王平喜 ,進茜寧 ,吳向遠 ,張曉祥 ,汪亮 ,陳士林

（1.河南科技學院生命科技學院,河南新鄉(xiāng) 453003;2.現(xiàn)代生物育種河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南新鄉(xiāng) 453003;3.北京聯(lián)創(chuàng)種業(yè)有限公司,河南鄭州 450000）

玉米作為一種重要糧食和飼料作物,其種植區(qū)域已遍及世界[1-2].而玉米產量是由許多農藝性狀共同作用的結果,探究玉米品系的主要農藝性狀與產量間的相互關系具有重要的實踐意義[3-4].灰色關聯(lián)分析法是研究作物多元性狀的良好方法,其在玉米產量與相關農藝性狀的關系上有較為廣泛的研究報道[5].孫海潮等[6]研究表明,玉米產量與各農藝性狀間的關聯(lián)度大小依次為單株粒質量、穗粗、出籽率、軸粗、莖粗、千粒質量、穗行數、行粒數、穗長、株高、穗位高、禿尖長.孫峰成等[7]研究表明,與玉米產量密切相關的主要農藝性狀的關聯(lián)度大小依次為出籽率、行粒數、穗粗、百粒質量、株高、穗粒數、穗長、穗行數、穗位高和禿尖長,與玉米營養(yǎng)品質密切相關的主要農藝性狀的關聯(lián)度大小依次為穗粒數、百粒質量、行粒數、出籽率、穗行數和穗粗.李光發(fā)等[8]研究表明,各性狀與產量的關聯(lián)度大小依次為百粒質量、穗長、禿尖長度、穗位高、株高、穗行、粒穗比、脫粒水分.王麗華等[9-10]研究表明,各農藝性狀與玉米產量的關聯(lián)度大小依次為百粒質量、穗長、行粒數、葉片數、雄穗分枝數、穗柄長度、穗粗、禿尖長、穗位高、行粒數、株高.產量與各農藝性狀的關聯(lián)度大小依次為穗長、株高、穗粗、行粒數、穗位高、葉片數、雄穗分枝數、禿尖訂、粒行數、出籽率.賈曉軍等[11]研究表明,各農藝性狀與產量的關聯(lián)度大小依次為穗粗、葉片數、穗長、株高、穗行數、百粒質量、穗位、出籽率、禿尖長.李清超等[12]研究表明,各農藝性狀與玉米產量的關聯(lián)度大小依次為單穗粒質量、株高、穗位高、穗行數、百粒質量、禿尖長、生育期、穗長.周得寶等[13]研究表明,各農藝性狀與產量關聯(lián)度大小依次為禿尖長、株高、穗行數、穗長、行粒數、穗位高、百粒質量、倒伏倒折率、出籽率、穗粗.稅紅霞等[14]研究表明,農藝性狀與產量的關聯(lián)度大小依次為百粒質量、生育期、禿尖長、穗位高、穗粗、穗行數、空稈率、出籽率、株高、穗長、倒折率、倒伏率.由于試驗環(huán)境條件、生產管理水平及試驗材料等因素的差異,玉米產量與主要農藝性狀灰色關聯(lián)度分析的結果不完全一致,可見在分析中須針對相應的試驗材料和試驗環(huán)境進行具體分析.

本研究對黃淮海地區(qū)的14 個玉米品系的主要農藝性狀與產量進行了灰色關聯(lián)度分析,以期為玉米育種提供實踐指導.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為本研究團隊選育的百玉系列的玉米品系,各玉米品系分別簡寫為BY01、BY02、BY03、BY04、BY05、BY06、BY07、BY08、BY09、BY10、BY11、BY12、BY13、BY14,共計14 個玉米品系,以鄭單958為試驗對照.

