河南省102份玉米地方品种农艺性状综合评价及类群划分

摘要：对102份河南省玉米地方种质进行农艺性状分析鉴定，通过聚类分析对其进行类群划分，采用主成分分析进行综合评价，筛选出了10份优异种质。结果表明，102份玉米地方种质资源的农艺性状具有丰富的遗传多样性，其中抽雄天数、穗位高、雄穗分枝数、千粒重在不同品种间的差异较大。聚类分析将102份玉米地方种质资源划分为4类，类群I早熟、穗较粗、穗行数多，类群II株高、穗位高较高，雄穗分枝数多，类群III株高较矮、千粒重高、出籽率高，类群IV雄穗分枝数少，穗较长、较粗，穗行数多，千粒重高，出籽率高。通过主成分分析和综合评价，筛选出了10份优异种质，分别是二黄糙、花里虎、老人牙、二南24、白皮糙、黄马牙、七月林、九月寒2、红穰玉米、短杆糙，可作为优异种质资源创新和利用的基础材料。

关键词：玉米；地方品种；农艺性状；优异种质；聚类分析；主成分分析；综合评价

Comprehensive Evaluation of Phenotypic Traits and Group Division of Maize Local Varieties in Henan Province

ZHENG Qiudao，ZHANG Peifeng，SUN Pei，ZHANG Ruiping，

REN Yici，LI Dong，ZHOU Liandong

（Xinxiang Academy of Agricultural Sciences，Xinxiang 453000，Henan）

丰富多样的种质资源可作为拓宽育种的遗传基础，对农业可持续发展至关重要。地方种质资源可为玉米育种工作提供重要的材料来源，对拓宽玉米品种遗传背景、提高育种水平起到十分关键的作用[1-3]。

随着玉米育种进程不断发展，旅大红骨和塘四平头种质的出现及利用缓解了玉米育种中种质资源基础狭窄的问题[4]。农艺性状的多样性作为环境多样性和遗传多样性共同作用下的产物，可更为详细地对玉米地方种质资源遗传多样性和类群划分进行评价[5-6]。

国内对地方种质的研究较多，通过对其农艺性状多样性分析，可对种质资源进行系统评价。郭欢乐等[7]对139份玉米地方种质的株高、穗位高、穗长、生育期、叶片数等相关性状进行研究，发现湖南地区的玉米地方品种具有较高遗传多样性，从湘西山地玉米区筛选出了22份较为优质的地方种质，为湖南地区玉米种质的利用和创新提供了材料基础。蔡一林等[8]

对710份玉米地方品种的品质和农艺性状进行分析，发现这些材料含有较高含量的脂肪和蛋白质，为高蛋白玉米、高油玉米育种提供了良好的种质基础，并且华南、华东、西南地区的玉米种质多样性明显高于其他地区。董昕等[9]发现重庆地区玉米地方品种的多样性资源较丰富，地方种质的表型特征划分为种质资源利用与创新奠定了理论基础。陈越等[10]对来源于6个省份的60份地方品种进行农艺性状多样性分析，发现各省份的地方种质表型多样性水平较高。刘志斋等[11]对799份玉米地方种质的4个花期相关表型性状进行观测，发现4个相关性状表现出较高水平的多样性，并且西南地区的多样性水平最高，具有较高的保护价值和利用潜力。

对玉米地方种质农艺性状进行全面系统的鉴定及评价是其高效利用的前提。然而，关于河南省玉米地方种质农艺性状多样性的报道较少，为了更系统地了解河南玉米地方品种的类型及特点，本研究对河南地区搜集的102份玉米地方种质的农艺性状进行多样性分析和类群划分，全面评价并筛选出优良地方种质资源，以期为河南玉米地方品种种质资源高效利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试材料为102份玉米地方种质，收集自河南省内各地区，品种信息见表1。

1.2 试验设计 试验于2022年在辉县市试验基地进行，采用随机区组设计，每个品种2行，行长5m，行距0.6m，种植密度4000株/667m2，田间管理同当地大田生产。

