廣適穩(wěn)產型玉米種質改良與雜交種選育

劉守渠，段運平，王貴彩，郭 鋒

（山西省農業(yè)科學院作物科學研究所，山西太原030031）

目前，我國約70%的玉米是在雨養(yǎng)條件下生產的，許多丘陵和山區(qū)沒有可靠的灌溉條件，遇到干旱會減產20%～50%，甚至絕收。因此，培育在增產潛力、適應性、抗病性等方面較強的品種是大幅度提高我國玉米生產水平的內在動力，是防災增產的主要途徑之一[1]。所以，生產上對玉米良種也就有了新的要求，追求高產、穩(wěn)產并能有效抵御自然災害，成了玉米育種的主要目標。近年來育成推廣的玉米品種很多，但能在生產中多年保持大面積種植和穩(wěn)產的品種只有鄭單958、先玉335等為數不多的幾個品種[2]，鄭單958和先玉335推廣區(qū)域覆蓋了我國玉米帶的黃淮海、東華北、西北春玉米區(qū)，產生了巨大的經濟效益。這些玉米品種具有共同的特點：個體通風透光性良好，抗倒伏，適宜密植，果穗均勻，出籽率高，果穗大小受密度影響較小。但是，這些玉米品種由于長期受各種病害新生理小種的侵染，在抗病性方面已經逐漸開始退化，因此，在保留廣適、穩(wěn)產等優(yōu)良性狀的基礎上，培育抗病性強、豐產性更好的品種勢在必行[3-4]。

本研究把美國先鋒種質和國內種質進行定性改良，主要利用美國先鋒或Lancaster種質的葉開距大和上沖型特點分別與高配合力Reid種質及抗病、耐旱、保綠、次生根發(fā)達且抗倒伏的熱帶種質，進行定向或復合雜交改良，創(chuàng)新選擇目標自交系，以便選出在適應性和穩(wěn)產性方面優(yōu)良的自交系，組配出生產上適合我國黃淮海和東華北的高產、穩(wěn)產性雜交種[5]。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試材料包括：美國先鋒種質LD6006和Lancaster種質（Mo17），含有熱帶種質的峰綠5系和8759系，含有Reid血緣的并單1號母本2000-1118系，含有黃改系血緣的并單1號父本H02-68系。

1.2 試驗方法

用含有1.1各系的種質材料來有目的地組配，定性改良選育廣適、穩(wěn)產自交系。首先對需要選系改良的自交系進行分類整理，盡量把有相近血緣而且能夠有目的改良某一性狀的自交系分在一組，把具有對立血緣的父母本分在不同的組，仍然作為目標父本或母本進行改良。原則上同組內的種質必須互補且具有需改良的優(yōu)良性狀基因[6]。比如，父本改良其抗矮花葉病時，對導入的另一種質就要求非?？共?，而且其他性狀和被改良親本一樣優(yōu)良。

2 結果與分析

2.1 父母本選育

于2004年首先將Lancaster種質Mo17系和含有熱帶種質的峰綠5系和8759系及并單1號父本H02-68系分在同組內運用復合雜交方法進行改良，在后代選育上選擇株型和籽粒與Lancaster種質Mo17系相近，但在抗病、抗旱、抗倒伏方面與峰綠5系、8759系以及并單1號父本H02-68系相近的優(yōu)良單株進行自交選育，并于2004年冬帶到海南自交加代，之后每年2代加繁。為了增加Lancaster種質的優(yōu)良農藝性狀，在2004年F1時用Lancaster種質進行回交，繼續(xù)選擇綜合性狀優(yōu)良單株自交，2007年所選自交系（H07-21）在性狀上已經初步具有了熱帶材料的保綠性、發(fā)達的根系、抗矮花葉病，而且株型性狀與Lancaster種質相近等特點。

先鋒種質LD6006屬Reid血緣，且并單1號母本2000-1118系也屬于Reid血緣，該系表現大穗、不禿尖、株型上沖、根系發(fā)達、莖稈堅韌的特性，正好與先鋒種質的株型表現有相似之處。因此，2004年采用先鋒種質LD6006和2000-1118系組合成單交種進行二環(huán)系選系，嚴格選育在株型上與LD6006相近并在穗部性狀上表現大穗、不禿尖、出籽率高、容重大的單株。由于是近緣種，2006年冬已接近定型，2007年冬季進行測交組合選配，初步將該系定名為H07-20系。

