不同来源玉米自交系穗部性状比较分析

王少莹，董晓蝶，刘 颖，罗红兵，李瑞莲，邓 敏

（湖南农业大学农学院/湖南省玉米工程技术研究中心，长沙 410128）

玉米是世界上广泛种植的重要粮食作物之一，不仅是重要的口粮，也是重要的禽畜饲料和工业原料等的重要来源［1］。尤其是农业生产条件较差的山区和无法种植水稻等其他粮食作物的地区，玉米生产在粮食供给中的地位更突出［2］。而引进热带、亚热带玉米种质资源，并对其进行鉴定、改良，是解决我国玉米种质资源狭窄的重要途径。如育种家利用苏湾（Suwan）、墨白（Tuxpeno）、国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）等热带种质和南非玉米种质改良和丰富了西南干旱、土地贫瘠地区的玉米种质资源，选育了大批适合当地的优质多抗的优良自交系和杂交种［3～9］，提高了该地区玉米的产量和品质。

湖南省位于长江中下游，多山地、丘陵，玉米种植面积为28.9万公顷［10］。湖南省西部地区为玉米主产区，玉米种植面积占全省的84.5%，产量占全省的81%，但该地区土地贫瘠，春涝夏旱［10］。为筛选适合湖南山地干旱、瘠薄土壤的玉米种质资源，本研究对种植于湖南省湘乡市棋梓桥镇龙江村的345份玉米自交系7个穗部性状（穗质量、穗长、穗粗、轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数）的变异系数、均值、偏度和峰度、相关性等进行了比较分析。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料由来自全世界不同地区的345份玉米自交系组成，根据群体结构可分为3个亚群，其中热带玉米（TST）136份，温带玉米（TEM）113份，混合群（Mixed）84份，以及12份未知亚群的自交系（http：//www.maizego.org/Resources.html）。所有供试材料于2019年4月种植于湖南省湘乡市棋梓桥镇龙江村，试验采取随机排列方式。

试验前检测土壤的基本理化性质：pH值7.35，含有机质18.70 g/kg、全氮1.69 g/kg、碱解氮201.00 mg/kg、全 磷0.76 g/kg、有 效 磷14.20 mg/kg、全钾12.10 g/kg、速效钾97.00 mg/kg。

1.2 测定项目

玉米成熟收获后，按照自交系分别给植株编号，在室内对玉米的穗质量、穗长、穗粗、轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数等7个性状进行测定。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2010对数据进行整理，IBM SPSSStatistics 22进行方差分析、相关性分析、偏度和峰度分析。

变异系数=标准差/平均值；

偏度系数=偏度值/偏度标准误；

峰度系数=峰度值/峰度标准误。

2 结果与分析

2.1 玉米穗部性状的变异系数分析

由表1可知，TST和TEM亚群玉米穗部各性状变异系数大小均为：行粒数＞穗质量＞穗轴质量＞穗长＞轴粗＞穗行数＞穗粗，Mixed亚群玉米穗部各性状变异系数大小为：穗轴质量＞穗质量＞行粒数＞轴粗＞穗长＞穗行数＞穗粗，而所有自交系穗部各性状变异系数大小为：行粒数＞穗质量＞穗轴质量＞轴粗＞穗长＞穗行数＞穗粗。在各亚群中，穗质量变异系数最大的是Mixed亚群（0.460），最小的是TEM亚群（0.429）；穗长变异系数最大的是TEM亚群（0.227），最小的是TST亚群（0.172）；穗粗变异系数最大的是TST亚群（0.150），最小的是Mixed亚群（0.125）；轴粗变异系数最大的是Mixed亚群（0.259），最小的是TST亚群（0.158）；穗轴质量变异系数最大的是Mixed亚群（0.560），最小的是TST亚群（0.396）；穗行数变异系数最大的是TEM亚群（0.166），最小的是Mixed亚群（0.144）；行粒数变异系数最大的是TST亚群（0.474），最小的是Mixed亚群（0.386）。结果表明，不同性状在不同亚群中的变异范围不同。

