玉米不育系回交转育群体农艺性状的遗传变异及相关分析

王振，高树仁，王霞，孙丽芳，胡凯凤，邓杰，王婧泽

（黑龙江八一农垦大学农学院，大庆163319）

玉米不育系回交转育群体农艺性状的遗传变异及相关分析

王振，高树仁，王霞，孙丽芳，胡凯凤，邓杰，王婧泽

（黑龙江八一农垦大学农学院，大庆163319）

为研究不育系主要农艺性状在回交早代的分布特点，以玉米细胞质雄性不育系cms-合344为母本与辐63018进行杂交，以辐63018为轮回亲本进行回交转育不育系，对BC1和BC2两群体12个农艺性状进行遗传变异和相关分析。结果表明，在两群体中变异系数较大均是秃尖长，轴粗在两群体之间差异最大。对12个性状进行相关系数分析，BC1穗行数和轴粗两个性状与其他性状间没有相关性，BC2穗行数与行粒数没有相关性。利用两群体中的各变异性状，结合性状间的相关性进行选择，可以加快转育新的玉米不育系。

玉米不育系；回交转育；农艺性状；遗传变异；相关分析

玉米在我国粮食生产中占有重要的地位［1］。近几年随着种植结果的不断调整，2012年已成为我国的第一大粮食作物［2-3］。我国每年生产上需要大量的杂交种，玉米杂交制种是保证玉米大田用种和提高玉米单产水平的重要环节［4-5］。利用不育系生产玉米杂交种不仅能够提高种子质量，还能节省大量劳动力，避免因人为原因导致种子纯度下降［6］。因此选育不育系，进而利用不育系制种是生产玉米杂交种的经济有效手段［7］。在不育系的选育方法中，利用已有不育系进行回交法转育是较为有效的选育不育系的方法。回交法选育不育系的方法通常是通过一些农艺性状的田间表现选择与轮回亲本的相似程度高的个体作为下次回交的对象。但回交法选育不育系需要的年限较长，这也成为限制不育系选育和应用的一个重要因素。为此，对几个主要农艺性状在回交早代进行遗传变异和相关性分析，明确各农艺性状间回交早代的分布特点，为回交株的选择提供一定的理论指导，以加快回交育种进程。

1　材料与方法

1.1试验材料和方法

试验材料cms-合344：质核互作型玉米雄性不育系，黑龙江八一农垦大学农业科学研究所选育；辐63018：由黑龙江省农科院玉米所辐射育种室提供。

2012年以玉米细胞质雄性不育系cms-合344为母本与辐63018进行杂交，2013年种植F1与父本进行回交，获得BC1F1。2013年10月随机取200粒BC1F1种子和父本辐63018在海南进行回交加代，共获得120株BC2F1回交后代。2014年5月随机取BC1F1和BC2F1两世代种子各种成一个小区，每个小区种植12行，行长5 m，株距20 cm。两亲本各种植2行，行长5 m，株距20 cm。播种为每穴2粒，3叶期间苗，每穴一株。

1.2农艺性状调查

生育期内调查cms-合344、辐63018群体BC1和BC2相关农艺性状，分别为株高、穗位、雄穗长、穗挺长、雄穗一级分枝5个性状，收获后室内考种包括穗行数、行粒数、穗粗、秃尖长、果穗长、轴粗、百粒重共7个性状。12个农艺性状的调查标准参照崔野韩等《植物新品种特异性、一致性和稳定测试指南-玉米》。

性测试指南—玉米方法进行。

1.3分析方法

应用Microsoft Office Excel 2003电子表格软件对数据进行整理和初步分析，DPS7.05进行频次分布和相关分析。

2　结果与分析

2.1两亲本的表型差异

从表1可以看出两材料间存在明显的差异：辐63018的轴粗、穗行数、百粒重和雄穗一级分枝这四个性状大于cms-合344，其他性状cms-合344要比辐63018要大，两材料中差别最大的是雄穗一级分枝。所以在选择时要选择与辐63018相似性状的个体。

