五大杂种优势群玉米自交系穗部性状遗传相关分析

吕莹莹 张萌 沈丹丹 张士东 张恩盈

摘要：为了研究玉米自交系杂种优势群间及群内穗部性状的遗传关系，本研究选取五大杂种优势群中典型玉米自交系各10个为材料，采用裂区试验设计，对其10个穗部性状进行描述性统计、方差分析，并进一步对五大杂种优势群内自交系各穗部性状的相互关系及其与单穗粒重的关系进行分析。结果表明：Lancaste群中自交系间的变异系数大；杂种优势群间穗长、穗粗、穗行数差异极显著，杂种优势群内各自交系间的穗长、穗重、秃顶长、穗粗、轴粗、粒重等性状差异极显著；各优势群中穗重与单穗粒重的相关均为极显著，出籽率与单穗粒重相关均不显著，秃顶长与单穗产量均为不显著负相关。

关键词：玉米；杂种优势群；自交系；穗部性状；方差分析；相关关系

中图分类号：S513.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）03-0012-05

Abstract In order to study the genetic relationship of panicle traits among heterosis groups and inbred lines in one group， we adopted spilt-plot design and selected ten typical maize inbred lines in each heterosis group， which had five heterosis groups totally， to perform descriptive statistics and variance analysis. Furthermore， the correlations among panicle traits in maize inbred lines of five heterosis groups and their relations with single ear grain weight were analyzed. The results showed that the coefficient of variation of inbred lines in Lancaste group was larger. There were significant differences in ear length， ear diameter and ear row number between the heterosis groups， and the characters of ear length， ear weight， bald tip length， ear diameter， axis diameter， grain weight and so on were significantly different between the maize inbred lines in each heterosis group.The correlation between ear weight and single ear grain weight in each dominant group was very significant； the rate of seed and single ear grain weight was correlative but the correlation was not significant； the bald tip length and single ear grain production was negatively correlated but it was not significant.

Keywords Corn； Heterosis groups；Inbred lines； Panicle traits；Variance analysis；Correlativity

玉米在糧食生产中的作用举足轻重，在国民经济中占有重要地位。近50年来，我国玉米育种取得了举世瞩目的成就，在粮食增产中优良品种的贡献率达30%以上[1]。玉米杂种优势利用是产量和品质大幅度提高的有效途径。而自交系杂种优势群间遗传关系的研究分析又对玉米种质创新、利用以及玉米育种效率提高具有重要指导意义[2]。

近年来，我国育种家对玉米种质资源进行过大量研究和分析。王懿波等[3]分析了我国1978—1994 年间玉米杂交种的系谱来源，把种质分为瑞得、兰卡斯特、旅大红骨、唐四平头和其它种质5 大杂种优势群。赵久然等[4]把由美国先锋杂交种78599改良衍生出的一系列自交系种质称为P 群，该群自交系抗性较好，且有较强的杂种优势，后来被高翔等[5]统称为PB群。滕文涛等[6]分析了我国玉米杂种优势群的演变历史，把玉米自交系分为瑞得、P 群、旅大红骨、唐四平头和兰卡斯特五大杂种优势群。赵久然[4]、Li[7]、Yu[8]和Wang[9]等分析了我国玉米自交系的遗传多样性和群体结构，认为我国玉米自交系可分为改良瑞得群、兰卡斯特群、唐四平头群、P 群和旅大红骨群。Xie 等[10]利用SSR 标记对187 份自交系进行亲缘关系分析，Lu 等[11]利用1 536 个SNP 标记 对282 份玉米自交系进行分子评价和聚类分析，得出基本相同的结论，认为我国应用的骨干自交系及其衍生系可分为PA群、BSSS群、PB群、兰卡斯特（Lancaste）、 旅大红骨（LRC） 和唐四平头6 个杂种优势群。如上所述，育种家和遗传学家针对我国玉米育种常用种质的划分和聚类进行了大量研究，但对各杂种优势群间和群内自交系间各性状的遗传关系研究鲜见报道，本研究依据Xie[10]和Lu[11]等对我国玉米自交系杂种优势群的划分，从各优势群中选取典型自交系各10个，研究其穗部性状间及其与单穗粒重的遗传关系，以期为玉米杂种优势利用和种质资源鉴定提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试材：五大杂种优势群中典型玉米自交系各10个，见表1。