1.2 試驗設計

試驗于2019 年夏季在河南科技學院輝縣校區(qū)進行,采取完全隨機區(qū)組設計進行種植,每個材料3 次重復,4 行區(qū),小區(qū)行長為5.0 m,行距為0.60 m,株距為0.25 m,種植密度為60 000 株/hm2.田間管理同大田生產.

1.3 主要性狀調查與測定方法

對不同的玉米品系,各測量12 株,測定的主要農藝性狀為株高、穗位高、莖粗、雄穗主軸長、雄穗分枝數、穗位葉葉長、穗位葉葉寬、穗位葉葉面積、穗上葉葉夾角、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、禿尖長,分別記作X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14;產量記作Y1.測定方法如下:株高(X1):由地表到玉米植株雄穗頂端的高度,用cm 表示;穗位高(X2):植株從地表到果穗柄著生節(jié)的高度,用cm表示;莖粗(X3):用游標卡尺測定剝去葉鞘的地上第三節(jié)中部的直徑,用mm 表示;雄穗主軸長(X4):植株雄穗的穗頸節(jié)至雄穗頂端的長度,用cm 表示;雄穗分枝數(X5):玉米植株除去雄穗主軸以外的分支數目;穗位葉的葉長(X6):玉米穗位葉的葉基部到葉片末梢的長度,用cm 表示;穗位葉的葉寬(X7):玉米穗位葉的葉片最寬處的長度,用cm 表示;穗位葉的葉面積(X8):玉米穗位葉的葉長×葉寬×葉面積指數(0.75),用cm2表示;穗上葉的葉夾角(X9):玉米穗上葉的葉片與莖稈的銳角角度,用(°)表示;穗長(X10):選取5 個代表性果穗,測穗基部到頂部的長度,取平均值,用cm 表示;禿尖長(X11):選取5 個代表性果穗,測量果穗的禿尖長度,取平均值,用cm 表示;穗粗(X12):選取5 個代表性果穗,測量果穗中部的直徑,取平均值,用mm 表示;穗行(X13):選取5 個代表性的果穗,測量每個果穗一圈的穗行數,取其平均值;行粒數(X14):選取5 個代表性的果穗,測量1～2 個整齊穗行的籽粒數,取其平均值;單株產量(X15):將收獲的果穗脫粒稱質量,除以收獲株數,得到單株產量,用g 表示.

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2010 和SAS V8.0 軟件對數據進行基本的統(tǒng)計分析,并根據鄧聚龍等[12]提出的理論,分別將本研究選用的14 個玉米品系的主要農藝性狀與產量視為同一系統(tǒng).在對各農藝性狀與產量的關系進行分析時,將產量作為參考數列,各主要農藝性狀作為比較數列;在對各主要農藝性狀間的相互關系進行分析時,各主要農藝性狀分別作為相應的參考數列和比較數列.

（1）數據標準化.因每個性狀的單位不一致,需先進行標準化處理,計算公式為Xi’(k)＝[Xi(k)-Xi]/Si,其中Xi’(k)為第i 個性狀的第k 個品系的標準化均值,Xi(k)為第i 個性狀第k 個品系的平均值,Xi為第i個性狀的平均數,Si為第i 個性狀值的標準差.

（2）估算參考數列與比較數列的絕對差值.參考數列和比較數列的絕對差值為Δi(k)＝|Xi’(k)－X0’(k)|,其中Δi(k)為第k 個品系的參考數列與第i 個性狀第k 個品系的絕對差值,即相應的參考數列與比較數列的絕對差值.

（3）計算各主要農藝性狀與產量以及各農藝性狀間的灰色關聯(lián)系數.灰色關聯(lián)系數ξi(k)＝(Δmin＋ρΔmax)/(Δi(k)＋ρΔmax),Δmin 為Δi(k)的最小值,Δmax 為Δi(k)的最大值.ρ 為分辨系數,其數值范圍為0<ρ<1,一般ρ 數值取為0.5.

