玉米品种F2∶3群体主要农艺性状的遗传分析

师亚琴 徐淑兔 孟庆立 杨少伟 张宇文

摘 要：采用机收玉米品种陕单650的亲本KA105和KB024组配衍生的236个F2：3群体作为性状评价群体，分析了株高、穗位高、花期茎秆强度、成熟期茎秆强度、穗粗、行长、穗行数、行粒数等与产量和倒伏密切相关的8个性状的变异及其相关性。结果表明：花期茎秆强度、株高和成熟期茎秆强度的变异最大;12对性状的相关性达到极显著水平，2对达到显著水平。8个性状的频数分布均呈正态分布，表现为数量性状遗传特点，是一个较为理想的作图群体。F2∶3群体可用于进一步QTL定位及相关基础研究。

关键词：玉米;F2∶3群体;主要性状;遗传分析

中图分类号 S513文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）11-0026-04

玉米子粒机械收获是转变玉米生产方式，降低生产成本，提高生产效率的重要举措。适宜机收的玉米品种应满足早熟、籽粒脱水快、高产、耐密植、抗倒伏的要求。玉米穗粒重与穗部性状存在相关性，明确玉米穗部性状的遗传规律，是实现高产目标的关键;此外，倒伏也是影响玉米产量的重要因素。对机收玉米品种，倒伏不仅影响产量，也对收获过程造成一定的障碍，同时降低收获质量。因此，对机收玉米品种进行抗倒伏相关性状和穗部性状的遗传变异研究具有重要的意义。

本研究采用机收玉米品种陕单650的亲本KA105和KB024组配衍生的236个F2∶3群体作为性状评价群体，通过分析8个与产量和倒伏相关农艺性状的表现及其分布特点，评价该群体的构建效果，以期为玉米群体后续研究、目标性状的间接选择、相关性状的QTL定位和分子标记辅助育种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 以机收玉米品种陕单650的亲本KA105和KB024组配衍生的236个F2：3群体作为性状评价群体。F2∶3群体材料由西北农科技大学农学院提供。

1.2 試验设计 2019年4月，将F2：3群体种植于宝鸡市农业科学研究院刘家塬试验基地，单行随机播种，行长3m，行距60cm，株距18.5cm，不设重复。群体内混合授粉，其他管理同常规大田。

1.3 测定项目与方法 在拔节期（7叶展）选择生长一致的5株玉米植株挂牌标记叶龄和植株，按照生育进程进行调查。吐丝期和成熟期用植物茎秆强度测定仪（M391942）测定地上第3节节间中部茎秆穿刺强度（rind penetration strength，RPS），每份测定5株，取平均值。授粉结束后，测量株高和穗位高，调查单株绿叶数，每份调查5株，取平均值。收获期收获小区全部果穗，随机选取5个果穗进行考种，测定穗粗、穗长，计数穗行数和行粒数。

1.4 数据处理 用Microsoft Excel 2007进行数据整理并对个性状进行描述性统计，Spss 19.0绘制各性状的次数分布图，统计群体内性状次数分布的偏度和峰度。

2 结果与分析

2.1 亲本和F2：3群体株型性状比较 从表1可以看出，自然条件下群体的2个亲本KA105和KB024在株高、穗位高、花期和成熟期茎秆穿刺强度等4个株型性状上表现出较大的差异，证明其遗传背景存在较大差异。从F2∶3群体株型性状来看，除花期茎秆穿刺强度外，其余3个株型性状的平均值高于高值亲本，说明这些性状高值为显性，低值为隐性，存在正向超亲优势，表现为杂种优势;花期茎秆穿刺强度的平均值介于双亲之间，说明其表现为不完全显性。F2∶3群体的5个株型性状变异范围均超过双亲值的范围，变异系数范围为5.13%～20.44%，其中成熟期茎秆穿刺强度的变异系数最大（CV=20.44%）;变异最小的性状是株高（CV=9.23%），株高、穗位高和花期茎秆穿刺强度变异系数居中。变异系数大和居中的3个性状分离范围广，变异类型多，进行选育新品种的潜力较大。

