玉米不同基因型材料抗旱性的鑒定評(píng)價(jià)及遺傳研究.pdf

1、本研究自2003.3～2004.9期間，采用人工模擬水分脅迫的盆栽鑒定與田間鑒定試驗(yàn)相結(jié)合，從生育、形態(tài)、生理生化及產(chǎn)量性狀等方面，對(duì)玉米不同基因型材料(自交系、雜交種及雜交組合)的抗旱性進(jìn)行研究，通過不同指標(biāo)、不同方法對(duì)抗旱性進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)，探討玉米抗旱性鑒定的指標(biāo)體系與技術(shù)方法，鑒定篩選出抗旱雜交組合，并進(jìn)一步通過品比試驗(yàn)研究不同組合的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性，同時(shí)采用Griffing法組配雙列雜交試驗(yàn)對(duì)玉米抗旱性遺傳規(guī)律進(jìn)行研究探索。結(jié)果表明

2、： 1、水分脅迫下，玉米不同基因型材料各參試性狀除ASI、禿尖長(zhǎng)、電導(dǎo)率、POD酶活性等的測(cè)定值較對(duì)照增加外，其余性狀均較對(duì)照有不同程度的降低。不同性狀或不同材料受水分脅迫的影響不同。通過抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)隸屬度分析表明，不同自交系和雜交種(組合)的抗旱性不同，各試驗(yàn)間結(jié)果不完全一致。盆栽條件下各材料水分脅迫的干物重均比對(duì)照明顯降低，不同材料降低的程度有很大差異。田間條件下各材料水分脅迫下的籽粒產(chǎn)量也均比對(duì)照明顯降低，不同材料因

3、抗旱性差異而受影響的程度不同。研究結(jié)果認(rèn)為，參試各形態(tài)和產(chǎn)量性狀指標(biāo)均能用于玉米抗旱性鑒定評(píng)價(jià)，而對(duì)生育和生理生化等性狀指標(biāo)的研究尚需進(jìn)一步探討。脅迫敏感指數(shù)、抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)和抗旱隸屬度等參數(shù)也可用于玉米不同基因型材料的抗旱性鑒定評(píng)價(jià)分析，與形態(tài)、生育、產(chǎn)量、生理生化等性狀指標(biāo)相結(jié)合鑒定玉米抗旱性是可行的，其中應(yīng)以產(chǎn)量抗旱指數(shù)和各性狀指標(biāo)抗旱指數(shù)隸屬度作為最終確定不同材料抗旱性強(qiáng)弱的綜合評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)?！　?、經(jīng)相關(guān)性分析表明，玉米不同

4、基因型材料水分脅迫下各性狀指標(biāo)測(cè)定值與抗旱性評(píng)價(jià)參數(shù)間的相關(guān)性較對(duì)照各性狀指標(biāo)測(cè)定值與各評(píng)價(jià)參數(shù)間的相關(guān)性好，正常供水處理各性狀與脅迫下的產(chǎn)量相關(guān)性較大，但與抗旱性評(píng)價(jià)參數(shù)間的相關(guān)性較小，不同材料間抗旱性差異的表現(xiàn)有賴于在水分脅迫條件下亦能表現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，對(duì)玉米抗旱材料的選擇更應(yīng)該注重脅迫下的性狀表現(xiàn)。綜合盆栽試驗(yàn)自交系與雜交種(組合)各處理測(cè)定值、各性狀DC和DI與各評(píng)價(jià)相關(guān)參數(shù)間的相關(guān)性分析結(jié)果認(rèn)為，干物重、葉面積、株高、莖粗、RW

5、C、氣孔導(dǎo)度、光合速率、PAR、電導(dǎo)率這幾個(gè)性狀指標(biāo)用于玉米抗旱性的鑒定評(píng)價(jià)比較有效，KWA、MDA、葉綠素含量、POD酶活性、胞間CO2濃度及ASI可以作為參考，WUE和蒸騰速率的有效性較低。盆栽條件進(jìn)行玉米不同基因型材料的抗旱性鑒定評(píng)價(jià)研究時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的性狀指標(biāo)。綜合田間試驗(yàn)自交系與雜交組合各處理測(cè)定值、各性狀DC和DI與各評(píng)價(jià)參數(shù)間的相關(guān)性分析結(jié)果認(rèn)為，產(chǎn)量、穗粒數(shù)、行粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粗、葉面積、株高、莖粗、穗位高的相

