襄阳市夏玉米品种遗传多样性分析和综合评价

郭 莉，马现斌，李新彦，胡 飞

（襄阳市农业科学院，湖北 襄阳 441057）

黄淮海夏播玉米（Zea maysL.）区是中国主要的夏玉米生产区［1，2］，襄阳市位于黄淮海夏播玉米区的最南端，麦茬后夏播玉米全生育期气候多呈现持续高温、干旱，梅雨季节天气又阴雨连绵、高温高湿，夏播玉米气候较为恶劣［3-5］，对夏播玉米品种极具考验性，高产优质抗病的夏玉米品种越来越受到该地育种和推广部门的重视。然而关于该地夏玉米品种遗传多样性和综合评价的研究较少。本研究通过对襄阳市种子市场上推广应用较好的20 个夏玉米品种的13 个农艺性状遗传多样性的分析并对其进行综合评价，以期充分了解和评价各夏玉米品种的优良特性和综合表现，进而筛选出适宜在襄阳市种植的夏玉米品种，为该地选育、推广优良夏玉米品种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试夏玉米品种20 个，为襄阳市种子市场上推广应用较好的品种，品种及其来源详见表1。

表1 20 个夏玉米品种及其来源

1.2 试验设计

试验地点设在襄阳市襄州区黄集镇古驿镇张坡村。各玉米品种于2022 年6 月1 日夏播，密度为67 500 株/hm2，行距0.67 m，株距0.22 m，行长6 m，小区面积12 m2。参试品种每个品种种植3 行，采取随机区组排列，3 次重复。小型开沟机开沟播种，底肥施750 kg/hm2复 合 肥（N、P2O5、K2O 的 含 量 均 为15%），整个生育期灌水3 次，化学除草杀虫1 次，试验田管理水平略高于大田生产管理。

1.3 测量性状与方法

植株生长期间，适时调查记载各夏玉米品种穗位高（X1）、株高（X2）、穗位系数（X3）等，成熟期实收各品种各小区中间1 行，连续取20 株果穗，记录实收果穗数和株数，将各果穗样本风干，脱粒前取10 穗考种，测定穗长（X4）、果穗直径（X5）、秃尖长（X6）、穗行数（X7）、行粒数（X8）、风干后脱粒称量小区（12 m2，下同）果穗重（X9）、小区（12 m2，下同）子粒重（X10）、百粒重（X11）等，计算出子率（X12），折算为公顷产量，即单产（X13）。各性状具体调查方法参照《国家玉米品种试验调查标准》。

1.4 统计分析

采用Excel 2013 软件录入、整理数据；数量性状的遗传多样性指数计算，先根据各性状的平均观测值（G）和标准差（σ），按照G±kσ（其中k＝0、0.5、1.0、1.5、2.0）将各性状观测值划分为10 个等级，再按公式H′=-∑Pi×（lnPi）计算各性状的遗传多样性指数，Pi表示某性状第i等级的品种个数占总品种数的百分比；采用SPSS 25.0 软件进行性状变异分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 夏玉米品种农艺性状变异分析和遗传多样性分析

由参试的20 个夏玉米品种农艺性状变异和遗传多样性情况（表2）可知，变异系数较大的性状是秃尖长（X6），其是夏玉米品种结实情况最直观的反映，不同品种表现不一，耐高温性状较好的、抗逆性较好的夏玉米品种秃尖短、结实相对较好；变异系数较小的是出子率（X12），各品种都在79.0%以上，说明各品种果穗商品经济价值都尚可；在株高、穗位高及果穗穗长、果穗直径、穗行数、行粒数等表现上，各夏玉米品种穗位、株高较低，果穗中等大小居多，果穗各性状的变异幅度较小；各性状的遗传多样性指数幅度为1.59～1.97，果穗直径的遗传多样性指数最小，百粒重的遗传多样性指数最大。

表2 不同夏玉米品种农艺性状变异情况

2.2 夏玉米品种农艺性状的主成分分析

对参试的20 个玉米品种的13 个农艺性状数据标准化后进行主成分分析，以特征值大于1.0 为标准提取主成分，提取前5 个主成分进行综合分析，累计贡献率达89.897%（表3），说明提取的5 个主成分能够代表原来13 个性状信息的89.897%，比较充分地保留了原始变量信息，所提取的成分具有一定代表性，提取的5 个主成分分别为F1、F2、F3、F4、F5。

