43个玉米品种在新疆吐鲁番旱区表现和抗旱类群划分

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2021.12.004

新疆农业科学 ›› 2021, Vol. 58 ›› Issue (12): 2182-2190.DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2021.12.004

• 作物遗传育种·分子遗传学·耕作栽培·贮藏保鲜加工 • 上一篇下一篇

43个玉米品种在新疆吐鲁番旱区表现和抗旱类群划分

赵龙¹(), 刘翔宇¹, 徐江²(), 朱莉³, 李玉斌³, 买买提·艾合买提⁴, 李群⁵, 阿力木·阿不迪力木¹

1.新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所,新疆吐鲁番 838000
2.中国农业科学院作物科学研究所,北京 100081
3.中国农业科学院生物技术研究所,北京 100081
4.托克逊县伊拉湖镇人民政府农业技术推广服务站,新疆托克逊 838100
5.新疆大学生命科学与技术学院,乌鲁木齐 830046

收稿日期:2020-10-08 出版日期:2021-12-20 发布日期:2021-12-31
通信作者: 徐江
作者简介:赵龙(1981-),男,新疆吐鲁番人,高级农艺师,硕士,研究方向为作物抗逆性,(E-mail) 592932851@sina.com
基金资助:
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项中国农科院院级统筹项目(Y2017PT25);国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2015CB150401);新疆维吾尔自治区引进人才天池计划(2019)

Performance and Drought Resisting Group Classification of 43 Maize Varieties in the Arid Area of Turpan, Xinjiang

ZHAO Long¹(), LIU Xiangyu¹, XU Jiang²(), ZHU Li³, LI Yabin³, Mamat Ahmat⁴, LI Qun⁵, Alimu Abudilimu¹

1. Turpan Research Institute of Agricultural Sciences, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Turpan Xinjiang 838000, China
2. Institute of Crop Science,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081, China
3. Biotechnology Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081, China
4. Agricultural Technology Extension Service Station of the People's Government of IRA Lake Township of Toksun County,Toksun Xinjiang 838100, China
5. College of Life Science and Technology, Xinjiang University, Urumqi 830046, China

Received:2020-10-08 Online:2021-12-20 Published:2021-12-31
Correspondence author: XU Jiang
Supported by:
Basic Scientific R &D Program of Public Welfare Research Institutions(Y2017PT25);National Key Basic R & D Program Project(973 Plan)(2015CB150401);Tianchi Program for Talents Introduction of Xinjiang Uygur Autonomous Region(2019)

摘要/Abstract

摘要： 目的基于形态指标和产量指标,将43份引进玉米品种划分为不同群体,并筛选出适合新疆旱区种植的玉米品种。方法以43个玉米品种为材料,测定其在干旱胁迫下株高、穗位高、茎粗、单株穗数、穗长、穗粗、穗行数、穗粒重、百粒重、籽粒产量以及茎叶鲜重和茎叶干重等12项指标。运用相关分析、主成分分析、聚类分析、逐步判别分析和多元方差分析等方法综合评价多个玉米品种的抗旱性能。结果 12项数量性状间存在一定的相关性和信息的重叠,35对数量性状的相关系数达极显著水平,21对数量性状相关系数达到显著水平。前3个主成分代表了43个玉米品种的12项数量性状71.02%的信息,其贡献率分别为27.49%、27.41%和16.12%。其中,第一主成分是营养体生长状况,包括株高、穗位高、茎粗和茎叶重量;第二主成分是生殖生长状况,包括穗数、穗长、穗粒重、百粒重和产量;第三主成分是穗行数和穗粗。当类间距离为4.5时,43个玉米品种被聚为5大类。其中,第Ⅱ类属于高产品种,包含3个品种;第Ⅲ类属于中高产品种,包含7个品种;第Ⅳ类属于中产品种,包含10个品种;第V类属于中低产品种,包含19个品种;第Ⅰ类属于低产品种,包含4个品种。42个玉米品种被正确判别,判对概率为97.67%;1个玉米品种被误判,误判率为2.33%。结论类群划分的结果准确可靠,选育的第Ⅱ类和第Ⅲ类玉米品种能够显著的增产,玉米育种在抗旱性方面进展明显。玉米正播模式引种,辽单145和辽单1211;复播玉米品种郑单958最佳。

关键词: 玉米; 抗旱性; 类群划分

Abstract:

