貴州玉米地方種質(zhì)主要性狀遺傳變異研究

1、文章編號(hào):1001-4829(200703-0356-06收稿日期:2006-08-21基金項(xiàng)目:國(guó)家“七五”(75201202201;“八五”(852*;“九五”(96201420120321攻關(guān)子課題資助作者簡(jiǎn)介:柏光曉(19632,女,副教授,從事玉米遺傳育種教學(xué)與研究。貴州玉米地方種質(zhì)主要性狀遺傳變異研究柏光曉1,任洪2,蘭仲模2,王明春2,沈建華2(1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院,貴州貴陽(yáng)550025;2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱糧研究所,貴州貴陽(yáng)550006摘要:對(duì)貴州玉米地方品種資源的生育期、株高、果穗性狀、抗病性、抗旱性、抗寒性、配合力等主要性狀進(jìn)行了研究,并對(duì)其遺傳變異、地理分布、來(lái)源、特征特

2、性等了進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:地方種質(zhì)具有抗旱、耐瘠、耐寒等優(yōu)良特性,尤其是具有對(duì)不同生態(tài)環(huán)境的特異適應(yīng)性。貴州玉米地方種質(zhì)資源的諸多性狀均具有較大的遺傳變異,這些變異可用來(lái)拓寬現(xiàn)有育種材料的遺傳基礎(chǔ),鑒選出一批各具特點(diǎn)的優(yōu)異資源,為玉米育種提供了進(jìn)一步改良利用的優(yōu)選素材。關(guān)鍵詞:玉米;地方種質(zhì);主要性狀;遺傳變異中圖分類(lèi)號(hào):S513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AStudy on geneti c var i a ti on of ma i n character isti cs ofloca l ma i ze germ pl a s m i n Gu i zhouBA I Guang 2xiao 1,REN

3、 Hong 2,LAN Zhong 2mu 2,WANG M ing 2chun 2,SHEN J ian 2hua 2(1.Agricultural College,Guizhou University,Guizhou Guiyang 550002,China; 2.Up land Cr op s I nstitute,Guizhou Acade my of Agricultural Sciences,Guizhou Guiyang 550006,China Abstract:The research results indicatd that many agr onom ical char

4、acters of l ocal maize ger mp las m res ources in Guizhou have great genetic variati on,which can be used t o select s ome good breeding ger mp las m res ourceswith s pecial agr onom ical characters in maize breeding by stud 2ying the gr owth peri od,p lant height,ear,disease resistance,dr ought res

5、istance,cold t olerance and combining ability of l ocal maize ger mp las m res ources and analyzing their genetic variati on,geographic distributi on,origin and characteristics in Guizhou .Because the l ocal maize ger m 2p las m res ources possess good characteristics of dr ought resistance,barren e

6、ndurance and cold t olerance and s pecial adap tability of different ecol ogical envir onment,their good characteristics should be maintained in the i m p r ovement and innovati on of l ocal maize ger mp las m re 2s ources .Key words:maize l ocal ger mp las m;main characteristic;genetic variati on貴州

7、具有豐富的玉米地方品種資源,現(xiàn)搜集保存了1200多份,編入全國(guó)玉米品種資源目錄第一、二、三、四集的地方品種有961份。貴州地方種質(zhì)具有其它種質(zhì)類(lèi)群不具備的特殊抗逆性,如耐蔭、耐旱、耐瘠和耐冷性,這些都是在不良環(huán)境下形成的,是溫帶育種不可多得的異源種質(zhì)2。然而由于缺乏對(duì)地方種質(zhì)主要性狀變異的系統(tǒng)研究總結(jié),使玉米育種者對(duì)地方品種的利用和改良難以入手。為了更好地發(fā)掘和利用地方品種的優(yōu)良特性,有目的、有針對(duì)性的開(kāi)展種質(zhì)改良,本文報(bào)道19812002年以來(lái)對(duì)貴州玉米地方品種主要性狀的研究結(jié)果,希望能為育種工作者提供可利用的種質(zhì)和信息,為玉米地方種質(zhì)的改良和創(chuàng)新提供參考。1材料與方法以編入全國(guó)玉米品種資源

8、目錄第一、二、三、四集的961份貴州玉米地方品種為供試材料,這些品種來(lái)源于全省69個(gè)縣(市區(qū),覆蓋貴州省主要的地理、氣候和生態(tài)條件。包括硬粒型品種565份,馬齒型品種117份,中間型品種159份,糯質(zhì)型品種284份,爆裂型品種77份,代表了貴州省的所有玉米地方品種類(lèi)型。根據(jù)多年的研究數(shù)據(jù)資料,統(tǒng)計(jì)供試材料的生653西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)Southwest China Journal of Agricultural Sciences2007年20卷3期Vol 120No 13表1 貴州玉米地方品種的生育特性Table 1Gr owth characteristics of l ocal maize var

