沈單16號玉米雄性不育化的選育和利用

盧雪宏，薛玉鋒，路永勤，趙 云

（涇川縣種子管理站，甘肅涇川 744300）

隨著雜種優(yōu)勢在作物育種上的廣泛應(yīng)用，雄性不育已經(jīng)成為雜種優(yōu)勢利用的有效途徑。經(jīng)調(diào)查，目前已在40多個(gè)科162個(gè)屬的320個(gè)種中發(fā)現(xiàn)了雄性不育。玉米是最早利用細(xì)胞質(zhì)雄性不育的作物。利用雄性不育系配置雜交種，是保證種子純度、提高玉米產(chǎn)量的重要途徑，快捷而高效。自從1950年第一個(gè)玉米雄性不育系雜交種問世以來，對玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育的研究曾經(jīng)有過較大的進(jìn)展，但由于認(rèn)識、技術(shù)、管理等方面的種種原因，致使玉米雄性不育雜種優(yōu)勢的研究和推廣利用受到嚴(yán)重影響，拉大了我國與國外的差距。至今，我國玉米雄性不育系雜交種的種植面積僅數(shù)十萬公頃，不到玉米種植面積的3%。據(jù)粗略計(jì)算，如果玉米雄性不育雜交種種植面積達(dá)總面積的35%，每年就可增收玉米25億㎏，節(jié)約勞動力150萬個(gè)工日，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益非常明顯。基于這些原因，我們對春播區(qū)種植面積較大的沈單16號進(jìn)行了雄性不育雜種優(yōu)勢的研究和推廣利用，以期盡早實(shí)現(xiàn)該品種由人工雜交向自然雜交的轉(zhuǎn)變，不斷提高種子質(zhì)量。

1 品種來源

玉米雜交種沈單16號是沈陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用沈137和自交系K12組配的普通玉米雜交種 （沈9729），2003年2月通過國家農(nóng)作物品種審定委員會審定，審定編號為“國審玉2003014”。該品種是我國目前年種植面積較大的玉米品種，推廣面積成倍數(shù)增長，當(dāng)前仍然保持上升趨勢，推廣潛力較大。

父本沈137是利用含有熱帶種質(zhì)的美國雜交種6JK111選育而成，具有一般配合力高、抗病性強(qiáng)、抗倒性強(qiáng)、光周期敏感、光合速率高、自身產(chǎn)量高、綜合農(nóng)藝性狀好的特點(diǎn)，為沈單16號具有優(yōu)異性狀打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，尤其是對溫光變化敏感的特性使沈單16號生育期具有很大的可塑性和廣泛的適應(yīng)性。母本K12中含有黃早四血緣，是適應(yīng)性較廣的育種材料之一。沈137與K12雜交拓展了國內(nèi)種質(zhì)與國外種質(zhì)的原有雜交模式，使沈單16號表現(xiàn)出較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢，既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)、既多抗又適應(yīng)性廣，充分實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗的內(nèi)在統(tǒng)一，解決了生產(chǎn)上長期存在的重產(chǎn)量輕品質(zhì)、缺少優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種的普遍問題。其栽培技術(shù)要點(diǎn)是：（1）春播4月份土壤表層5～10㎝地溫穩(wěn)定在10～12℃、土壤持水量在60%以上方可播種，畝留苗3 500株左右，全膜覆蓋時(shí)可留4000株左右。(2)氮、磷、鉀肥配合施用，出苗后30天、50天分兩次追肥，一般畝施玉米專用復(fù)合肥20～40㎏，拔節(jié)期至大喇叭口期畝追尿素15～25㎏，（3）注意防治黏蟲和玉米螟。

在無灌溉條件的區(qū)域，利用常規(guī)方法進(jìn)行雜交種子生產(chǎn)時(shí)，仍然會因干旱母本K12在苞葉內(nèi)散粉或人工去雄不及時(shí)、不徹底而引起種子純度降低，影響其雜種優(yōu)勢潛力的正常發(fā)揮。為了避免或減少這一問題的發(fā)生，大量研究和實(shí)踐表明，利用母本雄性不育化制種是最經(jīng)濟(jì)有效的途徑。為此，我們對沈單16號進(jìn)行了母本不育化制種的研究和利用。

2 選育經(jīng)過

2.1 不育化轉(zhuǎn)育

K12具有高配合力、自身產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗病、抗倒性好等特性。從1995年開始以不育系CA為母本與K12雜交和連續(xù)回交，采用定向選擇成對授粉方式，即在輪回親本自交留種的同時(shí)，取其花粉與回交后代中雄花完全不育，植株性狀傾向于輪回親本的單株進(jìn)行回交。到了BC3不育株率達(dá)99% （套袋測定），但株高和雄穗枝數(shù)尚有一定優(yōu)勢。到了BC5植株性狀已類同輪回親本，即完成不育系K12A的轉(zhuǎn)育。而輪回親本K12則成為K12A的同型保持性。

2.2 恢復(fù)性測定

從2000-2005年連續(xù)在本縣育種點(diǎn)用父本沈137與母本不育系K12A不同系進(jìn)行側(cè)交，每個(gè)雜交不育系列共種20行，每行20株。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沈137與母本K12不育系的其他系交配均未能獲得具有較強(qiáng)恢復(fù)基因的單株，說明父本沈137恢復(fù)能力極差。

