玉米产量构成要素的通径分析

王辉,张晓祥,王平喜,张怀胜,陈士林

（1.河南科技学院生命科技学院,河南 新乡 453003;2.现代生物育种河南省协同创新中心,河南 新乡 453003）

本试验以115 个玉米杂交组合为研究对象,在对6 个主要产量构成因素与产量进行相关分析的基础上,利用通径分析将遗传相关系数分解为直接作用和间接作用,进一步解释各性状在玉米产量组成中的相对重要性，探讨各产量构成因素对产量的影响,从而为玉米高产育种提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用河南科技学院玉米课题组新选育的115 个玉米杂交组合为试验材料.

1.2 试验方法

试验在河南科技学院辉县试验田进行,土质肥沃,土地平整,通透性好.采用随机区组设计,3 次重复,1行区,行长5 m,行距0.6 m,株距0.25 m,密度5 000 株/667 m2.田间管理与常规生产田管理相同.成熟时每小区随机选择10 株收获,进行室内考种,调查产量和穗数、小区穗粒质量、穗粗、穗长、穗行数、行粒数.

1.3 主要性状调查与测定方法

穗数:成熟时收获的果穗数量,用个表示;小区穗粒质量:不同组合脱粒称质量,用kg 表示;穗长:选取10 个代表性果穗,测量穗基部到顶部的长度,取平均值,用cm 表示;穗粗:选取10 个代表性果穗,测量果穗中部的直径,取平均值,用cm 表示;穗行数:选取10 个代表性的果穗,测量每个果穗一圈的穗行数,取其平均值;行粒数:选取10 个代表性的果穗,测量1～2 个整齐穗行的籽粒数,取其平均值;小区产量:将收获的果穗风干或烘干,然后称质量,得到产量,用kg 表示.

1.4 分析方法

采用Microsoft Excel2016 和SPSS17.0 数据处理软件的回归分析程序进行遗传分析、相关分析和通径分析,得到产量及产量构成要素之间的遗传相关系数和通径系数,再对产量构成要素进行分析.

2 结果与分析

2.1 玉米产量构成因素与小区产量的描述统计分析

玉米产量构成因素与产量的描述统计结果见表1.

表1 产量构成因素的描述统计Tab.1 Descriptive statistics of production components

由表1 可知,穗数的最大值与最小值分别为41.00 个和18.00 个,相差23.00 个,均值为32.65 个,变异系数为70.44%,穗数的离散程度很大,杂交组合间遗传差异大;小区穗粒质量的最大值与最小值分别为8.80 kg和4.05 kg,相差4.75 kg,均值为7.04 kg,变异系数为67.47%;穗长的最大值与最小值分别为21.88 cm和15.10 cm,相差6.78 cm,均值为18.19 cm,变异系数为37.27%,穗长的离散程度很小,杂交组合间遗传差异小;穗粗的最大值与最小值分别为6.50 cm 和4.54 cm,相差1.96 cm,均值为5.52 cm,变异系数为35.51%,穗粗的离散程度很小,杂交组合间遗传差异小;穗行数的最大值与最小值分别为19.20 行和12.80行,相差6.40 行,均值为16.38 行,变异系数为39.07%;行粒数的最大值与最小值分别为42.60 粒和28.40粒,相差14.20 粒,均值为35.43 粒,变异系数为40.80%;小区产量的最大值与最小值分别为10.75 kg 和4.85 kg,相差5.90 kg,均值为8.44 kg,变异系数为69.91%,产量的离散程度很大,杂交组合间遗传差异大.

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各因素的变异系数从大到小依次为穗数＞小区穗粒质量＞行粒数＞穗行数＞穗长＞穗粗.说明穗数在玉米品种选育过程中的变异程度较大,即该性状稳定性差,选择范围较广.而穗粗的变异系数最小,说明该性状稳定性较好,但在品种选育过程中选择的潜力相对较小.穗数、小区穗粒质量、行粒数、穗行数、穗长、穗粗及产量数据的偏斜度均接近于1,说明各组数据近似符合正态分布,因此本试验的相关分析、回归分析和通径分析的结果可靠.

2.2 玉米产量构成因素与小区产量的回归分析

玉米产量构成因素方差分析结果见表2.

表2 产量构成因素的方差分析Tab.2 Analysis of variances of production constituent factors

由表2 可知,F=282.827 7、P=0.000 0＜0.01 回归方程具有统计学意义, 由此产量与各农艺性状的回归方程为

式（1）中：x1为穗数、x2为小区穗粒质量、x3为穗粗、x4为穗长、x5为穗行数、x6为行粒数.玉米产量构成因素的偏回归系数的显著性检验结果见表3.

表3 偏回归系数的显著性检验Tab.3 Significance tests for biased regression coefficients

由表3 可知，小区穗粒质量x2的偏回归系数的差异显著性小于0.01,差异极显著,应该保留在方程中.而其他5 个自变量的偏回归系数的差异显著性大于0.05,差异不显著，无统计学意义,应该从方程中剔除.因此,回归方程优化为：

式（2）中：x2为小区穗粒质量.这说明,6 个农艺性状中的小区穗粒质量对产量产生了极显著的影响.

2.3 玉米产量构成因素与小区产量的相关分析

玉米产量构成因素间的相关性分析如表4 所示.

表4 玉米产量构成要素间的相关系数Tab.4 Correlation coefficients between maize yield components

由表4 可知,穗数、小区穗粒质量、穗粗、穗长、穗行数、行粒数与产量均为正相关,相关系数大小为小区穗粒质量>穗数>行粒数>穗长>穗行数>穗粗.

