不同密度下玉米自交系雌雄開(kāi)花間隔期與產(chǎn)量關(guān)系研究

雷志剛，李召鋒，王業(yè)建，梁曉玲，阿布來(lái)提，韓登旭，楊 杰，李銘東，郗浩江，趙海菊，閆秀香

（1.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；3.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003；4.新疆九禾種子研究院，新疆昌吉 831100）

不同密度下玉米自交系雌雄開(kāi)花間隔期與產(chǎn)量關(guān)系研究

雷志剛1，李召鋒2，3，王業(yè)建2，梁曉玲2，阿布來(lái)提2，韓登旭2，楊 杰2，李銘東2，郗浩江2，趙海菊4，閆秀香4

（1.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；3.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003；4.新疆九禾種子研究院，新疆昌吉 831100）

【目的】以我國(guó)骨干玉米自交系為材料，研究不同密度下不同年代玉米自交系雌雄開(kāi)花間隔期（ASI）與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的關(guān)系。【方法】采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，調(diào)查產(chǎn)量、生育期及相關(guān)農(nóng)藝性狀，用 SAS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析?！窘Y(jié)果】隨著密度增加，自交系A(chǔ)SI增加，從低密度的2.5 d增加到高密度的3.0d。ASI與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，低密度時(shí)相關(guān)系數(shù)為 －0.454 73，高密度時(shí)為 －0.536 83。ASI隨年代更替呈下降趨勢(shì)，產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)，密度越大這種趨勢(shì)越明顯?！窘Y(jié)論】隨密度增加ASI增加，新自交系的 ASI增加小于老自交系，而產(chǎn)量增加高于老自交系。新自交系的耐密性較老自交系強(qiáng)，ASI可作為自交系耐密性選擇的重要參考指標(biāo)。

玉米；自交系；ASI；密度；產(chǎn)量

0 引 言

【研究意義】?jī)?yōu)良自交系的育成是選育雜交種的關(guān)鍵，雜交種親本自交系產(chǎn)量的高低直接影響制種產(chǎn)量及新品種的推廣速度。對(duì)自交系的要求可概況為“兩高、一抗、一好”，即配合力高、自身產(chǎn)量高、抗逆能力強(qiáng)和株型好［1，2］。自交系雌雄開(kāi)花間隔期（anthesis siking interval，簡(jiǎn)稱 ASI）是玉米自交系雌雄花期協(xié)調(diào)性的重要標(biāo)志，ASI值越小花期同步性越強(qiáng)，反之越差，與自交系自身產(chǎn)量關(guān)系密切［3，4］。【前人研究進(jìn)展】玉米雜交種ASI值越大產(chǎn)量越低，當(dāng) ASI由0d延長(zhǎng)到 28 d時(shí)，籽粒產(chǎn)量下降 82%［3］。張鳳路等［5］研究指出，開(kāi)花期干旱脅迫會(huì)抑制花絲伸長(zhǎng)，雌穗吐絲延遲，導(dǎo)致花期不遇，受精結(jié)實(shí)率降低，穗粒數(shù)和有效穗數(shù)減少，最終影響產(chǎn)量形成?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人對(duì)于 ASI與產(chǎn)量關(guān)系的研究多集中于對(duì)雜交種的研究，關(guān)于 ASI與自交系產(chǎn)量關(guān)系的研究則鮮見(jiàn)報(bào)道。研究選用20世紀(jì)60年代以來(lái)我國(guó)玉米生產(chǎn)中大面積推廣單交種的 36份親本自交系，在不同密度下，研究 ASI與產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的關(guān)系，為優(yōu)良自交系選育提供參考?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】明確玉米自交系 ASI值在不同密度下對(duì)產(chǎn)量影響的程度，為選育配合力高、自身產(chǎn)量高、耐旱性強(qiáng)、耐密植的自交系提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

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

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

80年代自交系：掖 52106、昌 7－2、X178、掖478、U8112、7884Ht、鄭 58、丹340、魯原 92、齊319、吉846、吉853、黃C、K12、478；

