基于云南玉米杂交种测试的性状多样性及相关性分析_姚宗泽.pdf

收稿日期：2023-02-20基金项目：农业农村部科技发展中心委托测试品种 DUS 测试项目（DUSWT11）作者简介：姚宗泽（1993），男，硕士，研究实习员，研究方向为作物新品种测试评价及新技术，E-mail：通信作者：刘艳芳（1981），女，博士，研究员，研究方向为品种测试及测试技术，E-mail：广东农业科学 2023，50（5）：30-38Guangdong Agricultural Sciences DOI:10.16768/j.issn.1004-874X.2023.05.004姚宗泽，杨艳，王世敏，刘艳芳.基于云南玉米杂交种测试的性状多样性及相关性分析J.广东农业科学，2023，50（5）：30-38.基于云南玉米杂交种测试的性状多样性及相关性分析姚宗泽1，杨 艳2，王世敏2，刘艳芳1（1.云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，云南 昆明 650205；2.昭通学院农学与生命科学学院，云南 昭通 657000）摘要：【目的】评价当前玉米品种特异性（Distinctness）、一致性（Uniformity）、稳定性（Stability）测试（DUS 测试）性状在玉米杂交品种上的应用。【方法】以 20202021 年进行玉米 DUS 测试的云南地区 89 个杂交品种为材料，在测试数据基础上，对 38 个测试性状进行多样性、相关性分析，以及对 89 个品种进行聚类分析。【结果】38 个性状在 89 个玉米杂交品种中共检测到 191 个表达状态，平均每个性状检测到 5.0263 个，变幅为 28 个；平均有效表达状态为 2.8217，变幅为 1.02276.0697；38 个性状平均 Shannon-Weaver 多样性指数为 1.0669，变幅为 0.06161.9069。不同性状的多样性表现差异较大，有的性状在 89 个玉米品种中仅出现 2 种表达状态，有效表达状态数和 Shannon-Weaver 多样性指数均比较低；有些性状在 89 个玉米品种中出现 8 种表达状态，有效表达状态数和 Shannon-Weaver 多样性指数均比较高。38 个测试性状中，有 12 对性状间存在极显著正相关关系，散粉期与抽丝期、植株穗位高度与穗位高/株高比率间的相关性系数较高，分别为 0.94 和 0.90。上述结果表明，当前玉米 DUS 测试指南中测试性状在杂交种中的多样性较好，品种区分力强，对存在极显著相关的性状，在特异性判定、实质性派生品种判定时需作特殊考虑，可以根据其重要性赋予不同权重，以校准判定结果。聚类分析显示，89 个杂交种的相似系数为 0.240.53，可聚类为 5 大类群，其中第类群包含 81 个品种（占91.0%），该类群中最相近的品种相似性系数为0.53，表明云南玉米杂交种多样性较好、品种间差异明显。【结论】当前玉米 DUS 测试性状在玉米杂交品种测试依然保持较高的区分力，测试性状多样性丰富，且有 12 对测试性状间存在极显著的正相关性。关键词：杂交玉米；DUS 测试性状；多样性；相关性；相似系数中图分类号：S513 文献标志码：A 文章编号：1004-874X（2023）05-0030-09Diversity and Correlation Analysis of Traits based on Yunnan Maize Hybrids TestingYAO Zongze1,YANG Yan2,WANG Shimin2,LIU Yanfang1（1.Quality Standards and Testing Technology Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kunming 650205,China;2.School of Agriculture and Life Sciences,Zhaotong University,Zhaotong 657000,China）Abstract:【Objective】To evaluate the application of distinctness,uniformity,and stability(DUS)testing traits in maize hybrids.【Method】89 hybrid maize varieties in Yunnan Province for DUS testing in 2020-2021 were used as materials,based on the tested data,diversity and correlation analysis were conducted for 38 testing traits,and cluster analysis 31【研究意义】玉米（Zea mays L.）是世界上最重要的粮食作物之一，我国玉米常年种植面积和总产量均排在粮食作物的第一位。玉米杂交种具有高产、高抗、优质等特征，深受人们喜爱，在国家粮食安全中发挥着重要作用1。在云南，玉米有着悠久的栽培历史2，也正是由于玉米能适应云南多样性的地理环境和各种气候类型，满足当地生产3，云南成为我国重要的玉米生产区。近年来，云南玉米播种面积和产量均占全国前十位。在玉米生产过程中，种子是获得高产、稳产和优质的关键基础4，也是假冒套牌、侵权纠纷的主要根源5。为保护育种创新，我国于 2000年实施植物新品种保护制度，玉米列入我国第一批植物新品种保护名录。2022 年 3 月 1 日，新修订的种子法6将植物品种权保护环节由原来的“生产、繁殖、销售”扩大为“生产、繁殖和为繁殖而进行处理、许诺销售、销售、进口、出口以及为实施上述行为储存该授权品种的繁殖材料”，将保护范围由原来的“繁殖材料”延伸至“繁殖材料和收获材料”，将赔偿数额上限、限额由原来的“三倍、300 万”增加到“五倍、500万”。