【Objective】 Based on the morphological indexs and yield indexes, this study aims to classify 43 maize varieties into different groups, and screen out the varieties which are suitable for planting in Xinjiang arid area. 【Methods】 With 43 maize varieties as test materials, 12 indicators, including plant height, high ear position, thick stem, single ears, ear length, thick ears, ears, heavy ears, grain weight, grain yield, fresh weight and stem and leaf dry weight, were determined under the condition of water deficit. The drought resistance performance of multiple maize varieties was comprehensively evaluated by relevant analysis, main component analysis, clustering analysis, gradual discrimination analysis and multi-variance analysis. 【Results】 Firstly, the results of the correlation analysis showed that there was a certain correlation and overlap of information between 12 quantitative traits,because 35 of these coefficients were extremely significantly correlated at P< 0.01 and 21 of them were significantly correlated at P< 0.05. Secondly, the results of the principal components analysis showed that the first three principal components represented 71.02% of the information which was the 12 quantitative traits of the 43 maize cultivars. The contribution rate was 27.49%, 27.41% and 16.12%, respectively. Among them, the first principal component is vegetative growth status, including plant height, ear position height, stem diameter and weight of stems and leaves;the second principal component was reproductive growth status, including the number of ears per plant, ear length, kernel weight per ear,100-kernels weight and Grain yield;the third principal component was rows per ear and ear diameter. Thirdly, the results of the hierarchical cluster analysis and multivariate analysis of variance showed that the 43 maize cultivars were clustered into five categories when the class separation distance was 4.5. Among the five categories,the second class belonged to high yield varieties, including 3 varieties; the third class belonged to medium and high yield varieties, including 7 varieties; the fourth class belonged to the middle class, including 10 varieties; the fifth class belonged to middle and low yield varieties, including 19 varieties; the first class belonged to the low yield variety, including 4 varieties. Finally,the results of the Stepwise discriminant analysis showed that the results of cluster analysis were accurate and reliable,because 42 maize cultivars were correctly discriminated, whose identification rate was 97.67% and 1maize cultivars were incorrectly discriminated, whose false identification rate was 2.33%. This indicates that the results of group classification are accurate and reliable. 【Conclusion】 The second class and the third class maize varieties can significantly increase the yield, which indicates that maize breeding in China has made obvious progress in drought resistance in recent years. In one crop a year cultivation pattern, late maturing varieties with the same latitude, such as Liaodan 145 and Liaodan 1211 should be introduced. In two crops a year cultivation pattern, the best maize variety was Zhengdan 958.

Key words: maize; drought resistance; group classification

中图分类号:

S513

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图/表 7

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品种序号 Code	品种名称 Cultivars name	选育单位 Breeding units	品种序号 Code	品种名称 Cultivarsname	选育单位 Breeding units
1	KX9384	德国KWS种子股份公司	23	先玉335	美国先锋良种国际有限公司
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3	泽玉402	吉林省宏泽现代农业有限公司	25	增玉1572	铁岭增玉种子技术研究有限公司
4	泽玉501	吉林省宏泽现代农业有限公司	26	裕丰303	北京联创种业股份有限公司
5	泽玉8911	吉林省宏泽现代农业有限公司	27	中科玉505	北京联创种业股份有限公司
6	泽尔沣99	吉林省宏泽现代农业有限公司	28	登海605	山东登海种业股份有限公司
7	辽单565	辽宁省农业科学院玉米研究所	29	登海618	山东登海种业股份有限公司
8	辽单575	辽宁省农业科学院玉米研究所	30	郑单958	河南省农业科学院粮食作物研究所
9	辽单585	辽宁省农业科学院玉米研究所	31	郑单538	河南省农业科学院粮食作物研究所
10	辽单586	辽宁省农业科学院玉米研究所	32	郑单1002	河南省农业科学院粮食作物研究所
11	辽单1211	辽宁省农业科学院玉米研究所	33	秋乐368	河南秋乐种业科技股份有限公司
12	辽单145	辽宁省农业科学院玉米研究所	34	陕单628	西北农林科技大学
13	农华101	北京金色农华种业科技有限公司	35	陕单609	西北农林科技大学
14	农华106	北京金色农华种业科技有限公司	36	陕单620	西北农林科技大学
15	锦华150	北京金色农华种业科技有限公司	37	陕单650	西北农林科技大学
16	农华205	北京金色农华种业科技有限公司	38	吉单101	吉林省农业科学院
17	农华127	北京金色农华种业科技有限公司	39	吉单180	吉林省农业科学院
18	增玉1317	北京金色农华种业科技有限公司	40	掖单13号	山东省莱州市农业科学院
19	农华816	北京金色农华种业科技有限公司	41	四单8号	吉林省四平地区农业研究所
20	农大108	中国农业大学	42	丹玉13号	辽宁省丹东市农科所
21	金通152	北京金色农华种业科技有限公司	43	英粒子	吉林农家种
22	MC670	北京金色农华种业科技有限公司