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

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究在新疆農(nóng)科院安寧渠綜合試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，N43°54’，E87°27’，屬中溫帶大陸性氣候，全年降水量為150～250 mm，年際間變化大，降水主要集中在6～8月，無(wú)霜期 152～180d，全年≥10℃的有效積溫為 3 000～3 500℃，7月日平均穩(wěn)定為22～25℃，晝夜溫差大，全年日照時(shí)數(shù)為 2 700～2 800 h；土壤為灰漠土，有機(jī)質(zhì)含量為1% ～2%。試驗(yàn)地前茬為玉米。采用兩因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，密度為主區(qū)，3個(gè)處理，分別為 15 000（低密度）、45 000（中密度）、75 000（高密度）株／hm2；自交系為副區(qū)，36個(gè)自交系，3次重復(fù)。每小區(qū) 2行，行長(zhǎng)4 m，行距60cm，株距分別為111、37.0、22.2cm。5月2日春播，播前深施純N 54 kg／hm2，純P138 kg／hm2作基肥，生育期追施純 N 318.3 kg／hm2，全生育期灌水6次。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

記載各小區(qū)植株雄穗開(kāi)花期和雌穗吐絲期，計(jì)算雌雄穗開(kāi)花間隔（ASI）。成熟期收獲小區(qū)所有果穗，在風(fēng)干棚自然脫水，脫粒后測(cè)定籽粒含水量，各小區(qū)產(chǎn)量均折算為含水量為14%時(shí)的籽粒重?？挤N項(xiàng)目包括總穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等。各性狀以小區(qū)平均數(shù)為單位進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低密度下部分性狀的相關(guān)性

在15 000株／hm2密度下，ASI與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)分析表明，ASI與產(chǎn)量、總穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重呈負(fù)相關(guān)，且與產(chǎn)量的負(fù)相關(guān)性達(dá)極顯著水平（r＝－0.454 73）?？偹霐?shù)和穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（r分別為 0.673 61和0.688 86），千粒重與產(chǎn)量呈不顯著正相關(guān)。表1

表1 低密度下雌雄開(kāi)花間隔期與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation analysis of ASI between yield and its components in low density

不同年代自交系A(chǔ)SI平均為2.5 d，產(chǎn)量平均為3 635.7 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系間ASI無(wú)顯著差異，產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平（P＝0.026 6）。80年代及70年代自交系的產(chǎn)量水平較高，均顯著高于60年代，80年代自交系產(chǎn)量也顯著高于90年代，其他年代間差異不顯著。

ASI隨新老自交系的更替總體呈減小趨勢(shì)，產(chǎn)量隨自交系的更替整體呈增加趨勢(shì)，但與80年代相比，90年代自交系產(chǎn)量水平呈下降趨勢(shì)，60～80年代期間產(chǎn)量增加幅度明顯高于60～90年代，前者每年代增產(chǎn) 564.470 kg／hm2，后者增產(chǎn)90.157 kg／hm2。對(duì) ASI及產(chǎn)量與年代分別進(jìn)行直線擬合，回歸關(guān)系不顯著。圖1

圖1 低密度下不同年代 ASI和產(chǎn)量的演變Fig．1 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in low density

2.2 中密度下部分性狀的相關(guān)性

在45 000株／hm2密度條件下，ASI與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)分析表明，ASI與產(chǎn)量、總穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重呈負(fù)相關(guān)，與產(chǎn)量負(fù)相關(guān)性達(dá)極顯著水平（r＝－0.432 71）。總穗數(shù)和穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（r分別為 0.463 47和0.651 37），千粒重與產(chǎn)量呈不顯著正相關(guān)。表2

表2 中密度下雌雄開(kāi)花間隔期與產(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation analysis of ASI between yield and its components in intermediate density

不同年代自交系A(chǔ)SI平均為2.7 d，產(chǎn)量平均為8 943.8 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系A(chǔ)SI差異不顯著，產(chǎn)量水平差異顯著（P＝0.000 9），80年代自交系產(chǎn)量水平＞70年代＞90年代＞60年代。70及80年代自交系產(chǎn)量極顯著高于 60年代，90年代極顯著低于 80年代，其他年代間差異為達(dá)極顯著水平。

ASI隨新老自交系的更替總體呈減小趨勢(shì)，每年代約減小0.2 d，產(chǎn)量隨自交系的更替整體呈增加趨勢(shì)，90年代自交系產(chǎn)量水平較 80年代呈下降趨勢(shì)，60～80年代期間產(chǎn)量增加幅度明顯高于60～90年代，前者每年代增產(chǎn)1 672.300 kg／hm2，后者增產(chǎn)430.300 kg／hm2。對(duì)ASI及產(chǎn)量與年代分別進(jìn)行直線擬合，回歸關(guān)系不顯著。圖2

圖2 中密度下 ASI與產(chǎn)量隨年代變化Fig．2 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in intermediate density

