多性状与多指标整合分析筛选热带玉米耐旱基因型及其农艺生理机制

这篇研究通过整合多性状（MGIDI）与多指标（STI/SSI/YSI/HI）方法，在印尼热带地区评估了33个玉米杂交种在干旱胁迫下的表现。研究发现干旱导致产量降低23%、叶面积减少20.7%，而GE13/GE21/GE32等基因型通过维持SPAD值、缩短ASI（开花-吐丝间隔）和稳定NKR（每行籽粒数）展现出强耐旱性。该研究为热带玉米耐旱育种提供了多维度筛选框架。

　　

引言

干旱胁迫是热带地区玉米生产的主要限制因素，可造成10%-50%的产量损失。本研究创新性地结合产量型耐旱指数（STI/SSI/YSI/HI）与多性状基因型-理想型距离指数（MGIDI），系统评估33个热带玉米杂交种在印尼南苏拉威西两个试验站的表现。通过同步分析形态、生理和产量相关16个性状，揭示耐旱基因型的协同适应机制。

材料与方法

试验采用随机区组设计，在Maros（粘壤土）和Bajeng（砂质粘壤土）两个站点进行。干旱处理从种植后40天持续至乳熟期（75 DAP），测定指标包括株高（PH）、叶面积（LA=0.75×长×宽）、SPAD值、开花-吐丝间隔（ASI）等。通过方程计算四种耐旱指数：

应力耐受指数（STI）=（Y_p×Y_s）/（?_p）²

其中Y_p/Y_s分别代表正常与胁迫下产量。MGIDI通过因子分析整合9个关键性状，计算基因型与理想型的多维距离。

结果与讨论

干旱导致显著表型变化：ASI延长61.8%，SPAD降低12.9%，千粒重（KW1000）下降10.8%。PCA分析显示前四个主成分解释74.6%变异，其中Dim1（37.1%）与LA、GY（产量）强相关。

关键发现：

1. 1.

   六种杂交种（GE13/17/21/26/29/32）在四指标交集中表现突出，其中GE21的STI达1.12，干旱下产量保持5.93 t/ha；

2. 2.

   MGIDI分析显示GE13在FA2（叶面积/茎粗/产量）和FA3（叶角/穗长）均衡得分，距离理想型最近；

3. 3.

   耐旱基因型共性：维持较高SPAD（GE26达1.10）、稳定NKR（变异仅0.2%）、缩短ASI至3.2天。

结论

该研究建立的多维度筛选体系证实，整合STI与MGIDI可有效识别兼具产量潜力与耐旱性的基因型。GE13/GE21/GE32等材料因其在光合维持（SPAD）、生殖同步（ASI）和库源平衡（KW1000）的协同优势，可作为热带玉米耐旱育种的优先亲本。未来研究可结合基因组分析进一步解析其遗传基础。