贵州玉米地方种质主要性状遗传变异研究

1、文章编号:1001-4829(200703-0356-06收稿日期:2006-08-21基金项目:国家“七五”(75201202201;“八五”(852*;“九五”(96201420120321攻关子课题资助作者简介:柏光晓(19632,女,副教授,从事玉米遗传育种教学与研究。贵州玉米地方种质主要性状遗传变异研究柏光晓1,任洪2,兰仲模2,王明春2,沈建华2(1.贵州大学农学院,贵州贵阳550025;2.贵州省农业科学院旱粮研究所,贵州贵阳550006摘要:对贵州玉米地方品种资源的生育期、株高、果穗性状、抗病性、抗旱性、抗寒性、配合力等主要性状进行了研究,并对其遗传变异、地理分布、来源、特征特

2、性等了进行了分析。结果表明:地方种质具有抗旱、耐瘠、耐寒等优良特性,尤其是具有对不同生态环境的特异适应性。贵州玉米地方种质资源的诸多性状均具有较大的遗传变异,这些变异可用来拓宽现有育种材料的遗传基础,鉴选出一批各具特点的优异资源,为玉米育种提供了进一步改良利用的优选素材。关键词:玉米;地方种质;主要性状;遗传变异中图分类号:S513文献标识码: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贵州

7、具有丰富的玉米地方品种资源,现搜集保存了1200多份,编入全国玉米品种资源目录第一、二、三、四集的地方品种有961份。贵州地方种质具有其它种质类群不具备的特殊抗逆性,如耐荫、耐旱、耐瘠和耐冷性,这些都是在不良环境下形成的,是温带育种不可多得的异源种质2。然而由于缺乏对地方种质主要性状变异的系统研究总结,使玉米育种者对地方品种的利用和改良难以入手。为了更好地发掘和利用地方品种的优良特性,有目的、有针对性的开展种质改良,本文报道19812002年以来对贵州玉米地方品种主要性状的研究结果,希望能为育种工作者提供可利用的种质和信息,为玉米地方种质的改良和创新提供参考。1材料与方法以编入全国玉米品种资源

8、目录第一、二、三、四集的961份贵州玉米地方品种为供试材料,这些品种来源于全省69个县(市区,覆盖贵州省主要的地理、气候和生态条件。包括硬粒型品种565份,马齿型品种117份,中间型品种159份,糯质型品种284份,爆裂型品种77份,代表了贵州省的所有玉米地方品种类型。根据多年的研究数据资料,统计供试材料的生653西南农业学报Southwest China Journal of Agricultural Sciences2007年20卷3期Vol 120No 13表1 贵州玉米地方品种的生育特性Table 1Gr owth characteristics of l ocal maize var

9、ieties in Guizhou生态区域Ecol ogical areas鉴定品种数No .of varieties identified 早熟品种(110d 以下Early maturity varieties (less than 110days 中熟品种(110125d Medium maturity varieties (110-125days 中晚熟品种(126134d M id 2late maturityvarieties (126-134days 晚熟品种(135146d Late maturity varieties (135-146days 份数占%份数占%份数占%份数占

10、%961363.752254.334135.5626.5注:生态区域:,黔中及黔北春夏播玉米区;,黔西南春玉米区;,黔西春玉米区;,威宁高寒春播玉米区;,黔东及黔南边缘玉米区。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、果穗性状、抗病性、抗旱性、抗寒性和配合力等主要性状表现,并对其遗传变异状况、地理分布,来源、特征特性等进行分析。鉴选出一批各具特点的优异种质资源。2结果与分析211生育期在相似的生态环境下,玉米品种的生育日数虽因种植年份的不同而有所变化,但其早熟、中熟和晚熟的特性未发生变异。全省的地方品种(除从江县的个别材料表现极晚外在贵阳均能正常成熟,全生育日数在101146d 。温度和降水量是引起玉米生育期变化的两个主要因素。

12、贵州玉米地方品种中以生育期为110125d 的中熟品种居多,占54.3%,分布在全省各地;其次是126134d 的中晚熟品种,占35.5%;而110d 以下和135d 以上的晚熟品种较少,只分别占8.0%和1.5%。不同生态区地方品种的生育期表现差异显著,威宁高寒山区和西部冷凉区的品种,中早熟的品种较多,125d 以下的品种分别占85.4%、55.0%,而126d 以上的品种较少。中早熟品种的特点是植株矮小、果穗短而细,多为锥形,硬粒型,品质优良,籽粒较小,但抗旱耐瘠,早春耐寒,出苗快,秋季耐低温,籽粒灌浆脱水快,适宜山区、丘陵地种植。黔西南玉米区的中晚熟品种较多,占65.0%,一般晚熟品种植