2.3 高密度下部分性狀的相關(guān)性

在75 000株／hm2密度條件下，ASI與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)分析表明，ASI與產(chǎn)量和總穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān) （r分別為 －0.536 83和－0.446 55），與千 粒 重 呈 顯 著 負(fù)相 關(guān) （r＝－0.377 17），與穗粒數(shù)呈不顯著負(fù)相關(guān)?？偹霐?shù)、穗粒數(shù)及千粒重與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)（r分別為0.586 64、0.712 99和0.440 65）。表3

表3 高密度下雌雄開(kāi)花間隔期與產(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation analysis of ASI between yield and its components in high density

不同年代自交系A(chǔ)SI平均為3.0d，產(chǎn)量平均為9 674.6 kg／hm2。方差分析表明，不同年代自交系間ASI無(wú)顯著差異，產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平（P＝0.012 2）。70、80、90年代間自交系產(chǎn)量差異不顯著，均顯著高于60年代，且70、80年代產(chǎn)量極顯著高于60年代，其他年代間差異未達(dá)到顯著水平。

ASI隨新老自交系的更替而減小，產(chǎn)量隨自交系的更替整體呈增強(qiáng)趨勢(shì)，20世紀(jì) 90年代產(chǎn)量略低于80年代，60～80年代期間產(chǎn)量增加幅度明顯高于60～90年代，前者每年代增產(chǎn)1 593.200 kg／hm2，后者增產(chǎn)439.450 kg／hm2。對(duì) ASI及產(chǎn)量與年代分別進(jìn)行直線擬合，回歸關(guān)系不顯著。圖1

圖3 高密度下 ASI與產(chǎn)量隨年代變化Fig．3 Evolution on ASI and yield of inbred lines in different years in high density

2.4 密度對(duì)不同年代自交系的 ASI及產(chǎn)量的影響

不同年代自交系 ASI整體上隨種植密度的增加而增加。隨密度增加新自交系A(chǔ)SI的變化率小于老自交系。60～90年代ASI變化率分別為0.30、0.28、0.15和0.02。不同年代品種的產(chǎn)量隨種植密度的提高而增加，新自交系產(chǎn)量提高率整體上大于老自交系。其中60年代變化率最小，為1.58，90年代變化率最大，為2.14。表明隨年代更替，新自交系A(chǔ)SI趨于穩(wěn)定，耐密性得到改良。圖4

圖4 不同密度下不同年代自交系 ASI及產(chǎn)量Fig．4 Effects of different densities on ASI and yield of inbred lines in different years

3 討 論

ASI是玉米自交系雌雄穗花期協(xié)調(diào)性的重要標(biāo)志，ASI值越小花期同步性越強(qiáng)，反之越差。ASI對(duì)逆境脅迫反應(yīng)敏感，開(kāi)花期若遇干旱［4］、遮光［6］、低氮［7］等逆境脅迫，ASI顯著增加，雌穗抽絲延遲，花粉活力下降，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。研究表明，隨著密度的增加，自交系 ASI增加。ASI平均值從15 000株／hm2時(shí)的2.5 d增加到45 000株／hm2時(shí)的 2.7 d，再到75 000株／hm2時(shí)的 3.0d。ASI與產(chǎn)量極顯著負(fù)相關(guān)，這種相關(guān)性隨密度增加呈增強(qiáng)趨勢(shì)。低密度時(shí)相關(guān)系數(shù)為 －0.454 73，高密度時(shí)為－0.536 83。這與慈曉科等［8］在相同密度梯度下對(duì)雜交種的研究結(jié)果基本相同。表明ASI值不僅可作為自交系耐旱性鑒定的重要指標(biāo)，也可作為玉米自交系耐密性鑒定的重要參考指標(biāo)。相關(guān)分析表明，在產(chǎn)量構(gòu)成因素中，穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響最大，其次為穗數(shù)，再次為千粒重。李召鋒等［9］研究表明行粒數(shù)對(duì)自交系產(chǎn)量的影響最 大。茹 高林［10］、王曉 東等［11］研 究了 玉米新老自交系性狀的演變，指出行粒數(shù)的改良是玉米自交系產(chǎn)量提高的主要原因。因此，可以推測(cè)行粒數(shù)的改良是玉米自交系穗粒數(shù)增加的主要原因。在今后優(yōu)良玉米自交系的選育中，可通過(guò)增加行粒數(shù)以提高穗粒數(shù)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)耐密性的選擇，以提高玉米自交系群體產(chǎn)量，最終解決生產(chǎn)上制種產(chǎn)量低的問(wèn)題［12］。

