干旱脅迫下玉米雜交種主要農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢(shì)比較

董春林，張 正，蔣 丹，楊 睿，李 巍

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，有機(jī)旱作山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黃土高原東部旱作節(jié)水技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031；2.山西轉(zhuǎn)型綜合改革示范區(qū)管委會(huì)，山西太原030032）

玉米是我國主要糧食、飼料和工業(yè)原料，對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。然而由于近年來全球氣候變暖，導(dǎo)致干旱越來越嚴(yán)重，而玉米屬于對(duì)水分脅迫較為敏感的作物，很多研究表明，干旱很大程度上影響玉米生長發(fā)育及其產(chǎn)量[1-3]。因此，干旱是限制我國玉米生產(chǎn)發(fā)展的重要影響因素之一[4]。

雜種優(yōu)勢(shì)是指雜種F1個(gè)體在生長勢(shì)、適應(yīng)性以及產(chǎn)量等方面優(yōu)于親本的現(xiàn)象。在生產(chǎn)實(shí)踐中，育種工作者利用雜種優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象對(duì)作物進(jìn)行遺傳改良，提高其產(chǎn)量和抗性等品質(zhì)[5]。

本試驗(yàn)選用16 個(gè)自交系組配成9 個(gè)組合，分析比較了干旱條件下親本自交系和雜交種在主要農(nóng)藝性狀上的變化及其雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，以期選擇出抗旱性較好的自交系及其雜交組合，給玉米抗旱育種工作提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

表1 材料名稱及編號(hào)

選擇16 份綜合性狀好并能適應(yīng)旱棚種植的自交系及其雜交種（表1）進(jìn)行試驗(yàn)，均由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

2018 年6 月10 日，在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心東陽試驗(yàn)基地旱棚利用人工控水池栽模式進(jìn)行鑒定。采用隨機(jī)區(qū)組法，小區(qū)面積6.0 m2。每個(gè)品種每個(gè)處理1 個(gè)池子，南北行向種植5 行玉米，每行10 株，中間3 行作為3 個(gè)重復(fù)，共16 個(gè)池子。采用條播等行距種植，播種深度為5 cm。肥料作為底肥一次性施入。播種前保持田間持水量的80%±5%，播種、覆土2 cm。在不同生育時(shí)期視墑情補(bǔ)水，保持土壤含水量為田間持水量的55%±5%（中度干旱脅迫），以便保證一定產(chǎn)量。其他栽培管理同大田管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

調(diào)查自交系和雜交種所有植株的株高、穗位高、空稈率；并室內(nèi)考察其單株自交果穗的穗質(zhì)量，計(jì)算中親優(yōu)勢(shì)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進(jìn)行計(jì)算和作圖，使用SPSS 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下各自交系及其雜交種的主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

從表2 可以看出，干旱脅迫下，各自交系材料及雜交種生長均受到抑制。自交系材料中PH4CV株高最高，為174.33 cm，而鄭651 株高最低，僅為104.50 cm；雜交種鄭單7153 株高達(dá)到203.50 cm，其次為偉科702，株高為192.67 cm。穗位高方面，雜交種鼎優(yōu)919 的母本優(yōu)72 最高，為69.83 cm，WK798-2 穗位高僅為39.33 cm；而其對(duì)應(yīng)的雜交種偉科702 穗位高在所有雜交種中最高，達(dá)到97.50cm。自交系WK858 空稈率最高，為93.75%，其次是鄭653，空稈率為91.55%；雜交種鄭單7137 空稈率最低，僅為5.56%。與自交系親本相比，雜交種的株高、穗位高均增加，而空稈率則顯著下降，說明具有一定的雜種優(yōu)勢(shì)。

表2 干旱脅迫下各自交系及其雜交種的主要農(nóng)藝性狀比較

2.2 干旱脅迫下雜交種產(chǎn)量表現(xiàn)

由表3 可知，雜交種小區(qū)平均產(chǎn)量為717.78 g，其中，高于平均水平的有鄭單958、鄭單7168 和鄭單7153；而高于單穗平均產(chǎn)量的有4 個(gè)，分別為鄭單958、鼎優(yōu)919、鄭單7167 及鄭單7153。結(jié)合表2中空稈率分析，單穗產(chǎn)量為99.00 g 的鄭單7153 空稈率為9.22%，小區(qū)產(chǎn)量為2 035.00 g，表現(xiàn)最好。其次，鄭單7168 小區(qū)產(chǎn)量為965.00 g。第3 是鄭單958，小區(qū)產(chǎn)量為785.00 g，高于平均產(chǎn)量。而鼎優(yōu)919 雖然單穗產(chǎn)量高，但由于其空稈率高達(dá)52.50%，導(dǎo)致其小區(qū)產(chǎn)量僅為370.00 g。

表3 干旱脅迫下9 個(gè)雜交種的產(chǎn)量比較 g

2.3 干旱脅迫下各試驗(yàn)材料的中親優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)

從表4 可以看出，干旱脅迫條件下，9 個(gè)雜交種的中親優(yōu)勢(shì)差異顯著。其中，先玉335 的雜種優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象最小，其株高的中親優(yōu)勢(shì)為11.00%；鄭單7153（鄭653 和鄭641 組合）的穗位高中親優(yōu)勢(shì)為95.01%，顯著高于其他組合，其株高中親優(yōu)勢(shì)為53.97%，僅次于鄭單7168（鄭651 和鄭654 組合）。

表4 干旱脅迫下9 個(gè)雜交種的中親優(yōu)勢(shì)比較 %

3 結(jié)論與討論

通過對(duì)9 個(gè)雜交種及其親本自交系干旱脅迫下主要農(nóng)藝性狀的測(cè)定，比較其對(duì)應(yīng)雜種優(yōu)勢(shì)指數(shù)，可以看出，玉米自交系間的抗旱性存在較大差異，篩選出抗旱性較好的雜交種鄭單7153 和鄭單7168，其對(duì)應(yīng)的自交系組合為鄭653×鄭641 和鄭651×鄭654。

干旱是玉米生長的主要的非生物限制因子之一，季節(jié)性干旱是影響我國干旱與半干旱地區(qū)玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的主要限制因子[6]。有研究表明，干旱脅迫主要影響玉米正常生理代謝以及光合作用[7-9]。張仁和等[7]研究表明，對(duì)2 個(gè)抗旱性不同的玉米，干旱脅迫影響其植株生長和光合作用，使植株生物量顯著下降。常敬禮等[10]研究表明，水分脅迫下玉米葉片光合速率隨脅迫增強(qiáng)而下降。王業(yè)建等[11]試驗(yàn)證明，干旱脅迫對(duì)玉米植株生長起到抑制作用，株高、穗位高等顯著降低。本試驗(yàn)中，干旱脅迫下自交系和雜交種生長均受到抑制，且不同基因型對(duì)干旱的反應(yīng)程度不同。有研究表明，玉米單株產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象表現(xiàn)突出[12-13]。另外，玉米株型及穗部性狀也具有很強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)[14]。

本試驗(yàn)通過對(duì)干旱脅迫下雜種優(yōu)勢(shì)指數(shù)分析，并對(duì)親本自交系進(jìn)行綜合抗旱性評(píng)價(jià)，篩選出抗旱性較好的雜交種鄭單7153 和鄭單7168，后期應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行抗旱性生理生化指標(biāo)分析，并且通過不斷引進(jìn)外來新物種，利用雜種優(yōu)勢(shì)，培育抗旱性更好的玉米雜交種。