玉米自交系与杂交种苗期根和叶的相关关系分析

郑向阳，李会霞，田 岗，刘 鑫，王国平

（山西省农业科学院谷子研究所，山西长治046011）

玉米是世界上种植最广泛和总产量最高且集粮、经、饲为一体的作物，其在我国国民经济中占有举足轻重的地位。在玉米产业发展过程中，种子是其他农业科技应用的主要载体，推广适合当地种植的优良新品种是提高玉米种植科技含量的关键措施。研究发现，品种对我国玉米产量增加的贡献率为41.72%～62.74%，所以，玉米新品种的培育和推广得到了高度重视。近年来，我国玉米育种有了很大的进展。

在玉米新品种选育过程中，首先是根据育种目标选育适合的自交系。玉米根系对玉米的生长有着重要的影响，因而对玉米根系的研究较多，但都是从其自身的发育规律[1]和外部的条件如肥料[2-6]、激素[7-9]、干旱[10-13]、水分[14-17]、温度[18]、光照[19]等对根系发育的影响进行的，而对苗期初生胚根与叶发育的相关性以及自交系与杂交种苗期初生胚根与叶发育的相关性尚未见报道。

本试验研究了玉米苗期初生胚根和叶的相关性及自交系和杂交种的苗期叶片与根的相关性，旨在为玉米育种时苗期的性状选择提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 供试玉米自交系及杂交种 选择山西省农业科学院谷子研究所选育的已经稳定的自交系11个：分别为 A.08H672，B.15S144，C.15S145，D.15S155，E.15S157，F.15S164，G.15S242，H.15S268，I.15H9，J.15H62，K.15H85。杂交种是以A为母本、其他10个自交系为父本进行杂交而获得，分别为A×B，A×C，A×D，A×E，A×F，A×G，A×H，A×I，A×J，A×K。

1.1.2 供试土壤 使用没有杂质的纯河沙。河沙用清水冲洗至流出的水为清水为止，晒干备用。

1.1.3 供试育苗钵 采用直径0.2 m、高0.1 m的塑料钵。

1.2 试验设计

试验在大田进行，玉米于2019年5月20日播种。每钵装纯河沙1 000 g，每钵中播10粒种子，第1次加清水至最大持水量，以后每天上午在河沙表面见干时喷洒清水。每个自交系和杂交种各种植3钵，即3次重复。

玉米出苗后，每个育苗钵中选留5株生长健壮且长势一致的苗，其余的苗拔除。玉米苗生长到由绿转黄且茎秆变软时，把钵中加满水，使根基变软，把苗从育苗钵中连根拔出，测量子叶的长和宽、第1叶的长和宽、第2叶的长和宽和初生胚根的长度。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2007进行分析。

2 结果与分析

2.1 自交系苗期叶片性状与初生胚根的相关关系

从表1可以看出，玉米自交系苗期子叶的长和宽、第1叶的长和宽、第2叶的长和宽都与初生胚根的长呈正相关关系。说明玉米种子内的胚乳在供给种子发芽的时候其初生胚根的生长和叶片的生长是同步进行的。相关性大小为：第1叶长＞第2叶长＞子叶长＞子叶宽＞第2叶宽＞第1叶宽，可见，苗期叶片的长与初生胚根长的相关性最大，特别是第1叶的长与初生胚根的长相关系数为0.753，在玉米苗期时，可以根据材料叶片的长和宽来推测该材料根的生长情况。

表1 自交系苗期叶片性状和初生胚根长 cm

图1可以直观地反映出初生胚根的长和各叶片的关系。子叶的长和宽，第1叶的长和宽，第2叶的长和宽的变化趋势与初生胚根长的变化趋势高度吻合。说明玉米苗期根和叶的生长是非常协调的。不但相关性较大，而且生长基本一致。

2.2 杂交种苗期叶片性状与初生胚根的相关关系

从表2可以看出，玉米杂交种苗期子叶的长和宽、第1叶的长和宽、第2叶的长和宽与自交系一样，都与初生胚根的长呈正相关关系。其相关系数的大小为：第1叶长＞子叶长＞子叶宽＞第2叶宽＞第1叶宽＞第2叶长，其中，第1叶的长更能反映出初生胚根的长，其相关系数为0.983；子叶长和宽的整体表现与初生胚根的长更紧密。

