混合选择对玉米群体品质的改良效果研究

论文摘要

种质资源基础狭窄已经成为我国玉米育种取得突破的限制因素,玉米种质扩增、改良、创新研究是解决玉米种质基础狭窄问题的唯一途径。研究群体的品质改良,对拓展我国玉米种质基础及改善品质含量具有重大意义。本研究应用混合选择与近红外相结合的方法,以高淀粉、高蛋白质为目标,分别对豫综5号玉米群体进行了4轮和3轮的选择,然后对改良群体淀粉和蛋白质改良效果,以及群体的配合力进行了评价研究,并采用偏最小二乘法进一步维护校正了近红外反射光谱测定淀粉、蛋白质含量的定量分析模型。主要结果如下:1.不同轮次改良群体籽粒品质测定结果表明,淀粉群体经过4轮选择后,淀粉含量从69.39%提高到72.31%,共提高了2.92%,平均每轮提高0.73%;蛋白群体经过3轮选择后,蛋白质含量从11.29%提高到12.04%,共提高了0.75%,平均每轮提高0.25%。说明应用混合选择与近红外相结合的方法,对玉米群体淀粉和蛋白质的品质改良是有效的。2.相关分析结果表明,玉米籽粒淀粉含量与蛋白质、赖氨酸含量呈极显著的负相关;赖氨酸含量与蛋白含量之间达到极显著的正相关;而脂肪含量与淀粉含量存在较低的负相关,与蛋白质含量存在正相关,与赖氨酸达极显著的正相关。4个品质性状与产量性状之间存在正或负的相关,在一定程度上,可以兼顾品质与产量的共同提高。3.对群体配合力测定结果表明,在多数品质和产量性状上,亲本的GCA间存在显著或极显著差异,个别品质性状和产量的SCA在群体和测验种的组合间存在显著差异,淀粉群中组合10的粗淀粉含量为最大值72.23%;蛋白群中组合26不仅蛋白质含量最高,达到11.91%,SCA效应为正值,而且单株产量的SCA效应极显著,具有较高的潜在利用价值。4.果穗不同部位的品质含量分析表明,同一群体不同果穗部位的品质含量存在一定差异,不同类型群体不同果穗部位的品质含量也存在一定差异。淀粉改良群体C4果穗上部、中部、下部的蛋白质、赖氨酸依次增高,淀粉是中部最高,其次是上部,下部最低,脂肪含量则高低依次为下部、上部和中部。蛋白质改良群体M3果穗上部、中部、下部的蛋白质、赖氨酸含量与C4群体相同,淀粉含量则是上部最高,其次中部,下部最低,脂肪含量是中部最高,其次上部,下部最低。5.不同光谱数据预处理方法和谱区范围,影响了定量分析模型建立的质量。采用偏最小乘法（PLS）分析法,原有的近红外反射光谱测定完整籽粒的淀粉、蛋白质含量的定量分析模型进行了维护校正和外部验证。光谱预处理结果表明,淀粉和蛋白质分别以一阶导数、一阶导数+SLS光谱预处理效果较好,模型的交叉验证决定系数为67.10%（淀粉含量）～90.15%（蛋白质含量）;交叉验证均方差分别为1.06、0.36。分别利用60个和45个玉米杂交组合对上述2个模型的实际预测值效果进行评价,外部验证结果表明,校正后淀粉含量预测值与化学值的相关系数为0.76,仍需要进一步维护校正。而蛋白质含量预测值与化学值的相关系数为0.92,可以替代常规化学分析方法。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• 1 文献综述
• 1.1 玉米种质资源的研究
• 1.1.1 玉米种质资源的重要性
• 1.1.2 玉米种质资源的主要类型及利用
• 1.1.3 我国玉米种质资源的研究状况
• 1.2 玉米群体改良的概述
• 1.2.1 玉米群体的改良意义
• 1.2.2 群体改良的方法
• 1.2.2.1 群体内改良的轮回选择
• 1.2.2.2 群体间轮回选择方法
• 1.2.3 群体改良的研究现状
• 1.3 玉米品质的重要性
• 1.3.1 玉米品质的质量指标
• 1.3.2 玉米粗淀粉的研究进展
• 1.3.2.1 淀粉的主要用途
• 1.3.2.2 淀粉的变异性
• 1.3.2.3 淀粉研究现状
• 1.3.3 玉米蛋白质的研究进展
• 1.3.3.1 蛋白质的主要用途
• 1.3.3.2 蛋白质的变异性
• 1.3.3.3 蛋白质研究现状
