不同組配方式的紫玉米產(chǎn)量性狀研究

不同組配方式的紫玉米產(chǎn)量性狀研究

紫色玉米以其谷物的顏色而聞名。普通玉米、糯米玉米、糯米玉米和爆炸玉米都有紫色種子。紫玉米的籽?？杉庸こ擅娣酆兔坠┦秤?也可在乳熟期采收用作鮮食,又可提取花青素用于保健食品、藥品、飲品及化妝品等。紫玉米的穗軸、雄穗、苞葉都可作為提取花青素的原料。美國、法國、韓國等國家研究發(fā)現(xiàn),在諸多植物花青素中,紫玉米花青素的功效最佳、含量最高。但是,世界紫玉米資源極其缺乏、種質(zhì)基礎(chǔ)特別狹窄,選育出花青素和籽粒產(chǎn)量均高的品種難度較大。沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)特種玉米研究所經(jīng)過多年研究表明,紫玉米的果皮顏色具有可在F1代表現(xiàn)顯性的遺傳特點,無論以紫玉米與紫玉米,還是紫玉米與非紫玉米的正反交組配,都可育成紫玉米雜交種。這為紫玉米雜交種的親本材料選擇和種質(zhì)資源挖掘利用創(chuàng)造了有利條件。因此,在紫玉米種質(zhì)資源缺乏的情況下可以通過對非紫玉米資源的利用,更容易地選育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗性優(yōu)良的紫玉米新品種。紫玉米的重要價值在于紫玉米花青素,因此除了籽粒產(chǎn)量以外,花青素含量及產(chǎn)量也是衡量紫玉米品種的重要技術(shù)指標(biāo)。國內(nèi)外對紫玉米育種及紫玉米花青素含量的研究較少,本研究通過紫玉米與紫玉米、紫玉米與非紫玉米的不同組合,對不同組配方式的雜交種花青素含量、單位面積花青素產(chǎn)量以及花青素在植株不同部位的分布進行研究,旨在為紫玉米新品種選育、種質(zhì)資源的創(chuàng)新和利用提供參考。1材料和方法1.1自交系及其雜交組合試材為沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)特種玉米研究所選育的玉米自交系及其雜交組合,由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)特種玉米研究所提供。包括18個自交系(表1)和以不同組配方式形成的16個紫玉米雜交組合(表2)。1.2小區(qū)布局及密度試驗于2011年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田進行,試驗田地勢平坦,肥力中等。隨機區(qū)組排列,6行區(qū),行長4m,小區(qū)面積14.4m2,3次重復(fù)。種植密度50000株/hm2。按常規(guī)生產(chǎn)進行田間管理。1.3測量設(shè)計和方法1.3.1含水量測定總含水量成熟期收獲小區(qū)中間4行,風(fēng)干后測定籽粒產(chǎn)量及含水量,以含水量14%計產(chǎn)。每個組合取有代表性的15穗室內(nèi)考種,指標(biāo)包括:穗長、禿尖長、穗粗、軸粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重。1.3.2熟后取樣方法雄穗在散粉初期取樣,籽粒、穗軸和苞葉在成熟后取樣。測定方法采用pH示差法,根據(jù)Rapisardaetal.andLoScalzoetal.的方法,并稍加改進。1.4處理數(shù)據(jù)采用Excel和DPS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。2結(jié)果與分析2.1不同組織法的紫玉米產(chǎn)量、花青素含量和花青素含量的比較2.1.1紫細胞度對紫玉米穗部性狀的影響從表3可以看出,不同組配方式的紫玉米組合間產(chǎn)量差異很大?？傮w上,紫非糯玉米與糯玉米雜交的產(chǎn)量明顯高于其它組合。