玉米籽粒性状的遗传分析(玉米15个DUS测试性状的相关性分析)

我国玉米种植面积和总产量均居作物首位，申请特异性、一致性和稳定性检验(DUS检验)的玉米品种数申请品种)仅次于水稻。根据中国《植物新品种保护条例》，申请受品种权保护的玉米品种必须满足特异性、一致性和稳定性的要求。不仅如此，农业部《主要农作物品种审定办法》还规定，它具备玉米等主要农作物品种的基本条件。

品种通过性状进行鉴定和描述，对申请品种与其他品种、不同年份申请品种和申请品种的性状观察和比较是DUS试验的基础。性状的观察结果不仅用于判断品种的特异性、一致性和稳定性，还用于形成申请，品种的描述，为种业管理提供品种的“同一性”特征。为了规范DUS试验，形成统一的品种描述，UPOV和包括中国在内的其他成员国制定了一系列植物新品种试验指南。中国制定的《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南玉米》(简称“玉米试验指南”)包括54个字符，其中大部分是数量字符。数量性状的表达易受环境影响，因此经常需要观察大量的植物。大多数测量的玉米数量性状需要调查多达40甚至60株植物。由于玉米数量性状多，样本量大，需要投入大量的人力和时间进行调查。

在玉米DUS试验中，几个植株部位(花药、花丝、雄穗颖壳基部、支撑根、穗轴颖壳)的花青甙显色性状与其他视觉(如散射期、吐丝期)或测量的数量性状(如穗行数和穗直径)可能存在一定的相关性。同时，高相关性状的使用并不能增加品种的区分度，反而会增加检测成本，降低检测效率。关于玉米农艺性状与产量的相关性，已有很多报道，其中少数研究涉及到个体农艺性状之间的相关性。然而，玉米DUS试验的数量性状并不限于农艺性状。DUS对数量性状的研究主要集中在性状的选择和分级方法、环境和栽培条件对对性状表现的影响以及抽样对检验结果的影响。目前，对玉米DUS试验数量性状间的相关性缺乏系统的研究。本研究通过对对，大量玉米自交系和单交种数量性状的相关性分析，探索是否存在高度相关的性状，从而修改对， DUS试验指南，减少试验人力和时间投入，提高试验效率。

1材料和方法

1.1测试材料

全部由农业部植物新品种试验中心提供，是2014年在黄淮海参加DUS试验的玉米品种。其中，用于种群目测的材料有自交系和单交种，每种200份；用于调查个体测量性状的材料也是近交系和单交种，每个有40份。

1.2测试方法

试验在论文省农业厅植物新品种试验(济南)分中心试验点进行，各性状观察(见表1)按照玉米试验指南进行。群体性状的目测结果用性状编码表示(性状4和5用天数表示)；个体测量的特征被表示为测量值。在这项研究中，每个测试材料的单个测量植物的数量是40。在15个被调查的性状中，性状16、17、25、26、30和31是由个体测量的，而其他性状是由群体观察的。

1.3数据处理

利用SPSS 19.0软件，分析了5个花卉青甙显色性状的相关系数，分别为：Char.9、Char.11、Char.15、Char.21和Char.42、Char.4和Char.5、Char。分别计算了碳16和碳17、碳25和碳26、碳30和碳31

2结果和分析

2.1 5个自交系和杂种花的青甙显色性状间的相关性

在自交系的5个花青甙显色性状中，Char.9与Char.11、Char.15与Char.21、Char.21与Char.42的相关性极显著，Char.11与Char.21的相关性显著，其他性状组合间的相关性不显著(表2)。

单交五个花青甙显色性状中，Char.11与Char.15、Char.11与Char.21、Char.21与Char.42的相关性极显著，Char.9与Char.11、Char.15与Char.42的相关性显著

极显著或显著相关的性状组合的一般相关系数较小，表明虽然性状间存在一定的线性关系，但用一个性状预测另一个性状时，预测的可靠性较低。单交种Char.11和Char.15之间存在非常显著的相关性，但自交系的相应性状没有达到显著水平。

2.2自交系其他对性状与单交种的相关性

除华外，其余5个性状中，Char.4与Char.5、Char.16与Char.17、Char.30与Char.31相关极显著。其中，Char.4和Char.5、Char.16和Char.17的相关系数较大，这两个对性状在自交系和单交种中的观测值变化趋势相同。当用于品种鉴定时，同时使用两个性状不能明显提高品种鉴定能力。虽然在单交种中Char.38和Char.41之间的相关性达到了非常显著的水平，但是在自交系中它们之间的相关性没有达到显著的水平(表4和表5)。

3结论和讨论

本试验研究了对玉米部分DUS试验性状间的相关性。结果表明，Char.4(散射期)与Char.5(吐丝期)、Char.16(雄穗：最低侧枝以上主轴长度)和Char.17(雄穗：最高侧枝以上主轴长度)的相关系数均高于0.8，达到极显著水平。还有四种字符组合(字符9和字符11，字符)。11和21，15和21，21。自交系和杂种之间存在显著或极显著相关，但相关系数较小。两个性状组合(Char.11和Char.15，Char.38和Char.41)在单交中仅达到极显著水平，相关系数也很小。自交系的其余6个性状组合(Char.9和Char.15，Char.9和Char.21，Char.9和Char.42，Char.11和Char.15，Char.11和Char.42，Char.15和Char.42)和杂种的4个性状组合(Char.9和Char.15)

当DUS测验性状之间的相关达到非常显著的水平并且该值很大时，两个性状的观测值显示出大致相同的变化趋势。当用于鉴别品种时，同时使用这两个性状不能明显增加品种的鉴别能力。在本研究的自交系和单交种中，Char.16(雄穗：最低侧枝以上的长轴长度)和Char.17(雄穗：最高侧枝以上的长轴长度)的相关系数分别高达0.953和0.917，两个性状的观测值协同变化。Char.16和Char.17在UPOV和中国玉米试验指南中被列为个体试验性状。根据玉米测试指南，每个品种应该调查多达40或60株植物。由于DUS试验的玉米品种数量众多，且试验性状以数量性状为主，因此需要花费大量的时间和人力来测定数量性状。鉴于上述两个性状之间的相关性，建议修改《对玉米试验指南》，只保留一个性状作为试验指导性状。因此，在品种描述的形成中只包括一个特征。此外，少数玉米自交系只有1 ~ 2个一级分枝，品种内一级分枝的数量也会有所不同。在只有一个一级分枝甚至没有一级分枝的品种中，对不能区分最低和最高的侧枝。在玉米测试指南的修订中，我们也可以考虑用“雄穗：长度”来代替Char.16和Char.17。

虽然玉米的散射期和吐丝期之间有很强的线性相关性，但观测值之间的协同变化趋势弱于对照16和对照17.此外，两者都是人群的视觉特征，投入到调查中的人力和时间远远低于个人的测量。同时使用这两个性状有利于鉴别更多的品种。对其余性状的相关分析均达到显著或极显著水平，但相关系数较小或未达到显著水平。因此，这些特征应同时应用于DUS检验。

值得注意的是，在玉米花的五个青甙显色性状中，每两个中只有几和对的几个性状具有非常显著的相关系数，但一般相关系数值较低。这似乎表明玉米植株不同部位的花青甙显色在很大程度上是独立表达的，不受同一遗传机制的控制。

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