賈曉艷, 朱良佳, 田漢釗, 李依依, 祝麗英
(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/國(guó)家玉米改良中心河北分中心, 河北 保定 071001)
玉米是我國(guó)播種面積最大、總產(chǎn)量最高的糧食作物,產(chǎn)量約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的1/4[1],也是糧飼兼用型作物[2]、工業(yè)原料和能源作物[3]。玉米一直都被譽(yù)為長(zhǎng)壽食品,含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、微量元素、纖維素等,具有開(kāi)發(fā)高營(yíng)養(yǎng)、高生物學(xué)功能食品的巨大潛力[4-7]。當(dāng)今玉米育種的主要目標(biāo)為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì),高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn),玉米籽粒品質(zhì)的研究越來(lái)越受到玉米育種工作者的重視[8]。粒重是高產(chǎn)的主要限制因子,粒重的提高是產(chǎn)量提高的關(guān)鍵。而籽粒中的蛋白質(zhì)、淀粉、油分、賴氨酸等是籽粒的主要組成成分,其含量是評(píng)價(jià)玉米品質(zhì)的主要依據(jù)[9-10]。李依依等[11]研究認(rèn)為,不同玉米自交系粒重間存在顯著差異,而同一自交系重復(fù)間差異不顯著;陳廣庭[12]研究得出,產(chǎn)量與淀粉含量呈正相關(guān),而與油分、蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)。戰(zhàn)超[13]的研究結(jié)果表明,蛋白質(zhì)與脂肪、蛋白質(zhì)與容重含量呈極顯著正相關(guān),容重與脂肪含量呈極顯著正相關(guān),淀粉與脂肪、淀粉與容重、淀粉與蛋白質(zhì)含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)。
研究玉米粒重和品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性,旨在對(duì)玉米自交系品質(zhì)與產(chǎn)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),為玉米育種篩選優(yōu)異種質(zhì)資源,及選育優(yōu)質(zhì)雜交種提供理論依據(jù)[14]。
本研究以國(guó)家玉米改良中心河北分中心選育獲國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目組引進(jìn)的111份玉米自交系為材料(見(jiàn)表1)。
1.2.1百粒重測(cè)定
參照《玉米品種區(qū)域試驗(yàn)調(diào)查項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)》,每個(gè)自交系隨機(jī)選取2份各50粒,分別稱重,2個(gè)數(shù)據(jù)差值在0.5 g之內(nèi),2個(gè)數(shù)據(jù)之和即為該自交系的百粒重;如果差值大于0.5 g,則取第3次50粒并稱重,選取相差在0.5 g之內(nèi)的2個(gè)數(shù)據(jù)求和[10]。
1.2.2容重測(cè)定
參照李亞楠等[13]的方法,測(cè)定不同玉米自交系籽粒容重,儀器設(shè)備為L(zhǎng)SD-1 G型水分容重測(cè)定儀。
1.2.3品質(zhì)性狀測(cè)定
用DA 7200近紅外谷物分析儀測(cè)定玉米自交系的蛋白質(zhì)、淀粉、油分、賴氨酸含量。
1.2.4數(shù)據(jù)處理
采用Excel軟件和SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件。
2.1.1不同玉米自交系百粒重方差分析
方差分析結(jié)果(表3)表明,不同玉米自交系籽粒百粒重間存在顯著差異,而同一品種重復(fù)間差異不顯著。
表3 玉米自交系百粒重的方差分析
2.1.2玉米自交系百粒重分析
由表2分析可知,111份玉米自交系籽粒百粒重的平均值為28.42 g,玉米百粒重范圍為19.30~38.77 g,百粒重最高的自交系是農(nóng)系609,最低的是JS 9306,其中51份玉米自交系籽粒百粒重在平均值之上,60份玉米自交系籽粒百粒重在平均值之下。