其中紫-21的籽粒產(chǎn)量最高,為13408.04kg/hm2,紫-24次之,為13398.55kg/hm2。有少部分紫糯×糯玉米組合表現(xiàn)出較突出的產(chǎn)量,如紫-29、紫-28。該結(jié)果可能與紫玉米、糯玉米的遺傳基礎(chǔ)狹窄、配合力較低有關(guān)。因此,僅就紫色性狀而言,紫非糯玉米×非紫非糯玉米可能獲得產(chǎn)量更高的組合,在這種組配方式中,其親緣關(guān)系較遠且資源豐富,可表現(xiàn)出較強的雜種優(yōu)勢。此外,在紫品-7(深紫非糯×深紫糯)上表現(xiàn)的產(chǎn)量特別低的現(xiàn)象也可能與其植株紫色、花青素含量高而葉綠素含量低使光合能力較弱有關(guān)。由表4可知,不同組配方式的紫玉米穗部性狀差異很大。總體上看,紫非糯玉米與糯玉米雜交,其組合的有效穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重均高于紫糯玉米與糯玉米組合。可見紫非糯玉米與糯玉米雜交組合有效地改良了紫玉米的穗部性狀,從而提高了紫玉米產(chǎn)量。2.1.2各組配方式含紫玉米的1.對不同組配方式的紫玉米花青素含量測定結(jié)果表明,深紫×深紫的花青素含量明顯高于其他組配方式(p<0.01),籽粒外觀顏色與親本顏色相同。淺紫×非紫的花青素含量顯著低于其他組配方式。在其他組配方式中,只有其中一個親本為紫色而另外一個為淺紫或非紫色即F1代為雜合的,外觀顏色呈現(xiàn)紫色但要淺于紫玉米親本。但是在這種組配方式下仍保持有較高的花青素含量,其中深紫×淺紫、非紫×深紫這2種組配方式的花青素含量達到深紫×深紫組配方式的75.91%和67.78%。說明通過深紫玉米與非深紫玉米甚至是非紫玉米雜交,也可獲得花青素含量較高的組合。綜合比較單位面積花青素產(chǎn)量。各組配方式果皮顏色的深淺的順序為:深紫×深紫>深紫×淺紫>非紫×深紫>淺紫×非紫。深紫×深紫的單位面積花青素產(chǎn)量大幅度高于其他組配方式(p<0.01)。結(jié)合表3、表5結(jié)果進行籽粒產(chǎn)量、花青素含量與籽?；ㄇ嗨禺a(chǎn)量的相關(guān)性分析,結(jié)果表明:籽粒花青素產(chǎn)量與籽?；ㄇ嗨睾恐g呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.95**(p<0.01);籽?；ㄇ嗨禺a(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量之間呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.57*(p<0.05)?？梢?在紫玉米自交系配合力未能得到顯著提高的情況下,也可以利用紫玉米與非紫玉米之間的組配,獲得較高的單位面積花青素產(chǎn)量。2.2玉米原漿的貯藏紫玉米穗軸、苞葉和雄穗花青素含量較高,易于采收和貯藏,是提取花青素的很好原料,可制成多種功能型產(chǎn)品,且去雄還有利于玉米增產(chǎn)。因此,對不同組配方式的紫玉米組合做了相關(guān)部分的花青素含量和產(chǎn)量研究。2.2.1不同處理組配方式結(jié)果表6的分析結(jié)果表明,深紫×深紫,穗軸花青素含量、產(chǎn)量均最高,大幅度高于其他組配方式(p<0.01),這與籽?；ㄇ嗨睾?、花青素產(chǎn)量變化趨勢相似。相關(guān)分析結(jié)果表明,穗軸花青素含量與籽?；ㄇ嗨睾砍蕵O顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.72**(p<0.01)。說明可以通過籽粒的顏色初步判斷穗軸的顏色。2.2.2不同組配方式紫品-7類枝葉花青素含量的測定各個組配方式的苞葉顏色,除紫品-7(綠色苞葉×深紫苞葉)為深紫外,其余僅局部顯現(xiàn)紫色,甚至均為綠色?