玉米品种的抗病性评价及与农艺性状的灰色关联度分析

郗小倩 李洪 王瑞军 张旭丽 杨志斌

摘要：为了研究玉米农艺性状和病害抗性的关系，选育出高产高抗的玉米品种，以联合体玉米区试的19个品种进行病害的抗性鉴定，用灰色关联度分析法分析农艺性状与病害抗性的关系。结果表明：19个品种对茎基腐病和穗腐病的抗性都强，对丝黑穗病和矮花叶病的抗性都弱，对大斑病的抗性中等；与产量关联度最密切的出籽率与茎基腐病关系最密切，对产量影响次之的是穗腐病，对产量影响排名第四的百粒重与大斑病关系密切，之后的穗行数与丝黑穗病关联度最大，与产量成正相关的株高与矮花叶病关联密切。因此，结合玉米农艺性状与病害抗性的灰色关联度分析和抗病性鉴定，应着重丝黑穗病、大斑病和矮花叶病的抗性选择。

关键词：农艺性状；病害抗性；灰色关联度；丝黑穗病；大斑病；矮花叶病；茎基腐病；穗腐病

中图分类号：S332.2文献标志码：A论文编号：cjas2021-0156

Disease Resistance of Maize Varieties： Evaluation and Its Grey Correlation with Agronomic Characters

XI Xiaoqian， LI Hong， WANG Ruijun， ZHANG Xuli， YANG Zhibin

（Institute of Crops in Cold Regions of Shanxi Agricultural University， Datong 037000， Shanxi， China）

Abstract： The aims are to study the relationship between agronomic characters and disease resistance of maize， and to breed maize varieties with high yield and high disease resistance. The disease resistance of 19 varieties in the regional trial of maize in the consortium was identified， and the relationship between agronomic characters and disease resistance was analyzed by grey correlation analysis. The results showed that all the 19 varieties had strong resistance to stem base rot and ear rot， weak resistance to head smut and dwarf mosaic， and medium resistance to large leaf spot. The kernel ratio， which was most closely related to yield， had the closest relationship with stem base rot. Ear rot was the second important factor that affected the yield. 100-grain weight， which ranked fourth in the impact on the yield， was closely related to large leaf spot， and kernel row number was most closely related to head smut. The plant height， which was positively related to the yield， had close relationship with dwarf mosaic. Therefore， the grey correlation analysis and disease resistance identification combining maize agronomic characters with disease resistance should emphasize the selection of resistance to head smut， large leaf spot and dwarf mosaic.

Keywords： agronomic characters； disease resistance； grey correlation degree； head smut； large leaf spot； dwarf mosaic disease； stem base rot； ear rot

0引言

玉米是中國三大主要粮食生产作物之一，从2012年开始，玉米生产已超过稻谷，位居粮食产量第一位[1]，是世界上重要的粮、经、饲兼用作物，现在玉米育种以高产、优质、抗病、广适为目标[2]。而玉米的产量与玉米病害有相关的关系[3]。由于全球气候变暖，种植结构调整，栽培制度的改变以及新品种的引进与应用，致使玉米病虫种类不断增加，为害逐年加重[4]，玉米病害一方面可以通过气象预测来防治[5]，也可通过农事操作，物理消毒，化学农药，生物防治等来实现[6-8]。但是这些防治措施要么对环境造成污染，要么耗费大量物力财力。

据报道，中国玉米生产上发生的病害有30多种，当前生产中的病害主要有大斑病、小斑病、丝黑穗病、茎腐病、矮花叶病、穗腐病[9]，均是由真菌或者病毒传播引起，都会对产量及玉米品质造成影响[10-14]。对主要病害进行抗性鉴定是玉米新品种跨区域引种和推广的一个重要环节，是确保新品种生产安全性的基础[15]。

灰色关联度分析是对一个系统发展变化态势的定量描述和比较，因此它的适用性广，在综合评价、判别分析、类型区划等方面都有广泛应用。该方法应用于水稻、玉米、小麦、大豆等主栽作物品种的综合评价及品种选育，取得了很好效果[16]。迄今为止，运用灰色关联度分析方法对玉米产量与相关性状间关系进行的研究报道也很多[17-21]。另外，灰色关联度还可以分析玉米综合品质，对玉米品质进行更加全面的评价[22-25]。

本研究对2020年晋玉科企联合体的19份区试玉米品种进行了丝黑穗病，茎基腐病，穗腐病，大斑病，矮花叶病的抗性评价；利用灰色关联度分析的方法对玉米的主要农艺性状及5种病害间的相互关系进行分析，以期为玉米优良品种的选育和育种效率提供科学依据。

1材料与方法

1.1实验材料

供试的19个玉米品种为‘玉农215’、‘RF1810’、‘太育184’、‘中博314’、‘龙田809’、‘RF1804’、‘RF1915’、‘太玉189’、‘龙田811’、‘太玉919’、‘太育1881’、‘太育211’、‘RF1803’、‘赛博183’、‘RF1914’、‘龙田810’、‘太育1910’、‘太育213’、‘赛博191’，均由晋玉科企联合体提供。

