基于齐319与黄早四改良后代的株型相关性状变异分析

赵满义 吴迅 赵强 吴文强 刘鹏飞 郭向阳 王安贵 祝云芳 陈泽辉

摘要：株型是影响玉米亩产的关键因子，提高株型紧凑程度可增加玉米种植密度，有利于增产。解析玉米改良过程中株型相关性状变异对指导玉米品种改良，满足产业发展具有十分重要的意义。本研究以黄早四和齐319为亲本构建的F2：3群体为材料，比较分析株高、穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数、穗上叶片数的遗传变异。

结果显示：亲本自交系的株型相关性状存在显著差异，株高和穗位高表现出极显著正相关，表明玉米株型相关性状在育种选择中受选择方向和选择程度的影响。此外，株型相关性状在改良后代中表现出正态分布或拟正态分布，在家系之间差异显著

。该结果可用作后续的株型相关性状QTLs定位及其遗传研究。

关键词：玉米;株型相关性状;变异分析

中图分类号：S332.9

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2020）02-0078-04国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2020.02.013

The Variation Analysis of Plant Architecture Related Traits Based on the Modified Offsprings from Crosses

of Qi319 and Huangzaosi

ZHAO Manyi1，WU Xun2，ZHAO Qiang1，WU Wenqiang1，LIU Pengfei2，GUO Xiangyang2，WANG Angui2，ZHU Yunfang2，CHEN Zehui2*

（1College of Agriculture， Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China

;2Drought Grain Sorghum Research Institute， Guizhou Academy of Agricultural Sciences

，Guiyang，Guizhou 550006，China）

Abstract：Plant type is the key factor affecting the yield per mu of maize.It is very important to analyze the variation of plant type related characters in the process of maize improvement to guide maize variety improvement and satisfy the industrial development.In this study，the genetic variations of plant height， spike height， spindle length of maletassel， thenumber of tassel branch and tassel leafwere compared and analyzedusing F2：3 population constructed with Hangzaosi and Qi 319 as parents.The results showed that there were significant differences in plant-type related traits of parental inbred lines， plant height and panicle height showed extremely significant positive correlation，

indicating that plant-type related traits of maize were influenced by the selection direction and selection degree in breeding selection.In addition， plant-type related traits showed normal or quasi-normal distribution in improved offspring， and showed significant differences among families.These population data can be used for subsequent QTLs mapping and genetic study of plant type related traits.

Keywords：corn; plant architecture related traits; the analysis of variation

玉米的株型对产量有至关重要的影响，且在育种实践中的作用十分明显。研究显示，玉米株型可根据穗上叶与主茎的夹角大小分为披散型、半紧凑型和紧凑型，不同株型的玉米品种在高密度条件下的增产潜力为：披散型<半紧凑型<紧凑型，培育出不同株型的玉米品种，可以提高单位面积的种植密度从而提高玉米单位面积产量。赵文明等[1]研究认为亲本与后代家系间株型相关性状变异较大，表明这些性状可作QTLs分析。刘坤等[2]利用284份温带、亚热带和热带构成关联群体，在郑州和浚县的生态环境下对6个性状运用全基因组SNP标记进行关联分析得出K模型对假阳性效果最好，检测到17个株型相关性的位点;李凯等[3]以360份遗传背景不同的玉米自交系作为材料，在4个环境下，利用44569个SNP标记，对其株高、穗位高进行关联分析和运用MLM技术挖掘株高、穗位高，共检测到6个与株高的SNP位点，表型变异的14.26%，检测到18个与穗位高的SNP位点，型變异的12.62%。GYENES等[4]研究认为Lay基因能够同时影响叶片数，节间长度和植株高度等多种性状。周强、齐欢欢和胡利宗等[57]研究都认为株高与叶片数呈正相关。国内学者对玉米株型相关性状的研究比较深入，如李清超等[8]利用骨干亲本黄早四与11个骨干自交系组配11个RIL群体，在单

环境和联合环境下对株高和穗位高进行QTL分析，在多环境下定位分析然后再通过区段整合得出：稳定表达的5个株高、4 个穗位高“环境钝感 QTL”;高世斌等[9]利用N87-1×9526构建F2：3群体，通过复合区间作图法检测正常和干旱胁迫环境下雄穗分枝数与主轴长QTLs，检测到雄穗主轴长在正常条件下有2个QTL，雄穗分支数在干旱胁迫条件下有3个QTLs。从前人研究来看，株型相关性状的研究主要集中于穗上叶片数。株高、穗位高、穗主轴长和雄穗分支数较多，但关于玉米穗上叶片数方面的研究则较少。因此，本研究以玉米的株高、穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数、穗上叶片数等性状作为研究对象，探讨玉米株型性状的基因效应以及遗传规律，探讨株高、穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数以及穗上叶片数这几个农艺性状对产量的影响，为玉米种植改良提供借鉴。

