玉米不同基因型材料抗旱性的鑒定評價及遺傳研究.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相結(jié)合，從生育、形態(tài)、生理生化及產(chǎn)量性狀等方面，對玉米不同基因型材料(自交系、雜交種及雜交組合)的抗旱性進行研究，通過不同指標、不同方法對抗旱性進行鑒定評價，探討玉米抗旱性鑒定的指標體系與技術方法，鑒定篩選出抗旱雜交組合，并進一步通過品比試驗研究不同組合的豐產(chǎn)性和適應性，同時采用Griffing法組配雙列雜交試驗對玉米抗旱性遺傳規(guī)律進行研究探索。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、電導率、POD酶活性等的測定值較對照增加外，其余性狀均較對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)果認為，參試各形態(tài)和產(chǎn)量性狀指標均能用于玉米抗旱性鑒定評價，而對生育和生理生化等性狀指標的研究尚需進一步探討。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價分析，與形態(tài)、生育、產(chǎn)量、生理生化等性狀指標相結(jié)合鑒定玉米抗旱性是可行的，其中應以產(chǎn)量抗旱指數(shù)和各性狀指標抗旱指數(shù)隸屬度作為最終確定不同材料抗旱性強弱的綜合評判標準?！　?、經(jīng)相關性分析表明，玉米不同

4、基因型材料水分脅迫下各性狀指標測定值與抗旱性評價參數(shù)間的相關性較對照各性狀指標測定值與各評價參數(shù)間的相關性好，正常供水處理各性狀與脅迫下的產(chǎn)量相關性較大，但與抗旱性評價參數(shù)間的相關性較小，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)，對玉米抗旱材料的選擇更應該注重脅迫下的性狀表現(xiàn)。綜合盆栽試驗自交系與雜交種(組合)各處理測定值、各性狀DC和DI與各評價相關參數(shù)間的相關性分析結(jié)果認為，干物重、葉面積、株高、莖粗、RW

5、C、氣孔導度、光合速率、PAR、電導率這幾個性狀指標用于玉米抗旱性的鑒定評價比較有效，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。盆栽條件進行玉米不同基因型材料的抗旱性鑒定評價研究時可以根據(jù)實際需要選擇不同的性狀指標。綜合田間試驗自交系與雜交組合各處理測定值、各性狀DC和DI與各評價參數(shù)間的相關性分析結(jié)果認為，產(chǎn)量、穗粒數(shù)、行粒數(shù)、穗長、穗粗、葉面積、株高、莖粗、穗位高的相

6、關相對較好，這些性狀用于玉米抗旱性的鑒定評價比較有效。而穗行數(shù)、千粒重、禿尖長、ASI的相關均相對較差，在玉米抗旱性鑒定評價實際應用中應注意。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間的相關性綜合表現(xiàn)均較好，因而認為，以抗旱指數(shù)進行玉米抗旱性鑒定評價的結(jié)果比以抗旱系數(shù)評價更為客觀、真實，同時以抗旱隸屬度作為玉米抗旱性鑒定評價

7、的綜合指標參數(shù)比較科學、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價的指標體系與技術方法，即按照抗旱性鑒定實際需要，利用盆栽試驗與田間試驗相結(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，以脅迫敏感指數(shù)、抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)、抗旱隸屬度為評價參數(shù)，并結(jié)合模糊隸屬函數(shù)法進行綜合鑒定評價。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隸屬度對田

8、間條件下玉米不同自交系和雜交組合的抗旱性進行綜合鑒定評價，均得到了基本一致的評定結(jié)果，表明這4項參數(shù)均可作為玉米抗旱性鑒定評價的綜合指標。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)量性狀等指標表現(xiàn)，以抗旱指數(shù)作出的評定結(jié)果為主要參數(shù)，對玉米不同基因型材料的抗旱性進行綜合鑒定評價認為，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、通過綜合評價，從93個參試雜交組合中鑒定篩選出11個玉米抗旱高產(chǎn)雜交組合。在海南三亞試驗，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級強抗，449×交51、18599×S7913、411×交51屬Ⅱ級抗，411×1125、79-1E×蘇1-1、5311×S11、S11×411、18599×411、蘇1-1×交51、蘇1-1×449屬Ⅲ級中抗。進一步在貴陽進行品比試驗，結(jié)果表明各組合均具有較高的產(chǎn)量潛力，達到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。同時也鑒定篩選出37個抗旱性表現(xiàn)不同且具有一定產(chǎn)量潛力的玉米雜交組合在清鎮(zhèn)進行品比試驗，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級中抗以上，產(chǎn)量達8000～9500kg/hm2以上。

14、 5、對玉米不同基因型材料各性狀測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中加性效應和非加性效應共同作用，但在程度上有差異，絕大部分性狀以加性效應為主。水分脅迫下加性效應受到的影響小于非加性效應的影響，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、遺傳效應是加性效應占了主導。各自交系一般配合力效應差異很大，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個自交系、13個性狀的一般配合力表現(xiàn)正向和負向兩類效應，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)量一般配合力相對較高，HZ85、79-1E、1125、S11、蘇1-1相對較低。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。配合力效應分析所得結(jié)果與抗旱性鑒定評價及品比試驗結(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、關參數(shù)結(jié)果表明：正常供水和水分脅迫下抗旱性相關性狀的遺傳力較高，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)性狀的基因效應是以加性效應為主，但ASI、株高及產(chǎn)量性狀的遺傳效應中非加性效應也占有較大比重，有較為廣泛的遺傳變異。遺傳相關參數(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、產(chǎn)量比較試