13、株高大,品质较差,要求肥水充足,但产量潜力好。110d 以下的早熟品种主要分布在黔中、黔北、黔东南的瓮安、仁怀、石阡、黎平、榕江等县(表1。212植株高度贵州玉米地方品种的株高差异很大,最矮的如石阡县的七片早糯株高只有122c m ,而望谟县的大白苞谷株高达392c m 。总体来说,贵州玉米地方品种中,株高在180c m 以下的矮秆品种不多,仅占总数的5.4%,这些矮秆地方品种多分布在威宁高寒山区及黔西春玉米区,分别各占该区鉴定总数的31.2%、14.0%。代表品种有威宁小黄、威宁黄石表2961个贵州玉米地方品种的株高表现Table 2Plant height of 961l ocal mai

14、ze varieties in Guizhou生态区域Ecol ogical areas鉴定品种数No .of varieties identified 矮秆品种(180c m 以下Dwarf stalk varieties (bel ow 180c m 中秆品种(180240c m Medium stalk varieties高秆品种(241300c m H igh stalk varieties特高品种(301cm 以上Super high stalk varieties (more than301cm 份数占%份数占%份数占%份数占%37.9961525.443144.924925.92

15、2923.8注:生态区域划分同表1。Note:ecol ogical area (ibid .7533期柏晓光等:贵州玉米地方种质主要性状遗传变异研究表3贵州玉米地方品种的大穗资源Table3B ig s p ike res ources of Local maize varieties in Guizhou省内保存号Code of conservati on in Guizhou品种名称Na me of varieties穗长20c mLength of s p ike20c m省内保存号Code ofconservati on inGuizhou品种名称Name ofvarieties穗行

16、数18No.of r ows of s p ike184046修文大黄21.03034贞丰双头糯1820 4051息峰大黄20.54042清镇白苞谷1820 8012黄平白米苞谷20.04082息峰刺包谷2022 8017黄平红九子20.07008德江大黄1620 8032麻江红苞谷20.08003岑巩糯苞谷1820 9040惠水黄包谷20.24077清镇白包谷1618 9043长顺小黄20.28092丛江红爆花18 1120织金白包谷20.08109剑河黄炸1618 1082织金金黄糯20.38124黎平白炸包谷1618 4083开阳小黄20.28129黎平红炸包谷1820 3103册亨白谷

17、20.08132黎平红九子1618奈、威宁二季早、赫章鸡啄早、赫章黄二季早等品种。近一半的玉米地方品种为中秆(44.9%,株高在180240c m;高秆和特高品种约占1/2,株高在300 c m以上,主要分布在黔西南和黔东南地区(表2。代表品种有普安大白苞谷、贞丰黄、晴隆五穗白、册亨小黄、望谟大白苞谷、麻山红苞谷、罗甸黄苞谷等。213果穗性状贵州玉米地方品种的果穗一般为柱形和锥形,少数为扁头形(又称分叉形。坝地或土壤肥力及栽培水平高的地区种植的产量较高的品种大多为柱形;而高山、半高山的贫瘠地种植的品种以锥形果穗居多。硬粒型、爆裂型和糯质型品种多为锥形;中间型、马齿型品种以柱形占多数。穗长一般在

18、15c m 左右,最短的果穗仅有8c m,在收集鉴定的961份地方品种中,穗长20c m以上的有11个品种(表3。来源于威宁高寒山区、毕节地区、黔西南州等西部区的地方品种穗行数较少,绝大多数为812行,从全省范围看,78.3%的地方品种的穗行数在1216行,少于10行或多于18行的品种较少。不同品种间千粒重差异极为显著,变幅范围在66 467g,千粒重在250g以下的小粒型品种占47.1 %,主要分布在黔南和黔东南生态区,251399g的中粒类型占52.3%,而400g以上的大粒品种只有4份,仅占0.6%,大粒型(千粒重在350g以上的地方品种几乎都在威宁高寒山区和黔西南生态区,该区海拔高,昼