1.3 试验方法 分别记载各玉米品种的抽雄天数、吐丝天数及生育期。各农艺性状调查参照《玉米种质资源描述规范和数据标准》[12]，在辉县试验基地小区内套袋混合授粉，生育期内记录倒伏情况，成熟晾晒后每个品种随机抽取10株测定株高、穗位高、雄穗分枝数、穗长、秃尖长、穗粗、穗行数、千粒重、出籽率、籽粒颜色、穗轴颜色、穗型、株型。

1.4 数据处理 采用SPSS 24.0及Excel 2017对数据进行整理和系统聚类分析，采用SPSS 24.0进行主成分分析，进一步筛选优异地方种质。

2 结果与分析

2.1 102份玉米地方种质的农艺性状分析 由表2可知，102份玉米地方种质资源的平均株高、穗位高、穗长、穗粗、穗行数、千粒重、出籽率较高。各性状的变异幅度不同，抽雄天数、穗位高、雄穗分枝数、千粒重变异较大，均在20.00%以上，分别为32.85%、22.91%、22.89%、21.31%；秃尖长、株高、穗长变异系数均在15.00%以上，分别为17.20%、16.15%、15.24%；其余性状变异系数较小，在2.00%～14.60%之间。以上结果表明，102份玉米地方种质的遗传多样性丰富，在抽雄天数、穗位高、雄穗分枝数、千粒重性状上存在较大差异。

2.2 玉米地方种质类群划分 对17个农艺性状进行聚类分析，当遗传距离为15时，102份玉米地方种质资源被划分为4类（图1）。类群I包含小金子、灯笼红、踏坑白等86份材料，占所有地方种质资源的84.3%，这一类群种质资源早熟，穗粗较粗，穗行数较多；类群II包含二黄糙1份材料，占所有地方种质资源的1.0%，这一类群种质资源的主要特征为株高、穗位高较高，雄穗分枝数多；类群III包含白琉璃蛋、白马牙、白优8等3份材料，占所有地方种质资源的2.9%，这一类群种质资源株高较矮，千粒重和出籽率较高；类群IV包含安黄1、焦05、郑独青等12份材料，占所有地方种质资源的11.8%，这一类群种质资源株高和穗位高较高，穗粗较粗，穗长较长，穗行数多，千粒重和出籽率高，可作为选育脱水较快品种的亲本材料（表3）。

类群I种质的籽粒颜色有4种，黄色占59份，黄白色占11份，白色占13份，红色占3份；穗轴颜色有3种，白色占79份，红色占4份，粉红色占3份；穗型分为2种，筒型占16份，锥型占70份；株型分为3种，半紧凑型50份，平展型31份，紧凑型5份。类群II二黄糙品种的籽粒颜色为黄色，穗轴颜色为白色，穗型筒型，株型半紧凑型。类群III种质的籽粒颜色、穗轴颜色均为白色，穗型为锥型，株型分为半紧凑型1份、平展型2份。类群IV种质的籽粒颜色有3种，黄色占5份，黄白色占5份，白色占2份；穗轴颜色有3种，白色占5份，红色占4份，粉红色占3份；穗型分为2种，筒型4份，锥型8份；株型有3种，半紧凑型5份，平展型5份，紧凑型2份。聚类分析结果表明，102份玉米地方种质具有丰富的果穗表型多样性。

2.3 玉米地方种质农艺性状主成分分析 对102份玉米地方种质资源进行主成分分析，由表4可以看出，13个农艺性状的信息集中在前5个主成分中，累积贡献率为77.251%，表明这5个主成分可以代表102份玉米地方种质的13个农艺性状的大部分遗传信息。主成分1的特征值和贡献率分别为25.054%和8.359%，载荷较高的正系数有穗长、株高、千粒重；主成分2的特征值和贡献率分别为14.490%和31.185%，载荷较高的正系数有穗行数和穗粗；主成分3的特征值和贡献率分别为11.177%和19.536%，载荷较高的正系数有雄穗分枝数和穗位高；主成分4的特征值和贡献率分别为9.814%和9.812%，载荷较高的正系数有穗行数和雄穗分枝数；主成分5的特征值和贡献率均为8.359%，载荷较高的正系数为倒伏率。