（4）計算各主要農藝性狀與產量以及各農藝性狀間的灰色關聯(lián)度.灰色關聯(lián)度γi=(1/N)×∑ξi(k),據此可得到相應數列的關聯(lián)度和位序.

2 結果與分析

2.1 各玉米品系主要農藝性狀與產量的描述統(tǒng)計分析

各玉米品系的產量及農藝性狀的平均值見表1.

各玉米品系的產量及農藝性狀的標準化值見表2.

表2 各玉米品系的產量及農藝性狀的標準化值Tab.2 Standardized values of yield and agronomic traits of each maize strain

對于各玉米品系主要農藝性狀與產量的描述統(tǒng)計分析見表3.

表3 各玉米品系主要農藝性狀與產量的描述統(tǒng)計分析Tab.3 Description and statistical analysis of main agronomic characters and yield of each maize strain

由表3 可知,各玉米品系的莖粗、雄穗主軸長、穗長和單株產量的偏度和峰度的絕對值有部分數值大于1.00 的情形,表明這4 個性狀的表型分布不呈正態(tài)分布;而其它農藝性狀的偏度和峰度的絕對值均小于1.00,表明這些性狀的表型分布呈正態(tài)分布.此外,各玉米品系的禿尖長變異系數最大,為49.71%,穗上葉葉長的變異系數最小,為4.16%.

2.2 各玉米品系的主要農藝性狀與產量的關聯(lián)度分析

以14 個玉米品系的主要農藝性狀為比較數列,玉米品系的單株產量為參考數列進行灰色關聯(lián)度分析,結果見表4.

表4 各玉米品系的農藝性狀與產量的關聯(lián)度Tab.4 Correlation degree between agronomic characters and yield of each maize strain

各玉米的主要農藝性狀與產量的關聯(lián)度大小依次為:穗粗＞行粒數＞穗位葉葉長＞莖粗＞穗長＞穗位高＞雄穗分枝數＞穗位葉葉寬＞雄穗主軸長＞穗上葉葉夾角>株高>穗位葉葉面積>穗行數>禿尖長.一般地,關聯(lián)度數值越大,表明該性狀對單株產量的影響越大.由表4 可知,穗粗是影響玉米品系產量的最主要因素,其次為行粒數、穗位葉葉長、莖粗、穗長、穗位高、雄穗分枝數、穗位葉葉寬,最后是穗上葉葉夾角、株高、穗位葉葉面積、穗行數、禿尖長.在玉米品系選育的過程中,應注意選擇果穗較粗、行粒數較多、穗位葉較長、莖稈粗壯、果穗較長的玉米品系.

2.3 各玉米品系主要農藝性狀間的關聯(lián)度分析

以14 個玉米品系的主要農藝性狀為參考數列,其他主要農藝性狀為比較數列,構成關聯(lián)度矩陣,分別進行關聯(lián)度計算,結果見表5.

表5 各玉米品系的主要農藝性狀間的關聯(lián)度和排序Tab.5 Correlation degree and ranking of main agronomic characters of each maize strain

