伊犁河谷玉米杂交种农艺性状相关性的通径分析及聚类分析

杨明花 周新丽 董世磊 艾合买提江?马合木提 刘强

摘要 选用20个玉米杂交种组合为供试材料，采用随机区组设计。通过对杂交种产量、穗长、行粒数、穗行数、千粒重等10个农艺性状进行相关性的通径分析表明，对产量影响最大的因素出籽率与千粒重呈显著正相关，穗长、行粒数与产量呈正相关，提高千粒重和出籽率，增加穗长并兼顾其他农艺性状是提高玉米产量的有效途径。聚类分析结果表明，20 份玉米杂交组合可划分为3 个类群，依据各类群的特点提出了不同的选育目标。在玉米育种选配亲本时，应注意亲本间农艺性状的相关性和协调性。

关键词 玉米杂交种;产量;农艺性状;通径分析;聚类分析

中图分类号 S 513  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）15-0027-04

Abstract A total of 20 maize hybrids were tested through Randomized Complete Block Design. The 10 agronomic characteristics of yield，ear length，row number and 1 000grain weight were analyzed and showed that the most contribution to the yield was shelling percentage and ear row，they were highly positively correlated. The correlation value showed highly significant correlation with ear height，row number and yield. It was an effective way to increase maize yield by improving 1 000grain weight and seed yield ，increasing ear length and taking into account other agronomic characteristics.

Key words Maize hybrids;Yield;Agronomy character;Path analysis;Cluster analysis

基金项目 新疆自治区少数民族特培项目（2017D03014）;新疆自治区天山青年基金项目（2019Q097）。

作者简介 杨明花（1983—），女，新疆昭苏人， 助理研究员，硕士，从事玉米育种研究。*通信作者，副研究员，硕士，从事玉米育种研究。

收稿日期 2020-12-09

玉米是伊犁河谷的主要粮食作物之一，仅次于小麦，高于所有粮食的单产水平[1]。粮食的产量很大程度取决于玉米的高产和稳产，高产和稳产是一个新玉米杂交种大面积繁殖、推广及利用所必备的重要条件。

玉米籽粒产量是多基因控制的数量性状，是多个农艺性状共同作用的结果[2-4] 。提高产量是玉米育种的基本目标之一。近年来，性状与产量的关系及其在产量构成中的作用一直受育种者的关注。在玉米生产过程中，其主要农艺性状因生态环境和栽培技术的不同发生了不同程度的变化，从而影响了玉米产量的形成。为进一步明确各农艺性状对玉米产量的相对重要性，为育种提供理论依据[5]，笔者选用20个玉米杂交种组合为供试材料，采用随机区组设计，对杂交种产量、穗长、行粒数、穗行数、千粒重等10个农艺性状进行相关性的通径分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用伊犁州农业科学研究所选育的晚熟19个杂交组合和1个对照品种，其品种名称如下：YL01、YL02、YL03、YL04、YL05、YL06、YL07、YL08、YL09、YL10、YL11、YL12、YL13、YL14、YL15、YL16、YL17、YL18、YL19、YL20（先玉335、CK）。

1.2 试验设计 试验于2019年在伊犁州农业科学研究所综合试验地进行。采用随机区组排列，重复3次，5行区，行长7 m，行距60 cm，小区面积21 m2，保苗数61 500株/hm2，收获时以中间3行计产，收获面积为12.6 m2，田间记载生育期，每小区连续取10株，测得株高、穗位高、茎粗，收获后每小区连续取10个代表性果穗测量穗长、穗粗、穗行數、行粒数、千粒重和出籽率，以小区产量为产量指标。

1.3 数据分析 采用DPS 15.10高级版进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同玉米杂交种组合主要农艺性状的比较 从表1可以看出，20个玉米新组合的株高、穗长、穗行数、行粒数、千粒重和产量存在较大差异，而有效穗数差异较小。组合YL11的株高最高，为326 cm，YL06和YL04次之，分别为314.97和313.1 cm，但相互间差异不显著，而组合YL15的株高最低。组合YL06的穗长最长，为18.7 cm，YL12、YL02和YL13的穗长较长，分别为17.93、17.7和17.73 cm，且相互间差异显著;组合YL17的穗行数最多、秃尖最长，轴最粗，分别为17.03、2.50 cm、4.94 cm，行粒数最少，产量最低。YL03和YL20的穗行数分别为15.9和16.2，但相互间差异不显著，组合YL08的行粒数最多，为41.13，YL01和YL12的行粒数较多，分别为39.6和38.97，但相互间差异不显著。组合YL02和YL04的千粒重最重，分别为446.67和439.33 g，各组合之间差异不显著，YL13千粒重最轻;组合YL02、YL04和YL19的产量较高，分别为18 082.20、17 573.55和16 943.40 kg/hm2 ，且相互间差异显著，而组合YL17的产量最低。