表1　cms-合344和辐63018表型值统计特征Table 1Statistical characteristics of cms-344 and Fu63018 phenotypic values

2.2变异系数分析

对12个农艺性状测定结果如表2所示：BC2群体的穗位、果穗长、秃尖长、百粒重和雄穗一级分枝数均值要比BC1群体要大，BC2群体的其他性状要比BC1群体要小；BC2群体的秃尖长标准差比BC1群体的标准差大，BC2群体的其他性状要比BC1群体要小；对12个农艺性状进行变异系数分析，其中BC1群体变异系数最大的性状是秃尖长，平均值为1.42 cm，变异系数达61.27%，其次为轴粗，变异系数为52.20%，平均值为3.18 cm。BC1群体各性状的变异系数从大到小依次为：秃尖长＞轴粗＞雄穗一级分枝＞行粒数＞穗位＞百粒重＞雄穗长＞果穗长＞穗挺长＞穗行数＞株高＞穗粗。

BC2变异系数最大的性状同样是秃尖长，平均值为1.42 cm，变异系数达68.31%。其次为雄穗一级分枝，变异系数为24.43%，平均值为6.96。BC2群体各性状的变异系数从大到小依次为：秃尖长＞雄穗一级分枝＞行粒数＞穗位＞穗挺长＞百粒重＞果穗长＞雄穗长＞株高＞穗行数＞穗粗＞轴粗。

从两群体的变异系数比较分析，BC2群体的秃尖长变异系数比BC1群体的变异系数大，其余BC1群体各性状的变异系数均大于BC2群体的变异系数。两群体间变异系数差别最大的是轴粗，BC1群体中轴粗变异系数为52.20%，BC2群体中轴粗变异系数仅为6.02%。BC1群体均值、变幅、标准差和变异系数总体上要比BC2群体要大，是因为BC1群体分离比较大，而BC2分离比较小是因为回交两次与轮回亲本的差异比较小，选择的难度更小。

表2　12个性状的遗传变异分析Table 2Genetic variation analysis of 12 characters

2.3不同农艺性状间的相关分析

为判断12个农艺性状间的相互关系，对试验结果进行了简单的相关分析。12个性状间的相关系数（表3和表4）分析结果显示。表3结果显示：BC1群体的穗行数与百粒重呈极显著负相关，与其他性状间关系不显著。秃尖长与株高、行粒数呈极显著负相关，与雄穗长、穗挺长关系显著，与其他性状间关系不显著。雄穗长与穗位、一级分枝数关系不显著，与秃尖长呈显著负相关。一级分枝数与穗粗关系极显著与百粒重关系显著，和其他性状间关系不显著。百粒重与穗位、秃尖长关系不显著。与其他性状间关系不显著。其他各性状间均有不同程度的相关性。

表4结果显示：BC2群体的穗行数与穗粗呈极显著正相关，轴粗与穗行数之间显著正相关，穗行数与果穗长间没有相关性，穗行数和秃尖长与其他性状间关系不显著。穗粗与穗位之间关系不显著。穗挺长与穗位之间关系不显著。行粒数与穗行数、行粒数与百粒重间关系不显著。雄穗一级分枝数与株高、雄穗长关系极显著与轴粗关系显著，与其他性状间关系不显著。其他各性状间均存在不同程度的显著相关性。

表3　BC1群体12个性状间的相关系数Table 3BC1 correlation coefficient of 12 properties

表4　BC2群体12个农艺性状间的相关系数Table 4BC2 correlation coefficient of 12 agronomic traits

3　结论

（1）从12个农艺性状的遗传变异分析来看，两群体均存在较丰富的变异，无论是BC1还是BC2，变异系数最大的均是秃尖长，这与许海涛［8］，陈海军［9］研究结果一致。两群体中变异系数差别最大的是轴粗，BC1群体的轴粗变异系数为52.20%，BC2群体的轴粗变异系数为6.02%。BC1群体各性状的变异系数从大到小依次为：秃尖长＞轴粗＞雄穗一级分枝＞行粒数＞穗位＞百粒重＞雄穗长＞果穗长＞穗挺长＞穗行数＞株高＞穗粗。BC2群体各性状的变异系数从大到小依次为：秃尖长＞雄穗一级分枝＞行粒数＞穗位＞穗挺长＞百粒重＞果穗长＞雄穗长＞株高＞穗行数＞穗粗＞轴粗。