6、關(guān)相對(duì)較好，這些性狀用于玉米抗旱性的鑒定評(píng)價(jià)比較有效。而穗行數(shù)、千粒重、禿尖長(zhǎng)、ASI的相關(guān)均相對(duì)較差，在玉米抗旱性鑒定評(píng)價(jià)實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意。各性狀抗旱系數(shù)與DC隸屬度、產(chǎn)量DC、產(chǎn)量DI及DI隸屬度間的相關(guān)性綜合表現(xiàn)較好，各性狀抗旱指數(shù)與DC隸屬度、DI隸屬度、產(chǎn)量DI、脅迫下的產(chǎn)量及產(chǎn)量DC間的相關(guān)性綜合表現(xiàn)均較好，因而認(rèn)為，以抗旱指數(shù)進(jìn)行玉米抗旱性鑒定評(píng)價(jià)的結(jié)果比以抗旱系數(shù)評(píng)價(jià)更為客觀、真實(shí)，同時(shí)以抗旱隸屬度作為玉米抗旱性鑒定評(píng)價(jià)

7、的綜合指標(biāo)參數(shù)比較科學(xué)、合理和全面。根據(jù)本研究結(jié)果，提出了玉米抗旱性鑒定評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系與技術(shù)方法，即按照抗旱性鑒定實(shí)際需要，利用盆栽試驗(yàn)與田間試驗(yàn)相結(jié)合的方法，選擇不同的形態(tài)、生育、產(chǎn)量及生理生化等性狀指標(biāo)，以脅迫敏感指數(shù)、抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)、抗旱隸屬度為評(píng)價(jià)參數(shù)，并結(jié)合模糊隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合鑒定評(píng)價(jià)。這為玉米抗旱性的研究及不同材料間的抗旱性鑒定提供了一定的參考依據(jù)?！　?、以產(chǎn)量DC、各性狀DC隸屬度、產(chǎn)量DI、各性狀DI隸屬度對(duì)田

8、間條件下玉米不同自交系和雜交組合的抗旱性進(jìn)行綜合鑒定評(píng)價(jià)，均得到了基本一致的評(píng)定結(jié)果，表明這4項(xiàng)參數(shù)均可作為玉米抗旱性鑒定評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)。根據(jù)不同材料盆栽條件和田間條件下的生育、形態(tài)、生理生化及產(chǎn)量性狀等指標(biāo)表現(xiàn)，以抗旱指數(shù)作出的評(píng)定結(jié)果為主要參數(shù)，對(duì)玉米不同基因型材料的抗旱性進(jìn)行綜合鑒定評(píng)價(jià)認(rèn)為，交51、蘇1-1、18599、S11、79-1E、449、S7913、HZ85等自交系和411×449、79-1E×S7913、S11×53

9、11、449×交51、5311×S11、411×交51、449×S11、411×18599、S11×411、18599×1125、411×1125、5311×449、79-1E×蘇1-1、1125×S7913、5311×蘇1-1、S11×449、S11×交51、1125×蘇1-1等雜交組合抗旱性表現(xiàn)較好，而1125、5311、411、124、自330和411×5311、S7913×79-1E、18599×S11、HZ85×18599、5

10、311×411、S11×蘇1-1、79-1E×1125、HZ85×1125、HZ85×411、蘇1-1×S11等的抗旱性表現(xiàn)較差。 4、通過綜合評(píng)價(jià)，從93個(gè)參試雜交組合中鑒定篩選出11個(gè)玉米抗旱高產(chǎn)雜交組合。在海南三亞試驗(yàn)，正常供水產(chǎn)量為7726.86～10051.70kg/hm2，平均9061.14kg/hm2，水分脅迫下的平均產(chǎn)量為8387.15kg/hm2，比對(duì)照降低673.99kg/hm2，減少7.14％。從各性狀DI

11、隸屬度來看，411×449屬Ⅰ級(jí)強(qiáng)抗，449×交51、18599×S7913、411×交51屬Ⅱ級(jí)抗，411×1125、79-1E×蘇1-1、5311×S11、S11×411、18599×411、蘇1-1×交51、蘇1-1×449屬Ⅲ級(jí)中抗。進(jìn)一步在貴陽(yáng)進(jìn)行品比試驗(yàn)，結(jié)果表明各組合均具有較高的產(chǎn)量潛力，達(dá)到10500kg/hm2以上，平均11142.90kg/hm2，不同抗旱高產(chǎn)雜交組合間產(chǎn)量差異不顯著。不同組合均表現(xiàn)出高產(chǎn)的主要原因在