2.1.3玉米自交系容重方差分析
方差分析結(jié)果(表4)表明,不同玉米自交系的容重間存在顯著差異,而同一自交系重復(fù)間差異不顯著。
表4 玉米自交系容重的方差分析
2.1.4玉米自交系容重差異分析
通過(guò)表2分析可知,111份玉米自交系籽粒容重的平均值為743 g·L-1,容重范圍為612~864 g·L-1,容重最高的自交系是NX 972,最低的是農(nóng)系692,其中有54份玉米自交系籽粒容重在平均值之上,57份玉米自交系籽粒容重在平均值之下。
表2 玉米自交系百粒重和容重
2.2.1玉米自交系蛋白質(zhì)含量差異分析
通過(guò)表5分析可知,111份玉米自交系籽粒蛋白質(zhì)含量的平均值為11.16%,蛋白質(zhì)含量范圍為8.41%~14.14%,蛋白質(zhì)含量最高的自交系是農(nóng)系619,最低的是農(nóng)系607,其中有54個(gè)玉米自交系籽粒蛋白質(zhì)含量在平均值之上,57份自交系籽粒蛋白質(zhì)含量在平均值之下。
2.2.2玉米自交系淀粉含量差異分析
通過(guò)表5分析可知,111份玉米自交系籽粒淀粉含量的平均值為70.42%,淀粉含量范圍為65.58%~74.4%,淀粉含量最高的自交系是農(nóng)系607,淀粉含量最低的是農(nóng)系691,其中有59份玉米自交系籽粒淀粉含量在平均值之上,52份自交系籽粒淀粉含量在平均值之下。
2.2.3玉米自交系油分含量差異分析
通過(guò)表5分析可知,111份玉米自交系籽粒油分含量的平均值為10.34%,油分含量范圍為7.34%~13.91%,油分含量最高的自交系是農(nóng)系722,最低的是農(nóng)系638,其中有53份自交系籽粒油分含量在平均值之上,58份自交系籽粒油分含量在平均值之下。
表5 玉米自交系蛋白質(zhì)、淀粉、賴氨酸、油分含量
2.2.4玉米自交系賴氨酸含量差異分析
通過(guò)表5分析可知,111份玉米自交系籽粒賴氨酸含量的平均值為4.08%,賴氨酸含量范圍為3.04%~5.20%,賴氨酸含量最高的自交系是農(nóng)系697,最低的是農(nóng)系1592,其中有45份自交系籽粒賴氨酸含量在平均值之上,61份自交系籽粒賴氨酸含量在平均值之下,5份自交系籽粒賴氨酸含量等于平均值。
2.3.1玉米自交系粒重與蛋白質(zhì)含量差異分析
由圖1可知,百粒重與蛋白質(zhì)的線性回歸方程為y=-0.011 8x+11.5。由表6可知,百粒重與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)為-0.045 46,取負(fù)值則表示蛋白質(zhì)含量隨百粒重的增大而降低,呈負(fù)相關(guān)性,同時(shí)相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值接近于零,則表示百粒重與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)程度越弱。由此推斷,不同玉米自交系籽粒百粒重與蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)。由圖5可知,容重與蛋白質(zhì)的線性回歸方程為y=0.004 7x+7.682 3。由表7可知,容重與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)為0.191 10,取正值則表示蛋白質(zhì)含量隨容重的增大而增大,呈正相關(guān)性。
2.3.2玉米自交系粒重與淀粉含量差異分析
由圖2可知,百粒重與淀粉的線性回歸方程為y=0.025 2x+69.7,表6顯示百粒重與淀粉含量的相關(guān)系數(shù)為0.061 542,取正值則表示淀粉含量會(huì)隨百粒重的增加而增加,呈正相關(guān)性,同時(shí)相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值接近于零,則表示百粒重與淀粉含量的相關(guān)程度越弱。由圖6可知,容重與淀粉的線性回歸方程為y=-0.006 2x+74.992,表7顯示:容重與淀粉含量的相關(guān)系數(shù)為-0.159 58,取負(fù)值則表示淀粉含量會(huì)隨容重的增加而降低,呈負(fù)相關(guān)性。