1.2实验设计及方法

1.2.1抗病性鉴定实验设计及方法抗病性鉴定实验报告由山西农业大学植物保护学院提供。2020年5月1日至2020年10月15日，4种真菌病害均在山西农业大学农场鉴定病圃进行。玉米矮花叶病鉴定地点设在山西省农科院小麦研究所试验地。

抗病鉴定圃设置：（1）真菌病害：玉米丝黑穗病，大斑病，茎基腐病，穗腐病4种真菌病害的鉴定材料顺序排列。鉴定小区行长4.5 m，每份材料种植2行，每穴留苗2株，重复2次，土壤肥力和管理水平和大田相同。（2）病毒病害：玉米矮花叶病每圃每份材料种植1行，行长6 m，行距0.6 m，株距0.3 m，重复2次。

接种方法及时期：（1）玉米丝黑穗病：与播种同步进行。在播种时，将配置好的0.1%菌土以每穴100 g用量，覆盖玉米种子。（2）玉米大斑病：采用喷雾法接种及病残体接种，在10叶期至抽雄初期进行接种。（3）玉米穗腐病：接种采用牙签法。接种时期为果穗吐丝后10～15天，以花丝开始萎蔫为标志。牙签接种法时选用适宜果穗，将2根牙签并排插入果穗中部。（4）玉米茎腐病：接种采用埋根法。接种时期为玉米展13叶至抽雄期，也可提前至10叶期。（5）玉米矮花叶病：玉米5～7叶期进行汁液摩擦接种，每株接种两片叶，隔10天后對未发病植株再补接一次。

病情分级标准及抗性评价标准按照《中华人民共和国农业行业标准（NY/T 1248）》及《国家玉米区试品种抗病虫鉴定方法》标准进行。

1.2.2农艺性状测定实验设计及方法实验于2020年在山西农业大学高寒区作物研究所实验田内进行，实验采用随机区组设计，3次重复，小区面积20 m2（5 m×4 m）。4月27日人工点播种植，试验期间浇水4次（5月1日、5月16日、6月26日、8月5日），追肥一次（6月24日），7月2日除草一次，播前整地，配合基肥混施5%毒辛颗粒剂15 kg/hm2。生育期内调查生育期、株高和穗位，收获后进行考种，确定穗粗、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗粒重和百粒重。

1.3分析方法

用Excel对数据进行初步整理，并进行灰色关联度分析。将19个品种的农艺性状及5个病害视为一个系统，每个性状指标看作灰色系统中的一个因素，设参考数列为X0，其余性状为比较数列Xi（i=1，2，…，8）。由于系统中各性状因素的量纲（或单位）不同，无法进行比较，因此需要对原始数据消除量纲（或单位），转换为可比较的数据序列。常用的标准化变换方法见公式（1）。

式中，X0i（k）为原始数据，X0i为同一性状均值，S0i为同一性状标准差，X’0i（k）为处理后数据。参数Xi与参考数列X0的关联系数和ri关联度按照公式（2）和公式（3）计算。

关联度是关联系数的算术平均值，根据关联度大小就可以确定比较数列与参考数列的关联程度，从而判断比较数列的重要性。当参考数列不止一个时，通过计算各个参考数列与比较数列之间的关联度就构成关联矩阵[26]。

2结果与分析

2.1玉米品种抗病性鉴定

由表1可看出，19个品种中对丝黑穗病的抗性总体最弱，有一个高感品种，15个易感品种，占比84.2%，只有3个中抗品种；对茎基腐病的抗性评价结果中，有8个高抗品种，8个中抗品种，3个抗性品种，总体对茎基腐病的抗性优良；对于穗腐病，有1个高抗品种，5个中抗品种，其余均为抗性品种，总体抗性良好；对于大斑病，有1个高抗品种，9个中抗品种，5个抗性品种，4个易感品种；对于矮花叶病，有3个高感品种，14个易感品种，占比89.47%，只有2个中抗品种，总体抗性弱。

2.2玉米品种产量与农艺性状的灰色关联度分析

根据关联分析原理，关联度大的数列与参考数列的关系密切，关联度小的数列与参考数列关系疏远。从表2可以看出，玉米产量与其他性状的关联度排序依次为：出籽率>穗腐病>行粒数>百粒重>穗行数>穗粗>单穗粒重>矮花叶病>穗位>株高>凸尖长>大斑病>丝黑穗病>穗长>生育期>茎基腐病。

2.3玉米性状间的相互关系

分别以玉米各性状为参考数列，其他性状为比较数列，计算各性状之间的关联系数和关联度，构成关联矩阵，如表3。

由表3可知，与丝黑穗病关系密切度的排序是：穗行数>茎基腐病>出籽率>生育期>行粒数>凸尖长>百粒重>单穗粒重>穗粗>穗腐病>矮花叶病>株高>大斑病>穗位>穗长>产量。与茎基腐病关系密切度排序为：出籽率>丝黑穗病>大斑病>生育期>穗行数>行粒数>穗腐病>株高>穗粗>穗位>矮花叶病>单穗粒重>穗长>产量>秃尖长>百粒重。

