玉米新雜交種魯單718的選育研究

劉治先 丁照華 劉長(zhǎng)虹 楊 菲

(山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山東 濟(jì)南 250100)

高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗玉米新雜交種魯單718(LD718)是山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所于2006年選育成的一代優(yōu)良玉米雜交種，組合為“齊3925×黃572”，2008年獲得植物新品種權(quán)公告(公告號(hào):CNA005187E)，2010年4月經(jīng)第七屆四川省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)第一次會(huì)議審定通過(審定號(hào):川審玉2010006)。

1 選育背景

眾所周知，美國玉米遺傳育種和生產(chǎn)水平居世界領(lǐng)先地位，早已形成了以瑞德黃馬牙×蘭卡斯特為主的基本雜種優(yōu)勢(shì)模式，曾造成玉米生產(chǎn)上種質(zhì)相對(duì)集中，潛在風(fēng)險(xiǎn)增加等現(xiàn)實(shí)問題［1-3］。為此，1995年美國啟動(dòng)了玉米種質(zhì)擴(kuò)增 (GEM)計(jì)劃，旨在拓寬美國玉米育種和生產(chǎn)用種質(zhì)基礎(chǔ)，增強(qiáng)品種和技術(shù)創(chuàng)新能力，提高新品種的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性和抗逆性水平。20世紀(jì)90年代以來，我國玉米生產(chǎn)用骨干種質(zhì)主要有瑞德、蘭卡斯特、塘四平頭、旅大紅骨和以78599為代表的PB種質(zhì)五大類群。利用的雜種優(yōu)勢(shì)模式主要是瑞德、蘭卡斯特或PB×塘四平頭、瑞德×旅大紅骨或PB等。黃淮海夏玉米區(qū)生產(chǎn)用骨干種質(zhì)主要有瑞德、塘四平頭和PB三大種質(zhì)類群。雜種優(yōu)勢(shì)模式主要是瑞德或PB×塘四平頭、瑞德×PB等。種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄導(dǎo)致的潛在危險(xiǎn)性逐年增大，加之環(huán)境惡化，自然災(zāi)害頻發(fā)，如1997年的旱災(zāi)和風(fēng)災(zāi)，2002年的澇災(zāi)，1995、1996年以及近年大流行的玉米粗縮病，1998年以來的玉米南方銹病等，都給玉米生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響［2，4］。

我國玉米產(chǎn)業(yè)總體水平與世界發(fā)達(dá)國家特別是美國相比，還存在較大的差距。除干旱、澇害等自然因素外，品種生育期偏長(zhǎng)、耐肥水、生產(chǎn)成本較高，株型結(jié)構(gòu)不理想，適應(yīng)性、穩(wěn)產(chǎn)性差，抗病抗倒能力弱，籽粒脫水慢、商品品質(zhì)差等主要限制因素。因此，通過反復(fù)思考和驗(yàn)證，形成了從拓寬玉米育種的種質(zhì)基礎(chǔ)，豐富遺傳多樣性入手，來改良育成品種的適應(yīng)性;把國內(nèi)種質(zhì)良好的豐產(chǎn)性與富含抗病、抗倒及耐旱等優(yōu)良基因的熱帶、亞熱帶種質(zhì)融合在一起，提高育成品種的抗病抗倒能力和穩(wěn)產(chǎn)性能;把成熟早、灌漿快、配合力高、株型緊湊的塘四平頭種質(zhì)與豐產(chǎn)、大穗的旅大紅骨種質(zhì)融合在一起，挖掘育成品種的豐產(chǎn)潛力，改善商品品質(zhì)等的創(chuàng)新策略［3，4］。確立“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適和易制種”為育種目標(biāo)，結(jié)合單倍體快速選系等技術(shù);成功選育出配合力高、抗病抗倒能力強(qiáng)、適應(yīng)性廣的優(yōu)良自交系齊3925和黃572，雜交育成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗玉米新雜交種魯單7055，審定命名為魯單718。