1.2 试验设计

2017年5月5日于青岛农业大学莱阳试验田进行。裂区试验设计，主区因素为各杂种优势群，副区因素为供试自交系，重复3次。四行区，株距为25 cm、行距65 cm，四周设置保护行，田间管理标准化。

1.3 测定性状

玉米生理成熟后期，在中间两行选取有代表性植株5株收获果穗，自然风干后进行室内考种，测定果穗的秃顶长、穗长、穗重、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、百粒重、单穗产量、出籽率共10个穗部性状。

1.4 统计分析

数据采用Microsoft Excel和DPS 16.05软件进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 各穗部性状描述统计

对五大杂种优势群自交系的10个穗部性状进行描述统计（表2），可以看出：各杂种优势群穗部性状的变异系数差别较大。唐四平头群10个穗部性状的变异系数，秃顶长（1.01）最大，穗粗（0.14）和轴粗（0.14）较小，出籽率（0.11）最小；Reid群10个穗部性状的变异系数，秃顶长（1.28）最大，穗粗（0.13）较小，出籽率最小（0.10）；P群10个穗部性状的变异系数，秃顶长（1.37）最大，出籽率（0.14）较小，穗粗（0.11）和轴粗（0.11）最小；旅大红骨群10个穗部性状的变异系数，秃顶长（0.86）最大，穗行数（0.11）和轴粗（0.11）较小，出籽率（0.09）最小；Lancaste群10个穗部性状的变异系数，秃顶长（1.04）最大，穗行数（0.58）和轴粗（0.59）较小，出籽率（0.55）最小。

由表3可知，在杂种优势群间的10个穗部性状中，穗粗、穗行数杂种优势群间差异极显著，穗长、轴粗差异显著，其它性状差异不显著；而在杂种优势群内各自交系间，穗长、穗重、穗粗、轴粗、粒重差异极显著，秃顶长、穗行数和行粒数差异显著，只有百粒重和出籽率差异不显著。这可能是试验中每个群都选优良自交系为材料的缘故，由此出现穗部性状优势群间的差异不如群内自交系间的大。

2.2 各穗部性状间及与单穗粒重的相关分析

分别对5个杂种优势群内自交系穗部性状与单穗粒重进行相关分析，结果见表4—表8。唐四平头群各自交系穗部性状与单穗粒重的相关系数（表4）从大到小依次为：穗重（0.9635）﹥穗粗（0.8476）﹥百粒重（0.7362）>穗长（0.6999）>行粒数（0.6853）>轴粗（0.6355）>穗行数（0.5626）>出籽率（0.0138）>秃顶长（-0.2538），其中穗重、穗粗、百粒重、穗长、行粒数、轴粗、穗行数与单穗粒重都呈极显著正相关，出籽率与其正相关但不显著，秃顶长与其负相关也不显著。

Reid群各自交系穗部性状与单穗粒重的相关系数（表5）从大到小依次为：穗重（0.9611）﹥行粒数（0.6229）﹥百粒重（0.5323）﹥穗长（0.5303）﹥穗粗（0.3526）﹥出籽率（0.1983）﹥轴粗（0.1697）﹥穗行数（0.0189）﹥秃顶长（-0.2605），其中穗重、行粒数与单穗粒重呈极显著正相关，百粒重、穗长与其呈显著正相关，穗粗、出籽率、轴粗、穗行数与其相关不显著，而秃顶长与其为负相关。