同一密度下，新自交系的 ASI較老自交系呈降低趨勢(shì)，密度越高，這種趨勢(shì)越明顯。低密度下直線擬合方程回歸系數(shù)b＝－0.036 5，決定系數(shù)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。自交系的產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，這種趨勢(shì)隨種植密度的增加而增強(qiáng)。低密度下產(chǎn)量隨年代演變的直線擬合方程回歸系數(shù)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。試驗(yàn)結(jié)果與茹高林［10］、孫琦等［13］的研究基本相同。表明玉米自交系 ASI的改良是產(chǎn)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呈波動(dòng)狀態(tài)，90年代下降明顯。這可能是在早期自交系選育過(guò)程中，ASI尚未引起育種家足夠的關(guān)注，而近期加大了對(duì)ASI的選擇。但研究結(jié)果同時(shí)表明，60～80年代自交系產(chǎn)量得到了持續(xù)改良，而 90年代較 80年代產(chǎn)量有所降低。這 與茹 高林［10］、慈 曉科［14］等 的結(jié) 論不同，這可能是試驗(yàn)地點(diǎn)間生態(tài)環(huán)境的差異造成的。茹高林等［10］研究指出，在逆境地區(qū)新老玉米雜交種更替過(guò)程中的產(chǎn)量增益大于逆境條件弱的地區(qū)，抗逆性的增強(qiáng)是新品種獲得較高產(chǎn)量的重要原因之一，新自交系的抗倒伏性及抗病性較老自交系顯著改良［14］。新疆是典型了荒漠綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，在灌溉得到保證的情況下，與內(nèi)地相比逆境脅迫相對(duì)較輕，90年代自交系抗逆性改良對(duì)產(chǎn)量增益的貢獻(xiàn)可能在新疆生態(tài)條件下未得到充分表達(dá)。

4 結(jié) 論

4.1 在低、中、高三種密度下，自交系的 ASI值分別為 2.5、2.7和 3.0d，隨著密度的增加，ASI值增大，但差異未達(dá)顯著水平。產(chǎn)量分別為 3 635.7、8 943.8和9 674.6 kg／hm2，隨著密度的增加，產(chǎn)量增加顯著，高密度產(chǎn)量顯著高于低密度產(chǎn)量。

4.2 在低、中、高三種密度下，ASI與產(chǎn)量均呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 －0.454 73，－0.432 71和 －0.536 83。在高密度條件下，ASI與總穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.446 55），與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.377 17）。

4.3 隨著年代的更替，ASI值呈下降趨勢(shì)，每年代約減小0.2 d。產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)，即新自交系的產(chǎn)量潛力顯著高于老自交系，密度越大這種趨勢(shì)越明顯。

4.4 隨著密度增加，新自交系 ASI值增加幅度小于老自交系，產(chǎn)量增加幅度高于老自交系，說(shuō)明新自交系耐密性較老自交系強(qiáng)，耐密性得到了較大改良。

4.5 ASI值可作為自交系耐密性鑒定的重要參考指標(biāo)。

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［12］謝振江，李明順，李新海，等.華北地區(qū)骨干玉米自交系農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性［J］.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38（3）：265－268. XIE Zhen－jiang，LI Ming－shun，LI Xin－h(huán)ai，et al.（2007）.Relativity between yields and agronomic traits of major maize inbred lines of north China［J］.Journal of Shenyang Agricultural University，38（3）：265－268（in Chinese）.

［13］孫琦.我國(guó)不同年代主推玉米品種耐旱抗病性的變化趨勢(shì)［D］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士論文，2012. SUN Qi.（2012）.Trend of drought tolerance and diseases resistance in Chinese m ainly spreading maize cultivar from different decades［D］.PhD Dissertation.Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing.（in Chinese）

［14］慈曉科.我國(guó)不同年代玉米品種及其親本自交系的演變規(guī)律［D］.泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)博士論文，2011. CI Xiao－ke.（2011）.Changes of maize cultivars and their parent lines released at different years in China［D］.PhD Dissertation.Shandong Agricultural University，Taian.（in Chinese）

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

A

1001－4330（2016）09－1595－07

10.6048／j.issn.1001－4330.2016.09.004

2016－04－06

國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系烏魯木齊試驗(yàn)站項(xiàng)目（CARS－02－68）；自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)（KY2015066）；新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院優(yōu)秀青年科技人才基金（xjnky－2012－13）；新疆自治區(qū)攻關(guān)重大專項(xiàng)（201230116－2）

雷志剛（1968－），男，安徽桐城人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向?yàn)榍噘A玉米育種，（E－mail）375920325＠qq.com

（Cotresponding author）：梁曉玲（1963－），女，甘肅臨洮人，研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛衩走z傳育種，（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）