9、ieties in Guizhou生態(tài)區(qū)域Ecol ogical areas鑒定品種數(shù)No .of varieties identified 早熟品種(110d 以下Early maturity varieties (less than 110days 中熟品種(110125d Medium maturity varieties (110-125days 中晚熟品種(126134d M id 2late maturityvarieties (126-134days 晚熟品種(135146d Late maturity varieties (135-146days 份數(shù)占%份數(shù)占%份數(shù)占%份數(shù)占

10、%961363.752254.334135.5626.5注:生態(tài)區(qū)域:,黔中及黔北春夏播玉米區(qū);,黔西南春玉米區(qū);,黔西春玉米區(qū);,威寧高寒春播玉米區(qū);,黔東及黔南邊緣玉米區(qū)。Note:ecol ogical areas:I,s p ring 2summer maize s owing area of M iddle and northern Guizhou;II,Sp ring Maize s owing areas of Southwest Guizhou;III,Sp ring maize s owing area with high altitude and l ower temper

11、ature in W eining;I V ,Maize s owing area of Eastern and s outhern Guizhou .I bid .育期、植株高度、果穗性狀、抗病性、抗旱性、抗寒性和配合力等主要性狀表現(xiàn),并對(duì)其遺傳變異狀況、地理分布,來(lái)源、特征特性等進(jìn)行分析。鑒選出一批各具特點(diǎn)的優(yōu)異種質(zhì)資源。2結(jié)果與分析211生育期在相似的生態(tài)環(huán)境下,玉米品種的生育日數(shù)雖因種植年份的不同而有所變化,但其早熟、中熟和晚熟的特性未發(fā)生變異。全省的地方品種(除從江縣的個(gè)別材料表現(xiàn)極晚外在貴陽(yáng)均能正常成熟,全生育日數(shù)在101146d 。溫度和降水量是引起玉米生育期變化的兩個(gè)主要因素。

12、貴州玉米地方品種中以生育期為110125d 的中熟品種居多,占54.3%,分布在全省各地;其次是126134d 的中晚熟品種,占35.5%;而110d 以下和135d 以上的晚熟品種較少,只分別占8.0%和1.5%。不同生態(tài)區(qū)地方品種的生育期表現(xiàn)差異顯著,威寧高寒山區(qū)和西部冷涼區(qū)的品種,中早熟的品種較多,125d 以下的品種分別占85.4%、55.0%,而126d 以上的品種較少。中早熟品種的特點(diǎn)是植株矮小、果穗短而細(xì),多為錐形,硬粒型,品質(zhì)優(yōu)良,籽粒較小,但抗旱耐瘠,早春耐寒,出苗快,秋季耐低溫,籽粒灌漿脫水快,適宜山區(qū)、丘陵地種植。黔西南玉米區(qū)的中晚熟品種較多,占65.0%,一般晚熟品種植

13、株高大,品質(zhì)較差,要求肥水充足,但產(chǎn)量潛力好。110d 以下的早熟品種主要分布在黔中、黔北、黔東南的甕安、仁懷、石阡、黎平、榕江等縣(表1。212植株高度貴州玉米地方品種的株高差異很大,最矮的如石阡縣的七片早糯株高只有122c m ,而望謨縣的大白苞谷株高達(dá)392c m ?？傮w來(lái)說(shuō),貴州玉米地方品種中,株高在180c m 以下的矮稈品種不多,僅占總數(shù)的5.4%,這些矮稈地方品種多分布在威寧高寒山區(qū)及黔西春玉米區(qū),分別各占該區(qū)鑒定總數(shù)的31.2%、14.0%。代表品種有威寧小黃、威寧黃石表2961個(gè)貴州玉米地方品種的株高表現(xiàn)Table 2Plant height of 961l ocal mai

14、ze varieties in Guizhou生態(tài)區(qū)域Ecol ogical areas鑒定品種數(shù)No .of varieties identified 矮稈品種(180c m 以下Dwarf stalk varieties (bel ow 180c m 中稈品種(180240c m Medium stalk varieties高稈品種(241300c m H igh stalk varieties特高品種(301cm 以上Super high stalk varieties (more than301cm 份數(shù)占%份數(shù)占%份數(shù)占%份數(shù)占%37.9961525.443144.924925.92