与穗腐病关系密切度排序为：产量>单穗粒重>穗位>生育期>秃尖长>出籽率>穗长>株高>穗粗>矮花叶病>百粒重>行粒数>茎基腐病>大斑病>丝黑穗病>穗行数。

与大斑病关系密切度排序为：茎基腐病>行粒数>百粒重>出籽率>株高>穗长>穗腐病>矮花叶病>穗行数>生育期>秃尖长>丝黑穗病>穗位>单穗粒重>产量>穗粗。

与矮花叶病关系密切度排序为：穗位>株高>秃尖长>穗腐病>产量>单穗粒重>穗行数>百粒重>大斑病>丝黑穗病>穗粗>行粒数>穗长>茎基腐病>生育期>出籽率。

与生育期关系密切度排序为：穗腐病>单穗粒重>秃尖长>穗位>茎基腐病>出籽率>行粒数>丝黑穗病>百粒重>穗粗>大斑病>穗行数>穗长>矮花叶病>株高>产量。

与株高关系密切度排序为：出籽率>矮花叶病>穗粗>穗腐病>大斑病>行粒数>茎基腐病>产量>百粒重>秃尖长>丝黑穗病>穗行数>穗长>穗位>生育期>单穗粒重。

与穗位关系密切度排序为：行粒数>穗腐病>矮花叶病>秃尖长>生育期>出籽率>单穗粒重>穗长>百粒重>产量>茎基腐病>大斑病>穗粗>丝黑穗病>株高>穗行数。

与穗粗关系密切度排序为：出籽率>行粒数>株高>单穗粒重>穗腐病>产量>茎基腐病>丝黑穗病>生育期>穗行数>矮花叶病>穗位>百粒重>穗长>秃尖长>大斑病。

与穗长关系密切度排序为：秃尖长>行粒数>单穗粒重>出籽率>穗腐病>穗位>百粒重>大斑病>穗行数>矮花叶病>生育期>株高>穗粗>丝黑穗病>产量>茎基腐病。

与秃尖长关系密切度排序为：穗长>穗腐病>行粒数>穗行数>矮花叶病>穗位>生育期>丝黑穗病>百粒重>株高>大斑病>产量>出籽率>穗粗>茎基腐病>单穗粒重。

与穗行数关系密切度排序为：丝黑穗病>行粒数>秃尖长>产量>茎基腐病>矮花叶病>穗粗>穗长>大斑病>生育期>株高>穗腐病>出籽率>单穗粒重>穗位>百粒重。

与行粒数关系密切度排序为：穗位>出籽率>穗长>穗行数>穗粗>秃尖长>产量>大斑病>生育期>穗腐病>茎基腐病>株高>丝黑穗病>百粒重>矮花叶病>单穗粒重。

与单穗粒重密切度排序为：穗腐病>出籽率>穗长>生育期>穗粗>穗位>百粒重>产量>矮花叶病>丝黑穗病>大斑病>穗行数>茎基腐病>株高>行粒数>秃尖长。

与百粒重关系密切度排序为：产量>大斑病>穗腐病>单穗粒重>穗位>穗长>生育期>丝黑穗病>矮花叶病>行粒数>出籽率>秃尖长>株高>穗粗>穗行数>茎基腐病。

与出籽率关系密切度排序为：茎基腐病>产量>株高>行粒数>单穗粒重>穗粗>穗腐病>穗长>丝黑穗病>穗位>生育期>大斑病>百粒重>穗行数>秃尖长>矮花叶病。

3讨论与结论

本实验分析的结果表明，2020年联合体区试实验中，对产量影响最大的性状是出籽率，穗腐病次之，之后依次为行粒数、百粒重、穗行数、穗粗、单穗粒重、矮花叶病、穗位、株高、秃尖长、大斑病、丝黑穗病、穗长、生育期，茎基腐病影响最小。根据农艺性状间的关联程度分析，对产量影响最大的出籽率与茎基腐病关系最密切；对产量影响次之的是穗腐病；对产量影响排名第四的百粒重与大斑病关系密切，之后的穗行数与丝黑穗病关联最大，之前有研究表明株高与产量成显著正相关[27]，与矮花叶病关联密切；结合抗病性鉴定的结果，该玉米区试品种对茎基腐病和穗腐病的抗性均表现优良，应着重丝黑穗病、大斑病和矮花叶病的抗性选择。

玉米抗病性对玉米产量有重要影响，在玉米高产育种工作中，加入玉米抗病性的筛选，不仅可以提高玉米抗性需求，进而提高玉米产量目标，还可以减少农药使用，提高玉米品质，这是玉米高品质育种的要求，符合时代进步的体现，在今后，高品质玉米品种的选育才是育種的方向。

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