相关系数是表明各性状之间相关程度的指标，而通径系数则是反映相关性状对单穗粒重作用及对产量贡献的相对重要性大小[6-12]。为揭示各农艺性状对产量的作用大小，需进一步做通径分析，以便于更清楚了解对产量这一性状相关发生的影响程度。

2.2 主要农艺性状的相关性分析

将主要农艺性状的相关系数列于表2。相关性分析结果表明，出籽率、千粒重、穗长、行粒数与产量呈正相关，秃尖与产量呈负相关，这与玉米育种实践相一致。出籽率、千粒重与产量呈显著正相 关（R=0.624 2**和0.601 5**）、穗行数与秃尖和穗粗（R=0.488 4*和0.552 9**）、穗粗与秃尖 （R=0.617 8**）、千粒重与出籽率（R=0.504 6*）之间均呈显著正相关。行粒数与穗行数（R=-0.456 5）、穗行数与穗长（R=-0.441 7*）、轴粗与出籽率（R =-0.438 6*）之間呈显著负相关。在进行性状选择时，应注重千粒重、穗粗、出籽率和穗行数的选择。对行粒数与千粒重的选择时应注意到相互制约关系，权衡各性状的利弊使正效应发挥最大，降低负效应。

2.3 主要农艺性状的通径分析 为了进一步明确各农艺性状对产量的直接效应与间接效应，对遗传相关系数进行通径分析，结果见表3。由表3可以看出，各性状对产量的作用由强到弱依次为千粒重、穗长、出籽率、穗行数、生育期、轴粗、行粒数、秃尖长、穗粗。

2.3.1 千粒重与产量的关系。千粒重与产量的通经系数为 （P= 0.730 8**），达极显著水平，在其他性状相对稳定的情况下，千粒重增加，产量就相应得到提高，说明千粒重对产量的作用很大。增加千粒重，可提高产量，但不可盲目增加千粒重，必须兼顾其他性状才能获得较大的丰产效果。

2.3.2

穗长与产量的关系。穗长与产量的直接通经系数为 （P =0.505 6*），对产量的直接作用较大，即在其他性状保持相对稳定的情况下，穗长每增加1个标准单位，产量就相应得到提高，说明穗长对产量的影响较大。增加穗长有利于提高产量，在增加穗长的同时，伴随着穗粗、穗行数和秃尖的下降，但下降幅度不大。穗长的增加有利于千粒重和行粒数的增加，因此以增加穗长来提高产量较容易，是较理想的增产途径。

2.3.3

出籽率与产量的关系。出籽率与产量的直接通经系数为 P =0.501 7，通过其他性状对产量的正负向间接作用相互平衡，说明出籽率对产量的直接作用来自其本身，采用直接选择效果较好。

2.3.4

穗行数对产量的关系。穗行数对产量的直接通经系数（ P =0.461 0*）与秃尖、千粒重呈正向间接效应，穗行数对产量起负向间接效应。因此，选育高产玉米杂交种时，对穗行数的选择标准不能越多越好，宜适当。

2.3.5

生育期与产量的关系。生育期与产量的直接通径系数（ P =0.032 6）为正值，未达显著水平。通过其他性状对产量所起的正负向间接作用都不大，说明生育期对产量的直接作用不太大。在选择时，对生育期进行适当的选择，以适应当地的气候条件，从而达到高产的目的，不宜选择生育期太晚的品种。

另外秃尖与产量、穗粗与产量、行粒数与产量和轴粗与产量之间呈负相关，且对产量的直接和间接作用不大，故在选择时不作为重点。

2.4 主要农艺性状的聚类分析

对玉米新组合的11个主要农艺性状进行聚类分析，20个玉米新组合在距离为2.00时可以划分为3个类群，见图1。

第 Ⅰ 类群有YL01、YL03、YL04、YL05、YL06、YL07、YL09、YL10、YL11、YL12、YL13、YL18、YL19和YL20，共14个玉米新组合，这一类群株高较高，穗长较长，轴较细，产量较高，属于穗长中高产类型，对于这类材料，以提高分蘖力和千粒重为改良目标，以争取更高产量。