；ㄇ嗨睾繙y定結(jié)果顯示,紫品-7苞葉花青素含量、花青素產(chǎn)量最高,大幅度地高于其他組配方式(p<0.01),這主要與親本表現(xiàn)型有關(guān)。若親本之一為紫株紫玉米,則雜交組合苞葉為深紫色。深紫苞葉×深紫苞葉,花青素含量可能更高,但受紫資源和葉綠素含量的限制,產(chǎn)量可能會有所下降。2.2.3雄穗花青素的配方深紫雄穗與綠色雄穗的正反交組合,紫玉米雄穗花青素含量、花青素產(chǎn)量最高?？傮w上,雄穗花青素產(chǎn)量主要由其花青素含量決定,盡管雄穗干物質(zhì)重量差異很大,但是其對花青素產(chǎn)量的貢獻率較小。表8的分析結(jié)果表明,若以獲得較高含量和產(chǎn)量的雄穗花青素為目標(biāo),則應(yīng)選用深紫雄穗紫株紫玉米自交系之間的組配。2.3不同組配方式對葉綠素產(chǎn)量的影響不同組配方式的紫玉米花青素總產(chǎn)量差異很大。如圖1所示,各種組配方式的花青素總產(chǎn)量高低順序為:深紫×深紫>深紫×淺紫>非紫×深紫>淺紫×非紫。深紫×深紫花青素總產(chǎn)量大幅度地高于其他組配方式(p<0.01),單純從獲得較高花青素產(chǎn)量的角度考慮,此種組配方式為最優(yōu)組合。但其中深紫×淺紫、非紫×深紫這2種組配方式花青素總產(chǎn)量也相對較高,為深紫×深紫的67.63%和48.30%。說明在紫玉米資源缺乏的情況下,通過深紫玉米與非深紫玉米雜交也可獲得較高的花青素產(chǎn)量,同時又可兼顧較高的籽粒產(chǎn)量。綜合表5、6、7和表8的結(jié)果可以看出,對紫玉米花青素總產(chǎn)量貢獻最大的是籽粒,其次是穗軸,最后是雄穗及苞葉。相關(guān)分析結(jié)果表明,總花青素產(chǎn)量與籽?；ㄇ嗨禺a(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.99**(p<0.01),總花青素產(chǎn)量與穗軸花青素產(chǎn)量間呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.86**(p<0.01),穗軸花青素產(chǎn)量與籽?；ㄇ嗨禺a(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.79**(p<0.01),雄穗花青素產(chǎn)量與苞葉花青素產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.80**(p<0.01)。3紫玉米及穗軸花青素含量研究結(jié)果表明,不同組配方式的紫玉米籽?；ㄇ嗨睾?、籽粒產(chǎn)量及籽?；ㄇ嗨禺a(chǎn)量差異均較大。深紫玉米×深紫玉米的籽?；ㄇ嗨睾孔罡?紫非糯玉米×糯玉米的產(chǎn)量最高。綜合考慮紫玉米花青素的產(chǎn)量,深紫玉米×深紫玉米的花青素產(chǎn)量顯著高于其他組配方式,但是本研究中紫玉米與非紫玉米雜交均屬紫玉米與糯玉米雜交,考慮到糯玉米的配合力相對較低,因此紫非糯玉米與非紫非糯玉米雜交的產(chǎn)量將會更高?？刂谱嫌衩仔誀畹挠嘘P(guān)基因至少在10個以上,其中包括控制果皮基因P1,控制紫色糊粉層的基因A1、A2、BZ1、BZ2、C1、C2、In、Pr和R等。其中,作用最大的是P1,且屬顯性性狀,可通過雜交、回交等多種方法將紫色基因聚合,在籽粒高產(chǎn)的同時保證花青素產(chǎn)量,從而培育出花青素含量較高的高產(chǎn)紫玉米品種。紫玉米不同組配方式的穗軸花青素含量、花青素產(chǎn)量結(jié)果與籽粒的結(jié)果相同,不同組配方式的雄穗、苞葉花青素含量及花青素產(chǎn)量差異較大,主要由親本類型決定。以獲得較高產(chǎn)量的雄穗、苞葉花青素含量及產(chǎn)量為育種目標(biāo),應(yīng)采用深紫雄穗×非深紫雄穗,深紫苞葉×非深