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2	KX3564	德国KWS种子股份公司	24	联创808	北京联创种业股份有限公司
3	泽玉402	吉林省宏泽现代农业有限公司	25	增玉1572	铁岭增玉种子技术研究有限公司
4	泽玉501	吉林省宏泽现代农业有限公司	26	裕丰303	北京联创种业股份有限公司
5	泽玉8911	吉林省宏泽现代农业有限公司	27	中科玉505	北京联创种业股份有限公司
6	泽尔沣99	吉林省宏泽现代农业有限公司	28	登海605	山东登海种业股份有限公司
7	辽单565	辽宁省农业科学院玉米研究所	29	登海618	山东登海种业股份有限公司
8	辽单575	辽宁省农业科学院玉米研究所	30	郑单958	河南省农业科学院粮食作物研究所
9	辽单585	辽宁省农业科学院玉米研究所	31	郑单538	河南省农业科学院粮食作物研究所
10	辽单586	辽宁省农业科学院玉米研究所	32	郑单1002	河南省农业科学院粮食作物研究所
11	辽单1211	辽宁省农业科学院玉米研究所	33	秋乐368	河南秋乐种业科技股份有限公司
12	辽单145	辽宁省农业科学院玉米研究所	34	陕单628	西北农林科技大学
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14	农华106	北京金色农华种业科技有限公司	36	陕单620	西北农林科技大学
15	锦华150	北京金色农华种业科技有限公司	37	陕单650	西北农林科技大学
16	农华205	北京金色农华种业科技有限公司	38	吉单101	吉林省农业科学院
17	农华127	北京金色农华种业科技有限公司	39	吉单180	吉林省农业科学院
18	增玉1317	北京金色农华种业科技有限公司	40	掖单13号	山东省莱州市农业科学院
19	农华816	北京金色农华种业科技有限公司	41	四单8号	吉林省四平地区农业研究所
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22	MC670	北京金色农华种业科技有限公司

	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	X₆	X₇	X₈	X₉	X₁₀	X₁₁
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x₂	0.661^**	1
x₃	0.33^*	0.556^**	1
x₄	0.466^**	0.351^*	0.174	1
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x₈	0.425^**	0.253	0.338^*	0.33*	0.264^*	0.586^**	0.449^**	1
x₉	0.193	0.153	0.272^*	0.401^**	0.063	0.415^**	0.327^*	0.44^**	1
x₁₀	0.539^**	0.367^**	0.335^*	0.751^**	0.285^*	0.66^**	0.521^**	0.866^**	0.506^**	1
x₁₁	0.638^**	0.569^**	0.313^*	0.51^**	0.286^*	0.299^*	0.657^**	0.384^**	0.308^*	0.527^**	1
x₁₂	0.724^**	0.609^**	0.341^*	0.48^**	0.336^*	0.3^*	0.677^*	0.478^**	0.363^**	0.572^**	0.908^**

	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	X₆	X₇	X₈	X₉	X₁₀	X₁₁
x₁	1
x₂	0.661^**	1
x₃	0.33^*	0.556^**	1
x₄	0.466^**	0.351^*	0.174	1
x₅	0.315^*	0.140	0.063	0.250	1
x₆	0.297^*	0.139	0.269^*	0.467^**	0.211	1
x₇	0.53^**	0.439^**	0.294^*	0.421^**	0.624^**	0.513^**	1
x₈	0.425^**	0.253	0.338^*	0.33*	0.264^*	0.586^**	0.449^**	1
x₉	0.193	0.153	0.272^*	0.401^**	0.063	0.415^**	0.327^*	0.44^**	1
x₁₀	0.539^**	0.367^**	0.335^*	0.751^**	0.285^*	0.66^**	0.521^**	0.866^**	0.506^**	1
x₁₁	0.638^**	0.569^**	0.313^*	0.51^**	0.286^*	0.299^*	0.657^**	0.384^**	0.308^*	0.527^**	1
x₁₂	0.724^**	0.609^**	0.341^*	0.48^**	0.336^*	0.3^*	0.677^*	0.478^**	0.363^**	0.572^**	0.908^**

