玉米15个DUS测试性状的相关性分析

孙加梅++孙悦津++张晗++郑永胜++李华++仙丽娜++王秀娟++王东建++李汝玉

摘要：为减少玉米DUS测试中大量数量性状调查时人力和时间的投入，对自交系和单交种各200份材料的9个群体目测性状和各40份材料的6个个体测量性状进行观测和相关性分析。结果表明，自交系和单交种的Char.16（雄穗：最低位侧枝以上的主轴长度）与Char.17（雄穗：最高位侧枝以上的主轴长度）之间的相关系数分别为0.953和0.917，Char.4（散粉期）与Char.5（抽丝期）之间的相关系数分别为0.882和0.831，均达到极显著水平；另有4个性状组合（Char.9与Char.11，Char.11与Char.21，Char.15与Char.21，Char.21与Char. 42）的相关在自交系和杂交种中达到显著或极显著水平，但相关系数较小；2个性状组合（Char.11与Char.15.Char.15与Char.42）仅在单交种中达到极显著水平，但相关系数值小；其余6个性状组合的相关未达到显著水平。由于Char.16与Char.17的相关达极显著水平且数值较高，其测量又费工费时，建议在玉米DUS测试指南和玉米品种描述中只保留一个性状或用雄穗长度代替。

关键词：玉米；数量性状；DUS测试；相关分析

中图分类号：S513

文献标识号：A 文章编号：1001 -4942 （2015）12-0010-04

我国玉米的种植面积和总产量都居农作物之首，申请特异性、一致性和稳定性测试（DUS测试）的玉米品种（申请品种）数量仅次于水稻。根据我国《植物新品种保护条例》，申请品种权保护的玉米品种必须满足特异性、一致性和稳定性的要求。不仅如此，农业部《主要农作物品种审定办法》规定具备“三性”还是玉米等主要农作物品种审定的基本条件。

品种是通过性状进行识别和描述的，而对申请品种与其它品种间、申请品种不同年度间和申请品种内植株间性状的观测比较是DUS测试的基础。性状的观测结果不仅用于品种的特异性、一致性和稳定性判定，还用于形成申请品种的本身描述，为种业管理提供品种的“身份”特征。为规范DUS测试并形成统一的品种描述，国际植物新品种保护联盟（UPOV）和包括我国在内的成员国，制定了一系列植物种属的新品种测试指南。我国制定的《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南玉米》（简称“玉米测试指南”）包括了54个性状，其中绝大多数为数量性状。数量性状表达容易受环境影响，因此往往需要进行大量植株的观测。大多数测量的玉米数量性状需要调查的株数多达40株甚至60株。由于玉米数量性状多，样本大，需要投入大量的人力和时间用于调查。

玉米DUS测试数量性状中多个植株部位（花药、花丝、雄穗颖片基部、支持根、果穗穗轴颖片）的花青甙显色性状和其它一些目测（例如散粉期、抽丝期）或测量的数量性状（例如穗行数、果穗直径）之间可能存在一定的相关性。同时使用高度相关的性状并不能增加品种的鉴别力，反而会增加测试成本，降低测试效率。关于玉米农艺性状与产量之间相关性的研究报道很多，其中少量研究涉及个别农艺性状间的相关性。但玉米DUS测试数量性状不限于农艺性状。关于DUS测试数量性状的研究，多围绕性状的选择和分级方法、环境和栽培条件对性状表达的影响、抽样对检测结果的影响等方面进行。关于玉米DUS测试数量性状间的相关关系，目前还缺乏系统研究。本研究通过对大量玉米自交系和单交种DUS测试数量性状相关关系的分析，探寻是否存在高度相关的性状，以便在此基础上对玉米DUS测试指南进行修改，降低测试人力和时间投入，提高测试效率。

1 材料与方法

1.1 测试材料

全部由农业部植物新品种测试中心提供，为参加2014年黄淮海地区DUS测试的玉米品种。其中用于群体目测性状调查的材料为自交系和单交种，各200份；用于个体测量性状调查的材料也为自交系和单交种，各40份。

1.2 测试方法

测试在农业部植物新品种测试（济南）分中心试验地进行，各性状（见表1）观测按玉米测试指南进行。群体目测性状观测结果以性状的代码表示（性状4、5以天数表示）；个体测量性状以测量值表示。本研究中，每个参试材料的个体测量株数为40株。15个调查性状中，性状16、17、25、26、30、31为个体测量性状，其余为群体目测性状。

1.3 数据处理

利用SPSS 19.0软件，分别计算5个花青甙显色性状Char.9、Char.11、Char.15、Char.21、Char.42两两之间的相关系数和Char.4与Char.5、Char. 16与Char.17、Char.25与Char.26、Char.30与Char.31、Char.38与Char.41的相关系数。