• 1.3.4 玉米粗脂肪的研究进展
• 1.3.4.1 脂肪的主要用途
• 1.3.4.2 脂肪的变异性
• 1.3.4.3 脂肪的研究现状
• 1.3.5 玉米赖氨酸的研究进展
• 1.3.5.1 赖氨酸的主要用途
• 1.3.5.2 赖氨酸的变异性
• 1.3.5.3 赖氨酸的研究现状
• 1.4 近红外分析技术测定玉米品质性状的研究及应用
• 1.4.1 近红外光谱分析技术的原理
• 1.4.2 近红外光谱分析技术的特点
• 1.4.3 近红外光谱分析的测定过程
• 1.4.4 影响近红外光谱分析的因素
• 1.4.5 近红外光谱分析在农作物品质分析中的应用
• 1.4.5.1 粮食作物品质方面
• 1.4.5.2 经济作物品质方面
• 1.4.5.3 蔬菜及水果作物品质方面
• 2. 引言
• 3. 材料与方法
• 3.1 试验一
• 3.1.1 基础材料
• 3.1.2 选择方法与程序
• 3.1.3 供试材料
• 3.1.4 田间试验设计
• 3.1.5 取样方法
• 3.1.6 品质测定方法
• 3.1.7 数据统计分析
• 3.2 试验二
• 3.2.1 方法原理
• 3.2.2 供试材料
• 3.2.3 试验方法
• 3.2.4 维护模型的方法
• 4. 结果与分析
• 4.1 群体本身的品质改良
• 4.1.1 淀粉群体本身的品质改良
• 4.1.1.1 不同世代粗淀粉含量的分析
• 4.1.1.2 不同世代粗蛋白含量的分析
• 4.1.1.3 不同世代粗脂肪含量的分析
• 4.1.1.4 不同世代赖氨酸含量的分析
• 4.1.2 蛋白群体本身的品质改良
• 4.1.2.1 不同世代粗蛋白含量的分析
• 4.1.2.2 不同世代粗淀粉含量的分析
• 4.1.2.3 不同世代粗脂肪含量的分析
• 4.1.2.4 不同世代赖氨酸含量的分析
• 4.2 数量性状遗传分析
• 4.2.1 联合方差分析
• 4.2.1.1 组合品质性状
• 4.2.1.2 组合农艺性状
• 4.2.2 配合力方差分析
• 4.2.2.1 组合品质性状
• 4.2.2.2 组合农艺性状
• 4.2.3 一般配合力效应分析
• 4.2.3.1 品质的一般配合力效应分析结果
• 4.2.3.2 农艺性状的一般配合力效应分析结果
• 4.2.4 特殊配合力效应分析
• 4.2.4.1 品质特殊配合力效应分析结果
• 4.2.4.2 农艺性状的特殊配合力效应分析结果
• 4.2.5 配合力基因型方差和遗传参数估算
• 4.2.5.1 品质的配合力基因型方差和遗传力分析结果
• 4.2.5.2 农艺性状的基因型方差及遗传力分析结果
• 4.3 组合品质的比较
• 4.3.1 淀粉群组合品质的分析结果
• 4.3.2 蛋白群组合品质的分析结果
• 4.4 品质相关分析
• 4.4.1 品质与穗部性状的相关分析
• 4.4.1.1 淀粉群品质与穗部性状的相关分析
• 4.4.1.2 蛋白群品质与穗部性状的相关分析
• 4.5 果穗不同部位品质分析
• 4.5.1 淀粉群果穗不同部位的品质含量
• 4.5.2 蛋白群果穗不同部位的品质含量
• 4.5.3 四个玉米杂交种果穗不同部位的品质含量
• 4.6 维模分析结果
• 4.6.1 校正集和外部验证集样品中2 个成分含量分布
• 4.6.2 校正集与验证集的划分
• 4.6.3 光谱预处理方法对模型校正及预测效果的影响
• 4.6.4 不同谱区范围对校正模型的影响
• 4.6.5 校正模型实际预测效果的评价
• 5. 结论与讨论
• 5.1 群体不同世代品质分析
• 5.2 组合各性状的遗传分析
• 5.2.1 品质性状的遗传分析
• 5.2.2 产量性状的遗传分析
• 5.3 品质间相关分析
• 5.4 品质含量与产量构成因素的相关分析
• 5.5 果穗不同部位的品质含量分析
• 5.6 近红外光谱分析技术在玉米育种中的应用
• 5.7 影响建立近红外光谱分析的因素
• 参考文献
• 英文摘要
• 附表