（2）通过对12个农艺性状进行相关分析结果显示：BC1群体穗行数和百粒重呈极显著负相关，穗位与果穗长、穗粗、行粒数核和穗轴重关系显著。秃尖长与株高、行粒数呈极显著负相关，与雄穗长、穗挺长关系显著。雄穗长与穗位、一级分枝数关系不显著，与秃尖长呈显著负相关。一级分枝数与穗粗关系极显著与百粒重关系显著。百粒重与穗位、秃尖长关系不显著。BC2群体穗行数和穗粗关系极显著正相关；穗行数和轴粗之间关系显著；穗位与雄穗长、果穗长、行粒数和穗轴重之间关系极显著。雄穗一级分枝数与株高、雄穗长关系极显著与轴粗关系显著。两群体中各性状间存在复杂的相关性，群体内的各性状是相互影响的。

［1］董炳友，张勇，郭伟，等.黑龙江省中熟玉米杂交种性状的因子分析［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2004，16（3）：17-19.

［2］郑敏.2012年我国粮食实现“九连丰”［N］.中国农资，2012-12-7（3）.

［3］张宏天，张吉立，王宁，等.不同施氮方式对玉米各器官养分含量的影响［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2014，26（1）：9-13.

［4］宋桂云，韩中华，张冬梅，等。氮肥运筹对粮饲兼用型玉米生理特性的影响［J］. 内蒙古民族大学学报：自然科学版，2015（1）：31-34.

［5］陈举林，闫保罗，邹仁锋，等.玉米雄性不育化制种优质高产技术研究［J］.中国农学通报，2003，19（3）：32-34.

［6］秦泰辰.玉米雄性不育化杂交种加速应用的商榷意见［J］.中国农业科技导报，2009，11（3）：1-4.

［7］刘纪麟，李小琴，李建生，等.华玉4号雄性不育化育种过程及其种子生产体系［J］.玉米科学，2000，8（1）：11-14.

［8］刘晓航，安金花，金龙范，等.吉林省水稻新育成品系产量及主要农艺性状比较分析［J］.延边大学农学学报，2015（4）：296 -301.

［9］陈海军.黑龙江省北部早熟玉米品种主要农艺性状的遗传变异和相关分析［J］.黑龙江农业科学，2012（3）：16-18.

Genetic Variation and Correlation Analysis of Agronomic Traits of Backcross Population on Maize Male Sterile Line

Wang Zhen，Gao Shuren，Wang Xia，Sun Lifang，Hu Kaifeng，Deng Jie，Wang Jingze
（College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

In order to study the main agronomic traits distribution of sterile line in backcross generations，the cytoplasm male sterile line cms-He 344 and Fu63018 were used to hybrid，in which Fu63018 line was as the recurrent parent.12 agronomic traits of BC1 and BC2 were carried on genetic variation and correlation analysis，the results showed that the coefficient variation of bald long was large，and the axis coarse had the biggest difference between two groups.The correlation coefficient analysis among 12 traits results showed that the number of rows and coarse axis had no relationship with other traits in BC1 groups，and the number of rows had no relationship with kernels rows in BC2 groups.The different variation trait of two groups was used to combine with relevance，which could speed to transfer new maize CMS.

maize sterile line；backcross；agronomic traits；genetic variation；correlation analysis

S513

A

1002-2090（2016）02-0001-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.02.001

2015-02-27

寒地作物品种改良与生理生态重点开放实验室开放课题基金项目；农业部公益性项目（本地与引进种质资源高效结合与利用研究：201303007）。

王振（1988-），男，黑龙江八一农垦大学农学院2012级硕士研究生。

高树仁，男，教授，硕士研究生导师，E-mail：gaoshr107@126.com。