2 選育經(jīng)過

優(yōu)異豐富的原始材料是育種工作的基礎(chǔ)，而種質(zhì)基礎(chǔ)的寬窄和遺傳多樣性的豐欠，則是玉米育種取得突破性進(jìn)展的關(guān)鍵［4，6］。魯單718的正交母本齊3925是以 (齊3193×齊205)BC2為選系基礎(chǔ)材料，用改良stock6作誘導(dǎo)系，經(jīng)單倍體誘導(dǎo)、自然加倍和二倍 (DH)系評(píng)價(jià)等，于2003年選育而成，高抗玉米粗縮病、銹病、彎孢菌葉斑病等，活稈成熟。該自交系一般配合力高、抗病抗倒能力強(qiáng)，株型半緊湊，幼苗葉鞘紫色，花藥紫色，花絲紫色，濟(jì)南夏播生育期95 d。株高180 cm，穗位50 cm，穗長(zhǎng)16 cm，穗粗5.0 cm，穗行數(shù)14～16行，果穗長(zhǎng)柱形，紅軸，半馬齒型，黃粒。黃572是以 ［(黃早4/掖502×昌7-2) ×魯系9311］為選系基礎(chǔ)材料，經(jīng)5代自交和嚴(yán)格篩選于2005年育成，高抗玉米大、小葉斑病、莖腐病、黑粉病等。該自交系配合力高，生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，株型緊湊，幼苗葉鞘綠色，花藥黃色，花絲綠色，濟(jì)南夏播生育期94 d。株高190 cm，穗位60 cm，穗長(zhǎng)12～14 cm，穗粗4.0 cm，穗行數(shù)12～14行，果穗短柱形，白軸，硬粒型，黃粒。

根據(jù)配合力測(cè)定結(jié)果，2004年初配齊3925×黃572雜交組合，2005年經(jīng)多點(diǎn)試驗(yàn)，該組合表現(xiàn)了較高的配合力，平均小區(qū)產(chǎn)量11 188.3 kg/hm2，比對(duì)照種農(nóng)大108平均增產(chǎn)16.5%。2006年定名為魯單7055。

3 魯單718的特點(diǎn)

3.1 高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)

2006年魯單718參加四川省玉米預(yù)試，比對(duì)照種川單13增產(chǎn)12%，增產(chǎn)顯著。2007年魯單718參加四川省玉米平丘組區(qū)試，平均產(chǎn)量6 706.5 kg/hm2，比對(duì)照種川單13增產(chǎn)8.7%，增產(chǎn)點(diǎn)率77.8%;2008年區(qū)試平均產(chǎn)量8 026.5 kg/hm2，比對(duì)照川單13增產(chǎn)8.0%，增產(chǎn)點(diǎn)率80%。兩年區(qū)試平均產(chǎn)量7 366.5 kg/hm2，比對(duì)照川單13增產(chǎn)8.3%，增產(chǎn)點(diǎn)率78.9%。2009年參加生產(chǎn)試驗(yàn)，平均產(chǎn)量7 114.5 kg/hm2，比對(duì)照川單13增產(chǎn)9.7%(表1)。2009年在山東省六一農(nóng)場(chǎng)開展高產(chǎn)攻關(guān)試驗(yàn)，經(jīng)專家組驗(yàn)收，實(shí)收穗數(shù)89 905.8個(gè)/hm2，面積0.24 hm2，平均產(chǎn)量15 490.35 kg/hm2。同比鄭單958實(shí)收穗數(shù)87 238.2個(gè)/hm2，面積0.24hm2，平均產(chǎn)量13 426.2 kg/hm2。

3.2 品質(zhì)優(yōu)良

2009年經(jīng)國家糧食儲(chǔ)備局成都糧食儲(chǔ)藏科學(xué)研究所質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心、國家糧食局成都糧油食品飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)，魯單718商品玉米籽粒中含粗淀粉77.0%，粗脂肪4.2%，粗蛋白10.7%，賴氨酸0.28%，容重743 g/L。容重達(dá)到國家一等玉米以上質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (玉米 GB1353-1999);粗淀粉含量達(dá)到國家淀粉發(fā)酵工業(yè)用玉米一等以上標(biāo)準(zhǔn) (淀粉發(fā)酵工業(yè)用玉米GB/T8613-1999);粗蛋白含量達(dá)到國家飼料用玉米一等以上標(biāo)準(zhǔn) (飼料用玉米GB/T17890-1999)。

表1 魯單718參加四川省區(qū)域試驗(yàn)及高產(chǎn)攻關(guān)結(jié)果

表2 魯單718抗病蟲接種鑒定結(jié)果

3.3 多抗性好

2007至2008年經(jīng)四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所連續(xù)兩年人工接種鑒定 (表2)。結(jié)果表明，魯單718中抗-抗玉米螟蟲，中抗-感玉米大斑病，抗-感玉米小斑病，抗 -感玉米紋枯病，中抗-感玉米絲黑穗病，感玉米莖腐病。抗倒折倒伏，抗旱性強(qiáng)，活稈成熟，對(duì)不良?xì)夂颦h(huán)境條件具有較強(qiáng)的抵抗能力等。