2 结果与分析

2.1 自交系、杂交种5个花青甙显色性状两两之间的相关关系

在自交系的5个花青甙显色性状中，Char.9与Char.11、Char.15与Char.21、Char.21与Char.42之间的相关达到极显著水平，Char.11与Char.21之间的相关达到显著水平，其余性状组合之间相关未达到显著水平（表2）。

在单交种的5个花青甙显色性状中，Char.11与Char.15、Char.11与Char.21、Char.15与Char.21、Char.21与Char.42之间的相关达到极显著水平，Char.9与Char.11、Char.15与Char.42之间的相关达到显著水平，其余性状组合之间相关未达到显著水平（表3）。

上述相关达到极显著或显著水平的性状组合.普遍相关系数较小，表明性状间虽然存在一定的直线关系，但用一个性状预测另一个性状时，预测的可靠程度低。单交种Char.11与Char.15之间存在极显著相关关系，但自交系相应性状间未达到显著水平。

2.2 自交系、单交种其它成对性状间的相关关系endprint

在除花青甙显色以外的其余5对性状中，无论是自交系还是单交种，Char.4与Char.5、Char.16与Char.17、Char.30与Char.31之间的相关均达到极显著水平。其中Char.4与Char.5、Char.16与Char.17的相关系数较大，这两对性状在自交系和单交种中其观测值之间表现出大致相同的变化趋势。当用于鉴别品种时，同时使用两个性状并不能明显提高鉴别品种的能力。单交种中，Char.38与Char.41之间的相关虽然达到极显著水平，但自交系中两者间的相关未达到显著水平（表4，表5）。

3 结论与讨论

本试验对玉米部分DUS测试性状间的相关关系进行了研究。结果表明，自交系和单交种的Char.4（散粉期）与Char.5（抽丝期）、Char.16（雄穗：最低位侧枝以上的主轴长度）与Char.17（雄穗：最高位侧枝以上的主轴长度）之间的相关系数均高于0.8，达到极显著水平。另有4个性状组合（Char.9与Char.11，Char. 11与Char.21，Char.15与Char.21，Char. 21与Char.42）的相关在自交系和杂交种中达到显著或极显著水平，但相关系数较小。2个性状组合（Char.11与Char.15，Char.38与Char.41）仅在单交种中达到极显著水平，相关系数也小。自交系中其余6个性状组合（Char.9与Char.15，Char.9与Char.21，Char.9与Char.42， Char.11与Char.15， Char.11与Char.42，Char.15与Char.42）和杂交种中4个性状组合（Char.9与Char.15，Char.9与Char.21，Char.9与Char.42.Char.11与Char.42）未达到显著水平。

当DUS测试性状间的相关达到极显著水平且数值较大时，两个性状观测值表现出大致相同的变化趋势。在用于鉴定品种时，同时使用这两个性状并不能明显增加品种的鉴别力。本研究的自交系和单交种中，Char.16（雄穗：最低位侧枝以上的主轴长度）与Char.17（雄穗：最高位侧枝以上的主轴长度）之间的相关系数分别高达0.953和0.917，两个性状的观测值协同变化的趋势极为明显。现行UPOV和我国玉米测试指南中，均将Char.16和Char.17列为个体测量的测试性状。根据玉米测试指南，每个品种应调查多达40株或60株。由于进行DUS测试的玉米品种数量众多，且测试性状以数量性状为主，大量时间和人力用于数量性状的测量。鉴于上述两个性状间的相关关系，建议对玉米测试指南进行修改，仅保留其中一个性状作为测试指南性状。相应地，在形成品种描述时，也只列入一个性状。此外，少数玉米自交系只有1～2个一级分枝，品种内一级分枝数也会存在变异。对于仅有一个一级分枝甚至没有一级分枝的品种植株，无法区分最低位和最高位侧枝。在玉米测试指南修改时，也可以考虑以“雄穗：长度”取代Char.16和Char.17。

虽然玉米散粉期和抽丝期之间存在较强的直线相关关系，但二者观测值间协同变化的趋势弱于Char.16和Char.17。另外，二者均为群体目测性状，调查时投入的人力和时间远低于个体测量性状。同时使用这两个性状有利于鉴别更多的品种。其余的成对进行相关关系分析的性状，或虽然达到显著或极显著水平但相关系数小，或未达到显著水平。因此，应将这些性状同时应用于DUS测试中。

值得注意的是，5个玉米花青甙显色性状两两之间，仅有少数几对性状相关系数达到极显著水平，但普遍的相关系数值较低。这似乎表明，玉米植株不同部位的花青甙显色，在很大程度上是独立表达的，并不是受同一遗传机制控制。endprint