适宜籽粒机收玉米杂交组合的鉴定和筛选研究

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(1.北京农学院植物科学技术学院， 北京 102206；2.北京市农林科学院玉米研究中心/玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室， 北京 100097)

适宜籽粒机收玉米杂交组合的鉴定和筛选研究

王向鹏1，张如养2，范会民2，王继东2，宋伟2，赵久然2

(1.北京农学院植物科学技术学院， 北京 102206；2.北京市农林科学院玉米研究中心/玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室， 北京 100097)

利用57个玉米杂交组合为材料，分析不同组合的收获时籽粒含水量、单产、果穗秃尖长和异常果穗比例性状，以筛选高产、收获时籽粒含水量低且果穗性状表现优良的玉米杂交组合。结果表明，57个玉米杂交组合收获时籽粒含水量差异显著，最高为36.23%，最低为20.80%。单产性状分析表明，比对照郑单958增产5%以上的组合有3个，比对照郑单958增产5%以内的组合有4个。果穗秃尖长和异常果穗比例分析表明，果穗秃尖长最大为3.13 cm，最小为0.00 cm，差异显著；异常果穗比例最高为21%，最低为1.95%，差异显著。综合收获时籽粒含水量、单产、果穗秃尖长和异常穗比例4个性状分析，杂交组合JK 609、JK 610、JK 618、JK 638收获时籽粒含水量低且丰产性突出，同时果穗秃尖短、异常果穗比例低，是优良杂交组合，可重点研究利用。

玉米； 宜机收； 杂交组合； 鉴定； 筛选

随着玉米商业化育种进程的不断推进和耕作制度的不断优化，对于选育适宜机械化收获籽粒的玉米新品种的需求越来越迫切[1-2]。与人工收获相比，机械化收获籽粒可以有效的节约劳动力成本，降低生产成本，提高种植效益。同时，玉米的籽粒收获对产业的发展，特别是对产业链的各环节、配套产业以及产业政策、行政措施的调整和优化具有重要的促进作用。要满足机械化收获玉米籽粒，首要解决品种收获时籽粒含水量的问题。品种收获时籽粒含水量直接影响籽粒收获的质量，水分含量越高，破碎率和杂质率越高[3-4]。因此，在新品种选育和筛选过程中，需要同时关注丰产性和收获时玉米籽粒含水量。本研究以57个玉米杂交组合为试验材料，调查不同组合的产量性状和收获时籽粒含水量等指标，比较不同杂交种的收获时籽粒含水量和丰产性性状的差异，综合分析杂交组合收获时籽粒含水量、丰产性、果穗秃尖长和异常穗比例等性状的表现，以期为筛选早熟、高产、适宜机械化收获籽粒的优良玉米杂交组合提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

57个玉米杂交组合均为北京市农林科学院玉米研究中心利用自主选育的优良自交系组配而成，这些组合已经过一年多点初级鉴定试验，具有较高的单产和抗倒伏性。具体材料如表1。

表1 试验材料

序号组合名称序号组合名称序号组合名称序号组合名称1JK60116JK61631JK63146JK6462JK60217JK61732JK63247JK6473JK60318JK61833JK63348JK6484JK60419JK61934JK63449JK6495JK60520JK62035JK63550JK6506JK60621JK62136JK63651JK6517JK60722JK62237JK63752JK6528JK60823JK62338JK63853JK6539JK60924JK62439JK63954JK65410JK61025JK62540JK64055JK65511JK61126JK62641JK64156JK65612JK61227JK62742JK64257JK65713JK61328JK62843JK64314JK61429JK62944JK64415JK61530JK63045JK645

1.2 试验设计

试验安排在北京市农林科学院玉米研究中心小汤山育种基地内，试验田耕层土壤，肥力优良均匀。试验采用随机区组设计，3个重复，每个小区4 行，等行距种植，行长5 m，种植密度控制在5 000株/667 m2，并以郑单958为对照。试验于2015年5 月10日播种，9 月25日收获。以对照郑单958散粉吐丝后60 d为收获期，将组合小区中间2 行中具有代表性的10个果穗的中间籽粒混匀，用谷物水分测定仪PM-8188测定籽粒含水量，重复测量3次，所有水分测量工作在上午完成。调查组合总株数和异常穗(畸形穗、空杆、半截穗)，计算异常果穗比例。收获组合小区中间2 行的所有果穗进行测产，计算单位面积产量( 折14%水分)。同时选取有代表性的10个果穗称重并自然风干，于室内考察秃尖长性状，用数显游标卡尺进行测量。