由表5 可知,株高與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度依次為:穗位高>穗長>穗位葉葉寬>穗位葉葉面積>行粒數>穗上葉葉夾角>穗位葉葉長>莖粗>雄穗主軸長>穗行數>穗粗>雄穗分枝數>禿尖長,其中穗位高、穗長和穗位葉葉寬3 個性狀對株高的影響較大,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,株高與穗上葉葉夾角(第2 位)和穗長(第2 位)的關聯(lián)度較高.穗位高與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗行數>穗粗>雄穗主軸長>穗位葉葉長>穗位葉葉面積>雄穗分枝數>穗長>行粒數>莖粗>株高>穗位葉葉寬>禿尖長>穗上葉葉夾角,其中穗行數、穗粗、雄穗主軸長與穗位高的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗位高與株高(第1 位)、穗位葉葉面積(第2 位)、雄穗主軸長(第3 位)、穗位葉葉寬(第3 位)、穗長(第3 位)、行粒數(第3 位)的關聯(lián)度較高.莖粗與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:雄穗分枝數>穗位葉葉長>穗位葉葉面積>穗位高>穗長>行粒數>穗粗>穗行數>株高>穗位葉葉寬>禿尖長>穗上葉葉夾角>雄穗主軸長,其中雄穗分枝數、穗位葉葉長、穗位葉葉面積與莖粗的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,莖粗與雄穗分枝數(第1 位)、穗位葉葉長(第3 位)、穗位葉葉面積(第3 位)的關聯(lián)度較高.雄穗主軸長與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗行數>穗位葉葉長>穗位高>禿尖長>株高>穗粗>穗位葉葉面積>穗上葉葉夾角>雄穗分枝數>穗位葉葉寬>行粒數>穗長>莖粗.其中穗行數、穗位葉葉長、穗位高與雄穗主軸長的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,雄穗主軸長與穗位高(第3 位)、穗上葉葉夾角(第3 位)、禿尖長(第3 位)、穗行數(第3 位)的關聯(lián)度較高.雄穗分枝數與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:莖粗>穗位葉葉長>穗行數>穗位高>穗位葉葉面積>雄穗主軸長>穗長>行粒數>穗位葉葉寬>穗上葉葉夾角>禿尖長>穗粗>株高,其中莖粗、穗位葉葉長、穗行數與雄穗分枝數的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,雄穗分枝數與莖粗(第1 位)的關聯(lián)度較高.

穗位葉葉長與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗行數>穗粗>莖粗>雄穗分枝數>穗位葉葉面積>雄穗主軸長>穗長>行粒數>穗位高>株高>穗位葉葉寬>禿尖長>穗上葉葉夾角,其中穗行數、穗粗、莖粗與穗位葉葉長的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗位葉葉長與莖粗(第2 位)、雄穗主軸長(第2 位)、雄穗分枝數(第2 位)、穗行數(第2 位)、穗粗(第3 位)的關聯(lián)度較高.穗位葉葉寬與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗位葉葉面積>行粒數>穗位高>株高>穗粗>穗行數>莖粗>穗長>雄穗主軸長>禿尖長>穗上葉葉夾角>穗位葉葉長>雄穗分枝數,其中穗位葉葉面積、行粒數、穗位高與穗位葉葉寬的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗位葉葉寬與穗位葉葉面積(第1 位)、行粒數(第2 位)、株高(第3 位)、穗行數(第3 位)的關聯(lián)度較高.穗位葉葉面積與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗位葉葉寬>穗位高>莖粗>穗位葉葉長>株高>穗粗>穗行數>行粒數>雄穗分枝數>雄穗主軸長>穗長>禿尖長>穗上葉葉夾角,其中穗位葉葉寬、穗位高、莖粗與穗位葉葉面積的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗位葉葉面積與穗位葉葉寬(第1 位)、莖粗(第3 位)的關聯(lián)度較高.穗上葉葉夾角與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:禿尖長>株高>雄穗主軸長>穗長>穗位葉葉寬>穗行數>雄穗分枝數>行粒數>穗位高>穗位葉葉面積>穗粗>穗位葉葉長>莖粗,其中禿尖長、株高、雄穗主軸長與穗上葉葉夾角的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗上葉葉夾角與禿尖長(第2 位)的關聯(lián)度較高.