2.2 新育自交系配合力效應分析

為了掌握新選自交系H07-20和H07-21系的遺傳規(guī)律和F1的表現，在2006年分別對H07-21和H07-20系的姊妹系進行了配合力測定，其中 H07-21的姊妹系 3個（HF1，HF2，HF3），H07-20的姊妹系 2個（HM1，HM2）。分別用代表Reid，Lancaster，旅大紅骨，塘四平頭的478系、Mo17系、丹340系、444系作為測驗種進行不完全雙列雜交，組配出雜交組合，于2006年冬在海南進行田間一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）的鑒定（表1）。

表1 不同姊妹系產量的GCA和SCA效應值

從表1可以看出，被測自交系HF1，HF2，HF3中，HF2的一般配合力和特殊配合力都表現最高，而且3個姊妹系都與Lancaster、塘四平頭血緣配合力表現較低，與Reid、旅大紅骨血緣配合力表現較高；尤其以HF2與Lancaster血緣的Mo17的特殊配合力表現最低，與其他3個血緣自交系的特殊配合力都表現最高，初步推斷該系含Lancaster血緣的成分較高，因此，通過2007年在海南系譜種植定名為H07-21自交系。被測自交系HM1，HM2中尤以HM1的一般配合力和特殊配合力都表現最好，從特殊配合力初步推斷HM1主要含Reid血緣成分較多，2007年海南系譜種植定名為H07-20系。

根據配合力效應推斷H07-20自交系屬于Reid血緣，H07-21含Lancaster血緣的成分較高，采用H07-20和H07-21分別與含塘四平頭血緣的昌7-2系和含旅大紅骨血緣的晉農科1號父本H05-38進行測配。然后把具有Reid血緣的H07-20和含Lancaster血緣的H07-21這2個自交系進行測配，分別在代表不同生態(tài)條件的絳縣、曲沃、壽陽、太原進行種植觀察。由于絳縣、壽陽都是在丘陵旱塬地種植，分別代表黃淮海和東華北的旱地水平標準。而曲沃、太原都是在肥水較好的地塊種植，分別代表黃淮海和東華北的水澆地的水平標準。這些測配組合大都比對照增產或產量接近對照，并且在4個地區(qū)都是H07-20×H07-21的組合產量水平最高。說明H07-20與H07-21具有較高的一般配合力，而且具有很好的特殊配合力。H07-20×H07-21的組合在4個地區(qū)比先玉335增產5.1%～7.7%，比鄭單958增產7.94%～10.36%。

從這些測配組合的各農藝性狀看，H07-20×H07-21的組合在4個地區(qū)的株高、穗位、穗長、穗粗都表現最理想。H07-20，H07-21與昌7-2的組合在各地表現株高和穗位較低，穗長、穗粗表現一般；相反，H07-20，H07-21與H05-38系的組合在各地表現株高和穗位較高，穗長、穗粗表現較高。所有與昌7-2的組合在具有黃淮海代表性質的絳縣和曲沃表現產量較高；所有與H05-38的組合在具有東華北代表性質的壽陽、太原表現產量較高，這也許與昌7-2較適應黃淮海、而H05-38較適應東華北有關。但可以得出，H07-20和H07-21在2個生態(tài)區(qū)都具有很好的適應性。

2.3 新育自交系抗病性分析

為了檢驗新育自交系的抗病性，同樣選用具有四大血緣代表性的Mo17系、478系、444系、丹340系作為對照，進行抗病性接種，同樣條件下觀察每個自交系的發(fā)病情況并且確定其抗性（表 2）。

表2 自交系田間抗病性鑒定結果（2007—2008年2年平均）

從表2可以看出，具有四大血緣代表性的Mo17系、478系、444系、丹340系在抗病性方面只對某種病害抗性較強，但可以看出H07-21系對各種病害高抗，而H07-20抗病性表現不如H07-21，這是由于H07-21含有熱帶血緣8759和并單1號父本的高抗病基因。而H07-20由于是美國先鋒和Reid血緣的改良系，因此在抗病性方面有類似Reid血緣的特性。由于選育父本H07-21系具有高抗病性，與選育母本H07-20系配制的雜交組合具有互補效應，在各生態(tài)點表現出很好的抗病性。