第 Ⅱ 类群有YL02、YL08和YL15 号共3 个玉米新品种，这一类群株高较低，秃尖较少，出籽率较高，行粒数和千粒重较高，产量最高。因此，该类群出籽率高、多粒、高产。对于这类材料，以提高株高、出籽率、增加穗行数为育种目标。

第Ⅲ类群有YL14、YL16和YL17号共3个玉米新组合，这一类群株高相对适中，穗行数较多，轴较粗，穗粒数最少，生育期较长，产量中等，属于重粒型中高产类型。对于这类材料，应着重提高千粒重和出籽率来获得高产。

3 结论与讨论

在20个玉米杂交组合中，YL01不仅产量高、生育期短，而且千粒重也最重，穗长、穗粗均在平均水平之上，比较适合大面积推广，而高于先玉335的YL02、YL03、YL04、YL05、YL06、YL07等品种的株高、生育期、穗位高等10个农艺性状的相关性分析及通径分析表明，性状间的相互作用是复杂的，既相辅相成，也相互制约。某一性状的加强常常伴随着其他一些性状作用的加强和某一性状作用的削弱，这与何代元等[6-9]的研究一致。要提高单产必须抓住与其相关的3个主要农艺性状，即千粒重、穗长、出籽率，在提高千粒重的同时，应考虑穗行数的副作用，增加行粒数及出籽率，同时应控制株高、轴粗、秃尖等其他因素。为了提高玉米育种的选择效率，有必要对不同性状间的相互关系及材料间的遗传多样性进行分析。聚类分析在多种作物种质资源分类方面得到应用，对于科学评价材料优劣的真实性有较好的效果[10-12] ;通过聚类分析既可以看出类群间的相互关系，又可以了解类群内各品系的亲疏远近[13] 。聚类分析为玉米育种中的亲本选择提供了依据，可以根据育种目标选择不同类型的材料作为亲本选配组合[14] ，以便发挥农艺性状对玉米产量的最大作用。综上所述，在育种实践中必须协调好各个农艺性状之间的关系，以发挥每个农艺性状对提高玉米高产育种的最大作用。

参考文献

[1] 伊犁哈萨克自治州统计年鉴[M].伊犁：伊犁哈萨克自治州统计局，2019.

[2] 于海秋，徐克章，陈学求，等.玉米主要抗旱性状的配合力及遗传参数分析I.产量性状[J].玉米科学，2003，11（1）：12-18.

[3] 范濂.农业试验统计方法[M].郑州：河南科学技术出版社，1983.

[4] 刘玉旭，王黎明，刘必善，等.西南地区玉米杂交种主要生物性状分析[J].玉米科学，2003，11（3）：42-44.

[5] 李玉华，郑如明，冯革章，等.51个玉米杂交种比较试验[J]. 甘肃农业大学学报，2002，37（3）：323-328.

[6] 何代元，吴广成，刘强，等.玉米主要农艺性状的相关通径分析[J].玉米科学，2003，11（4）：58-60.

[7] 梁晓玲，阿布来提，冯国俊，等.玉米杂交种的产量比较及主要农艺性状的相关和通径分析[J].玉米科学，2001，9（1）：16-20.

[8] 杨金慧，毛建昌，李发民，等.玉米杂交种农艺性状与籽粒产量的相关和通径分析[J].中国农学通报，2003，19（4）：28-30.

[9] 岳尧海，周小辉，任军.夏玉米杂交种产量性状与产量的通径分析[J].玉米科学，2006，14（6）：59-61.

[10] 张鹏，张海洋，郑永战，等. 芝麻种质资源因子分析及聚类分析[J].中国油料作物学报，2008，30（1）：71-78.

[11] 李淑华，荆绍凌，杨丹萍，等. 聚类分析法在玉米种质资源中的应用[J].农业与技术，2008，28（5）：43-45.

[12] 殷冬梅，李拴柱，崔党群. 花生主要农艺性状的相关性及聚类分析[J].中国油料作物学报，2010，32（2）：212-216.

[13] 张彩英，常文锁，谢令琴，等. 小麦高代新品系鉴定的聚类分析[J].植物遗传资源科学，2001，2（4）：29-33.

[14] 徐黎黎，李伟，郑有良. 东方小麦主要农艺性状分析[J].麦类作物学报，2006，26（6）：15-20.