吳文強(qiáng) 吳迅 郭向陽(yáng) 王安貴 陳澤輝

摘?要：玉米熱帶種質(zhì)在具有諸多育種優(yōu)勢(shì)性狀的同時(shí)，具有籽粒脫水較慢的不足。利用溫帶種質(zhì)改良熱帶材料的籽粒脫水性狀已經(jīng)成為育種者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。本研究以溫帶玉米自交系HCL645和熱帶玉米自交系ZHL908所組配的105個(gè)F2：3家系為材料，通過(guò)對(duì)F2：3分離家系在授粉后不同時(shí)期的籽粒含水量的測(cè)定，計(jì)算相關(guān)的籽粒脫水速率，評(píng)價(jià)后代的籽粒含水量相關(guān)性狀的變異情況，揭示溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良過(guò)程中的籽粒含水量變化類(lèi)型和改良方向。結(jié)果表明，溫?zé)岣牧糉2：3家系的籽粒含水量呈下降趨勢(shì)，擬合方程為y = -17.9 In（x） + 47.83，其中R2 = 0.987。相關(guān)的籽粒脫水速率表現(xiàn)為逐漸減小，擬合方程為y = -1.22 In（x） + 1.980，其中R2=0.978。這些研究結(jié)果將為熱帶玉米種質(zhì)改良和利用提供一定的支持依據(jù)。

關(guān)鍵詞：溫?zé)嵊衩追N質(zhì);溫帶玉米種質(zhì);籽粒含水量;籽粒脫水速率

中圖分類(lèi)號(hào)：S513

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0457（2018）06-0076-04?國(guó)際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.06.013

在我國(guó)許多地區(qū)，玉米的籽粒含水率于收獲時(shí)高于30%，籽粒機(jī)械化收獲難以實(shí)現(xiàn)，易導(dǎo)致堆積晾曬過(guò)程中的霉變，影響玉米商用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[1-2]。為滿足復(fù)雜生態(tài)環(huán)境條件對(duì)綜合農(nóng)藝性狀、抗性等的特殊要求，育種家們通過(guò)構(gòu)建溫?zé)崛后w并對(duì)其進(jìn)行遺傳分析，證明了熱帶玉米種質(zhì)具有較溫帶種質(zhì)豐富的遺傳多樣性，并攜帶了大量的優(yōu)勢(shì)等位基因[3-6]。以熱帶種質(zhì)作為基礎(chǔ)材料，所選育出一系列玉米自交系如QR273、QB446和ZHL908以及雜交玉米品種如金玉506、金玉838和青青009等[7-9]，對(duì)中國(guó)南方玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。但熱帶種質(zhì)在具有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在脫水慢等的不足，以熱帶種質(zhì)改良選系所培育出的雜交種常常因?yàn)槊撍绊懽蚜Ｆ焚|(zhì)、易感染穗腐病、收獲困難等[10]。而溫帶玉米種質(zhì)資源具有一般配合力較高，株型緊湊，灌漿速度快，早熟，結(jié)實(shí)性好，籽粒脫水速度快，綜合抗病性好等特點(diǎn)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，育種家利用溫帶種質(zhì)資源，選育出HCL645、KWS73、PHB1M等自交系，并培育出一系列脫水快的雜交玉米品種如迪卡517、德美亞1號(hào)、先玉696等[11-13]，為我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化提供了較好的支持。

為進(jìn)一步明確溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良過(guò)程中的籽粒含水量相關(guān)性狀改良方向，本研究利用脫水快的溫帶玉米自交系HCL645為受體材料，脫水慢的熱帶玉米自交系ZHL908為供體材料，通過(guò)構(gòu)建雙親分離群體，評(píng)價(jià)后代的籽粒含水量相關(guān)性狀的變異情況，旨在揭示溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良過(guò)程中的籽粒含水量變化類(lèi)型和改良方向，這些研究結(jié)果將為今后的溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良提供一定的參考與依據(jù)。

1?材料方法

1.1?試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用我國(guó)西南玉米生態(tài)區(qū)廣泛應(yīng)用的熱帶玉米自交系ZHL908 作為父本，脫水速率較快的溫帶玉米自交HCL645為母本構(gòu)建的105個(gè)F2：3家系為材料。其中ZHL908具有高抗葉部病害、適應(yīng)性廣、籽粒品質(zhì)優(yōu)、株型緊湊等優(yōu)點(diǎn)，其作為親本組配的玉米雜交種青青009在西南玉米生產(chǎn)中被大面積推廣應(yīng)用。但是該自交系也存在著籽粒脫水速率較慢、苞葉較緊等的不足。HCL645作為溫帶地區(qū)的一個(gè)重要玉米自交系，其組配的玉米雜交種迪卡517在我國(guó)東北地區(qū)被大面積推廣應(yīng)用，具有出籽率高、籽粒脫水速率較快等優(yōu)勢(shì)。

