玉米穗位高、株高和子粒重的關(guān)系

玉米穗位高、株高和子粒重的關(guān)系

影響玉米產(chǎn)量穩(wěn)定的因素包括品種和相應(yīng)的栽培措施，以及生物和非生物的相對(duì)生境壓力。黃淮海霞玉米區(qū)是中國(guó)的第二塊玉米生產(chǎn)區(qū)。然而，該地區(qū)位于溫帶和亞熱帶的過渡帶，經(jīng)常發(fā)生不良的天氣，如暴雨和雨。每年的產(chǎn)量損失為5%10%，在特殊年份達(dá)到50%以上。因此，如何選擇抗逆反伏能力強(qiáng)的優(yōu)良品種已成為玉米育種家討論的問題。根系不發(fā)達(dá)，穗高太高是玉米植株坍塌的主要原因。其中，由于氣生根發(fā)育緩慢，根系發(fā)育不良，兔子的重量主要發(fā)生在玉米生長(zhǎng)發(fā)育的早期階段（主要是收獲階段的粉末前）。人工栽培可以用來補(bǔ)償高產(chǎn)，但通常不對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生重大影響。由于莖高度過高，植物重心過高，這種背景很難實(shí)施有效的抗逆措施，這將給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的損失。對(duì)于一定大小的玉米，如果根系大小、穗高、穗高和種子粒重的性能，應(yīng)增加或減少植株重心，以提高或改善穗高和穗高的比例。降低植株重心，提高玉米抗逆反伏能力。在本研究中，采用四種類型的黃巖和20種美國(guó)雜交后代的20個(gè)二環(huán)路系，采用c試驗(yàn)來設(shè)計(jì)葉片內(nèi)的橫截面，葉片內(nèi)的高度、葉片高度、葉片高度和子粒重量的特性，以研究它們之間的遺傳關(guān)系，為抗彎玉米育種提供一種新策略。1材料和方法1.1黃改系和z舞昌系的雜交研究2008年冬在海南以20個(gè)美國(guó)優(yōu)良雜交種選育的20個(gè)二環(huán)系為母本,以黃改系P72、新7紅、K17和Z舞昌523為父本,按NCⅡ遺傳設(shè)計(jì)組配了80個(gè)雜交組合,用于玉米穗上節(jié)間數(shù)、株高、穗位高和子粒重性狀的配合力分析.1.2完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)2009年夏把80個(gè)雜交組合分別種植在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)和?？h農(nóng)科所.采取完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),2次重復(fù),單行區(qū),行距0.67m,株距0.22m,每行20株.1.3穗上節(jié)位和子粒重的測(cè)量吐絲后每個(gè)重復(fù)的每個(gè)材料選擇有代表性的10株用于株高、穗位高和穗上節(jié)間數(shù)等性狀的測(cè)量.從地面到雄穗頂端的高度為株高,從地面到第1個(gè)果穗著生節(jié)位的高度為穗位高,第1個(gè)果穗著生節(jié)位以上節(jié)間數(shù)為穗上節(jié)間數(shù).成熟后以行為單位收獲果穗行頭除外,脫粒后稱取每行的子粒重作為小區(qū)產(chǎn)量(子粒重).1.4形態(tài)性狀的統(tǒng)計(jì)處理利用SAS軟件對(duì)各性狀進(jìn)行方差分析,并計(jì)算各變量間的相關(guān)系數(shù),利用Excel的統(tǒng)計(jì)功能進(jìn)行通徑分析,并利用GWBASTC軟件計(jì)算性狀的一般配合力和總配合力.2結(jié)果與分析2.1基因型間及雜交間穗上節(jié)數(shù)性狀的比較對(duì)80個(gè)雜交組合的株高、穗位高、穗上節(jié)間數(shù)及穗位高/株高性狀進(jìn)行方差分析(表1).結(jié)果表明,除穗上節(jié)間數(shù)外,其它性狀在不同基因型間和不同地點(diǎn)間的差異都達(dá)到了極顯著水平.