15、2923.8注:生態(tài)區(qū)域劃分同表1。Note:ecol ogical area (ibid .7533期柏曉光等:貴州玉米地方種質(zhì)主要性狀遺傳變異研究表3貴州玉米地方品種的大穗資源Table3B ig s p ike res ources of Local maize varieties in Guizhou省內(nèi)保存號(hào)Code of conservati on in Guizhou品種名稱Na me of varieties穗長(zhǎng)20c mLength of s p ike20c m省內(nèi)保存號(hào)Code ofconservati on inGuizhou品種名稱Name ofvarieties穗行

16、數(shù)18No.of r ows of s p ike184046修文大黃21.03034貞豐雙頭糯1820 4051息峰大黃20.54042清鎮(zhèn)白苞谷1820 8012黃平白米苞谷20.04082息峰刺包谷2022 8017黃平紅九子20.07008德江大黃1620 8032麻江紅苞谷20.08003岑鞏糯苞谷1820 9040惠水黃包谷20.24077清鎮(zhèn)白包谷1618 9043長(zhǎng)順小黃20.28092叢江紅爆花18 1120織金白包谷20.08109劍河黃炸1618 1082織金金黃糯20.38124黎平白炸包谷1618 4083開(kāi)陽(yáng)小黃20.28129黎平紅炸包谷1820 3103冊(cè)亨白谷

17、20.08132黎平紅九子1618奈、威寧二季早、赫章雞啄早、赫章黃二季早等品種。近一半的玉米地方品種為中稈(44.9%,株高在180240c m;高稈和特高品種約占1/2,株高在300 c m以上,主要分布在黔西南和黔東南地區(qū)(表2。代表品種有普安大白苞谷、貞豐黃、晴隆五穗白、冊(cè)亨小黃、望謨大白苞谷、麻山紅苞谷、羅甸黃苞谷等。213果穗性狀貴州玉米地方品種的果穗一般為柱形和錐形,少數(shù)為扁頭形(又稱分叉形。壩地或土壤肥力及栽培水平高的地區(qū)種植的產(chǎn)量較高的品種大多為柱形;而高山、半高山的貧瘠地種植的品種以錐形果穗居多。硬粒型、爆裂型和糯質(zhì)型品種多為錐形;中間型、馬齒型品種以柱形占多數(shù)。穗長(zhǎng)一般在

18、15c m 左右,最短的果穗僅有8c m,在收集鑒定的961份地方品種中,穗長(zhǎng)20c m以上的有11個(gè)品種(表3。來(lái)源于威寧高寒山區(qū)、畢節(jié)地區(qū)、黔西南州等西部區(qū)的地方品種穗行數(shù)較少,絕大多數(shù)為812行,從全省范圍看,78.3%的地方品種的穗行數(shù)在1216行,少于10行或多于18行的品種較少。不同品種間千粒重差異極為顯著,變幅范圍在66 467g,千粒重在250g以下的小粒型品種占47.1 %,主要分布在黔南和黔東南生態(tài)區(qū),251399g的中粒類(lèi)型占52.3%,而400g以上的大粒品種只有4份,僅占0.6%,大粒型(千粒重在350g以上的地方品種幾乎都在威寧高寒山區(qū)和黔西南生態(tài)區(qū),該區(qū)海拔高,晝

19、夜溫差大,有利于籽粒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累(表4。表4千粒重在380g以上的地方品種Table4Local maize varieties with10002grain weight bel ow380gram省內(nèi)保存號(hào)Code of conservati on in Guizhou品種名稱Na me of varieties來(lái)源O rigins千粒重(g10002grain weight(g粒型Type of grain粒色Col or of grain1096馬牙包谷織金467馬齒白8002白玉米岑鞏449馬齒白1114大黃大方441中間黃1123大青稈大方405中間白1022黑泥小白威寧391中

20、間白1012大白包谷威寧389中間白1122紫稈子威寧389中間白1021中河包谷威寧385中間白4018白馬牙鎮(zhèn)寧381馬齒白1124二道早大方380硬白3061白包谷興義380馬齒白853西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)20卷表5玉米地方品種抗病性鑒定評(píng)價(jià)結(jié)果Table5I dentificati on results of disease resistance of l ocal maize varieties項(xiàng)目Ite m s鑒定份數(shù)No.of varietiesidentified抗病資源數(shù)(份No.of varieties with diseaseresistance potential占鑒定總數(shù)(%