1.2?田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，單行區(qū)，行長(zhǎng)3 m，株距0.25 m，行距0.6 m，于2017年夏在貴州貴陽(yáng)貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種植，并對(duì)兩個(gè)親本以及105個(gè)F2：3家系進(jìn)行籽粒含水量和籽粒脫水速率測(cè)定。

1.3?籽粒含水量測(cè)定

傳統(tǒng)的玉米籽粒含水量測(cè)定方法不適應(yīng)快速檢測(cè)籽粒含水量，而通過(guò)檢測(cè)電容變化來(lái)測(cè)定玉米籽粒含水量的新方法能夠快速測(cè)定玉米籽粒含水量，且該方法已在2003國(guó)際種子檢測(cè)規(guī)程中列出[14]。本研究采用SMART SESOR便攜式快速水量測(cè)定儀對(duì)玉米籽粒含水量進(jìn)行測(cè)定。籽粒含水量測(cè)定步驟如下：于兩個(gè)親本和105個(gè)F2：3家系進(jìn)行單株自交后30天開(kāi)始測(cè)定籽粒含水量，每個(gè)家系隨機(jī)選擇10株單株，利用便攜式籽粒測(cè)定儀對(duì)果穗中部籽粒進(jìn)行水分測(cè)定，每隔7天重復(fù)測(cè)量一次，直到籽粒完全成熟即黑層出現(xiàn)。依據(jù)授粉后不同時(shí)期的籽粒含水量和授粉后天數(shù)，計(jì)算出不同階段的籽粒脫水速率。

1.4?數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2007對(duì)調(diào)查的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析則利用SAS v 9.0軟件來(lái)完成。

2?結(jié)果與分析

2.1?玉米籽粒含水量的變異情況

雙親HCL645和ZHL908在籽粒含水量上存在顯著差異，105個(gè)F2：3家系籽粒含水量存在較大范圍變異，充分表現(xiàn)出數(shù)量性狀的遺傳特點(diǎn)，且出現(xiàn)雙向超親分離家系。籽粒含水量測(cè)定結(jié)果顯示，授粉后30、37、44、51和58 d，親本HCL645和ZHL908的籽粒含水量分別為48.83%、39.40%、31.64%、26.50%、19.30%和47.50%、40.70%.32.33%、29.12%、26.67%。F2：3家系的籽粒含水量平均值為47.15%、35.04%、27.60%、23.72%、19.13%。授粉30 d時(shí)，F(xiàn)2：3家系的籽粒含水量變異幅度為13.50%;授粉37 d時(shí)變異幅度為15.85%;授粉44 d時(shí)為10.23%;授粉51 d時(shí)為12.74%;授粉58 d時(shí)為9.52%。隨著授粉后時(shí)間的增加，籽粒含水量逐漸減少，其平均變化趨勢(shì)的擬合方程為y = -17.9 In（x） + 47.83，R2 = 0.987（表1）。

2.2?玉米籽粒脫水速率的變異情況

雙親HCL645和ZHL908在籽粒脫水速率上存在顯著差異，F(xiàn)2：3家系籽粒脫水速率存在較大范圍變異，且出現(xiàn)雙向超親分離家系。籽粒脫水速率計(jì)算結(jié)果顯示，授粉后30～37 d、37～44 d、44～51 d、51～58 d，親本HCL645和ZHL908籽粒脫水速率分別為：1.35%、1.11%、0.73%、1.03%和0.97%、1.20%、0.45%、0.35%。F2：3家系籽粒脫水速率平均值為1.95%、1.14%、0.59%、0.28%;授粉30～37 d時(shí)，F(xiàn)2：3家系籽粒脫水速率變異幅度為1.44%;授粉37～44 d時(shí)變異幅度為1.95%;授粉44～51 d時(shí)為1.11%;授粉51～58 d時(shí)為0.76%;隨著授粉后時(shí)間的增加，籽粒脫水速率逐漸減小，平均變化趨勢(shì)的擬合方程為y = -1.22 In（x）+ 1.980，R2 = 0.978，其中在30～37 d時(shí)籽粒脫水速率最快;37～44 d時(shí)較快;44～51 d時(shí)較慢;51～58 d時(shí)慢，其變化趨勢(shì)可描述為“快-較快-較慢-慢”的過(guò)程（表2）。

3?結(jié)論與討論

一直以來(lái)，對(duì)熱帶玉米種質(zhì)的改良主要集中在產(chǎn)量、抗性利用方面[14-17]，關(guān)于熱帶玉米籽粒脫水性狀改良方面的研究尚屬空白。隨著機(jī)械化程度的不斷加強(qiáng)，育種目標(biāo)除具有綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的同時(shí)，同時(shí)需要考慮收獲質(zhì)量。本研究通過(guò)構(gòu)建溫?zé)岱N質(zhì)分離后代，評(píng)價(jià)不同家系的籽粒含水量和籽粒脫水速率變異情況。結(jié)果顯示，玉米籽粒含水量和脫水速率均隨著授粉后天數(shù)的增加逐漸降低。但降速最大時(shí)期因基因型不同而存在顯著差異（表1、表2），揭示出籽粒含水量變化的擬合方程：y=-17.9 In（x） + 47.83，R2 = 0.987;籽粒脫水速率變化的擬合方程：y = -1.22 In（x） + 1.980，R2 = 0.978。本研究結(jié)果表明，溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良后代籽粒在生理成熟前期，失水速率穩(wěn)定;生理成熟后期，脫水速率減小，且滿足“快-較快-較慢-慢”的下降趨勢(shì)。