19、夜温差大,有利于籽粒营养物质的积累(表4。表4千粒重在380g以上的地方品种Table4Local maize varieties with10002grain weight bel ow380gram省内保存号Code of conservati on in Guizhou品种名称Na me of varieties来源O rigins千粒重(g10002grain weight(g粒型Type of grain粒色Col or of grain1096马牙包谷织金467马齿白8002白玉米岑巩449马齿白1114大黄大方441中间黄1123大青秆大方405中间白1022黑泥小白威宁391中

20、间白1012大白包谷威宁389中间白1122紫秆子威宁389中间白1021中河包谷威宁385中间白4018白马牙镇宁381马齿白1124二道早大方380硬白3061白包谷兴义380马齿白853西南农业学报20卷表5玉米地方品种抗病性鉴定评价结果Table5I dentificati on results of disease resistance of l ocal maize varieties项目Ite m s鉴定份数No.of varietiesidentified抗病资源数(份No.of varieties with diseaseresistance potential占鉴定总数(%

21、of the t otalvarieties identified214抗病性当前玉米生产中的病害主要有大斑病、小斑病、丝黑穗病、茎腐病和矮花叶病。这些病害在贵州常年都有不同程度发生,成为贵州省玉米高产、稳产的主要障碍之一。长期的生产实践证明,应用抗病品种是最经济有效的防治措施。杂交种的抗病性主要取决于亲本自交系的抗病性,而亲本自交系的抗病性与其选系的基础材料的抗性有着极大的关系。地方品种是选育自交系的重要基础材料之一。研究结果表明:贵州现有的地方种质资源对玉米主要病害的抗性变异丰富,不同的材料对上述四种病害的抗性差异很大。从总体来看,抗大斑病和抗丝黑穗病的材料相对占有较大比重,而抗小斑病和矮

22、花叶病的材料相对较少(表5。通过鉴定,筛选出抗两种病害以上的多抗玉米种质47份(表6,占8.5%,大多数是抗两种病害,来源于从江县的一个爆裂型玉米兼抗大、小斑病和丝黑穗病。值得关注的是在这批抗源中,有许多是兼抗丝黑穗病的材料,而当前贵州省玉米丝黑穗病的危害有日益加重的趋势,这对抗病育种是宝贵的基因源。215抗旱性贵州是雨养农业为主的地区,全省性春旱和伏旱几乎年年发生。全省种植玉米的土壤近80%是中低产旱地,几乎没有灌溉条件,易受干旱危害。每年因干旱造成全省玉米生产直接经济损失约23亿元,重灾年份约56亿元。选育和利用抗旱品种是降低旱灾损失的根本途径和最经济有效措施。19951999年,根据“九

23、五”国家攻关课题“玉米优良种质评价及利用研究”的统一安排,从已收集编目保存的961份玉米地方种质中,结合多年田间鉴定表现,提供种质进行抗旱性鉴定。经过鉴定筛选出抗旱性强的材料23份。2002年冬季在海南三亚干旱条件下,再对这批抗旱种质进行了稳产性和丰产性鉴定和评价,根据株高、穗位高、茎粗、穗长、穗粗、秃尖、穗行数、行粒数、百粒重、单株产量、ASI等11个性状的表现,同时采用抗旱系数和抗旱指数两个评价指标衡量,鉴选出一批抗旱性和产量性状较好种质资源。表现优良的种质有:榕江刺红苞谷,罗甸桔黄苞谷,望谟黄苞谷,紫云尖嘴红包谷,望谟麻山红苞谷等。这类抗旱种质均来源于贵州低热的望谟、紫云、罗甸、榕江等干

24、旱频繁发生、土壤贫瘠的地区,这也充分证明了为什么长期以来,在这些边远山区,地方品种仍被农民选择的原因。这类抗旱地方种质的绝对产量不高,但其稳产性和在干旱贫瘠条件下的丰产性优于杂交种。216抗寒性由于国内外现代的作物育种着重提高产量和改良品质的选育,现在推广品种的抗寒性大都不及早期的品种,特别是原有的地方品种,一般多易遭受寒害。19861989年,结合“七五”国家玉米种质资源攻关项目,贵州农科院旱粮所与中国农科院品资所协作,对181份地方品种进行了抗寒性(芽期和苗期鉴定。鉴定结果:芽期抗寒在3级以上中抗的品种有81份,占鉴定总数的44.7%,其中1级高抗的品种有4份,占2.2%,2级抗的品种有2