通过保护环节、保护范围和赔偿金额三方面进一步加大对植物新品种权的保护。更为重要的是，新种子法建立了实质性派生品种制度，即确定为实质性派生的品种在后期生产销售过程中，需向其原始品种支付费用。根据我国植物新品种保护制度，申请品种权的玉米品种须进行 DUS 测试7。DUS 测试采用测试指南中列出的性状对申请品种和近似品种进行测定，综合申请品种和近似品种在各性状上表达状态，得出申请品种是否具备特异性，即是否新品种的结论8。DUS 测试性状通常是表型性状，包含质量性状、假质量性状和数量性状。鉴于数量性状通常由多基因控制，呈现一维、连续的表达状态，且容易受环境影响，一般认为当申请品种和近似品种在两个以上数量性状上有区别且仅在数量性状上有区别时，可判定申请品种具备特异性9。因此，不同于常规表型性状，DUS 测试性状在品种区分判定上具有特殊要求，随着实质性派生品种制度的建立，该要求愈发突出。【前人研究进展】国内外开展了大量玉米表型性状的研究，在水稻10、大豆11、黄瓜12、辣椒等13-14作物多样性研究上也有大量报道。谭禾平等15以国内 18 个省市收集的 115 个糯玉米品种为研究材料，测试了9个农艺性状，对其进行相关分析和多样性分析，结果表明，有 10 对农艺性状间存在极显著相关关系，6 对存在显著相关关系。陈海荣等16利用 DUS 测试指南中的 36 个性状对 53 份玉米标准品种进行形态性状多样性分析，结果检测到 193个等位变异，平均每个性状检测到 5.3611 个，was conducted for 89 hybrids.【Result】A total of 191 expression states were detected for 38 traits in 89 maize hybrids,with an average of 5.0263 detected for each trait,with a range of 28.The average effective expression state was 2.8217,with a range of 1.02276.0697.The average Shannon-Weaver diversity index for 38 traits was 1.0669,with a range of 0.06161.9069.The diversity performance of different traits is varies greatly,with some traits showing only 2 expression states in 89 maize varieties,and the number of effective expression states and Shannon-Weaver diversity index are relatively low.There are 8 expression states for some traits in 89 maize varieties,and the number of effective expression states and Shannon-Weaver diversity index are relatively high.Among the 38 testing traits,12 pairs of traits had a highly significant positive correlation.The correlation coefficients between pollination stage and heading stage,and between plant spike height and plant spike height/plant height ratio were higher,0.94 and 0.90,respectively.The above results indicate that the diversity of the tested traits in the current maize DUS testing guidelines in hybrids is good,and the variety differentiation is strong.It is also suggested that there are traits with significant correlations among traits,and special considerations should be taken in the determination of specificity and substantial derived varieties,different weights can be given based on their importance to calibrate the judgment results.Cluster analysis showed that the similarity coefficient of 89 hybrids ranged from 0.24 to 0.53,which could be clustered into five major groups.Group IV included 81 varieties,accounting for 91.0%,the similarity coefficient of the closest variety in this group was 0.53,indicating that Yunnan maize hybrids had good diversity and significant differences among varieties.【Conc