3.4 熟期適中，中密大穗，活稈成熟

魯單718在四川地區(qū)春播生育期109 d，比對(duì)照川單13短2 d。成株葉片數(shù)19片左右，株型半緊湊。一般凈種植48 000～52 500株/hm2為宜。適宜平壩、丘陵、低山區(qū)及類似地區(qū)凈作或間套種植。株高253.3 cm，穗位高96.3 cm。雄穗分枝數(shù)10個(gè)左右。花藥紫色，花絲紅色，果穗長(zhǎng)筒型，穗長(zhǎng)18.6 cm，穗行數(shù)14.3行，行粒數(shù)41.3粒，千粒重335 g，出籽率86.4%。籽粒黃色、半馬齒型，軸心紅色。

魯單718在濟(jì)南地區(qū)晚春播生育期105 d。株高270 cm，穗位高110 cm，穗長(zhǎng)20 cm以上，穗粗5 cm，穗行數(shù)14～18行。多年鑒定，抗玉米粗縮病、彎孢菌葉斑病、銹病等主要病害?？褂衩酌x。該品種高產(chǎn)大穗，活稈成熟，產(chǎn)量穩(wěn)定，綜合抗性好。

3.5 栽培技術(shù)要點(diǎn)

魯單718適宜四川省平丘地區(qū)春播和黃淮海地區(qū)春、夏播種植。一般種植密度48 000～57 000株/hm2為宜，在此密度下能發(fā)揮最大增產(chǎn)潛力，平播、套種或夏直播均可，肥水管理上以促為主，重施底肥，增施有機(jī)肥，施肥時(shí)間和方法要及時(shí)、科學(xué)和合理;適時(shí)中耕除草，及時(shí)防治病蟲害，適時(shí)晚收。應(yīng)通過包衣或拌種預(yù)防絲黑穗病。

4 討論

4.1 群間或群內(nèi)種質(zhì)融合拓寬種質(zhì)基礎(chǔ)

玉米育種的基礎(chǔ)是種質(zhì)，優(yōu)異種質(zhì)資源的挖掘利用是不斷提高玉米雜種優(yōu)勢(shì)利用潛力的重要基礎(chǔ)。依據(jù)傳統(tǒng)雜種優(yōu)勢(shì)模式，融合創(chuàng)新利用種質(zhì)是克服育種技術(shù)瓶頸、有效解決抗源不足的主要措施［1，4］。本文將PA與PB種質(zhì)相融合，選育了含有豐富抗源的優(yōu)良耐逆自交系齊3925。黃572主要融合了塘四平頭、旅大紅骨、昌7-2和魯系9311等4個(gè)黃改近緣系種質(zhì)，集合了其早熟、豐產(chǎn)、結(jié)實(shí)性好、適應(yīng)性廣等突出優(yōu)點(diǎn)。因此，魯單718親本含有豐富的種質(zhì)成分，較寬廣的遺傳基礎(chǔ)，為其創(chuàng)造了廣適豐產(chǎn)的基本條件。

4.2 創(chuàng)新利用雜種優(yōu)勢(shì)模式理論

雜種優(yōu)勢(shì)理論的形成對(duì)作物育種實(shí)踐具有普遍指導(dǎo)作用，以避免工作盲目性，提高育種效率［1，3，4］。我們認(rèn)為靈活辯證的利用雜種優(yōu)勢(shì)理論，以傳統(tǒng)研究成果為主干，創(chuàng)造性地豐富和補(bǔ)充雜種優(yōu)勢(shì)理論是育種取得突破的關(guān)鍵。魯單718就是PA與PB融合，塘四平頭與旅大紅骨相融合，組成雜種優(yōu)勢(shì)模式。

4.3 利用單倍體育種技術(shù)快速選育優(yōu)良自交系

玉米產(chǎn)業(yè)的核心是玉米育種技術(shù)和育種水平。單倍體育種技術(shù)作為世界前沿技術(shù)，能夠極大地縮短玉米自交系的選育時(shí)間，加快育種速度，提高育種水平?，F(xiàn)代生物技術(shù)育種的兩大支柱是基因工程育種和與分子標(biāo)記相結(jié)合的單倍體育種，并且單倍體育種不存在生物安全問題，效率高、成本低、見效快［4-6］。山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所利用該技術(shù)已選育出齊3925、齊2839、黃572、齊4751和齊3952等多個(gè)優(yōu)良自交系，培育出魯單7045、魯單718等通過省級(jí)審定的優(yōu)良新品種。

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