表3 主成分分析结果

由主成分载荷矩阵和特征向量（表4）可见，其中，第一主成分特征值为4.599，方差贡献率为35.376%，具有较高载荷的性状有小区果穗重（X9）、小区子粒重（X10）、单产（X13），主成分F1 是3 个产量指标的综合反映；第二主成分特征值为2.795，方差贡献率为21.497%，具有较高载荷的性状有穗位高（X1）和株高（X2），主成分F2 是植株性状因子的综合反映；第三主成分特征值为2.129，方差贡献率为16.374%，具有较高载荷的性状有果穗直径（X5）、秃尖长（X6）、穗行数（X7），主成分F3 是果穗穗部因子的综合反映；第四主成分特征值为1.138，方差贡献率为8.758%，具有较高载荷的性状有行粒数（X8）、百粒重（X11），主成分F4 是单穗穗粒重因子综合反映；第五主成分特征值为1.026，方差贡献率为7.893%，具有较高载荷的性状有出子率（X12），主成分F5 是品种果穗商品经济价值的综合反映。

表4 主成分载荷矩阵和特征向量

2.3 夏玉米品种的综合评价

根据5 个主成分系数，建立F1、F2、F3、F4、F5 的线性组合，并以每个主成分所对应的方差贡献率作为权重系数，构建主成分综合模型，计算品种综合得分（F），各模型如下。

式中，F1、F2、F3、F4、F5分别为主成分F1、F2、F3、F4、F5 的得分，Xi为性状i的标准化值，F为综合得分。

由表5 可知，综合评分较高的夏玉米品种有先之源66、鼎优220、沃玉3 号，这3 个品种在所测的13个性状中综合表现较好。

表5 主成分得分和综合得分

2.4 夏玉米品种的聚类分析

利用SPSS 25.0 软件对20 个品种主要农艺性状进行聚类分析，聚类采用欧氏距离，聚类结果如图1所示。当阈值等于8.5 时，20 个品种可以划分为六大类，第一类有7 个品种（中玉303、郑单958、襄玉116、先之源3257、沃玉3 号、金海13、卓科211），第二类有3 个品种（汉单777、襄玉114、襄玉109），第三类有3 个品种（MY73、豫单888、弘展899），第四类有5 个品种（隆创310、秋乐368、鼎优220、鼎优223、先之源334），第五类有1 个品种（迪卡653），第六类有1 个品种（先之源66）。各类群性状平均数见表6，可以看出，不同类群间性状有一定差异，其中第六类为高产类群，中高秆，果穗长且粗，秃尖较短，百粒重较高；第四类为中高产类群，中高秆，果穗较长、较粗，秃尖较长，百粒重较高；第三类为中产类群，中秆，果穗中等大小，秃尖短，结实性好。

图1 夏玉米品种的聚类结果

表6 各夏玉米组群的主要农艺性状

3 小结与讨论

主成分分析法是利用降维将多个变量简化成少数综合变量的一种统计分析方法，提取主要因子，得到的权重可以反映各个因子在品种综合性状表现中的贡献率，并可计算综合效益［5-8］。主成分分析法和聚类分析法已被广泛应用于小麦、水稻、玉米等多种作物的综合评价方面［9-15］。本试验利用主成分分析法综合评价襄阳市种子市场上推广应用较好的20个夏玉米品种在襄阳市丘陵平原的夏播性能表现，以筛选出综合性状表现较好的夏玉米品种，为襄阳市夏玉米生产实践提供理论指导。本试验结果显示，20 个夏玉米品种的主要农艺性状存在不同变异，其中，秃尖长的变异系数最大，在秃尖变异表现方面同一些研究学者的研究结果一样，秃尖是所有性状变异程度较大的一个性状［16-19］，在育种或引种选择中，重视果穗结实表现较容易获得优良品种；出子率的变异系数小，说明该性状在品种性状选择中的相对潜力小，现在市面上推广较好的品种出子率一般都在80%以上，各品种相差较小；各性状的遗传多样性指数幅度为1.59～1.97，果穗直径的遗传多样性指数最小，百粒重的遗传多样性指数最大，但整体来说各性状的遗传多样性指数都较小，品种遗传变异丰富程度一般，这与张亚菲等［20］对黄淮海夏玉米品种多态性研究结果一致，襄阳市需在品种多样性方面加大创新力度；主成分分析法提取了前5 个主成分，其累计贡献率达89.897%，综合排名靠前的有先之源66、鼎优220、沃玉3 号，这3 个品种综合性状效应值较高，可为襄阳市夏玉米品种示范、推广提供参考。此外，因2022 年在襄阳市夏玉米整个生育期间，襄阳市夏播气候以持续极度高温和干旱为主，试验中无大风大雨，各品种均无倒伏倒折，且病害发生率较低，但虫害较为明显，主要是玉米螟、黏虫等为害果穗，故后续将关注这些综合排名靠前的夏玉米品种在襄阳市的综合抗性表现。