2.4 玉米地方种质资源农艺性状综合评价 以102份玉米地方种质资源13个农艺性状所对应的主成分值为系数，构建线性方程，式中X1～X13分别表示13个农艺性状（表4性状由上至下）的标准化值。

y1=0.133X1+0.138X2+0.105X3+0.241X4+0.186X5+0.016X6+0.256X7+0.184X8+0.108X9+0.042X10+0.213X11-0.010X12-0.091X13；

y2=-0.334X1-0.251X2-0.363X3+0.122X4+0.200X5+0.152X6+0.021X7+0.079X8+0.214X9+0.297X10-0.002X11+0.014X12+0.077X13；

y3=0.121X1-0.040X2-0.058X3+0.134X4+0.337X5+0.490X6-0.050X7+0.043X8-0.410X9-0.240X10-0.190X11+0.161X12+0.066X13；

y4=0.250X1+0.322X2+0.093X3-0.009X4-0.066X5+0.371X6-0.164X7-0.204X8+0.253X9+0.456X10-0.298X11-0.194X13；

y5=0.263X1-0.095X2+0.094X3+0.129X4+0.193X5-0.010X6+0.023X7-0.388X8+0.163X9-0.015X10+0.027X11-0.407X12+0.660X13。

结合上述主成分分析结果，利用隶属函数值计算后，5个主成分权重系数分别为0.832、0.683、0.712、0.582、0.717。计算各地方种质资源的综合得分F值，F=0.832y1+0.683y2+0.712y3+0.582y4+0.717y5，

利用F值对各地方种质资源进行综合评价，F值越大，该材料综合性状越好。最终筛选出10份综合性状优异的地方种质，详见表5。

3 讨论与结论

玉米育种研究中，表型性状具有稳定性，根据表现型的差异反映基因型差异最为直观、经济实用，因此被广泛应用于玉米育种[13-15]。在地方种质资源创新与利用中，种质的遗传多样性能够为其基因资源的进一步发掘奠定基础，表型性状也可以为解析种质复杂性提供重要依据[16-20]。李淑芳等[21]利用变异系数、遗传多样性指数等分析方法，对205份玉米种质资源的23个表型性状进行鉴定，结合F值综合筛选出了10份玉米优异地方种质，可作为遗传改良的基础材料。王利锋等[22]发现河南省仅有少数地方种质较为独立，可用于改良利用。玉米地方品种在复杂的地理环境下，经过长期的人工和自然选择协同作用，进化成了一类重要的遗传资源[23]。河南地方玉米种质品种特色明显，在育种和应用研究方面价值较高，但目前收集的品种数量相对有限，从而限制了特色玉米地方种质的研究及应用，本研究筛选的10个优良品种可作为玉米育种重点研究对象，为育成品种的改良和利用提供基础材料。

13个农艺性状的分析结果表明，102份玉米地方种质资源具有丰富的遗传多样性，变异幅度较大的性状为抽雄天数、穗位高、雄穗分枝数、千粒重，变异系数均在20.00%以上，分别为32.85%、22.91%、22.89%、21.31%，其余性状在2.00%～17.20%之间。聚类结果显示，这102份玉米地方种质资源可划分为4个类群，类群I包含86份材料，具有早熟、穗较粗、穗行数多的特点；类群II包含1份材料，该材料具有株高、穗位高较高，雄穗分枝数多的特点；类群III包含3份材料，具有株高较矮、千粒重高、出籽率高的特点；类群IV包含12份材料，具有雄穗分枝数少，穗较长、较粗，穗行数多，千粒重高，出籽率高的特点。主成分分析结果表明，前5个主成分可以代表102份玉米地方种质13个农艺性状77.251%的遗传信息。对102份种质资源进行综合评价，最终筛选出了10份综合性状表现优异的玉米地方种质资源，分别为二黄糙、花里虎、老人牙、二南24、白皮糙、黄马牙、七月林、九月寒2、红穰玉米、短杆糙。本文研究结果表明，102份玉米地方种质资源具有丰富的遗传多样性，其中10份地方种质表现优异，可作为遗传改良的基础材料用于玉米育种。

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基金项目：河南省科技攻关项目（232102110174）

通信作者：周联东