21、of the t otalvarieties identified214抗病性當(dāng)前玉米生產(chǎn)中的病害主要有大斑病、小斑病、絲黑穗病、莖腐病和矮花葉病。這些病害在貴州常年都有不同程度發(fā)生,成為貴州省玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要障礙之一。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐證明,應(yīng)用抗病品種是最經(jīng)濟(jì)有效的防治措施。雜交種的抗病性主要取決于親本自交系的抗病性,而親本自交系的抗病性與其選系的基礎(chǔ)材料的抗性有著極大的關(guān)系。地方品種是選育自交系的重要基礎(chǔ)材料之一。研究結(jié)果表明:貴州現(xiàn)有的地方種質(zhì)資源對(duì)玉米主要病害的抗性變異豐富,不同的材料對(duì)上述四種病害的抗性差異很大。從總體來(lái)看,抗大斑病和抗絲黑穗病的材料相對(duì)占有較大比重,而抗小斑病和矮

22、花葉病的材料相對(duì)較少(表5。通過(guò)鑒定,篩選出抗兩種病害以上的多抗玉米種質(zhì)47份(表6,占8.5%,大多數(shù)是抗兩種病害,來(lái)源于從江縣的一個(gè)爆裂型玉米兼抗大、小斑病和絲黑穗病。值得關(guān)注的是在這批抗源中,有許多是兼抗絲黑穗病的材料,而當(dāng)前貴州省玉米絲黑穗病的危害有日益加重的趨勢(shì),這對(duì)抗病育種是寶貴的基因源。215抗旱性貴州是雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為主的地區(qū),全省性春旱和伏旱幾乎年年發(fā)生。全省種植玉米的土壤近80%是中低產(chǎn)旱地,幾乎沒(méi)有灌溉條件,易受干旱危害。每年因干旱造成全省玉米生產(chǎn)直接經(jīng)濟(jì)損失約23億元,重災(zāi)年份約56億元。選育和利用抗旱品種是降低旱災(zāi)損失的根本途徑和最經(jīng)濟(jì)有效措施。19951999年,根據(jù)“九

23、五”國(guó)家攻關(guān)課題“玉米優(yōu)良種質(zhì)評(píng)價(jià)及利用研究”的統(tǒng)一安排,從已收集編目保存的961份玉米地方種質(zhì)中,結(jié)合多年田間鑒定表現(xiàn),提供種質(zhì)進(jìn)行抗旱性鑒定。經(jīng)過(guò)鑒定篩選出抗旱性強(qiáng)的材料23份。2002年冬季在海南三亞干旱條件下,再對(duì)這批抗旱種質(zhì)進(jìn)行了穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性鑒定和評(píng)價(jià),根據(jù)株高、穗位高、莖粗、穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、單株產(chǎn)量、ASI等11個(gè)性狀的表現(xiàn),同時(shí)采用抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)衡量,鑒選出一批抗旱性和產(chǎn)量性狀較好種質(zhì)資源。表現(xiàn)優(yōu)良的種質(zhì)有:榕江刺紅苞谷,羅甸桔黃苞谷,望謨黃苞谷,紫云尖嘴紅包谷,望謨麻山紅苞谷等。這類(lèi)抗旱種質(zhì)均來(lái)源于貴州低熱的望謨、紫云、羅甸、榕江等干

24、旱頻繁發(fā)生、土壤貧瘠的地區(qū),這也充分證明了為什么長(zhǎng)期以來(lái),在這些邊遠(yuǎn)山區(qū),地方品種仍被農(nóng)民選擇的原因。這類(lèi)抗旱地方種質(zhì)的絕對(duì)產(chǎn)量不高,但其穩(wěn)產(chǎn)性和在干旱貧瘠條件下的豐產(chǎn)性優(yōu)于雜交種。216抗寒性由于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代的作物育種著重提高產(chǎn)量和改良品質(zhì)的選育,現(xiàn)在推廣品種的抗寒性大都不及早期的品種,特別是原有的地方品種,一般多易遭受寒害。19861989年,結(jié)合“七五”國(guó)家玉米種質(zhì)資源攻關(guān)項(xiàng)目,貴州農(nóng)科院旱糧所與中國(guó)農(nóng)科院品資所協(xié)作,對(duì)181份地方品種進(jìn)行了抗寒性(芽期和苗期鑒定。鑒定結(jié)果:芽期抗寒在3級(jí)以上中抗的品種有81份,占鑒定總數(shù)的44.7%,其中1級(jí)高抗的品種有4份,占2.2%,2級(jí)抗的品種有2

