，引入外来优良自交系或以杂交种为基础选育二环系是玉米种质扩增的重要途径。通过表型性状的变异分析和聚类分析，对101份美国玉米杂交种分离后代的表型性状多样性水平进行研究。结果表明：供试材料的表型性状存在不同程度的变异。18个数量性状的变异系数在3.48%～71.13%之间，秃尖长的变异幅度最大，达71.13%；与果穗发育相关的表型性状存在较为丰富的变异。29个表型性状的Shannon-Weaver多样性指数的平均值较高，为1.238 3；相对于数量性状，质量性状的表型多样性指数均较低。聚类分析将101份美国玉米杂交种分离的高代材料分为6个组群，且大部分材料聚在1个组群内，说明供试材料亲本的亲缘关系较近。

关键词：美国玉米；杂交种；分离；表型性状；遗传多样性；秃尖长；果穗发育

中图分类号： S513.035.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2017）20-0076-04

種质扩增、改良和创新是玉米育种研究的物质基础。目前，国内外玉米育种的主要限制因素是遗传基础狭窄，对国内外种质资源进行有效的整理和分类，有针对性地进行种质扩增、改良与创新研究是解决这一问题的关键[1-2]。引入国外优良玉米种质，利用其丰富的遗传变异及优良的农艺性状，改良我国玉米自交系的遗传基础，是解决我国目前玉米产业化过程中新品种遗传基础狭窄的一个重要途径[3-6]。利用国外杂交种分离二环系，是国内解决生产用玉米种质基础狭窄、快速提升育种水平的常用途径[7]，但利用杂交种分离二环系时，由于不了解分离后代遗传基础，缺乏相关的表型性状、农艺性状和抗病虫性等综合性状的评价，给后期的组配工作带来很大的困难。

表型多样性是指植物外部形态的差异，是植物基因变异的外在表现。表型性状的变异是植物遗传多样性与环境互作的结果，但对于外界环境相对稳定的栽培群体，其表型的变异也是相对稳定的[8]。因此，作物表型差异能够从一定程度上反映作物基因型的差异，可以利用表型多样性对作物进行种质资源评价或遗传多样性分析，而表型性状多样性的分析主要通过评价表型的变异系数、多样性指数等参数来实现[9-12]。本试验对101份美国玉米杂交种分离的高代材料进行表型多样性研究，通过表型性状的变异幅度、方差和多样性指数的分析，评价由101份高代材料组成的美国玉米种质群体的表型多样性水平，通过聚类分析和组群比较，分析自交系的表型性状的遗传多样性。本研究结果为利用美国玉米杂交种的育种实践奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 材料

101份美国玉米高代材料由辽宁省雷奥玉米育种公司提供。材料的来源是以美国先锋玉米杂交种选育二环系得到的后代改良系，经自交至F15代形成性状稳定的自育玉米自交系。

1.2 田间管理

分别于2012、2013、2014年连续3年种植供试材料。试验采取完全随机区组设计，每份试验材料每年随机区组种植，每个区组内材料随机排列。每份材料播种1行，行长15 m，行距0.6 m，株距0.35 m。

1.3 数据采集与整理

参考《玉米种质资源描述规范和数据标准》[13]和《中国玉米DUS测试国家标准》，调查29个表型性状（含11个质量性状、18个数量性状）。供试玉米种质表型性状重复测定3次，取平均值。调查的表型性状种类和调查时期见表1。

1.4 数据统计与分析

对所调查记录的质量性状赋值后进行数据分析，赋值方法参考张婷婷等的方法[14]。利用SPSS软件，对101份玉米自交系的表型性状进行方差、极值、平均值和变异系数分析。通过多样性指数分析确定表型性状的多样性，多样性指数采用Shannon-Weaver多样性指数的平均值，其公式如下：

平均Shannon-Weaver多样性指数：I1=-∑∑P _ijlnP _ij。

聚类分析在NTSYS-pc Version 2.10e软件进行，利用该软件下的顺序层次嵌套聚类（sequential hierarchal and nested clustering，SAHN）程序进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 数量性状的变异解析

变异系数表示性状离散程度，可用于不同表型性状间分析比较，变异系数越大，则表明性状间的变异程度越大[15]。

分别对101份美国玉米杂交种分离后代的18个数量性状进行变异系数、方差等统计分析，发现供试玉米材料间表型变异存在显著差异。18个数量性状（表2）中，变异幅度最大的性状为秃尖长，变异系数达到71.1%；抽雄期、散粉期、吐丝期变异系数分别为3.51%、4.27%、3.48%，变异幅度相对较小，说明供试玉米种质与花器官发育相关的表型性状相对较为稳定。穗柄长和穗柄角度变异系数分别为34.83%和2819%，另外，表型性状中与果穗发育相关的数量性状（分别为果穗长、果穗直径、穗行数、行粒数、轴粗和百粒质量）的变异幅度都较高，说明供试的101份材料与果穗发育相关的9个数量性状存在较为丰富的表型变异。

2.2 表型性状多样性指数分析

供试101份美国玉米杂交种分离后代表型性状的Shannoa-Weaver多样性指数列于表3，不同表型的遗传多样性有明显的差异，调查的所有表型性状多样性指数平均值为1.238 3。百粒质量在29个表型性状中多样性指数最高，达到1.886 5；抽雄期、穗位高、茎粗、穗柄长、果穗长、秃尖长这6个表型性状的多样性指数也在1.7以上，分别为1.712 8、1.735 7、1.789 7、1.708 3、1.739 2、1.789 7；在所有数量性状中，只有吐丝期的多样性指数低于1.0。18个数量性状的平均遗传多样性指数为1.398 7，而质量性状的表型多样性指数均较低，11个质量性状的平均遗传多样性指数为0.776 6，最高的花药颜色多样性指数也只达到1.294 7。表型性状的变异系数和多样性指数在不同的性状上的表现并不一致，如抽雄期和散粉期的变异系数较小，分别为3.51和4.27，但是其多样性指数却分别达1.712 8和1.084 6。endprint