干旱胁迫下玉米杂交种主要农艺性状杂种优势比较

董春林，张 正，蒋 丹，杨 睿，李 巍

（1.山西省农业科学院旱地农业研究中心，有机旱作山西省重点实验室，黄土高原东部旱作节水技术国家地方联合工程实验室，山西太原030031；2.山西转型综合改革示范区管委会，山西太原030032）

玉米是我国主要粮食、饲料和工业原料，对我国国民经济的发展起着重要的作用。然而由于近年来全球气候变暖，导致干旱越来越严重，而玉米属于对水分胁迫较为敏感的作物，很多研究表明，干旱很大程度上影响玉米生长发育及其产量[1-3]。因此，干旱是限制我国玉米生产发展的重要影响因素之一[4]。

杂种优势是指杂种F1个体在生长势、适应性以及产量等方面优于亲本的现象。在生产实践中，育种工作者利用杂种优势现象对作物进行遗传改良，提高其产量和抗性等品质[5]。

本试验选用16 个自交系组配成9 个组合，分析比较了干旱条件下亲本自交系和杂交种在主要农艺性状上的变化及其杂种优势表现，以期选择出抗旱性较好的自交系及其杂交组合，给玉米抗旱育种工作提供一定的理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

表1 材料名称及编号

选择16 份综合性状好并能适应旱棚种植的自交系及其杂交种（表1）进行试验，均由河南省农业科学院粮食作物研究所提供。

1.2 试验方法

2018 年6 月10 日，在山西省农业科学院旱地农业研究中心东阳试验基地旱棚利用人工控水池栽模式进行鉴定。采用随机区组法，小区面积6.0 m2。每个品种每个处理1 个池子，南北行向种植5 行玉米，每行10 株，中间3 行作为3 个重复，共16 个池子。采用条播等行距种植，播种深度为5 cm。肥料作为底肥一次性施入。播种前保持田间持水量的80%±5%，播种、覆土2 cm。在不同生育时期视墒情补水，保持土壤含水量为田间持水量的55%±5%（中度干旱胁迫），以便保证一定产量。其他栽培管理同大田管理。

1.3 测定项目及方法

调查自交系和杂交种所有植株的株高、穗位高、空秆率；并室内考察其单株自交果穗的穗质量，计算中亲优势。

1.4 数据处理

采用Excel 软件进行计算和作图，使用SPSS 软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫下各自交系及其杂交种的主要农艺性状表现

从表2 可以看出，干旱胁迫下，各自交系材料及杂交种生长均受到抑制。自交系材料中PH4CV株高最高，为174.33 cm，而郑651 株高最低，仅为104.50 cm；杂交种郑单7153 株高达到203.50 cm，其次为伟科702，株高为192.67 cm。穗位高方面，杂交种鼎优919 的母本优72 最高，为69.83 cm，WK798-2 穗位高仅为39.33 cm；而其对应的杂交种伟科702 穗位高在所有杂交种中最高，达到97.50cm。自交系WK858 空秆率最高，为93.75%，其次是郑653，空秆率为91.55%；杂交种郑单7137 空秆率最低，仅为5.56%。与自交系亲本相比，杂交种的株高、穗位高均增加，而空秆率则显著下降，说明具有一定的杂种优势。

表2 干旱胁迫下各自交系及其杂交种的主要农艺性状比较

2.2 干旱胁迫下杂交种产量表现

由表3 可知，杂交种小区平均产量为717.78 g，其中，高于平均水平的有郑单958、郑单7168 和郑单7153；而高于单穗平均产量的有4 个，分别为郑单958、鼎优919、郑单7167 及郑单7153。结合表2中空秆率分析，单穗产量为99.00 g 的郑单7153 空秆率为9.22%，小区产量为2 035.00 g，表现最好。其次，郑单7168 小区产量为965.00 g。第3 是郑单958，小区产量为785.00 g，高于平均产量。而鼎优919 虽然单穗产量高，但由于其空秆率高达52.50%，导致其小区产量仅为370.00 g。

表3 干旱胁迫下9 个杂交种的产量比较 g

2.3 干旱胁迫下各试验材料的中亲优势表现

从表4 可以看出，干旱胁迫条件下，9 个杂交种的中亲优势差异显著。其中，先玉335 的杂种优势现象最小，其株高的中亲优势为11.00%；郑单7153（郑653 和郑641 组合）的穗位高中亲优势为95.01%，显著高于其他组合，其株高中亲优势为53.97%，仅次于郑单7168（郑651 和郑654 组合）。

表4 干旱胁迫下9 个杂交种的中亲优势比较 %

3 结论与讨论

通过对9 个杂交种及其亲本自交系干旱胁迫下主要农艺性状的测定，比较其对应杂种优势指数，可以看出，玉米自交系间的抗旱性存在较大差异，筛选出抗旱性较好的杂交种郑单7153 和郑单7168，其对应的自交系组合为郑653×郑641 和郑651×郑654。

干旱是玉米生长的主要的非生物限制因子之一，季节性干旱是影响我国干旱与半干旱地区玉米生长发育和产量的主要限制因子[6]。有研究表明，干旱胁迫主要影响玉米正常生理代谢以及光合作用[7-9]。张仁和等[7]研究表明，对2 个抗旱性不同的玉米，干旱胁迫影响其植株生长和光合作用，使植株生物量显著下降。常敬礼等[10]研究表明，水分胁迫下玉米叶片光合速率随胁迫增强而下降。王业建等[11]试验证明，干旱胁迫对玉米植株生长起到抑制作用，株高、穗位高等显著降低。本试验中，干旱胁迫下自交系和杂交种生长均受到抑制，且不同基因型对干旱的反应程度不同。有研究表明，玉米单株产量杂种优势现象表现突出[12-13]。另外，玉米株型及穗部性状也具有很强的杂种优势[14]。

本试验通过对干旱胁迫下杂种优势指数分析，并对亲本自交系进行综合抗旱性评价，筛选出抗旱性较好的杂交种郑单7153 和郑单7168，后期应进一步进行抗旱性生理生化指标分析，并且通过不断引进外来新物种，利用杂种优势，培育抗旱性更好的玉米杂交种。