1.3 统计项目

异常穗比例(%)=异常穗数/小区内总株数×100%。

1.4 数据分析

用SAS 9.0，R 3.2.2和Microsoft Excel 2007软件进行数据处理。利用Z-Score标准化方法对数据进行标准化。标准化公式如下：

式中，μ为所有样本数据的均值，σ为所有样本数据的标准差。

2 结果与分析

2.1 籽粒含水量、产量、秃尖长和异常穗的方差分析

对不同品种间的收获时籽粒含水量、单产、秃尖长和异常穗比例进行方差分析(如表2所示)，结果表明，这4个性状在不同杂交组合的差异均达到极显著水平，而在重复之间的差异不显著，可进一步比较不同杂交组合间的差异。

表2 籽粒含水量、产量、秃尖长和异常穗的方差分析

性状变异来源自由度平方和均方F值收获时籽粒含水量组合间59960．616．28118．6∗∗重复211．55．7521．054单产组合间5910340001752034．02∗∗重复231730158702．639秃尖长组合间59213．43．6172．149∗∗重复23．1581．5790．678异常穗比例组合间597060119．7218∗∗重复265．8832．940．8259

2.2 不同杂交组合单性状比较分析

组合收获时籽粒含水量、单产、秃尖长和异常穗比例如表3所示，组合收获时籽粒含水量最高为36.23%，最低为20.80%，对照郑单958收获时的籽粒含水量均值为29.25%。有53个组合的含水量都较郑单958的均值低。组合单产最高为1 050.70 kg/667 m2，最低为627.67 kg/667 m2。有3个组合的单产比郑单958均值(887.63 kg/667 m2)增产5%以上；有4个组合比郑单958均值(887.63 kg/667 m2)增产5%以内。组合果穗秃尖长最长为3.13 cm，最短为0.00 cm，郑单958的秃尖长均值为0.49 cm。其中15个组合果穗秃尖长较短，小于0.50 cm，果穗表现较为优良。组合异常穗比例最高为21%，最低为1.95%，郑单958的异常穗比例均值为5.13%，其中14个组合异常穗比例小于5%。

2.3 杂交组合的丰产性、收获时籽粒含水量及其果穗性状的综合分析

将收获时籽粒含水量与单产数据进行标准化，并将收获时籽粒含水量性状作为X轴，将单产性状作为Y轴，构建二维分析坐标对杂交组合进行筛选，结果如图1所示。位于第二象限内的杂交组合代表该组合的产量较高，而收获时籽粒含水量较低，共有18个组合，如图1中的空心正方形表示，分别为JK 605、JK 608、JK 609、JK 610、JK 613、JK 618、JK 620、JK 625、JK 628、JK 635、JK 636、JK 637、JK 638、JK 639、JK 641、JK 642、JK 643、JK 648；收获时籽粒含水量低且单产较高的组合有10个，分别为JK 609、JK 610、JK 618、JK 620、JK 628、JK 635、JK 636、JK 637、JK 638、JK 639，与郑单958相比增产-2.8%～9.4%之间。而对照郑单958单产较高，但收获时籽粒含水量也偏高。同时将果穗秃尖长与异常穗比例进行标准化，并将果穗秃尖长性状作为X轴，将异常穗比例性状作为Y轴，构建二维分析坐标对杂交组合进行筛选，结果如图2所示。位于第三象限内的杂交组合代表该组合的果穗秃尖长与异常穗比例都较低，共有12个组合，分别为JK 601、JK 602、JK 603、JK 605、JK 609、JK 610、JK 618、JK 619、JK 625、JK 638、JK 643、JK 657，如图2中的空心正方形表示；而2个性状比对照郑单958均值表现都较好的组合有7个，分别为JK 602、JK 609、JK 610、JK 618、JK 619、JK 638、JK 657。综合收获时籽粒含水量、单产、果穗秃尖长和异常穗比例4个性状分析，组合JK 609、JK 610、JK 618、JK 638 的综合表现突出，即单产同对照郑单958相当，收获时籽粒含水量比对照低，而秃尖长与异常穗比例也都较低。