進(jìn)一步的遺傳分析表明,雖然父本穗上節(jié)間數(shù)的差異極顯著,但母本間的差異并不顯著,從而直接決定了不同基因型組合間穗上節(jié)間數(shù)差異不顯著,說明雜交種的穗上節(jié)間數(shù)可能表現(xiàn)為中親遺傳.相反,穗位高/株高性狀的差異無論在父本間、母本間還是雜交組合間,其差異都達(dá)到了顯著或極顯著水平,說明穗位高/株高可以作為衡量植株重心的一個(gè)重要的科學(xué)指標(biāo).2.2產(chǎn)量與穗位高、株高的通徑分析對(duì)株高、穗位高、穗上節(jié)間數(shù)、穗位高/株高及子粒重性狀之間的相互關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)性分析(表2).結(jié)果表明,株高、穗位高及穗位高/株高與子粒重之間都表現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系,穗上節(jié)間數(shù)與子粒重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但其相關(guān)性并沒有達(dá)到顯著,而穗上節(jié)間數(shù)與穗位高/株高呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系.由于產(chǎn)量(子粒重)是植株各性狀之間相互協(xié)調(diào)和制約關(guān)系的最終體現(xiàn),簡(jiǎn)單的相關(guān)性分析并不能反應(yīng)它們與子粒重之間的真實(shí)關(guān)系.與相關(guān)性分析相比,通徑分析更能體現(xiàn)植株各性狀對(duì)產(chǎn)量的直接影響.進(jìn)一步的通徑分析(表3)結(jié)果表明,株高的確與子粒重呈正相關(guān),是提高產(chǎn)量的正向因子,與子粒重的通徑系數(shù)為2.7531;而穗位高/株高則是子粒產(chǎn)量的負(fù)向限制因子,與子粒重的通徑系數(shù)為-2.2429.株高可能是通過促進(jìn)影響產(chǎn)量的直接因素對(duì)子粒重起正向作用,而穗位高/株高則限制影響產(chǎn)量的直接因素對(duì)子粒重起負(fù)作用.相對(duì)穗位高/株高而言,穗上節(jié)間數(shù)更易觀察統(tǒng)計(jì)、誤差小,對(duì)特定玉米雜交種來說,其株高相對(duì)穩(wěn)定時(shí),通過增加穗上節(jié)間數(shù)來降低穗位高,可以明顯增強(qiáng)品種的抗倒伏能力,是規(guī)避玉米倒伏風(fēng)險(xiǎn)的一種有效措施.2.3子粒重總配合力效應(yīng)P72的株高、穗位高、穗上節(jié)間數(shù)、穗位高/株高及子粒重的一般配合力在4個(gè)父本黃改系中表現(xiàn)都比較突出(表4).若能適當(dāng)降低其穗位高,同時(shí)利用其較高的穗位高/株高和子粒重的一般配合力效應(yīng),培育出抗倒、高產(chǎn)、優(yōu)良雜交種的可能性很大.雖然K17的穗上節(jié)間數(shù)的一般配合力很高,對(duì)于降低特定材料的穗位高/株高有較大的利用潛力,但其株高的一般配合力很低,是生產(chǎn)上利用時(shí)應(yīng)該克服的屏障.Z舞昌523穗上節(jié)間數(shù)的一般配合力僅次于K17,而且其子粒重的一般配合力表現(xiàn)也僅次于P72,對(duì)于通過增加穗上節(jié)間數(shù)來降低穗位高/株高,降低植株重心,增強(qiáng)抗倒伏能力也有較好的利用價(jià)值.進(jìn)一步的總配合力效應(yīng)分析(表5)結(jié)果也表明,P72與絕大多數(shù)二環(huán)系組配后在子粒重性狀上都表現(xiàn)較好的總配合力效應(yīng)(正值),而K17則相反,該系與絕大多數(shù)二環(huán)系組配后在子粒重性狀上表現(xiàn)都較差,總配合力相應(yīng)多為負(fù)值.