25、1份,占11.6%;苗期抗寒在3級(jí)以上中抗的品種有97份,占鑒定總數(shù)的53.6%,其中1級(jí)高抗的品種有11份,占6.1%,2級(jí)抗的有23份,占12.7%。由此可以看出,貴州玉米地方品種存在豐富的耐寒種質(zhì),苗期抗寒的品種比芽期抗寒的品種多?？购员憩F(xiàn)優(yōu)良的品種有:赫章二季早,赫章蠻子包谷,威寧黑泥,織金黃包谷,大方特二道早,畢節(jié)大白包谷等?？估湫詮?qiáng)的種質(zhì)資源大多分布在海拔較高的西部地區(qū)。217配合力一個(gè)自交系優(yōu)良與否,雖然與它的外表性狀、本身的產(chǎn)量有很大關(guān)系,但決定自交系優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)則是自交系的配合力。自交系配合力的高低與用來(lái)選系的基礎(chǔ)材料的配合力有密切關(guān)系,地方品種資源是選育自交系的重要基本

26、材料之一。測(cè)定地方9533期柏曉光等:貴州玉米地方種質(zhì)主要性狀遺傳變異研究表6多抗性玉米地方種質(zhì)及主要性狀Table6Multi2resistance maize varieties and their main characteristics貴州保存號(hào)Code of conservati on in Guizhou 品種名稱Code ofconservati onin Guizhou來(lái)源O rigin大斑病Hel m inth2osporiumturcicum小斑病H.m aydis絲黑穗病Sphace lothecareilian矮花葉病MDMV株高Plantheight(cm穗長(zhǎng)Leng

27、thof s p ike(c m穗行Ear2r ownumber8004黃包谷施秉R HR26217.914 8008黃包谷黃平R R28815.014 3039五穗白晴隆R MR27317.912 6052白包谷桐梓R MR28814.812 2038扛子御麥盤(pán)縣MR R28014.012 3079白包谷安龍MR R28316.314 3111金黃包谷冊(cè)亨MR R32917.214 3115黃包谷冊(cè)亨MR R30515.014 3125大黃早冊(cè)亨MR R33915.412 3152石屯糯望謨MR R32216.416 3156棕黃包谷望謨MR R32317.214 3164小黃包谷望謨MR

28、R32516.614 3166油黃糯望謨MR R31814.514 3174紅包谷望謨MR R35215.214 4105黃包谷紫云MR R28715.114 8093馬牙包谷劍河MR R30116.316 9128棕紅包谷羅甸MR R29415.216 9149黃包谷平塘MR R30916.416 9151黃包谷平塘MR R33415.814 9192白粘荔波MR R32318.012 3062小白包谷興義MR R34715.014 3098粉紅包谷安龍MR R28915.914 3100海子紅安龍MR MR34316.014 3141黃糯貞豐MR R33717.014 4100白糯紫云MR

29、 R34317.214 8098烏炸包谷叢江MR R27516.516 8090紅炸包谷叢江MR R23213.816 8091花炸包谷叢江MR MR R26916.016 8127紅炸包谷黎平MR R27116.216 8130紅爆子黎平R R29912.616 9223恒豐黃三都MR MR29217.914 2012干子包谷水城R HR23916.514 2016赫白水城MR R24917.012 4008白包谷關(guān)嶺R R26419.610 1101安順包谷威寧R HR20012.412 1103大石奈威寧R R19417.610 1109黔西包谷赫章R R20313.012 1098小黃

30、威寧R HR19512.812品種的配合力,為育種提供配合力高的優(yōu)良素材,是地方品種資源研究的重要內(nèi)容。1983年貴州農(nóng)科院旱作所蘭仲模等以73單交為測(cè)驗(yàn)種,對(duì)248個(gè)優(yōu)良玉米地方品種進(jìn)行配合力測(cè)定,在248個(gè)組合中,063西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)20卷3期 柏曉光等 : 貴州玉米地方種質(zhì)主要性狀遺傳變異研究 361 平均產(chǎn)量超過(guò)對(duì)照 ( 73 單交 的組合有 82 個(gè) , 占 2 33. 1 % ,產(chǎn)量 500 kg /667 m 以上的組合有 58 個(gè) , 2 占 23. 4 % , 400 500 kg /667 m 的組合 168 個(gè) , 占 67. 8 % 。 2000 年 ,以黃早 4、 Mo17、 340、 、 丹 B73 S37 礎(chǔ)材料 , 后來(lái) , 育種者追求短 、 、 平 快的效率 , 把主要 精力集中在選育二環(huán)系上 , 但已愈來(lái)愈感到育種水 平進(jìn)展緩慢 ,難有突破 。于是 ,人們意識(shí)到擴(kuò)大種質(zhì) 資源利用的途徑和范圍不僅勢(shì)在必行 , 而且應(yīng)作為 一項(xiàng)長(zhǎng)期的育種戰(zhàn)略開(kāi)展下去 。許多育種工作者又 重