表6 玉米自交系百粒重與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析
表7 玉米自交系容重與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析
2.3.3玉米自交系粒重與油分含量差異分析
由圖3可知,百粒重與油分的線性回歸方程為y=-0.035 3x+11.345。表6可知,百粒重與油分含量測(cè)定相關(guān)系數(shù)為-0.111 23,取負(fù)值則表示油分含量隨百粒重的增加而降低,呈負(fù)相關(guān)性。由圖7可知,容重與油分的線性回歸方程為y=0.003 8x+7.544 5,表7顯示,容重與油分含量的相關(guān)系數(shù)為0.125 924,取正值則表示油分含量隨容重的增加而增加,呈正相關(guān)性。
2.3.4玉米自交系粒重與賴氨酸含量差異分析
由圖4可知,百粒重與賴氨酸的線性回歸方程為y=0.005 6x+3.925 2,表6顯示:百粒重與賴氨酸含量的相關(guān)系數(shù)為0.051 133,取正值則表示賴氨酸含量隨百粒重的增加而增加,呈正相關(guān)性,同時(shí)相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值接近于零,則表示百粒重與賴氨酸含量的相關(guān)程度越弱。由圖8可知,容重與賴氨酸的線性回歸方程為y=-0.001 8x+5.454 7。由表7可知,容重與賴氨酸含量的相關(guān)系數(shù)為-0.178 65,取負(fù)值則表示賴氨酸含量隨容重的增加而降低,呈負(fù)相關(guān)性。
玉米粒重與品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性前人已有研究,監(jiān)立強(qiáng)等[15]研究得出,脂肪含量與粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,淀粉含量與粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,蛋白質(zhì)含量與粒重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,而賴氨酸含量與粒重的相關(guān)性不顯著;莊陸等[16]在春小麥研究中也得到蛋白質(zhì)含量與百粒重呈較大負(fù)相關(guān)關(guān)系;陳廣庭[12]研究得出,產(chǎn)量與淀粉含量呈正相關(guān),而與油分,蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)。本研究認(rèn)為,玉米百粒重與其蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)性不顯著,與其淀粉含量成正相關(guān),與其油分含量呈負(fù)相關(guān),與其賴氨酸含量呈正相關(guān)。戰(zhàn)超[13]的研究結(jié)果表明,蛋白質(zhì)與脂肪、蛋白質(zhì)與容重含量呈極顯著正相關(guān),容重與脂肪含量呈極顯著正相關(guān),淀粉與脂肪、淀粉與容重、淀粉與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。本研究結(jié)果與戰(zhàn)超的研究結(jié)果存在部分差異,蛋白質(zhì)與脂肪呈負(fù)相關(guān)且淀粉與油分呈正相關(guān),其他則與戰(zhàn)超研究結(jié)果基本一致。本研究認(rèn)為,不同玉米自交系粒重間呈顯著差異,而同一自交系重復(fù)間差異不顯著,與李亞楠等[17]、趙永鋒等[18]、李依依等[11]的研究結(jié)論基本一致。
不同玉米自交系的粒重間存在顯著差異,而同一自交系重復(fù)間差異不顯著。玉米籽粒百粒重與蛋白質(zhì)和油分含量之間呈負(fù)相關(guān),與淀粉和賴氨酸含量之間呈正相關(guān);玉米籽粒容重與蛋白質(zhì)和油分含量之間呈正相關(guān),與淀粉和賴氨酸含量之間呈負(fù)相關(guān)。
本研究得出,農(nóng)系619、農(nóng)系617的蛋白質(zhì)含量高于其他自交系;農(nóng)系607、農(nóng)系698的淀粉含量高于其他自交系;農(nóng)系722、農(nóng)系655的油分含量高于其他自交系;農(nóng)系697、農(nóng)系638的賴氨酸含量高于其他自交系,這些自交系可作為專用玉米育種種質(zhì)資源加以利用。