從表5還可以看出,綜合K17的低穗位高及穗上節(jié)間數(shù)株高一般配合力高或特殊配合力方差大的二環(huán)系的優(yōu)點(diǎn),可組配出在株型和產(chǎn)量方面表現(xiàn)都比較優(yōu)良的雜交種(如P17×K17).雖然P72在株高、穗上節(jié)間數(shù)和子粒重上的表現(xiàn)都比較好,但所檢測(cè)的20個(gè)二環(huán)系由于沒有能夠彌補(bǔ)P72重心偏高造成的不足.所以,得到的組合盡管在子粒重性狀上表現(xiàn)相對(duì)比較突出,其優(yōu)勢(shì)并沒有得到充分利用.新7紅、Z舞昌523與二環(huán)系得到的組合中,沒有檢測(cè)到在所分析性狀中總配合力效應(yīng)表現(xiàn)都比較好的.盡管有些組合中,其株高的總配合力效應(yīng)很高,但其較高的穗位高及穗位高/株高總配合力影響了其最終的子粒重總配合力效應(yīng)大小.續(xù)表Continuingtable為檢測(cè)株高、穗位高、穗上節(jié)間數(shù)、穗位高/株高等性狀的選擇世代,確定各性狀的遺傳力大小是必要的.遺傳力分析(表6)的結(jié)果表明,株高、穗位高和穗位高/株高性狀的廣義遺傳力和狹義遺傳力都比較高.但這些性狀的狹義遺傳力和廣義遺傳力的差異較大,說明環(huán)境變異的影響較大.可見,對(duì)這些性狀不應(yīng)在特別早的世代進(jìn)行選擇.與之相比,穗上節(jié)間數(shù)受環(huán)境影響很小,可以在較早的世代選擇,因?yàn)槠鋸V義遺傳力和狹義遺傳力不僅高而且差異很小.3穗位高/株高性狀與玉米植株抗倒伏能力的關(guān)系抗倒伏相關(guān)性狀的研究主要集中在株高、穗位高、根系強(qiáng)度及莖稈韌性等性狀上,但這些性狀受環(huán)境影響較大,不易作為穩(wěn)定的抗倒伏性衡量指標(biāo).本研究結(jié)果也表明,株高和穗位高性狀的廣義遺傳力雖然很高,但其狹義遺傳力的降低幅度都很大,意味著環(huán)境效應(yīng)對(duì)這些性狀的遺傳有較大的影響.LI等將穗位上高度與穗位高的比例作為抗倒性的一個(gè)衡量指標(biāo),并進(jìn)行了QTL分析;閆洪奎等的研究認(rèn)為穗位高/株高和穗位高/穗位上高度在評(píng)價(jià)植株抗倒性方面存在高度的相關(guān)性.本研究認(rèn)為穗位高/株高性狀,可以用來作為衡量植株抗倒伏性的一個(gè)重要指標(biāo).這一結(jié)論在TANG等研究節(jié)間長(zhǎng)與玉米株高形成關(guān)系的報(bào)道中也有佐證.而一個(gè)品種或自交系的地上節(jié)間數(shù)基本保持不變,其穗上節(jié)間數(shù)的多少直接決定了果穗的著生部位,控制著株高/穗位高的比例,影響穗位的相對(duì)高度和重心的高低,從而直接影響其后期的抗倒伏能力.本研究中,穗上節(jié)間數(shù)的遺傳力很高,狹義遺傳力與廣義遺傳力的差異很小,與其它性狀相比,更能穩(wěn)定遺傳、更容易調(diào)查統(tǒng)計(jì).在株高相對(duì)固定的情況下,如果穗上節(jié)間數(shù)多,則穗位高就會(huì)相應(yīng)降低.穗上節(jié)間數(shù)與穗位高(植株重心高度)的這種極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系在本研究中得到了證實(shí).黃改系因其具有灌漿速率快、綜合適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在黃淮海夏玉米和東北春玉米主產(chǎn)區(qū)得到廣泛應(yīng)用,但組配的雜交種抗倒伏能力差.除其選系根系發(fā)育不良外,該類群選系的穗上節(jié)間數(shù)普遍較少,是導(dǎo)致雜交種穗位過高并容易倒伏的主要原因.本研究通過配合力分析證明,黃改系K17在增加穗上節(jié)間數(shù),降低穗位高/株高,穩(wěn)定植株重心,增強(qiáng)抗倒伏能力,提高子粒重方面有重要的潛在利用價(jià)值.而黃改系P72