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玉米抗倒伏有关性状遗传的初步研究

作　者: 王永学
导　师: 刘宗华
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 玉米抗倒伏植株性状茎秆化学成分产量品质
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

倒伏是制约玉米高产、稳产的重要因素之一,它不仅导致产量下降、品质低劣,同时严重阻碍机械化收获的进程。目前玉米生产上以密植型品种为主,但由于种植过密以及受各种不良气候因素的影响,玉米倒伏呈现增加趋势,产量损失惨重。然而,玉米的抗倒伏性存在显著的基因型差异,为了探明玉米抗倒伏性状的遗传规律,为抗倒伏遗传改良和抗倒伏新品种的选育提供理论依据,本研究以不同杂种优势群的4个玉米自交系为父本,以15个自选系为母本,按NCII遗传交配设计组配成60个杂交组合, 2008、2009年在郑州种植杂交种及其亲本,对株高、穗位高、茎秆强度等植株性状进行配合力、相关、通径、主成分、杂种优势分析,对茎秆化学成分进行配合力效应和相关分析,并研究了倒伏率与玉米籽粒产量的关系。本研究主要结论如下:1、方差分析结果表明,在调查的与抗倒伏有关的植株性状(株高、穗位高、茎秆强度、节间长度、茎粗、穗上叶片数、叶夹角、入土根条数)中,父母本各自之间的配合力效应、父本×母本互作效应均存在显著或极显著差异,各性状父母本的一般配合力方差是特殊配合力的8.9578~149.1815倍,表明在抗倒伏各个性状的遗传变异中,基因的加性效应起着主导作用。在本研究材料中,4个父本中,郑58抗倒伏性最好;15个母本中,各个自交系各具优缺点,但以来自同一基础群体的M1～M5尤其是M4抗倒伏性表现优异;60个杂交组合中,M1×郑58表现较好。2、相关分析结果表明,植株倒伏率与株高、穗位高、节间长度、叶夹角呈正相关,且与穗位高、节间长度有极显著正相关,与株高呈显著正相关(r=0.5139),与茎秆强度、茎粗、入土根条数、穗上叶片数呈负相关,除穗上叶片数外,其它均呈极显著负相关。通径分析结果表明,穗位高、茎秆强度、入土根条数的直接效应较大,可以进行直接选择,株高、节间长度、茎粗、穗上叶片数、叶夹角的直接效应较小,不适宜直接选择。3、主成分分析结果表明,第一主成分PIN1茎秆强度(0.3438)、茎粗(-0.3372)、入土根条数(0.3129)的特征向量较大,第二主成分PIN2株高(-0.4759)、穗位高(-0.3744)、穗上叶片数(0.5521)特征向量较大,第三主成分PIN3叶夹角(0.8853)特征向量较大。PIN1越大,茎秆强度越大,但株高、穗位高增大,茎粗变小,加大倒伏的风险。PIN2的正向选择克服株高、穗位高增加的风险,增加穗上叶片数。PIN3的负向选择虽然能减小叶夹角,使株型紧凑,但会降低茎秆强度、增加穗位高,所以选择应适度。4、除叶夹角的中亲优势与超亲优势以及茎粗、穗上叶片数的超亲优势为负值外,其它各性状的中亲优势与超亲优势均表现为正效应;由亲本来预测杂种F1的表现,株高、茎秆强度、节间长度、穗上叶片数、叶夹角等性状以中亲值作为自变量建立的回归方程效果较好,而穗位高、茎粗、入土根条数等性状以最优亲本作为自变量效果较好。5、除茎秆粗蛋白的特殊配合力方差差异不显著外,其它各性状一般配合力方差、特殊配合力方差均存在显著或极显著差异。各性状一般配合力方差是特殊配合力方差的1.6989~7.4859倍,表明在茎秆化学成分的遗传中,基因的加性作用更为重要。相关分析结果表明,倒伏率与茎秆粗纤维素、可溶性糖、粗蛋白呈负相关,且与粗纤维素、可溶性糖呈显著负相关,相关系数分别为-0.5130、-0.4849。6、相关分析结果表明,倒伏率与穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、出籽率、穗粒重均呈负相关,且与百粒重、穗粒重呈显著负相关;尽管倒伏率与籽粒粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸的负相关系数未达显著水平,可能是倒伏发生较晚的缘故,但相关趋势表明倒伏不仅明显降低了玉米的籽粒产量,同时影响了籽粒品质。7、抗倒伏植株性状与玉米产量的相关分析结果表明,穗粒重与株高、穗位高呈显著正相关,行粒数与茎粗呈显著负相关,即降低株高、穗位高,增加茎粗,可以提高抗倒性,但会降低产量,因此,在进行选择时应采用适当的选择压,各性状指标应该设置合理,兼顾抗倒性和产量之间的协调。

