玉米雜交種穗部性狀對單株產(chǎn)量影響的研究

栗建枝 成鍇 趙太存

摘 要：對58個玉米雜交種的7個穗部性狀與單株產(chǎn)量間進(jìn)行相關(guān)和通徑分析，相關(guān)分析各性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)性由大到小依次為出籽率>行粒數(shù)>百粒重>穗行數(shù)>穗長>穗粗>禿尖；進(jìn)一步進(jìn)行通徑分析，各性狀與單株產(chǎn)量的直接效應(yīng)，由大到小依次為出籽率>穗粗>行粒數(shù)>百粒重>穗長>禿尖>穗行數(shù)。因此，出籽率對于提高產(chǎn)量是重要的，其次是行粒數(shù)和百粒重，協(xié)調(diào)好三者的關(guān)系，還要兼顧其他性狀的協(xié)調(diào)，才能實(shí)現(xiàn)單株產(chǎn)量的提高。

關(guān)鍵詞：玉米；果穗性狀；相關(guān)分析；通徑分析

文章編號： 1005-2690（2018）02-0096-03 中圖分類號： S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

當(dāng)前玉米生產(chǎn)和品種推廣均以提高產(chǎn)量為重點(diǎn)，玉米的產(chǎn)量是受多基因控制的[1]，是多個農(nóng)藝性狀共同作用的結(jié)果，而這些性狀之間又相互作用、相互影響[2]。有關(guān)農(nóng)藝性狀對玉米產(chǎn)量影響的大小，前人對此進(jìn)行過許多研究，但由于研究地區(qū)、研究材料的不同，分析結(jié)果也不一致。李軍虎等[3]研究發(fā)現(xiàn)果穗長、行粒數(shù)和千粒重對產(chǎn)量影響較大；梁曉玲等[4]認(rèn)為千粒重、穗粗、穗長、出籽率對產(chǎn)量影響較大；廣成等[5]報道果穗長、穗粗、出籽率對產(chǎn)量影響較大；何代元等[6]發(fā)現(xiàn)穗長、穗粗、千粒重對產(chǎn)量影響較大；劉帆等[7]認(rèn)為穗行數(shù)和行粒數(shù)對產(chǎn)量影響較大；王大春等[8]認(rèn)為果穗長和穗行數(shù)對產(chǎn)量影響較大；岳堯海等[9]認(rèn)為行粒數(shù)、穗長、千粒重對產(chǎn)量影響較大；樂素菊等[10]、李永洪等[11]認(rèn)為在鮮穗期，對產(chǎn)量作用最大的因素是穗長，而在完熟期，對產(chǎn)量作用最大的為行粒數(shù)；謝振江等[12]認(rèn)為提高株粒數(shù)是提高玉米自交系產(chǎn)量的最重要因素。還有一些玉米育種工作者對玉米雜交種的產(chǎn)量及主要性狀進(jìn)行相關(guān)和通徑分析[13～15]。

本研究從優(yōu)良玉米雜交種穗部農(nóng)藝性狀的遺傳入手，對影響和控制玉米產(chǎn)量的幾個主要農(nóng)藝性狀做了相關(guān)與通徑分析，了解每個農(nóng)藝性狀對玉米產(chǎn)量形成的相對重要性，為選育高產(chǎn)雜交種和當(dāng)?shù)赜衩咨a(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

2016年在山西省農(nóng)科院谷子所試驗(yàn)田進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)地為沙壤土，肥力中上等，有機(jī)質(zhì)含量1.86 g/kg，全N含量74 mg/kg，堿解N含量58.99 mg/kg，速效P含量6.89 mg/kg，速效K含量195 mg/kg。前茬為玉米，秋收結(jié)束，粉碎秸稈，即時深翻還田，上凍前旋耕時施硝酸磷肥600 kg/hm2，復(fù)合肥300 kg/hm2，玉米拔節(jié)期追施尿素300 kg/hm2。播種后噴施玉米專用除草劑，玉米生長中期無灌溉，自然降水，拔節(jié)期人工除草2次。

1.2 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)品種由國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系長治綜合試驗(yàn)站提供，有裕豐201、龍生2號、華美368、潤民336、先玉335等58個玉米雜交種。田間設(shè)計按隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，采用機(jī)械劃行，人工播種。每個品種種5行，行長為5 m，行距為0.57 m，株距為0.26 m，密度為67 500 kg/hm2。田間管理、調(diào)查記載與一般試驗(yàn)相同，乳熟期每小區(qū)在中間1行調(diào)查10株，測定株高、穗位，收獲時，每小區(qū)取2行果穗，去大去小選取20穗，充分風(fēng)干，進(jìn)行穗長、穗粗、禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、出籽率、產(chǎn)量等項(xiàng)目考種。