性状 Character	F₁	F₂	F₃	共同度 Communalities (%)
株高 Plant height	0.734	0.226	0.341	0.706
穗位高 Ear position height	0.897	0.067	0.029	0.811
茎粗 Stem diameter	0.640	0.297	-0.284	0.578
单株穗数 The number of ears per plant	0.312	0.582	0.280	0.515
穗行数 Rows per ear	0.055	0.104	0.856	0.747
穗长 Ear length	0.039	0.803	0.192	0.683
穗粗 Ear diameter	0.424	0.368	0.678	0.776
穗粒重 Kernel weight per ear	0.215	0.791	0.155	0.696
百粒重 100-kernels weight	0.151	0.708	-0.077	0.530
籽粒产量 Grain yield	0.318	0.858	0.227	0.889
茎叶鲜重 Weight of fresh leaves and stems	0.726	0.255	0.412	0.762
茎叶干重 Weight of dry leaves and stems	0.752	0.294	0.420	0.829
初始特征值 Eigenvalue	5.777	1.555	1.190
贡献率 Contribution rate(%)	48.14	12.96	9.92
累积贡献率 The cumulative contribution(%)	48.14	61.1	71.02

43个玉米品种在新疆吐鲁番旱区表现和抗旱类群划分

Performance and Drought Resisting Group Classification of 43 Maize Varieties in the Arid Area of Turpan, Xinjiang

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Metrics

统计量 Statistic	观测值 Observed value	F值 F value	假设df Hypotheticaldf	误差 df Error df	Pr>F
Pillai's Trace	0.999	726.753	2.000	1.000	0.026
Wilksi's Trace	0.001	726.753	2.000	1.000	0.026
Hotelling Trace	1 453.506	726.753	2.000	1.000	0.026
Roy's Greatest Root	1 453.506	726.753	2.000	1.000	0.026

类别 Categories	株高 Plant height (cm)	穗位高 Earposition height(cm)	茎粗 Stemdiameter (mm)	单株穗数 The number of ears perplant (个)	穗长 Ear length (cm)	穗茎粗 Ear diameter (mm)	穗粒重 Kernel weight perear(kg)	百粒重 100-kernels weight(g)	籽粒产量 Grain yield (t/hm²)	鲜重 Weight of fresh leaves and stems(kg)	干重 Weight of dry leaves and stems(kg)
Ⅰ	1.9±0.09	0.77±0.1	2.36±0.11	1.81±0.39	23.71±3.82	41±0.56	0.24±0.04	29.14±1.91	5.16±0.92	0.58±0.07	0.24±0.05
Ⅱ	2.29±0.04	1.08±0.04	2.85±0.24	2.69±0.29	29.6±5.4	49.28±2.31	0.34±0.07	32.23±0.6	10.88±1.78	1.13±0.06	0.45±0.03
Ⅲ	2.16±0.03	0.88±0.07	2.52±0.24	2.52±0.07	30.73±0.69	46.79±1.59	0.35±0.02	32.87±0.84	10.66±0.4	0.92±0.11	0.36±0.05
Ⅳ	2.16±0.07	0.91±0.08	2.56±0.13	2.3±0.15	27.37±1.78	47.03±1.74	0.3±0.03	31.36±1.97	8.19±0.85	0.98±0.11	0.39±0.03
Ⅴ	2.02±0.09	0.8±0.06	2.43±0.17	2.36±0.19	28.42±2.02	46.11±1.62	0.29±0.03	31.64±1.76	8.15±1.07	0.8±0.09	0.31±0.03

品种名称 Cultivar name	株高 Plant height (cm)	穗位高 Ear position height(cm)	茎粗 Stem diameter (mm)	单株穗数 The number of ears per plant(个)	穗行数 Rows per ear (行)	穗长 Ear length (cm)	穗粗 Ear length (mm)	穗粒重 Kernel weight per ear(kg)	百粒重 100-kernels weight(g)	籽粒产量 Grain yield (t/hm²)	鲜重 Weight of fresh leaves and stems (kg)	干重 Weight of dry leaves and stems (kg)
辽单145 Liaodan 145	2.29	1.11	2.81	2.60	16.22	34.13	51.92	0.42	32.71	12.94	1.14	0.49
郑单958 Zengdan 958	2.33	1.03	2.63	3.01	15.63	23.63	47.64	0.27	31.56	9.90	1.19	0.45
辽单1211 Liaodan 1211	2.24	1.09	3.11	2.46	15.44	31.04	48.27	0.33	32.40	9.79	1.07	0.42

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