基于主成分和隶属函数分析的高粱品种耐深播性综合评价

采用盆栽试验,分别设置1、3、5、7 cm播深,对34个高粱品种在不同播深下的出苗率、幼苗形态和幼苗干物质量进行分析,筛选耐深播性鉴定指标,综合评价高粱品种的耐深播性。研究结果表明,随着播种深度的加大,出苗率、苗长、根长、根数和苗重均呈下降趋势,3、5、7 cm与1 cm播深上述指标测定值的比值分别为0.84~0.60、0.96~0.75、0.83~0.53、0.88~0.64和0.95~0.85;中胚轴长、根重和根冠比呈上升趋势,3、5、7 cm与1 cm播深上述指标测定值的比值为1.52~3.30、1.10~1.25和1.17~1.50;胚芽鞘长在播深间差异不显著。主成分分析结果表明,前4个主成分的累积方差贡献率为77.647%,相对根冠比、相对根长、相对中胚轴长和相对出苗率载荷量最大,将其作为高粱耐深播性筛选的主要指标并计算隶属函数值。根据隶属函数值对高粱品种进行聚类分析,结果显示,34个高粱品种可聚为3类,晋粱白2号等11个品种为耐深播品种,红青壳等14个品种为中等耐深播品种,吉品609等9个品种为深播敏感品种。品种间耐深播性差异明显,杂交种较常规种耐深播性强。

不同播深环境下玉米耐深播性状杂种优势及遗传效应解析

为确定玉米耐深播性状的杂种优势表现及遗传规律,本研究以耐深播性不同的22份亲本及组配的22份F1杂交种为试材,在3、15和20 cm播深下,采用加性-显性-母体遗传模型(ADM)分析了13个耐深播性状的杂种优势、遗传效应及配合力大小。结果表明,随播深增加玉米亲本和F1的出苗率、苗长、根长、中胚轴粗及根重降低,而中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘和、中胚轴与胚芽鞘比、胚芽鞘粗、苗重、中胚轴重及胚芽鞘重升高;Pearson和主成分分析(PCA)表明,这13个性状间的协同或拮抗作用形成了玉米耐深播响应机制。13个耐深播性状的杂交优势表现明显,F_(1)杂种优势指数介于90.97%~175.64%;除中胚轴与胚芽鞘比、胚芽鞘重外,其余性状均表现为正向中亲和超亲优势。因此培育耐深播玉米品种时不仅需要注重对高亲、中亲及母本等主要基础材料的选择,还需兼顾杂种优势的影响,以提高育种选择效率。中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘和、中胚轴与胚芽鞘比及根长的加性遗传效应占主导地位,育种上可用简单回交法或单交重组法在早代对这些性状进行遗传改良;其余性状同时受加性与显性遗传主效应及其与环境互作效应的调控,这些性状最好在特定播深环境下进行遗传改良,以充分发挥其在特定环境下的杂种优势。13个耐深播性状的双亲一般配合力(GCA)及F_(1)特殊配合力(SCA)间均差异显著,筛选出1份综合加性效应值良好的父本8802A,推测利用优良H21×8802A后代能改良创制一些优良耐深播玉米材料。本研究为玉米耐深播新品种培育奠定了理论基础。

玉米种质资源的耐深播性评价及耐深播指标筛选

筛选耐深播指标,鉴定耐深播种质资源,培育耐深播优良品种并适时深播是保障旱作区玉米种子正常萌发出苗的有效措施。本研究以0(培养皿暗培养)、3、15、20 cm播深处理下萌发10 d的13份玉米自交系为试材,分析其出苗率(RAT)、中胚轴长(MES)、胚芽鞘长(COL)、中胚轴与胚芽鞘之和(MES+COL)、苗长(SDL)、根长(RL)、中胚轴/胚芽鞘的种子顶土力(F[MES/COL])和种子顶土势能(PE[MES/COL]),以探讨玉米F[MES/COL]和PE[MES/COL]与其耐深播表型性状间的关系,确定耐深播指标并对相应种质进行耐深播性鉴定。结果表明,13份玉米自交系的RAT、MES、COL、MES+COL、SDL、RL在基因型间、播深间、基因型×播深互作间差异显著,而F[MES/COL]和PE[MES/COL]只在基因型间差异显著;随播深增加,13份玉米自交系的RAT和SDL均明显降低,MES、COL、MES+COL均明显升高,F[MES/COL]和PE[MES/COL]间变化不显著;Pearson相关分析表明,3种播深处理下13份玉米自交系的6个耐深播表型与培养皿暗培养处理下相应玉米的F[MES/COL]和PE[MES/COL]间显著正/负相关;不同处理下采用系统聚类分析对13份玉米自交系的耐深播性聚类评价结果高度一致,并筛选出W64A和N192等耐深播种质材料。与耐深播表型相比,由于F[MES/COL]和PE[MES/COL]是玉米自身固有的遗传特性,不受环境效应的影响,其可作为玉米种质高效的耐深播评价指标。