1.3 統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)處理與分析應(yīng)用Excel和DPS軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)分析

從表1主要農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量相關(guān)分析的相關(guān)系數(shù)可以看出，各性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)性由大到小依次為出籽率>行粒數(shù)>百粒重>穗行數(shù)>穗長>穗粗>禿尖，除禿尖與單株產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)外，其余性狀不同程度地與單株產(chǎn)量成正相關(guān)，出籽率與單株產(chǎn)量達(dá)到顯著相關(guān)。說明無禿尖或禿尖小，其他性狀優(yōu)良，才可以提高玉米雜交種的產(chǎn)量。

從表1還可看出，穗長與穗粗、禿尖、穗行數(shù)、百粒重呈負(fù)相關(guān)，與出籽率為正相關(guān)，與行粒數(shù)為顯著正相關(guān)；穗粗與禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)為正相關(guān)，與百粒重為負(fù)相關(guān)，與出籽率為顯著負(fù)相關(guān)；禿尖與百粒重為正相關(guān)，與穗行數(shù)、行粒數(shù)為負(fù)相關(guān)，與出籽率為顯著負(fù)相關(guān)；穗行數(shù)與行粒數(shù)為負(fù)相關(guān)；行粒數(shù)與出籽率為負(fù)相關(guān)。由此說明，各個性狀的關(guān)聯(lián)性很大，在育種過程中對各性狀進(jìn)行選擇或改良時，應(yīng)當(dāng)注重各性狀的特點(diǎn)和相互作用，具體分析和改良優(yōu)選后才能應(yīng)用。

由表1相關(guān)分析表明，7個主要穗部性狀與單株產(chǎn)量有不同程度的相關(guān)，但相關(guān)程度的大小并不能完全代表各性狀對提高單株產(chǎn)量的決定性和重要性。各性狀間存在著相互作用，而相互作用的大小，通過通徑分析進(jìn)一步明確。

2.2 農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的通徑分析

從表2果穗主要性狀與單株產(chǎn)量的通徑分析結(jié)果可以看出，各穗部性狀對單株產(chǎn)量直接通徑系數(shù)除禿尖和穗行數(shù)為負(fù)向效應(yīng)外，其他都為正向效應(yīng)。各穗部性狀與單株產(chǎn)量的直接效應(yīng)，由大到小依次為出籽率>穗粗>行粒數(shù)>百粒重>穗長>禿尖>穗行數(shù)。由分析結(jié)果得出出籽率對單株產(chǎn)量的直接作用最大。

2.2.1 穗長對單株產(chǎn)量的效應(yīng)

穗長對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.018 3，與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.056 8。通過穗粗、百粒重對單株產(chǎn)量所起的間接作用為較小的負(fù)向效應(yīng)，通過穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率的間接作用均為正值。從間接通徑系數(shù)看，穗粗、百粒重制約穗長發(fā)揮增產(chǎn)的作用。從相關(guān)系數(shù)看，穗長與穗粗、禿尖、穗行數(shù)、百粒重的相關(guān)系數(shù)為-0.117 1、-0.111 8、-0.133 3、-0.142 8，但與出籽率呈正相關(guān)。所以在對穗長性狀選擇或改良時，要同時協(xié)調(diào)穗粗、禿尖、穗行數(shù)和百粒重的關(guān)系。

2.2.2 穗粗對單株產(chǎn)量的效應(yīng)

穗長對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.460 8，為第2位，與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.006 7，處于第6位。通過行粒數(shù)對單株產(chǎn)量所起的間接作用為正向效應(yīng)，通過其他穗部性狀對單株產(chǎn)量所起的間接作用均為負(fù)向效應(yīng)。從間接通徑系數(shù)看，制約穗粗發(fā)揮增產(chǎn)作用的因素較多。從相關(guān)系數(shù)看，穗粗與百粒重的相關(guān)系數(shù)為-0.076 6，呈負(fù)相關(guān)，與出籽率的相關(guān)系數(shù)為-0.558 7，呈顯著負(fù)相關(guān)。適當(dāng)?shù)卦黾铀氪帜軌蛱岣邌沃甑漠a(chǎn)量，但穗粗包括軸粗和籽粒深，若籽粒不深，單純的軸粗而使單株產(chǎn)量增加作用不大，所以在對穗粗性狀選擇或改良時，要同時協(xié)調(diào)出籽率、穗行數(shù)和百粒重的關(guān)系。

