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《山东农业大学》 2011年
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我国不同年代玉米品种及其亲本自交系的演变规律

慈晓科  
【摘要】:自1950年代以来,我国玉米生产已进行了5-6轮的品种更替,这对提高玉米单产和总产起到了关键性作用,但关于我国玉米产量增益产生的原因以及农艺性状变化趋势的研究则鲜有报道。以美国为代表的玉米育种发达国家的经验表明,对推广品种的回顾性研究可以为进一步开发新品种遗传产量潜力以及提高产量能力提供参考有益的依据和指导。因此,本研究试图通过对我国玉米主产区1950-2000间主要推广的品种及其亲本自交系多年多点多密度试验,探讨:(1)分析1950-2000年代以来,我国玉米产量及农艺性状的变化趋势,以及农艺性状与产量的关系;(2)1970-2000年代以来,我国玉米遗传产量增益速率以及育种对总产量增益的贡献率;(3)1970-2000年代玉米产量及农艺性状杂种优势的变化趋势,以期为我国及世界玉米育种提供可参考的经验和有现实意义的指导。 本研究所采用的试验材料均为玉米主产区大面积推广的品种,包括1950年代的农家种,1960年代的双交种以及1970-2000年代的单交种。由于试验材料在不断的搜集和添加的过程中,本研究的数据来自三个部分:(1)2005-2006年试验分别于北京顺义,新疆乌鲁木齐以及海南三亚试验基地进行,分别种植在30 000 plants ha~(-1),45 000 plants ha~(-1)和60 000 plants ha~(-1)三种密度下。(2)2007年试验地点的设置与上述地点相同,分别种植在15 000 plants ha~(-1), 45 000 plants ha~(-1)和75 000 plants ha~(-1)三种密度下;(3)2008-2009年试验在上述三个试验点的基础上,又增加了河南和辽宁两点。试验密度设置与2007年相同。主要结果结论如下: (1)1950-2000年代玉米产量持续增加,但90年代之后出现徘徊状态。1950-2000年代杂交种对综合逆境的抗性提高。1960-2000年代的杂交种在不同环境参数下的直线回归系数差异不显著,但显著高于1950年代的农家种,可见所有不同杂交种在各自年代的高产环境的反应相似,但都高于农家种年代。新杂交种ASI缩短,雄穗长相对稳定,雄穗分支减少,叶片数相对稳定,植株越来越直立;抗根倒和茎倒的能力明显改良;玉米品种总体演变呈植株高大与晚熟的趋势,尤其是从1980-2000年代表现最甚。在今后育种的过程中注意减小植株,缩短生育期,提高抗根倒茎倒的能力,改良秃尖和出籽率的选择。 (2)1970s-2000s不同年代间平均产量显著增加,平均增益速率为74 kg ha~(-1) year~(-1)。不同产量水平下新杂交种的产量增益均高于老杂交种,在逆境条件下这种趋势增加,可见新杂交种在不同产量水平的环境下都比老品种更高产。产量稳定性结果显示不同年代杂交种对高产环境的反应没有一致的变化规律。1970-2000年代我国玉米遗传产量增益为94.7 kg ha~(-1) year~(-1)。玉米育种对总产量增益的贡献率为53%。在60 000 plants ha~(-1)的密度下,玉米抗逆性对玉米遗传增益的贡献率46%;在75 000 plants ha~(-1)的密度下,抗逆性对玉米遗传增益的贡献率为74%。随着生产中玉米种植密度的增加,抗逆性对玉米产量的作用增加。但1970-2000年代,我国玉米耐密性改良较小,到目前为止还不具有对60 000和75 000 plants ha~(-1)密度的抗性。今后要想通过高密度提高玉米产量,必须加强玉米杂交种在高密度下的抗逆性改良,例如可以通过增加选择压,在高密度下选育自交系以及杂交种来提高杂交种在高密度下的抗逆性。 (3)1970-2000年代我国玉米自交系的产量呈增加趋势,且随着密度增加,这种趋势在加强。1970-2000年代杂交种的亲本自交系株高保持相对稳定(略降);穗位高降低,且随着密度的增加,趋势增强。播种-散粉和播种-吐丝的时间保持相对稳定,但ASI明显缩短。自交系抗根倒和茎倒的能力明显提高,1980-1990年代倒伏率显著改良,1970-1980年代倒折率改良显著;抗病性在1980-2000年代之间显著改良。雄穗长保持相对稳定,雄穗分支数减少。自交系叶片数保持相对稳定,叶夹角增加,最大叶面积增大。自交系穗长增加,1970-2000年代穗长改良显著,穗粗保持相对稳定(略增)。秃尖率保持相对稳定(略降)。行粒数增加,但1990-2000年代降低;穗行数保持相对稳定。百粒重持续显著增加;出籽率降低,尤其是1980-2000年代。相关性分析显示,株高与产量显著负相关,而雄穗分支数与产量显著正相关。散粉-吐丝期天数(ASI),播种-散粉期天数以及播种-吐丝期天数均与自交系产量呈极显著负相关。秃尖率与产量呈极显著负相关,而行粒数,穗行数以及出籽率与产量呈极显著正相关。 (4)1970-2000年代玉米产量的绝对杂种优势以平均38 kg ha~(-1) year~(-1)的速度增加,且1990-2000年代绝对杂种优势显著增加。且随着密度的增加,这种趋势在加强。相对杂种优势保持相对稳定的状态。杂种优势因性状和年代的不同而不同。主成分分析显示百粒重,行粒数以及穗粗对产量相对杂种优势的贡献最大。对每个年代分别作主成分分析显示,1970年代百粒重和穗行数的相对杂种优势对产量相对杂种优势的贡献最大,1980年代百粒重和穗行数的贡献率最大,1990年代,百粒重和行粒数的贡献率最大,在2000年代,百粒重,穗长以及行粒数的贡献率最大。由以上可见,百粒重对每个年代产量的相对贡献率均较大,行粒数次之。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S513

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