表2 杂交种苗期叶片性状和初生胚根长 cm

图2可以直观地反映出玉米杂交种初生胚根长和各叶片的关系。由图2可知，子叶的长与初生胚根长的相关系数为0.814，显著相关，但变化趋势的吻合度不高；子叶的宽与初生胚根的变化趋势的吻合度最高；第1叶的长和宽、第2叶的长和宽的变化趋势与初生胚根长的变化趋势是吻合的。说明玉米杂交种苗期叶的长和宽能反映出初生胚根的长。

2.3 自交系苗期叶和根与杂交种苗期叶和根的相关关系

采用同一个母本，10个不同父本组建的10个杂交种，与其对应的自交系之间叶和根的相关关系如表2所示。由表2可知，相对应的子叶长和宽、第1叶长和宽、第2叶长和宽的相关关系都呈正相关，说明玉米杂交种苗期叶和根的生长情况是自交系苗期生长特性的具体体现。玉米自交系和杂交种初生胚根的相关系数为0.818，呈显著相关，自交系初生胚根的长基本能反映出杂交种初生胚根的长。

从图3可以看出，玉米自交系子叶的长和宽与相对应的杂交种子叶的长和宽变化趋势基本一致。

从图4可以看出，玉米自交系第1叶的长和宽与相对应的杂交种的第1叶的长和宽的变化趋势一致。自交系第1叶的长与杂交种第1叶的长变化趋势基本重合，说明可以用自交系第1叶的长来推测杂交种第1叶的长，这为玉米育种时自交系和杂交种的苗期鉴定提供了一种方法。

由图5可知，玉米自交系第2叶的长和宽及初生胚根长与相对应的杂交种第2叶的长和宽及初生胚根长的变化趋势一致。其中，自交系与杂交种第2叶的长和初生胚根的长的变化趋势基本重合，说明可以用自交系第2叶的长和初生胚根长来推测杂交种第2叶的长和初生胚根的长，这为玉米育种时自交系和杂交种的苗期鉴定提供了一种手段。

3 结论与讨论

玉米育种是一个系统工程，有时要从看得见的性状如叶片的生长情况来推测看不见的性状如根的生长情况，从而决定一份材料的取舍，更多的时候是从自交系的性状来推测杂交种的性状可能出现的情况来选配杂交组合。这就要搞清楚自交系与杂交种性状之间的相关关系，才能做到目标明确，提高育种效率。

玉米的初生胚根是玉米幼苗期吸收养分和水分及传导、输送养分和水分的主要器官，对幼苗健壮生长起重要作用，并且对玉米生长后期防止倒伏起主要的作用。如何选育出初生胚根长的自交系及杂交种是当下增加玉米种植密度后防止倒伏的关键措施。以前是在苗期挖出根，看初生胚根的生长情况，费工费时，本试验结果显示，可以从苗期的叶片生长情况直观地反映出根的生长情况。

不论玉米自交系还是杂交种，其苗期子叶的长和宽、第1叶的长和宽，第2叶的长和宽都与初生胚根的长呈正相关关系。其中，第1叶的长与初生胚根的长相关性最显著。从作图来看，玉米苗期子叶的长和宽、第1叶的长和宽、第2叶的长和宽都与初生胚根的长的变化趋势基本一致。所以，在玉米苗期，从叶片的生长情况特别是第1叶的生长情况，可以推测出初生胚根的生长情况，这为选育玉米自交系时材料的取舍提供了一种手段。

采用同一个母本、10个不同父本组建的10个杂交种，与其对应的自交系的子叶的长和宽、第1叶的长和宽、第2叶的长和宽及初生胚根的长之间呈正相关关系。说明玉米杂交种苗期叶和根的生长情况是自交系苗期生长特性的体现。自交系和杂交种初生胚根的相关系数为0.818，呈显著相关，自交系初生胚根的长基本能反映出杂交种初生胚根的长。

从自交系和杂交种苗期叶片和根的生长情况的作图来看，子叶的长和宽、第1叶的长和宽、第2叶的长和宽及初生胚根的长之间的变化趋势是一致的。其中，自交系与杂交种第1叶的长、第2叶的长和初生胚根长的变化趋势基本重合，说明可以用自交系第1叶的长、第2叶的长和初生胚根的长来推测杂交种第1叶的长、第2叶的长和初生胚根的长。这为玉米育种时自交系和杂交种的苗期鉴定提供了一种方法。