此外，雜交后代籽粒含水量和籽粒脫水速率的廣泛變異表現(xiàn)出數(shù)量遺傳特點(diǎn)，F(xiàn)2：3分離家系在籽粒含水量和籽粒脫水速率兩個(gè)性狀上均出現(xiàn)雙向超親家系。因此，在對(duì)雜交后代進(jìn)行選育時(shí)，選擇偏向于溫帶脫水速率快或者偏向于溫帶脫水速率慢的材料時(shí)，應(yīng)在籽粒脫水速率變異幅度最大的時(shí)期進(jìn)行，即授粉37～44 d時(shí)，粒粒脫水速率變異幅度為1.95%，此時(shí)，雜交后代變異最為明顯，也最容易對(duì)其進(jìn)行選育。另一方面，利用這兩個(gè)脫水性狀差異較大的親本作為材料構(gòu)建雙親分離群體，能夠獲得更多的重組事件，其F2：3家系可作為作圖群體，為后續(xù)深度解析玉米籽粒脫水速率遺傳解析和相關(guān)QTL定位提供材料保障。這些研究結(jié)果將為溫?zé)岱N質(zhì)改良方向提供依據(jù)。

參?考?文?獻(xiàn)：

[1]?RAGAI H，LOOMIS W E.Respiration of maize grain[J].Plant Physiology，1954，29（1）：49-55.

[2]?王克如，李少昆.玉米籽粒脫水速率影響因素分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（11）：2027-2035.

[3]?趙小敏，柏光曉，任?洪，等.西南區(qū)應(yīng)用的7個(gè)玉米骨干系與美國(guó)自交米的SSR標(biāo)記分析[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2017，36（1）：24-29.

[4]?陳澤輝.西南玉米生態(tài)區(qū)域劃分及品種需求[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2016，35（3）：1-10.

[5]?Yan J，Trushar S，Warburton M L，et al.Genetic Characterization and Linkage Disequilibrium Estimation of a Global Maize Collection Using SNP Markers[J].Plos One，2009，4（12）：e8451.

[6]?陳澤輝.貴州玉米育種[M].貴陽(yáng)：貴州科技出版社，2011.

[7]?祝云芳，陳澤輝，任?洪，等.國(guó)審玉米新品種金玉506的選育及應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2014（9）：176-178.

[8]?劉鵬飛，陳澤輝，郭向陽(yáng)，等.高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)廣適玉米新品種金玉838的選育[J].種子，2016，35（12）：108-110.

[9]?何建令.玉米新品種引種試驗(yàn)初報(bào)[J].農(nóng)技服務(wù)，2016，33（10）：11-12.

[10]?Cao，A.，Santiago，R.，Ramos，A.J.，Marin，S.，Reid，L.M.，et.al，A.Environmental factors related to fungal infection and fumonisin ac cumulation during the development and drying of white maize kernels [J].Int J Food Microbiol，2013，164（1），15-22.

[11]?王立靜，馬豐剛，蔣明洋，等.不同玉米品種籽粒灌漿脫水特性研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，48，（7）：48-50.

[12]?楊肖雨.不同玉米品種脫水速率調(diào)查研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015（3）：60.

[13]?韓詠香，帕里旦，劉?欣，等.玉米新品種對(duì)比試驗(yàn)[J].農(nóng)村科技，2014（1）：13-14.

[14]?Reid LM，Zhu X，Morrison MJ，Woldemariam T，et al.A non-destructive method for measuring maize kernel moisture in a breeding program[J].Maydica，2010，55（2）：163-171.

[15]?李新海，李明順.熱帶，亞熱帶玉米種質(zhì)的研究與利用[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，33（s1）：20-25.

[16]?郭向陽(yáng)，陳澤輝，胡?興，等.熱帶玉米Suwan群體的遺傳特性及育種潛勢(shì)[J].玉米科學(xué)，2016（4）：41-45.

[17]?梁文科，張世煌，戚廷香，等.熱帶溫帶玉米群體產(chǎn)量性狀遺傳力及遺傳方差分量的分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（11）：2178-2185.

[18]?蘇義臣，蘇桂華，金明華.CIMMYT熱帶玉米種質(zhì)在溫帶地區(qū)的改良利用[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（7）：14-18.

[19]?蘇?俊，李春霞，龔士琛，等.熱帶、亞熱帶玉米種質(zhì)在北方早熟春玉米育種中的利用研究[J].玉米科學(xué)，2010，18 （4）：1-12.