表3 实验材料数据统计

组合名称含水量(%)单产(kg/667m2)秃尖长(cm)异常穗比率(%)组合名称含水量(%)单产(kg/667m2)秃尖长(cm)异常穗比率(%)JK60127．11050．70．79．1JK62924．2731．61．511．5JK60227．6866．70．110．7JK63027．0765．41．321．0JK60325．7741．10．62．0JK63126．7828．90．211．5JK60427．6848．60．311．5JK63226．5646．70．720．6JK60525．6849．10．62．0JK63326．8838．40．99．1JK60626．9651．71．811．5JK63424．3804．51．815．7JK60726．1821．71．417．1JK63520．8873．41．118．6JK60826．1843．40．621．0JK63626．0903．30．96．7JK60924．3862．80．44．3JK63726．7933．82．916．2JK61025．8876．80．02．0JK63823．0891．70．04．3ZD95828．6877．80．34．3JK63924．2897．31．911．5JK61127．6866．00．816．0JK64026．2797．41．24．3JK61227．3803．31．59．1JK64123．6833．80．621．0JK61325．0836．20．92．0JK64226．3845．63．16．7JK61425．3627．71．44．3JK64322．3837．50．72．0JK61524．4763．00．611．5JK64424．2736．50．616．8JK61627．4844．50．615．3JK64536．2821．30．321．0JK61729．2734．60．99．1JK64629．8805．01．316．6JK61826．2895．50．32．0ZD95830．0899．00．76．7JK61927．2786．70．32．0JK64730．4869．60．119．3JK62026．0971．20．96．7JK64824．7858．30．96．7JK62127．5801．00．813．9JK64930．8730．20．616．7JK62228．4808．40．816．2JK65029．2652．51．215．7JK62327．7769．61．24．3JK65127．4829．11．011．5JK62427．6860．10．811．5JK65228．7819．50．116．3JK62526．3838．40．79．1JK65324．4731．50．614．4JK62627．4884．40．321．0JK65428．2798．60．617．4JK62725．2724．91．013．9JK65527．7837．00．521．0JK62825．8870．40．417．2JK65628．1871．12．82．0ZD95829．1886．20．54．3JK65727．5811．60．04．3

图1 收获时籽粒含水量与单产分布图

图2 秃尖长与异常穗比例分布图

3 结论与讨论

按性状指标的相对重要性进行筛选，才能更准确、合理地衡量玉米组合在当前育种目标下的表现优劣。在玉米育种领域和栽培领域，我国科研工作者一直没有停止过对高产的追求。玉米产量的高低也是衡量我国玉米产业生产水平的重要指标之一，而高产稳产是玉米新品种选育的最基本要求[5-6]。同时随着农业技术和机械化发展，玉米新品种的选育必须符合先进生产技术发展的要求，从播种机械化、植保的机械化、果穗收获机械化到机械化收获籽粒[7-9]。因此，选育丰产性优良且适宜机械化收获籽粒的新品种将是今后玉米育种的重要发展方向。对于宜籽粒直收的玉米优良杂交组合的筛选，本研究注重丰产性、收获时籽粒含水量、果穗性状等的表现。但对杂交组合果穗性状的筛选并没有采取严格的标准，只注重秃尖长性状和异常穗比例。杂交组合在丰产性状和收获时籽粒含水量性状比较突出时，果穗长短和穗行数可作次级的衡量指标；但秃尖长性状直接影响新品种的推广，秃尖越长对果穗外观影响越大，生产上越不受欢迎；异常穗比例性状则反映杂交组合的稳产性特性，异常穗比例越高，反映该组合对环境的变化比较敏感，稳产性较差，存在较大的风险，在杂交组合筛选时必需进行严格的剔除[10-12]。本研究通过综合性状的筛选，从57个杂交组合中筛选出了4组合：JK 579、JK 610、JK 618、JK 638，丰产性突出、收获时籽粒含水量低、果穗秃尖短且异常穗比例低，适宜机械化收获籽粒。这些优良组合可重点扩大鉴定的规模，进一步关注穗位的整齐程度，苞叶的松散程度，穗柄的牢固程度和穗轴的坚固程度等，以解决机械化收获籽粒过程中摘穗难、丢穗比例高和籽粒净度低等问题，提高机械化收获的效率[12-14]，为筛选出多年多点表现高产、优质、多抗、广适、宜机收的新品种奠定基础。

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A Study on Identification and Selection of Excellent Hybridized Combinations in Maize Suitable for Mechanical Harvesting Grain

WANGXiangpeng1,ZHANGRuyang2,FANHuimin2,WANGJidong2,SONGWei2,ZHAOJiuran2

2017-01-30

国家科技支撑项目(2014 BAD 01 B 09)；北京市农林科学院科技创新能力专项(KJCX 20140202，QNJJ 201302)；北京市科技计划课题(Z 141100002314016)。

王向鹏(1992—)，男，山东人；在读硕士研究生，研究方向：玉米种质资源创新与利用；E-mail:xiangpengm@126.com。

赵久然(1962—)，男，北京人；研究员，博士，主要从事玉米研究；E-mail:maizezhao@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.075.

S 513

A

1001-4705(2017)06-0075-04