2.3 母本雄性不育的應(yīng)用及制種程序

常規(guī)的玉米胞質(zhì)雄性不育雜交種可以分為摻和型和恢復(fù)型兩種。在雜交玉米制種田中，父本株與母本抽雄株比例即父母本的行比一般1∶4或1∶5，即由一行父本來提供花粉，這說明在群體中有80%的花粉是多余的。但是由于受溫度、光照、降水等環(huán)境影響，在保證大田生產(chǎn)100%結(jié)實(shí)的情況下，不育株在群體內(nèi)所占比例不能超過75%，而最低又不能低于50%，否則達(dá)不到理想的效果。為了使大田風(fēng)險(xiǎn)更小，不育株率保持在60%左右較好，即3∶2為宜。

繁殖親本種子時(shí)，在母本隔離區(qū)中按1∶4行比分行種植母本保持系和母本不育系，且一半保持系推遲5～7天播種，保證正常授粉結(jié)實(shí)。生育期中要嚴(yán)格淘汰變異株、高大雜株和母本行內(nèi)散粉株，收獲時(shí)先收保持系，待清理完畢后方可收獲母本不育系。原則上保持系收獲后不留在繁殖戶家中，直接拉回種子生產(chǎn)單位保管?？傊?，不育系和保持系不能存于一起或一家，以防難以辨別。獲得的母本保持系和母本不育系種子全部供制種使用。

在父本繁殖隔離區(qū)中種植父本的原種，收獲的父本種子供制種使用。

2.4 沈單16號摻和型雄性不育胞質(zhì)雜交種的利用

選具備隔離條件的兩塊地或兩個(gè)制種村，一塊或一個(gè)村用K12A和父本137雜交生產(chǎn)不育雜交種，此過程不必去雄，所產(chǎn)種子不能直接用于生產(chǎn)；另一塊地或另一個(gè)村用正常的K12（保持系）與137雜交，其母本應(yīng)該去雄，所產(chǎn)種子可直接用于生產(chǎn)。然后將所生產(chǎn)的兩種同型母本配制的雜交種，按照不育雜交種與可育雜交種3∶2的比例人工摻和均勻，摻和過程中一定要有專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)格把關(guān)，標(biāo)注清楚，方可用于大田生產(chǎn)。

3 品種特征特性

沈單16號高抗大斑病、小斑病、莖腐病、矮花葉病、黑粉病、彎孢菌葉斑病，抗絲黑穗病、紋枯病、尾孢菌葉斑病，還具有抗旱、抗?jié)场⒛透邷?、活稈成熟等特點(diǎn)。幼苗葉片深綠，葉鞘紫紅。株高280cm左右，穗位高120～130cm，穗長20～25cm，穗行數(shù)16或18行，行粒數(shù)40粒左右，穗軸紅色，果穗筒形，苞葉上長小葉。籽粒橙黃色，半硬粒型，百粒重34.9～40.0g。春播生育期135天左右，容重777g/L。產(chǎn)量表現(xiàn)：2006-2007年兩年畝產(chǎn)分別為840kg、816.8kg，而我們轉(zhuǎn)育成的CA沈單16號完全具備上述特征特性外，雄穗不育化，雌穗早吐絲二三天，無禿頂出現(xiàn)。一般玉米大田散粉末期雌穗才吐絲，往往因氣候不良導(dǎo)致禿頂出現(xiàn)，因此，一部分雌穗早吐絲極有利于結(jié)全實(shí)。經(jīng)過多年試驗(yàn)，配制的不育雜交種與同型保持系配制的可育雜交種產(chǎn)量等同或有明顯提高。因此，正常胞質(zhì)和不育胞質(zhì)雜交種均可使用。

4 結(jié)論

經(jīng)多年研究表明，玉米雄性不育的利用在理論上是成熟的，技術(shù)上是可行的。當(dāng)前，生產(chǎn)上推廣的玉米雜交種常因制種時(shí)的混雜而造成不應(yīng)有的損失。采用雄性不育化制種程序既省工又保證了種子純度，降低了種子生產(chǎn)成本，更有利于集約化經(jīng)營。

CA沈單16號在大田生產(chǎn)中摻入40%的同名正?？捎s交種來提供正?；ǚ郏瑵M足大田花粉的需要，或用半不育化制種方式1∶1均勻摻和可直接投放生產(chǎn)應(yīng)用。

利用玉米雄性不育系不僅免去人工抽雄，而且在制種隔離安全、父本純度高的情況下，父本種子可以連用，減少了隔離區(qū)數(shù)目，降低了制種成本。所以，利用不育化制種是生產(chǎn)雜交種子既經(jīng)濟(jì)質(zhì)量又有保證的有效途徑。

[1]馬春紅，李九云，鄭積德，等.3個(gè)自選玉米雜交種雄性不育化育種過程及其利用[J].玉米科學(xué)，2005，13（4）：30 ～ 33.

[2]盧雪紅，劉書林，趙秀霞.K12雄性不育系的選育和利用[J].玉米科學(xué)，2003，11（1）：25，29.