美國玉米種質(zhì)在我國的改良利用情況及建議——以黃淮海夏玉米區(qū)為例

楊宗利， 李和平， 李積銘

(河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所,河北衡水 053000)

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美國玉米種質(zhì)在我國的改良利用情況及建議
——以黃淮海夏玉米區(qū)為例

楊宗利， 李和平， 李積銘*

(河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所,河北衡水 053000)

摘要介紹美國玉米種質(zhì)在我國黃淮海夏玉米區(qū)的選育及改良利用情況，指出隨著分子標(biāo)記技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在可以更準(zhǔn)確地將育種材料歸類，使育種方向更明確，減少盲目性。最后從利用方向和性狀選擇兩方面提出對美國玉米種質(zhì)利用的建議。

關(guān)鍵詞玉米；種質(zhì)；先鋒；孟山都；黃淮海地區(qū)；品種

The Utilization Situation and Suggestion of American Maize Germplasm in China—A Case Study of Huanghuaihai Summer Maize Area

YANG Zong-li, LI He-ping, LI Ji-ming*(Dryland Farming Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Hengshui, Hebei 053000)

AbstractThe breeding and improvement utilization status of American maize germplasm resources in Huanghuaihai summer maize area of China was introduced.With the progress of molecular marker technology, the breeding materials could be classified more accurately, so that the breeding direction is more clear, and the blindness is reduced.Finally, suggestions for utilizing American maize germplasm resources were proposed from utilization direction and characters selection.

Key wordsMaize; Germplasm; Pioneer; Monsanto; Huanghuaihai area; Variety

玉米育種工作中種質(zhì)資源是根本，由于我國不是普通玉米的起源地，數(shù)百年來我國一直通過各種途徑引入玉米種質(zhì)資源，再經(jīng)過長期種植選擇馴化，形成了一些優(yōu)勢玉米種質(zhì)資源，其中以塘四平頭和旅大紅骨最具代表性[1]。在塘四平頭中選出了優(yōu)良自交系黃早四，以其為親本的雜交種不計其數(shù)，一度主導(dǎo)了我國夏玉米區(qū)品種；從旅大紅骨中選育出了丹340等自交系，其組配品種在我國東北春玉米區(qū)和黃淮海夏玉米區(qū)廣泛種植。近年來美國玉米種質(zhì)資源通過各種渠道進(jìn)入中國，其中黃淮海夏玉米區(qū)以先鋒和孟山都種質(zhì)為主，先鋒種質(zhì)具有稈硬堅韌、粒深品質(zhì)好、脫水快等優(yōu)點(diǎn)，但株高較高、不耐密、熟期較長；孟山都種質(zhì)具有早熟、稈硬、株矮、葉窄、耐密、脫水快等優(yōu)點(diǎn)，但對莖腐病抗性差。如何利用好這些種質(zhì)是黃淮海夏玉米育種工作的一個重要課題。為此，筆者對美國玉米種質(zhì)在黃淮海夏玉米區(qū)的改良利用情況展開分析并提出建議，以促進(jìn)美國玉米種質(zhì)在我國被科學(xué)合理的使用。

1美國玉米種質(zhì)分類情況

1.1母本群遺傳組成美國玉米商業(yè)化育種母本群主要分為2個，即SS種質(zhì)和Maiz Amargo。SS種質(zhì)主要包括B14、B37、B73，B14在先鋒和孟山都遺傳貢獻(xiàn)相近，B37主要在先鋒應(yīng)用較多，育種專家在利用B14、B37、B73選系時，由于B73農(nóng)藝性狀較好，所以最終的結(jié)果偏向B73，使得其遺傳貢獻(xiàn)更大。Maiz Amargo是1個特別的種質(zhì)，引自阿根廷，Iowa州立大學(xué)用其培育成了B96和B64這2個自交系，先鋒用這2個系和SS系雜交育成了PHG39，PHG39在先鋒和其他公司得到了廣泛應(yīng)用。

1.2父本群遺傳組成石雷[2]將美國雜交種父本群分為7類 ：①蘭卡斯特種質(zhì)，其代表自交系為Mo17，在現(xiàn)代商業(yè)育種中其遺傳貢獻(xiàn)很?。虎贠h43種質(zhì)，引入中國較早，曾被利用改良國內(nèi)材料，其在美國現(xiàn)代商業(yè)育種中遺傳貢獻(xiàn)不大；③LH82種質(zhì)，來源于Minn13衍生系610和LH07，LH82選育成許多重要自交系，對美國現(xiàn)代商業(yè)育種起了重要作用；④Iodent種質(zhì)，源于瑞德黃馬牙[3]，其代表系為PH207，該血緣應(yīng)用較廣泛；⑤Oh07種質(zhì)，其代表系為PH595，應(yīng)用較廣泛；⑥Minn13種質(zhì)，最初為廣泛種植的雜交種，是早熟性和抗逆性的主要來源，對現(xiàn)代商業(yè)育種遺傳貢獻(xiàn)為4%；⑦LH123種質(zhì)，孟山都公司選自先鋒雜交種3535，對孟山都影響較大[2]。