P群各自交系穗部性状与单穗粒重的相关系数（表6）从大到小依次为：穗重（0.9477）>穗行数（0.7687）>百粒重（0.7335）>穗粗（0.6653）>穗长（0.6405）>行粒数（0.3859）>轴粗（0.2055）>出籽率（0.1738）﹥秃顶长（-0.1025），其中穗重、穗行数、百粒重、穗粗、穗长与单穗粒重都呈极显著正相关，行粒数、轴粗、出籽率与其呈正相关但不显著，秃顶长与其呈负相关也不显著。

旅大红骨群各自交系穗部性状与单穗粒重的相关系数（表7）从大到小依次为：穗重（0.9629）>百粒重（0.7656）>穗粗（0.7262）>穗长（0.6421）>轴粗（0.5332）>行粒数（0.5219）>穗行数（0.1865）>出籽率（0.0956）>秃顶长（-0.1589），其中穗重、百粒重、穗粗、穗长、轴粗与单穗粒重都呈极显著正相关，行粒数与其呈显著正相关，穗行数、出籽率与其呈正相关但不显著，秃顶长与其呈负相关也不显著。

Lancaste群各自交系穗部性状与单穗粒重的相关系数（表8）从大到小依次为：穗重（0.9618）>穗粗（0.6483）>轴粗（0.5514）>行粒数（0.4892）>穗行数（0.4186）>百粒重（0.3945）>穗长（0.2861）>出籽率（0.2149）>秃顶长（-0.1030），其中穗重、穗粗与单穗粒重都呈极显著正相关，轴粗、行粒数与其呈显著正相关，穗行数、百粒重、穗长、出籽率与其呈正相关但不显著，秃顶长与其呈负相關也不显著。

综上可看出，在各杂种优势群自交系穗部性状对单穗粒重贡献关系中，穗重、百粒重、穗长和行粒数均起到重要作用，其中穗重与单穗粒重的相关在各优势群中均为极显著，而各优势群中出籽率与单穗粒重相关均不显著，秃顶长与其也均为不显著负相关。

3 讨论与结论

3.1 通过描述统计分析看出，各杂种优势群的秃顶长变异系数都较大，接近或大于1，可能原因是：杂种优势群各自交系授粉中有的确实存在秃顶，也可能由于授粉不完全或气候、光照等外部因素造成。除Lancaste杂种优势群自交系各性状的变异系数较大外，其它均较小，说明Lancaste群中自交系间的变异较大。

3.2 根据裂区试验数据进行方差分析得出，穗长、穗粗、穗行数3个穗部性状在杂种优势群间差异极显著，群内各自交系间穗长、穗重、穗粗、轴粗、粒重性状差异极显著，但穗部重要性状出籽率在各杂种优势群间和群内自交系间均差异不显著。这与Mu[12]和Liu[13]等的研究结果不尽一致，可能是供试材料不一致造成。

3.3 對单穗粒重与各穗部性状进行相关分析发现，各杂种优势群自交系穗重与单穗粒重的相关均为极显著，且相关系数极高（均大于0.9），出籽率与单穗粒重相关均不显著，秃顶长与单穗粒重均为不显著负相关。说明在自交系改良和选育时，应注重选择穗重穗大的类型，减少秃顶长。这符合当前玉米产业发展要求，即玉米亲本制种产量要高，以降低生产用种成本，提高经济效益。自交系出籽率在各杂种优势群间群内均差异不显著可能与本试验选择的自交系都为优良自交系有关。

3.4 对我国玉米育种而言，在强调引进外来优异种质的同时，也要加强对地方种质资源的改良和创新。我国地方种质在玉米杂种优势利用中仍具有重要地位。随着生物技术和基因组学、生物信息学的发展和应用，利用最新发展的功能基因组学的技术，深入发掘和利用这些种质资源，是进一步提高我国杂种优势利用水平的重要研究方向。

参 考 文 献：

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