穗長與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:行粒數>株高>穗位高>穗位葉葉長>莖粗>穗位葉葉寬>穗位葉葉面積>禿尖長>雄穗分枝數>穗上葉葉夾角>穗粗>雄穗主軸長>穗行數,其中行粒數、株高、穗位高與穗長的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗長與行粒數(第1位)、株高(第2 位)的關聯(lián)度較高.禿尖長與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗粗>穗上葉葉夾角>雄穗主軸長>穗長>穗位葉葉寬>穗行數>穗位葉葉長>穗位葉葉面積>雄穗分枝數>穗位高>行粒數>莖粗>株高,其中穗粗、穗上葉葉夾角、雄穗主軸長與禿尖長的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,禿尖長與穗上葉葉夾角(第1 位)的關聯(lián)度較高.穗粗與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗行數>穗位葉葉長>禿尖長>穗位葉葉面積>穗位葉葉寬>莖粗>雄穗主軸長>穗位高>行粒數>穗長>雄穗分枝數>株高>穗上葉葉夾角,其中穗行數、穗位葉葉長、禿尖長與穗粗的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗粗與禿尖長(第1 位)、穗位高(第2 位)、穗位葉葉長(第2 位)的關聯(lián)度較高.穗行數與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗粗>穗位葉葉長>雄穗主軸長>雄穗分枝數>穗位葉葉面積>莖粗>穗位葉葉寬>穗位高>禿尖長>穗上葉葉夾角>株高>行粒數>穗長,其中穗粗、穗位葉葉長、雄穗主軸長與穗行數的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,穗行數與穗位高(第1 位)、雄穗主軸長(第1 位)、穗位葉葉長(第1 位)、穗粗(第1 位)的關聯(lián)度較高.行粒數與其他主要農藝性狀的關聯(lián)度為:穗長>穗位葉葉寬>穗位高>穗位葉葉面積>穗位葉葉長>莖粗>株高>穗粗>雄穗分枝數>雄穗主軸長>穗上葉葉夾角>穗行數>禿尖長,其中穗長、穗位葉葉寬、穗位高與行粒數的關聯(lián)最為緊密,在以其他性狀為參考數列進行關聯(lián)度比較時,行粒數與穗長(第1 位)、穗位葉葉寬(第2 位)的關聯(lián)度較高.

綜合以上結果,各玉米品系的穗長與行粒數(0.815 4)、穗位葉葉面積與穗位葉葉寬(0.887 9)具有較高的關聯(lián)度.

3 結論與討論

玉米產量作為一個復雜的數量性狀,受多種環(huán)境因素的共同影響,不同地區(qū)的主要農藝性狀對產量的影響也有較大差異,而灰色關聯(lián)分析是一種可將各影響因素根據影響大小進行區(qū)分的分析方法.本研究結果表明,各玉米品系的主要農藝性狀與產量的關聯(lián)度大小依次為:穗粗＞行粒數＞穗位葉葉長＞莖粗＞穗長＞穗位高＞雄穗分枝數＞穗位葉葉寬＞雄穗主軸長＞穗上葉葉夾角>株高>穗位葉葉面積>穗行數>禿尖長,其中穗粗、行粒數、穗位葉葉長和莖粗對玉米產量的影響較大.本研究得到結果與賈曉軍等[11]、孫海潮等[6]、孫峰成等[7]的研究結果一致,都顯示穗粗和行粒數為影響玉米產量的主要因素.

此外,對各玉米品系的主要農藝性狀間的關聯(lián)度分析表明,各玉米品系的穗長與行粒數、穗位葉的葉面積與穗位葉的葉寬具有較高的關聯(lián)度.以往研究往往是通過相關性分析、主成分分析和多重比較等數理統(tǒng)計方法探究主要農藝性狀間的相關性[16-17],本研究運用灰色關聯(lián)度分析方法對14 個玉米品系的主要農藝性狀進行了分析,對玉米育種實踐具有一定的指導意義.灰色關聯(lián)度分析法是建立在多個性狀定量分析的基礎上,其計算方法簡單扼要,數據分析結果有較強的可比性、可靠性,該方法可厘清各性狀對產量影響的主次關系,處理好各性狀間的內在聯(lián)系,為選育優(yōu)質、高產作物品種指明方向,并為玉米組合鑒定提供理論依據[6].綜上所述,在整個玉米育種實踐的過程中,宜選擇果穗較粗、行粒數較多、穗位葉較長、莖稈粗壯的玉米品系.