2美國玉米種質(zhì)在我國選育及改良利用情況

2.1選育情況近年來我國玉米生產(chǎn)的每一次飛躍幾乎都伴隨著美國玉米種質(zhì)的引進(jìn)。20世紀(jì)70年代我國玉米育種專家李登海從美國商品玉米中選育出優(yōu)良自交系掖107，與黃早四組配成了優(yōu)良雜交種掖單2號；自美國自交系Mo17引入之后，又培育出了中單2號、煙單14、丹玉13等推廣面積大、年限長的品種；80年代李登海用美國雜交種選育的自交系8112和5003雜交選育出了掖478優(yōu)良自交系，培育出了掖單12、掖單13等一系列緊湊型玉米雜交種；80年代末到90年代我國育種家利用美國引入的78599雜交種選育出了一批抗性優(yōu)良的自交系，組配成功了農(nóng)大108、魯單50等優(yōu)良玉米雜交種；進(jìn)入21世紀(jì)我國玉米育種家堵純信培育的鄭單958成功解決了品種耐密能力低、綜合抗性差等技術(shù)難題，年種植面積達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的387.67萬hm2[4-5]，其母本鄭58來自美國瑞德種質(zhì)；2004年以后美國先鋒鐵嶺試驗(yàn)站選育的先玉335先后通過了國家東華北春播區(qū)和黃淮海夏播區(qū)審定，先在春播區(qū)推廣，然后在黃淮海夏播區(qū)得到廣泛種植。先鋒種質(zhì)具有稈硬堅韌、粒深品質(zhì)好、脫水快等優(yōu)點(diǎn)，與鄭單958形成競爭之勢。由于我國遼寧、吉林緯度與美國玉米帶更接近，所以先玉335在遼寧、吉林等地表現(xiàn)更好，迅速成為當(dāng)?shù)刂髟云贩N[6]，但在黃淮海夏玉米區(qū)由于其株高較高、熟期較長、耐高溫高濕、抗倒伏、耐密能力差，造成個別年份發(fā)生倒伏、結(jié)實(shí)不好、畸形穗。而鄭單958由于其父母本均為國內(nèi)選系，更適合黃淮海氣候條件，因而表現(xiàn)穩(wěn)定。 2010年以來孟山都公司加速了其在中國的育種工作，先后推出了迪卡516、迪卡517等品種。孟山都種質(zhì)具有早熟、稈硬、株矮、葉窄、耐密、脫水快等優(yōu)點(diǎn)，但對莖腐病抗性差。其中迪卡517以其早熟、耐密、穗勻、抗倒、脫水快等性狀且較適合機(jī)械化收獲的特點(diǎn)迎合了市場，受到育種界關(guān)注。近年劉石從美國斯泰公司引入華美1號在黃淮海進(jìn)行試種，雖然存在一些問題，但也為中國玉米機(jī)收化的到來起了引領(lǐng)作用。

2.2改良利用情況隨著美國種質(zhì)的不斷引入，近年來我國育種界掀起了一輪利用美國種質(zhì)改良育種的高潮，方式多種多樣，有的用雜交種選二環(huán)系，有的用國內(nèi)系改良其雙親自交系，并在各級試驗(yàn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，這些種質(zhì)資源有望成為我國以后玉米育種的骨干材料。

2.2.1利用優(yōu)良雜交種選育二環(huán)系。在美國優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)入中國之初，由于國內(nèi)得不到其親本自交系所以就用雜交種直接選育二環(huán)系以爭取時間，這種方法被稱為“走貓步”，成功的可能性比較小，育種效率不高[6]。這些年國內(nèi)主要是以先玉335等選育二環(huán)系，但其組配組合多表現(xiàn)一般，只有個別做得比較好，宋協(xié)良等[7]的良玉系列在東北春播區(qū)得到認(rèn)可，其雜交模式就是美國二環(huán)系×黃旅系。再1個突出的例子是登海605，該品種在黃淮海夏播區(qū)表現(xiàn)高抗倒伏、產(chǎn)量高、后期脫水快，推廣面積迅速擴(kuò)大。還有一部分育種家改良來自孟山都的雜交種，但成形的很少。