12、于籽粒灌漿期功能葉面積大，光合生產(chǎn)源充足，穗粒數(shù)多，產(chǎn)量庫(kù)容大，葉綠素含量高，胞間CO2濃度高，光合速率、蒸騰速率大，水分利用率高，具有較好的光合生產(chǎn)性能?？梢源_定這些雜交組合是抗旱性表現(xiàn)好且產(chǎn)量潛力高的玉米抗旱高產(chǎn)雜交組合。同時(shí)也鑒定篩選出37個(gè)抗旱性表現(xiàn)不同且具有一定產(chǎn)量潛力的玉米雜交組合在清鎮(zhèn)進(jìn)行品比試驗(yàn)，研究表明：411×18599、411×蘇1-1、交51×411、79-1E×S7913、5311×449、18599×1125

13、、5311×交51、5311×蘇1-1、18599×79-1E、79-1E×交51、交51×5311、蘇1-1×449、S11×449和蘇1-1×411、411×79-1E、蘇1-1×1125、79-1E×411、79-1E×18599、79-1E×蘇1-1、蘇1-1×5311、蘇1-1×79-1E、蘇1-1×S7913等組合是抗旱性和豐產(chǎn)性表現(xiàn)較好的玉米抗旱雜交組合，抗旱性在Ⅲ級(jí)中抗以上，產(chǎn)量達(dá)8000～9500kg/hm2以上。

14、 5、對(duì)玉米不同基因型材料各性狀測(cè)定值及其配合力的方差分析表明：區(qū)組間差異不顯著，不同材料間各形態(tài)、生育及產(chǎn)量性狀均有極顯著或顯著差異，均由遺傳因素引起的。不同材料一般配合力和特殊配合力除禿尖長(zhǎng)和ASI外，其余各性狀間存在極顯著或顯著差異，控制性狀的基因效應(yīng)中加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)共同作用，但在程度上有差異，絕大部分性狀以加性效應(yīng)為主。水分脅迫下加性效應(yīng)受到的影響小于非加性效應(yīng)的影響，不同玉米基因型材料的形態(tài)、生育及產(chǎn)量性狀中多數(shù)基因

15、遺傳效應(yīng)是加性效應(yīng)占了主導(dǎo)。各自交系一般配合力效應(yīng)差異很大，同一親本不同性狀間或同一性狀不同親本間的一般配合力均有明顯差異，供試11個(gè)自交系、13個(gè)性狀的一般配合力表現(xiàn)正向和負(fù)向兩類效應(yīng)，正常供水和水分脅迫下的結(jié)果表現(xiàn)均一致。18599、交51、449、411的產(chǎn)量一般配合力相對(duì)較高，HZ85、79-1E、1125、S11、蘇1-1相對(duì)較低。同一雜交組合不同性狀或同一性狀的不同組合間特殊配合力效應(yīng)差異也很大。18599×S7913、11

16、25×449、5311×S11、S11×S7913、蘇1-1×交51、411×449、449×交51、411×1125、5311×S7913、S11×5311等組合產(chǎn)量特殊配合力表現(xiàn)較高，18599×411、蘇1-1×18599、S11×交51、449×411、交51×1125、449×S7913、79-1E×蘇1-1、5311×蘇1-1、79-1E×S7913、交51×79-1E、HZ85×S7913、S11×1125、411×S11

17、等組合表現(xiàn)也較高，其中絕大部分是抗旱性和豐產(chǎn)性表現(xiàn)較好的玉米雜交組合。S11×蘇1-1、蘇1-1×S11、411×5311、S7913×5311、79-1E×449、1125×79-1E、交51×S11等組合產(chǎn)量特殊配合力表現(xiàn)較低，是抗旱性和豐產(chǎn)性表現(xiàn)較差的玉米雜交組合。配合力效應(yīng)分析所得結(jié)果與抗旱性鑒定評(píng)價(jià)及品比試驗(yàn)結(jié)果均一致，這些研究結(jié)果為玉米遺傳育種及抗旱遺傳研究提供了較好的參考依據(jù)?！　?、分析玉米不同基因型材料各性狀的遺傳相

18、關(guān)參數(shù)結(jié)果表明：正常供水和水分脅迫下抗旱性相關(guān)性狀的遺傳力較高，各性狀間的差異主要是由于遺傳因素造成的。各處理廣義遺傳力為56.51～92.08％和61.64～92.62％，狹義遺傳力為35.21～77.50％和33.57～79.72％，多數(shù)性狀的基因效應(yīng)是以加性效應(yīng)為主，但ASI、株高及產(chǎn)量性狀的遺傳效應(yīng)中非加性效應(yīng)也占有較大比重，有較為廣泛的遺傳變異。遺傳相關(guān)參數(shù)的分析結(jié)果與配合力的分析結(jié)果也完全相符，并與抗旱性鑒定試驗(yàn)、產(chǎn)量比較試