表1 各群组玉米穗部性状分析Table 1 Analysis of ear traits of maize in different groups

续表1

2.2 玉米穗部性状的方差分析

对TST、TEM、Mixed 3个亚群间玉米各穗部性状的均值差异进行分析，结果见表2。TEM的穗质量显著大于TST，与Mixed差异不显著，TST和Mixed的穗质量差异不显著；TST的穗长显著大于Mixed，与TEM差异不显著，TEM与Mixed的穗长差异不显著；TEM、Mixed的穗粗、轴粗极显著大于TST，TEM和Mixed的穗粗、轴粗差异不显著；Mixed的穗行数极显著大于TST，与TEM差异不显著，TEM的穗行数显著大于TST；3个亚群间的穗轴质量、行粒数差异不显著。

表2 不同亚群间玉米各穗部性状多重比较（LSD法）Table 2 Multiple comparison of ear traits of among different subgroups of maize（LSD method）

2.3 玉米穗部性状的偏度、峰度分析

偏度系数反映了统计数据分布的非对称程度，峰度系数直观反映了峰部的尖度。若某性状的偏度系数的绝对值小于1.96，同时其峰度系数的绝对值小于1.96，则该性状服从正态分布。由表3可推断出TST亚群的穗长、穗粗、轴粗、穗行数，TEM的穗质量、穗长、穗粗、穗行数，Mixed的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和总的穗长、穗粗都服从正态分布。其中TST的穗长、穗粗分布右偏、坡度较正态分布平缓，轴粗分布右偏、坡度较正态分布陡峭，穗行数分布左偏、较陡峭；TEM的穗质量、穗长分布右偏、较平缓，穗粗分布左偏、较陡峭，穗行数分布右偏、较陡峭；Mixed的穗长、穗行数分布右偏、较陡峭，穗粗分布左偏、较陡峭，行粒数分布右偏、较平缓；自交系总体的穗长分布右偏、较平缓，穗粗分布左偏、较平缓。

表3 各群组玉米穗部性状偏度、峰度分析Table 3 Analysis of skewness and kurtosis of ear traits of maize in different groups

2.4 玉米穗部性状的相关分析

由表4可知，TST亚群中穗质量和穗长、穗粗、轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，穗长和穗粗、穗轴质量、行粒数，穗粗和轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，轴粗和穗轴质量、穗行数，穗轴质量和穗行数、行粒数，均呈极显著正相关；穗长和轴粗，轴粗、穗行数和行粒数均呈显著正相关；穗长和穗行数相关性不显著。相关系数最大的是穗粗和轴粗（0.837），其次是穗质量和行粒数（0.798）、穗质量和穗粗（0.750）；最小的是穗长和穗行数（0.095），其次是轴粗和行粒数（0.189）、穗行数和行粒数（0.196）。

表4 TST亚群玉米穗部性状间的相关系数Table 4 Correlation coefficient of ear traits of maize in TST subgroup

TEM亚群中穗质量和穗长、穗粗、轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，穗长和穗粗、穗轴质量、行粒数，穗粗和轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，轴粗和穗轴质量、穗行数、行粒数，穗轴质量和穗行数，均呈极显著正相关；穗长和轴粗，穗轴质量、穗行数和行粒数，均呈显著正相关；穗长和穗行数相关性不显著。相关系数最大的是穗质量和行粒数（0.787），其次是穗质量和穗粗（0.614）、穗粗和轴粗（0.605）；最小的是穗长和穗行数（0.068），其次是穗行数和行粒数（0.196）、穗长和轴粗（0.201）（表5）。

表5 TEM亚群玉米穗部性状间的相关系数Table 5 Correlation coefficient of ear traits of maize in TEM subgroup