2.2.2改良親本自交系。國內(nèi)許多育種家通過對美國雜交種進(jìn)行二環(huán)系選育并不成功，因此他們把重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到對雜交種雙親的改良上來，利用國內(nèi)原有瑞德和蘭卡斯特與美國母本群(SS)雜交[8]，再用SS或瑞德、蘭卡斯特回交，選育株矮、稈硬、抗倒抗病、品種好、脫水快的自交系，用父本(NS)與國內(nèi)的黃改系或旅系雜交，再用NS或黃改系、旅系回交，選育出結(jié)實(shí)性好、稈硬堅韌、葉窄、脫水快的自交系[5]，然后測交組配，這樣改良針對性要比選二環(huán)系好一些，選擇的組合比純美國系在黃淮海適應(yīng)性更好。從近年區(qū)試看，有一些品種較鄭單958抗倒抗病性好，產(chǎn)量也比較好。

3對美國玉米種質(zhì)利用的建議

國內(nèi)許多育種單位對美國種質(zhì)的利用過程基本相似，都是開始用美國雜交種選育二環(huán)系，然后用親本自交系進(jìn)行改良，但盲目性比較大。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在可以更準(zhǔn)確地將育種材料歸類，使育種方向更準(zhǔn)確[9]。

3.1利用方向過去對美國種質(zhì)的利用多以先鋒材料為主，但先鋒材料也存在一些不足，主要問題是耐密性差、植株高、抗倒抗病差和生育期長。近年來孟山都推出一些品種，彌補(bǔ)了先鋒材料的缺點(diǎn)，孟山都品種一般植株較矮、生育期較短、耐密性好、穗勻不禿，但有莖腐病。因此先鋒、孟山都材料在許多性狀上有互補(bǔ)性，再結(jié)合國內(nèi)瑞德材料的抗病抗倒性，黃改系的早熟性、結(jié)實(shí)性好的特點(diǎn)，適當(dāng)運(yùn)用美國早熟材料如華美1號，甚至KWS的材料，根據(jù)分子標(biāo)記分類情況，分SS 、NS 2個方向組配基礎(chǔ)材料進(jìn)行選擇，培育適合全程機(jī)械化種植的品種是有希望的。

3.2性狀選擇隨著農(nóng)村勞動力的減少及勞動力結(jié)構(gòu)變化，農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)越來越多，規(guī)?；N植對品種提出了更高要求，即要適應(yīng)全程機(jī)械化種植，在品種性狀選擇上應(yīng)關(guān)注以下幾點(diǎn)：①莖稈堅韌抗倒，成熟后直立不倒；②比鄭單958早熟5~7 d；③植株清秀，上部葉片少、短、窄、薄，葉色淺，葉間距大，穗位較低且整齊一致，果穗苞葉薄而松散；④子粒脫水快，易脫粒不破碎；⑤抗病抗蟲好，耐旱，適宜密植(9萬株/hm2)；⑥半角質(zhì)(偏粉質(zhì))胚乳品種，脫水快，烘干快[9]；⑦穗較細(xì)長，粒中小，粒深，出子率高，穗軸細(xì)、較硬。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，除了具備相應(yīng)的種質(zhì)資源，還應(yīng)使用高密度育種手段。美國玉米育種自交系選育密度已經(jīng)達(dá)到了15.0萬株/hm2，我國許多省份區(qū)試密度也達(dá)到了7.5萬株/hm2，機(jī)收組更高，品種選擇已經(jīng)從雜交優(yōu)勢利用向抗逆性、子粒生產(chǎn)率選擇轉(zhuǎn)移[10]。

4結(jié)語

自2005年我國育種家利用美國先鋒種質(zhì)以來，雖然走了一些彎路，但逐漸對先鋒、孟山都等美國種質(zhì)有了更深入和全面的認(rèn)識。隨著我國對引入種質(zhì)田間鑒定工作的深入以及分子標(biāo)記技術(shù)的進(jìn)步，按照育種專家張世煌[11]提出的SS×NS模式，分清血緣關(guān)系，融合我國原有種質(zhì)優(yōu)良基因，在育種實(shí)踐中按全程機(jī)械化種植目標(biāo)性狀選擇將是未來黃淮海玉米育種工作的方向。

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[11] 張世煌.華美1號和德美亞系列是玉米育種創(chuàng)新的探路者[EB/OL].[2015-10-17].http://chinamaize.blog.sohu.com/310345665.html.

收稿日期2015-12-30

作者簡介楊宗利(1963- )，男，河北深州人，副研究員，從事種業(yè)開發(fā)工作。

中圖分類號S 513

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)03-035-02