1材料与方法

1.1试验材料

以骨干玉米自交系黄早四和齐319构建的252个F2：3家系为试验材料。黄早四株型为紧凑型，具有配合力高、抗大斑病和矮花叶病毒病、穗部综合性状好、叶片上冲、株型紧凑、花粉量大、灌浆速度快、生育期适中、结实性好、适应性广等

特点;齐319自交系株型为披散型，具有配合力高、抗倒性强、综合性状优良、对玉米南方锈病免疫并兼抗多种病害等特

点。

1.2田间试验及性状调查

2018年，在贵州贵阳和海南三亚种植F2：3家系，田间试验采用随机区组设计，两次重复，小区行长3.5 m，行宽0.7

m，过道0.5 m，每行14株，株距0.25 m，密度为3800株/667 m2。授粉后30 d以小区为单位进行田间调查，每行调查

5株，分别记载株高、穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数及穗上叶片数。

1.3统计分析

利用Excel 2007统计各性状平均值和变异系数，以小区平均数为单位作方差分析和显著性检验，统计各性状偏度系数、峰度系数用于正态分布检验。

2结果与分析

2.1F2∶3群体各株型性状相关性分析

对F2∶3家系株高、穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数、穗上叶片数进行相关性分析，

由表1可知，株高与穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数呈极显著正相关，与穗上叶片数呈显著相关;穗位高与雄穗分支数呈极显著正相关、与雄穗主轴长呈显著相关;雄穗主轴长与穗上叶数极显著负相关;穗位高与穗上叶数、雄穗主轴长与雄花分支数、雄穗分支数与穗上叶片数相关性相对偏低。各株型性状群体间的变异均达到极显著相关， 说明不同群体间株型相关性状在遗传上存在差异。

2.2株型相关性状变异分析

由表2可知，

株高、穗位高在F2：3中出现超亲现象，雄花主轴长、穗上叶片数介于双亲之间，而雄花分支数出现负向超亲现象

。在F2：3群体间，各株型性状变异系数、偏度系数、峰度系数中各株型性状的表型值、偏度系数、峰度系数可以看出，株高、穗位高、雄花主轴长、雄花分支数、穗上叶片数均呈连续变异，从峰度系数和偏度系数的绝对值小于1，表明大部分的株型数据没有偏离正态分布，同时也表明该数据可进一步做QTL分析。由各株型性状的变异系数可以看出，F2：3群体间变异范围较大，变异系数在6.91～26.25之間， 变异系数大小依次为雄穗分支数>穗位高>雄穗主轴长>株高>穗上叶片数。

3结论与讨论

本研究利用黄早四与齐319为材料对F2：3群体株型相关性状的遗传变异进行研究分析，结果显示，株型相关性状在F2：3群体变异系数范围比较大（6.91～26.25）、偏度系数的范围在-0.46～0.36之间、峰度系数范围为-0.32～0.48，其后代分离群体各株型的性状均呈连续变异，没有偏离正态分布，分离群体足够大，说明该群体株型相关性状（株高、穗位高、雄穗主轴长、雄穗分支数、穗上叶片数）的数据可用于QTL分析，为后面的QTL定位和遗传分析打下基础。

通过表1的F2∶3群体各株型性状相关性分析和表2的株型相关性状表型值统计变异分析得出，亲本与后代家系间株型相关性状变异较大，表明这些性状可作QTLs分析，与李秀诗和赵文明等[1011]研究结果一致。从变异系数大小排序，显然穗上叶片数变异系数最低仅有6.91%，说明穗上叶片数F2∶3群体中变异不大。通过表1相关性分析得出穗叶片数与株高呈显著正相关，穗上叶片数与雄穗主轴长呈显著负相关，而与其它几个性状相关性相对较低。穗上叶片数报道较少，孙海艳和黎裕等[12、13]研究认为穗上叶片数受环境影响较大。许诚等[14]利用单片段代换系群体定位玉米株型性状QTL分析认为穗上叶片数存在一因多效对同一性状而言， 可能是所用材料、环境和QTL分析方法的不同， 研究结果也不尽相同。曹靖生等[19]究结果表明穗上叶片数对单株产量有较大的正向直接效应加性和非加性效应共同作用;吴迅、王鑫和霍仕平等[1618]研究都认为穗位高的遗传研究结果而言，比较一致的结果认为基因的加性、显性和上位性效应为主。蔡一林等[15]认为在满足授粉的条件下，尽量减少雄穗分枝数，以避免分枝过多既遮光，又消耗养分的不利影响。

本研究所用组合亲本株型性状差异大，后代家系间的株型相关性状的表型所表现变异也较大，且后代F2：3群体呈正态分布，表明这些数据可为后面QTL定位以及分析作铺垫。通过群体改良，可能选育出株型紧凑、株型性状优良、抗性强的自交系或耐密植的杂交种。

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