2.4 自交系繁種、制種表現

2008年將自交系H07-20和H07-21在山西省太原市小店原種場和北營村進行隔離繁殖，從其表現來看，2個自交系自身花期協調，授粉結籽正常，單穗籽粒平均產量分別達到88，76 g，平均公頃產量分別為4 950，4 275 kg。同年冬在海南試制種，父母本行比為1∶5，同期播種，花期協調很好，公頃制種產量達到4 155 kg。

3 討論

3.1 種質改良的方法與原則

在具體選育過程中，要選育有某些突出優(yōu)點的玉米自交系并不難，但選育低缺陷，集多種優(yōu)良性狀于一身的廣適、穩(wěn)產型玉米自交系，達到培育出的雜交種既高產穩(wěn)產還具有廣泛的適應性，這就需要對組配雜交種的自交系有特殊的要求，使該自交系能夠集各種優(yōu)良性狀于一身，還要求自交系之間血緣較遠，配合力較高。因此，在選育自交系H07-21和H07-20時有目的從2個方面著手進行改良：（1）把含有熱帶及亞熱帶血緣的優(yōu)良抗逆性狀和具有優(yōu)良農藝性狀而且血緣純正的名優(yōu)自交系定性進行改良，收到了很好的效果。因為熱帶、亞熱帶種質與溫帶種質基因互組，是當前國內外選育突破性抗病品種及高配合力自交系的重要方法[1]。（2）選育具有高配合力的自交系組配廣適、穩(wěn)產等優(yōu)良性狀互補的雜交組合，有針對性地對H07-21和H07-20這樣的父母本自交系加以定性改良，增加了選育的幾率和準確性。

3.2 溫帶與亞熱帶玉米種質的互導利用

由于本研究涉及熱帶、亞熱帶材料的改良利用，并遵循了溫、熱帶種質的互導利用規(guī)律，因此收到了良好的效果。溫帶地區(qū)利用雜交或回交的方法將熱帶、亞熱帶種質按一定比例導入溫帶材料中，創(chuàng)造半外來種質，既可避免優(yōu)良基因的流失，又能改變外來種的適應性和光周期敏感性[7]。

熱帶、亞熱帶種質導入到溫帶材料的最佳比例，因所用材料和選擇目標的不同而有所差異。國內外研究結果表明，至少要用適宜性親本或群體回交一次。適宜性親本回交可以增加基礎群體的產量等性狀的平均數并克服熱帶、亞熱帶種質的適應性差的弊病。多數研究結果也表明，導入熱帶種質的比例為25%，50%都取得了很好的效果。例如吉1037、京404等品種含有25%熱帶種質；BT1、太系 113、黃 C、中 74-106 和 48-2 含有50%熱帶種質。

溫帶種質經過多年的選育，不良基因經過自交都已經被淘汰，聚集的眾多優(yōu)良產量和農藝性狀基因，可以彌補熱帶種質的不足[8]，因此在玉米改良中，應對熱帶種質的遺傳背景、產量、農藝性狀等了解清楚，看其是否具有所要求的目標性狀和基因，以減少育種的盲目性。

［1］張銘堂，徐國良，才卓.玉米自交系選育的理論基礎與實踐經驗[J].玉米科學，2010，18（2）：1-4.

［2］李文才，孟昭東，張發(fā)軍，等.玉米禿尖性狀的基因效應與遺傳變異分析[J].華北農學報，2008，23（增刊）：146-148.

［3］樊修武，池寶亮，黃學芳，等.不同水分梯度下玉米水分利用效率研究[J].山西農業(yè)科學，2008，36（11）：60-63.

［4］張前進，王振華，張新，等.玉米種質資源的創(chuàng)新與利用[J].河南農業(yè)科學，2006（4）：28-31.

［5］牛天堂，田良才，李晉川，等.關于山西玉米產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J].山西農業(yè)科學，2010，38（4）：3-7.

［6］荊紹凌，陳達，孫志超，等，玉米種質資源的評價、改良與利用[J].玉米科學，2007，15（5）：46-48，51.

［7］董海合，李鳳華，才卓，等.熱帶玉米與溫帶玉米種質雜交農藝性狀的差異[J].華北農學報，2005，20（5）：17-20.

［8］陳彥惠，常勝合，吳連成.溫熱玉米雜交種基本營養(yǎng)生長期遺傳的初步研究[J].華北農學報，2000，15（2）：15-20.