25、1份,占11.6%;苗期抗寒在3级以上中抗的品种有97份,占鉴定总数的53.6%,其中1级高抗的品种有11份,占6.1%,2级抗的有23份,占12.7%。由此可以看出,贵州玉米地方品种存在丰富的耐寒种质,苗期抗寒的品种比芽期抗寒的品种多。抗寒性表现优良的品种有:赫章二季早,赫章蛮子包谷,威宁黑泥,织金黄包谷,大方特二道早,毕节大白包谷等。抗冷性强的种质资源大多分布在海拔较高的西部地区。217配合力一个自交系优良与否,虽然与它的外表性状、本身的产量有很大关系,但决定自交系优劣的重要标准则是自交系的配合力。自交系配合力的高低与用来选系的基础材料的配合力有密切关系,地方品种资源是选育自交系的重要基本

26、材料之一。测定地方9533期柏晓光等:贵州玉米地方种质主要性状遗传变异研究表6多抗性玉米地方种质及主要性状Table6Multi2resistance maize varieties and their main characteristics贵州保存号Code of conservati on in Guizhou 品种名称Code ofconservati onin Guizhou来源O rigin大斑病Hel m inth2osporiumturcicum小斑病H.m aydis丝黑穗病Sphace lothecareilian矮花叶病MDMV株高Plantheight(cm穗长Leng

27、thof s p ike(c m穗行Ear2r ownumber8004黄包谷施秉R HR26217.914 8008黄包谷黄平R R28815.014 3039五穗白晴隆R MR27317.912 6052白包谷桐梓R MR28814.812 2038扛子御麦盘县MR R28014.012 3079白包谷安龙MR R28316.314 3111金黄包谷册亨MR R32917.214 3115黄包谷册亨MR R30515.014 3125大黄早册亨MR R33915.412 3152石屯糯望谟MR R32216.416 3156棕黄包谷望谟MR R32317.214 3164小黄包谷望谟MR

28、R32516.614 3166油黄糯望谟MR R31814.514 3174红包谷望谟MR R35215.214 4105黄包谷紫云MR R28715.114 8093马牙包谷剑河MR R30116.316 9128棕红包谷罗甸MR R29415.216 9149黄包谷平塘MR R30916.416 9151黄包谷平塘MR R33415.814 9192白粘荔波MR R32318.012 3062小白包谷兴义MR R34715.014 3098粉红包谷安龙MR R28915.914 3100海子红安龙MR MR34316.014 3141黄糯贞丰MR R33717.014 4100白糯紫云MR

29、 R34317.214 8098乌炸包谷丛江MR R27516.516 8090红炸包谷丛江MR R23213.816 8091花炸包谷丛江MR MR R26916.016 8127红炸包谷黎平MR R27116.216 8130红爆子黎平R R29912.616 9223恒丰黄三都MR MR29217.914 2012干子包谷水城R HR23916.514 2016赫白水城MR R24917.012 4008白包谷关岭R R26419.610 1101安顺包谷威宁R HR20012.412 1103大石奈威宁R R19417.610 1109黔西包谷赫章R R20313.012 1098小黄

30、威宁R HR19512.812品种的配合力,为育种提供配合力高的优良素材,是地方品种资源研究的重要内容。1983年贵州农科院旱作所兰仲模等以73单交为测验种,对248个优良玉米地方品种进行配合力测定,在248个组合中,063西南农业学报20卷3期 柏晓光等 : 贵州玉米地方种质主要性状遗传变异研究 361 平均产量超过对照 ( 73 单交 的组合有 82 个 , 占 2 33. 1 % ,产量 500 kg /667 m 以上的组合有 58 个 , 2 占 23. 4 % , 400 500 kg /667 m 的组合 168 个 , 占 67. 8 % 。 2000 年 ,以黄早 4、 Mo17、 340、 、 丹 B73 S37 础材料 , 后来 , 育种者追求短 、 、 平 快的效率 , 把主要 精力集中在选育二环系上 , 但已愈来愈感到育种水 平进展缓慢 ,难有突破 。于是 ,人们意识到扩大种质 资源利用的途径和范围不仅势在必行 , 而且应作为 一项长期的育种战略开展下去 。许多育种工作者又 重