小区穗粒质量和穗数与产量的相关系数分别是0.97、0.77,达到极显著水平;穗粗、穗长、穗行数与产量的相关系数分别为0.05、0.14、0.12,未达到显著,但呈正相关关系.行粒数与产量的相关系数为0.22,达到了显著水平.穗数与小区穗粒质量的相关系数为0.77,也达到了极显著水平,说明它们之间也存在极为紧密的关系.穗长与穗行数之间的相关系数为0.27,呈显著正相关.行粒数与穗长、穗行数的相关系数为0.66、-0.34,均达到了极显著水平且行粒数与穗质量的相关系数为0.23,也达到了显著水平,行粒数对其他因素都产生一定的影响.相关系数虽然能表明各对性状间的相关程度,但要解释各性状对产量的作用大小,还必须进一步进行通径分析.

2.4 玉米产量构成因素与小区产量的通径分析

玉米产量构成要素间的通径分析如表5 所示.

表5 玉米产量构成要素间的通径分析Tab.5 Pathway analysis between maize yield components

通过玉米产量构成因素与产量的通径分析可以客观地评价各产量构成性状对产量的相对重要性.由表5 可知,影响产量直接作用最大的是小区穗粒质量（0.879 1）,其次是穗数（0.052 2）,接着是穗粗（0.031 9）,穗长（0.025 2）,穗行数（-0.004 5）,行粒数（-0.012 1）.2.4.1 小区穗粒质量对小区产量的效应 小区穗粒质量对小区产量的直接通径系数为0.879 1,对小区产量的直接影响最大.通过行粒数、穗长和穗行数所起的间接效应为负值,而穗数、穗粗所起的间接效应为正值,负效应大于正效应.小区穗粒质量对小区产量的综合效应为r=0.97**.小区穗粒质量对小区产量所起的作用较大,在选育品种时,要选育小区穗粒质量较重的品种,但同时还要考虑行粒数、穗长和穗行数等性状.

2.4.2 穗数对小区产量的效应 穗数对产量的直接通径系数为0.052 2,通过小区穗粒质量、行粒数所起的间接效应为正值,而穗长、穗粗和穗行数所起的间接效应为负值,负效应大于正效应.穗数对小区产量的综合效应为r=0.77**.穗数对小区产量所起的作用较大.

2.4.3 穗粗对小区产量的效应 穗粗对产量的直接通径系数为0.031 9,通过小区穗粒质量、穗数、穗长、行粒数和穗行数所起的间接效应全为负值,说明穗粗在增加的同时,其他性状都会起负效应.穗粗对小区产量的综合效应为r=0.05.

2.4.4 穗长对小区产量的效应 穗长对产量的直接通径系数为0.025 2,通过小区穗粒质量和穗行数所起的间接效应为正值,而穗粗、穗数和行粒数所起的间接效应为负值,说明提高穗长也可提高产量.穗长对小区产量的综合效应为r=0.14.

2.4.5 穗行数对小区产量的效应 穗行数对产量的直接通径系数为-0.004 5,通过穗长、行粒数、小区穗粒质量、穗数和穗粗所起的间接效应为正值,说明穗行数在增加的同时,其他性状都会起正效应.穗行数对小区产量的综合效应为r=0.12.

2.4.6 行粒数对小区产量的效应 行粒数对产量的直接通径系数为-0.012 1,通过穗数所起的间接效应为负值,而小区穗粒质量、穗长、穗粗和穗行数所起的间接效应为正值.行粒数对小区产量的综合效应为r=0.22*,为显著正相关,说明在选育品种过程中选行粒数多的品种.

3 结论与讨论

本文对玉米产量及产量构成因素进行统计分析,结果表明,变异系数大小为穗数＞小区穗粒质量＞行粒数＞穗行数＞穗长＞穗粗,此结果与王楠等[16]研究结果有所差异.穗数的变异系数最大,说明该性状稳定性差.穗数和小区穗粒质量2 个性状的变异系数超过50%,这说明在这2 个性状上的遗传变异丰富,在相同的气象条件和栽培条件下,玉米品种不同,其穗数和小区穗粒质量明显不同.2 个性状受自身的遗传变异外，还易受环境条件的影响.

相关分析表明,6 个产量构成因素与产量的相关系数均为正值.相关系数大小为小区穗粒质量>穗数>行粒数>穗长>穗行数>穗粗,其中,小区穗粒质量和穗数的相关性达到极显著水平,这与郝茹雪等[2]研究有所差异,这可能与气候条件、栽培条件等因素有关.

通径分析表明,小区穗粒质量、穗数、穗粗和穗长4 个产量构成要素对产量的直接通径系数为正值,且直接通径系数由大到小依次为小区穗粒质量>穗数>穗粗>穗长.说明通过提高4 个主要的产量构成因素均可以实现增产,同时在育种选择中注重对小区穗粒质量和穗数的选择将有效地提高玉米产量,这与秦淑英等[17]、宋张红[18]的研究一致,都表现出小区穗粒质量和穗数是提高产量的重要因素,但闫海霞等[19]则认为,增加穗长,提高出籽率和百粒质量,并兼顾其他农艺性状有利于提高产量.穗行数和行粒数2个产量构成要素对产量的直接通径系数为负值,且直接通径系数由大到小依次为穗行数>行粒数.间接通径分析表明,6 个产量构成因素对产量的间接通径系数均为负值,说明6 者存在相互制约的关系.因此,育种时应协调各性状,从而实现高产.

玉米产量是复杂的数量性状,受许多因素的影响,不同的因素对其影响不同,除了品种自身的影响因素外,气象因子、环境条件、栽培条件等也会产生一定的影响,在试验过程中,栽培条件等尽可能一致,试验的结果才真实可靠.而通径分析可进一步将不同的因素区别出来.综上所述，玉米要想获得高产,应具备较多的穗数和较大的穗粒质量.在育种时,要注意对某些关键性状的选择,同时协调各性状之间的关系.