Mixed亚群中穗质量和穗长、穗粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，穗长和穗粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，穗粗和轴粗、穗轴质量、行粒数，轴粗和穗轴质量，穗轴质量和穗行数，均呈极显著正相关；穗长和轴粗，穗行数和穗粗、行粒数呈显著正相关；穗质量和轴粗，轴粗和穗行数、行粒数，穗轴质量和行粒数相关性不显著，其中轴粗和行粒数呈负相关。相关系数最大的是穗质量和行粒数（0.779），其次是穗长和穗轴质量（0.640）、穗质量和穗长（0.609）；最小的是轴粗和行粒数（-0.051），其次是穗行数和轴粗（0.149）、穗轴质量和行粒数（0.176）（表6）。

表6 Mixed亚群玉米穗部性状间的相关系数Table 6 Correlation coefficient of ear traits of maize in Mixed subgroup

自交系总体中穗质量和穗长、穗粗、轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，穗长和穗粗、轴粗、穗轴质量、行粒数，穗粗和轴粗、穗轴质量、穗行数、行粒数，轴粗和穗轴质量、穗行数、行粒数，穗轴质量和穗行数、行粒数，穗行数和行粒数，均呈极显著正相关；穗长和穗行数呈显著正相关。其中相关系数最大的是穗质量和行粒数（0.773），其次是穗质量和穗粗（0.653）、穗粗和轴粗（0.644）；最小的是穗长和穗行数（0.108），其次是轴粗和行粒数（0.144）、穗长和轴粗（0.182）（表7）。

表7 总体玉米穗部性状间的相关系数Table 7 Correlation coefficient of ear traits of overall maize

3 讨论

变异系数的大小反映了性状在群体内个体间的差异大小，表1中变异系数分布在0.125～0.560之间，不同亚群中不同性状的遗传背景存在较大差异。行粒数、穗质量、穗轴质量性状在所研究的玉米自交系中存在广泛变异。与Mixed亚群不同，TST、TEM亚群各性状变异系数大小排序相同。不同群体内均具有实现不同育种目标所需要的种质资源，可以从中找到能在湖南生态条件下保持较稳定产量的种质资源。TST亚群的穗质量、穗长、穗粗、轴粗、穗行数性状，表现出与TEM、Mixed亚群显著差异，可以作为以后研究的样本材料。在TST和TEM亚群中穗质量、穗粗、穗轴质量和其他性状都存在极显著正相关，并且穗质量和其他性状之间的相关性最强。TST亚群玉米各穗部性状间的相关系数分布于0.095～0.837，性状间的相关性与总体类似，且轴粗和其他性状间存在极显著或显著正相关。根据前人研究，一般穗长与穗粗、轴粗负相关，穗行数与穗长不成比例或负相关，行粒数和穗粗不相关。但在本研究中出现了不同的结果，一方面原因可能是环境对穗部性状的影响，另一方面可能是取样误差或者样本量太少。综上所述，TST亚群的穗部性状表现突出，其个别性状体现了良好的遗传育种潜力。

湖南省属于亚热带地区，TST亚群作为来自热带地区的玉米自交系群体，其培育和繁殖研究存在先天优势，并且有在我国选育研究热带玉米品种的经验可以借鉴［11，12］。此外，在各群体中差异性、显著性、相关性表现突出的穗质量性状，可作为高产优质玉米种质资源的重点研究对象。由于本试验在湖南省中部进行，要筛选适宜湘西山区的玉米种质资源还需要进一步研究。本试验结果与王长成、史庆玲等人的结果［13～15］存在不同程度的差异，这可能是试验所在地区的地理环境、供试材料以及水肥处理等试验条件的不同造成的。

4 结论

通过对该玉米自交系各穗部性状的变异系数、均值、偏度和峰度、相关性四个方面的比较分析，可以发现各穗部性状在3个亚群中均存在广泛的变异，在不同亚群间存在明显的差异。各亚群中均有优势性状，可为适应湖南省的玉米品种选育提供资源。综合以上结果，热带玉米在湖南的生态条件下表现较好，可从中选取表现好的玉米自交系作为玉米的亲本或供体材料。