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致谢 4-9摘要 9-111 文献综述 11-25 1.1 倒伏类型的划分 11 1.2 倒伏对玉米的危害 11-12 1.2.1 倒伏减少玉米产量、降低玉米品质 11-12 1.2.2 倒伏影响玉米的生理活动 12 1.2.3 倒伏容易引发玉米病害 12 1.2.4 倒伏使田间管理复杂化 12 1.2.5 倒伏阻碍机械化收获 12 1.3 影响倒伏的因素 12-17 1.3.1 品种 12-15 1.3.1.1 植株形态 12-13 1.3.1.2 茎秆理化结构 13-14 1.3.1.2.1 茎秆的物理结构 13 1.3.1.2.2 茎秆的化学成分 13-14 1.3.1.2.3 茎秆的质量性状 14 1.3.1.3 植株根系 14-15 1.3.2 自然条件 15 1.3.3 田间管理 15-17 1.3.3.1 肥料施用 15-16 1.3.3.2 种植密度 16 1.3.3.3 病虫害 16 1.3.3.4 其它因素 16-17 1.4 抗倒伏研究方法 17-19 1.4.1 利用自然条件，调查倒伏率 17 1.4.2 人工创造条件诱发倒伏，调查田间倒伏株率 17 1.4.3 风洞试验 17 1.4.4 作物抗倒性的力学测定 17-19 1.4.4.1 茎秆垂直压碎强度和茎秆硬皮穿孔强度 17 1.4.4.2 茎秆抗拉弯强度测定 17-18 1.4.4.3 茎秆横向折断强度测定 18 1.4.4.4 茎秆弹性测定 18 1.4.4.5 根拔力测定 18 1.4.4.6 根强度的测定 18 1.4.4.7 茎秆和根强度测定的时期及部位 18-19 1.4.5 植株抗倒性的形态指标测定 19 1.4.6 作物抗倒性的解剖学研究方法 19 1.4.7 作物抗倒性的化学研究方法 19 1.5 玉米抗倒伏性状的遗传与改良 19-21 1.5.1 玉米茎秆抗倒伏性状的遗传 19-20 1.5.2 玉米根系抗倒伏性状的遗传 20 1.5.3 玉米抗倒伏性状与轮回选择 20-21 1.6 抗倒伏性状与产量性状的关系 21 1.7 抗倒伏分子生物学研究 21-23 1.8 玉米抗倒伏育种 23-25 1.8.1 玉米抗倒伏育种材料 23-25 1.8.2 杂交组合组配 252 引言 25-263 材料与方法 26-27 3.1 试验材料 26 3.2 试验设计 26-27 3.3 性状调查与数据处理 274 结果与分析 27-51 4.1 不同生育时期株高和茎秆强度的表现 27-33 4.1.1 亲本株高和茎秆强度的表现 27-30 4.1.2 杂交组合株高和茎秆强度的表现 30-32 4.1.3 不同生育时期株高、茎秆强度与倒伏的相关分析 32-33 4.1.3.1 不同生育时期株高与倒伏的相关分析 32-33 4.1.3.2 不同生育时期茎秆强度与倒伏的相关分析 33 4.2 与倒伏有关的玉米植株性状分析 33-44 4.2.1 玉米植株性状配合力方差分析 33-34 4.2.2 与抗倒伏有关的植株性状配合力效应分析 34-40 4.2.2.1 一般配合力效应分析 34-36 4.2.2.2 特殊配合力效应分析 36-40 4.2.3 与抗倒伏有关的植株性状间的相关分析 40-41 4.2.4 植株性状间的通径分析 41-42 4.2.5 植株性状间的主成分分析 42 4.2.6 植株性状的遗传力分析 42-43 4.2.7 玉米植株性状杂种优势分析 43-44 4.2.7.1 玉米植株性状杂种优势 43-44 4.2.7.2 亲本与杂种F1 植株性状优势率的相关和回归分析 44 4.3 玉米茎秆化学成分分析 44-49 4.3.1 玉米茎秆化学成分配合力方差分析 44-45 4.3.2 玉米茎秆化学成分配合力效应分析 45-48 4.3.2.1 玉米茎秆化学成分一般配合力效应分析 45-46 4.3.2.2 玉米茎秆化学成分特殊配合力效应分析 46-48 4.3.3 玉米茎秆化学成分与倒伏率的关系 48-49 4.3.4 玉米茎秆化学成分的遗传力分析 49 4.4 抗倒伏性状与产量、品质性状的相关分析 49-51 4.4.1 植株性状与产量性状的相关分析 49 4.4.2 倒伏率与穗部性状的关系 49-51 4.4.3 倒伏率与玉米籽粒品质性状的相关分析 515 结论与讨论 51-54 5.1 植株性状与倒伏率的关系 51 5.2 玉米茎秆质量相关性状与倒伏率的关系 51-52 5.3 抗倒伏性状与玉米产量的关系 52 5.4 倒伏对品质的影响 52 5.5 玉米抗倒伏性的遗传改良 52-53 5.6 进一步工作 53-54参考文献 54-61Abstract 61-62

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