2.2.3 禿尖對單株產(chǎn)量的效應(yīng)

禿尖對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.054 4，與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為-0.273 3，呈顯著負(fù)相關(guān)。通過穗長、行粒數(shù)、出籽率對單株產(chǎn)量所起的間接作用為負(fù)向效應(yīng)，通過穗粗、穗行數(shù)、百粒重的間接作用為正向效應(yīng)。

2.2.4 穗行數(shù)對單株產(chǎn)量的效應(yīng)

穗行數(shù)對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.101 9，為第7位，與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.069，為第4位。通過穗長、行粒數(shù)對單株產(chǎn)量所起的間接作用為負(fù)向效應(yīng)，通過穗粗、禿尖、百粒重和出籽率對單株產(chǎn)量所起的間接作用均為正向效應(yīng)。從間接通徑系數(shù)看，穗長、行粒數(shù)制約穗行數(shù)發(fā)揮增產(chǎn)的作用。從相關(guān)系數(shù)看，穗行數(shù)與穗長、禿尖和行粒數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.133 3、-0.061 8、-0.017 4，呈負(fù)相關(guān)，但與穗粗、百粒重和出籽率呈正相關(guān)。所以選擇穗行數(shù)的育種材料或?qū)λ胄袛?shù)性狀進(jìn)行選擇和改良時，要協(xié)調(diào)好穗長、行粒數(shù)的關(guān)系。

2.2.5 行粒數(shù)對單株產(chǎn)量的效應(yīng)

行粒數(shù)對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.260 5，為第3位，與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.197 5，為第2位。通過百粒重對單株產(chǎn)量所起的間接作用為負(fù)向效應(yīng)，其他性狀對單株產(chǎn)量所起的間接作用均為正向效應(yīng)，說明行粒數(shù)對提高產(chǎn)量作用較大。所以在選擇高產(chǎn)組合時，要協(xié)調(diào)好行粒數(shù)和百粒重的關(guān)系。

2.2.6 百粒重對單株產(chǎn)量的效應(yīng)

行粒數(shù)對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.080 1，為第4位，與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.108 1，為第3位。除通過出籽率對單株產(chǎn)量所起的間接作用為正向效應(yīng)以外，其他性狀的間接作用均為負(fù)向效應(yīng)[16]，和前人研究結(jié)果一致。說明百粒重對單株產(chǎn)量的作用受穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖的影響，所以在育種材料選擇時要注重百粒重，同時要協(xié)調(diào)好穗行數(shù)、行粒數(shù)與百粒重的關(guān)系。

2.2.7 出籽率對單株產(chǎn)量的效應(yīng)

出籽率對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.817 0，為第1位，與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.524 1，為第1位，達(dá)到了顯著相關(guān)。通過穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)對單株產(chǎn)量所起的間接作用為負(fù)向效應(yīng)，通過穗長、禿尖、百粒重的間接作用為正向效應(yīng)。出籽率與穗粗、禿尖呈顯著負(fù)相關(guān)，說明穗粗、禿尖的關(guān)系對出籽率有制約，所以選擇和改良出籽率的材料時，要協(xié)調(diào)好穗粗、禿尖的關(guān)系。

3 結(jié)論與討論

（1）從相關(guān)和通徑分析的結(jié)果看出，各性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)的結(jié)果不一致。說明各性狀之間的相互作用是復(fù)雜的，既相輔相成，也互相制約，所以在進(jìn)行育種時，在注重某個性狀的選擇時，要兼顧到其他性狀的協(xié)調(diào)。

（2）出籽率對于提高產(chǎn)量是重要的，其次是行粒數(shù)和百粒重。它們對單株產(chǎn)量的作用較大，同時也受其他性狀的制約。在對它們進(jìn)行選擇時要協(xié)調(diào)好穗長、穗粗、百粒重與行粒數(shù)、百粒重與穗行數(shù)之間的關(guān)系，不能為了一個性狀的調(diào)節(jié)，而不顧其他性狀的制約和關(guān)系。

（3）本研究的結(jié)論與前人的研究結(jié)果有區(qū)別，可能是選用材料、生態(tài)、地理?xiàng)l件、所選性狀不同等因素造成的。所以應(yīng)用通徑分析方法對育種材料進(jìn)行分析時，應(yīng)在特定生態(tài)條件下進(jìn)行。玉米育種針對某性狀進(jìn)行改良和選擇時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代育種方法，同時要根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域氣候、地理、生產(chǎn)等的實(shí)際，才能更快更好地選育出品質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高的雜交組合。

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（收稿日期：2017-11-29）