2.2 F2∶3群体株型性状分布及其特点 就偏度而言，除株高（-0.053）个体分布向小于平均数的方向偏斜外，其余4个性状个体分布都是向大于平均数的方向偏斜;5个株型性状的峰度均小于3，表明它们的分布比较平缓，总体分布比较分散。表2和图1表明，株高呈负偏态连续分布，穗位高、花期茎秆穿刺强度和成熟期茎秆穿刺强度均呈正偏态连续分布，4个株型性状呈典型数量性状特征，受微效多基因控制。

2.3 亲本和F2：3群体穗部性状比较 从亲本主要穗部性状来看（表3），KA105的穗粗和穗长大于KB024，而KB024的穗行数和行粒数具有优势。F2：3群体主要穗部性状的均值均高于高值亲本，表明这些产量性状均存在正向超亲优势。从变异系数看，变异最大的性状是穗行数（CV=10.72%），变异范围在12～21行;变异最小的性状是穗粗（CV=6.51%），变异范围在3.5～5.5cm。各性状的变异大小依次为穗行数>行粒数>穗长>穗粗。

2.4 F2∶3群体穗部性状分布及其特点 从表4和图5可以看出，F2∶3群体的穗粗、穗长和穗行数3个产量性状的偏度>0，峰度<3，说明其个体分布呈正偏态，且曲线比较平坦。性状行粒数的偏度<0，峰度<3，表明其个体分布呈负偏态，且曲线比较平坦。由此可见，穗粗、穗长、穗行数和行粒数4个穗部性状呈典型数量性状特征，受多基因控制。

2.5 F2：3群体株型和产量性状的相关分析 从表5可以看出，F2：3群体株型和穗部性状间具有复杂的相关性。28对性状中，有12对达到了极显著水平，2对达到显著水平。其中，相关性排名前4位的有：穗长与行粒数（0.730）>株高与穗位高（0.637）>穗粗与穗行数（0.546）>花期茎秆穿刺强度与成熟期茎秆穿刺强度（0.490）。株高与穗位高、花期茎秆穿刺强度、成熟期茎秆穿刺强度、穗粗、穗行数，穗位高与穗粗、穗行数，穗粗与穗长、穗行数、行粒数，穗长与行粒数之间呈极显著正相关;穗位高与行粒数，成熟期茎秆穿刺强度与穗长呈显著正相关。这表明合适的株高穗位比，较高的茎秆穿刺强度，可以有效降低玉米生育后期植株的倒伏率，进而保证灌浆的持续进行，这对于稳定玉米产量具有重要的意义。因此，选择合适的株高穗位比，植株坚挺、抗倒伏，果穗较粗的植株，有利于提高产量。

3 结论

本试验测定了236份F2∶3群体的株高、穗位高等8个主要农艺性状，探讨了其主要性状变异分布和相关性。结果表明，成熟期茎秆强度、穗位高和花期茎秆强度的变异最大，说明在该群体中茎秆强度和穗位高这2个性状的选择空间最大。所有性状的频率分布均成正态分布，且分布较平缓，峰态不明显，总体变数的分布比较分散。相关分析表明，穗长与行粒数（0.730）、株高与穗位高（0.637）、穗粗与穗行数（0.546）、花期茎秆穿刺强度与成熟期茎秆穿刺强度（0.490）之间的相关性最大，且相关性极显著。这表明合适的株高穗位比，较高的茎秆穿刺强度，可以有效降低玉米生育后期植株的倒伏率，进而保证灌浆的持续进行，这对于稳定玉米产量具有重要的意义。因此，选择合适的株高穗位比，植株坚挺、抗倒伏，果穗较粗的植株有利于总产量的提高。

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（责编：张宏民）

作者简介：师亚琴（1991—），女，陕西渭南人，农艺师，从事玉米遗传育种与栽培工作。  收稿日期：2020-04-20