玉米自交系遼47029選育的思考

高長(zhǎng)建，王延波，馬宇光

玉米自交系遼47029選育的思考

高長(zhǎng)建，王延波，馬宇光

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110161）

以遼單1305母本自交系遼47029的選育過(guò)程為例，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面進(jìn)行了闡述。重點(diǎn)圍繞適應(yīng)性進(jìn)行選擇。詳細(xì)介紹了在基礎(chǔ)材料的選擇、基礎(chǔ)材料的組建、育種方法的采用所做的工作。為探索玉米育種行之有效的育種方法提供新的思路。

育種目標(biāo)；適應(yīng)性；育種技術(shù)

為了拓寬遼寧省玉米種質(zhì)資源，選育出廣適、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗逆性強(qiáng)、株型緊湊的優(yōu)良玉米新品種，2004年開(kāi)始自交系遼47029的選育。玉米自交系的選育是優(yōu)良玉米雜交種選育的關(guān)鍵，而組建優(yōu)良的基礎(chǔ)材料則是選育優(yōu)良玉米自交系的關(guān)鍵。在自交系選育過(guò)程中，對(duì)組建基礎(chǔ)材料的自交系進(jìn)行多點(diǎn)鑒定，選擇適應(yīng)性?xún)?yōu)良的自交系作為基礎(chǔ)材料；對(duì)按 NC-2設(shè)計(jì)進(jìn)行不完全雙列雜交組配的28個(gè)組合進(jìn)行多點(diǎn)鑒定，淘汰適應(yīng)性不良的組合；采用二次混粉技術(shù)增加有利基因重組幾率；在選育過(guò)程中采用不低于8 500株/667m2高密度增加選擇壓力，以增強(qiáng)選育自交系及雜交種適應(yīng)性和抗逆性。

1 遼47029的選育過(guò)程

在自交系遼47029選育過(guò)程中，我們重點(diǎn)圍繞適應(yīng)性進(jìn)行選擇，主要考慮了3個(gè)方面的問(wèn)題：育種目標(biāo)、基礎(chǔ)材料的選擇、育種方法。

1.1 育種目標(biāo)

高產(chǎn)是指雜交種具有廣泛適應(yīng)性基礎(chǔ)上的豐產(chǎn)能力。近些年來(lái)，我們始終把適應(yīng)性作為第一育種目標(biāo)。高產(chǎn)不是單指育種家試驗(yàn)田里的籽粒重量，而是排除了生產(chǎn)田各種限制產(chǎn)量及產(chǎn)量穩(wěn)定性因素后的籽粒產(chǎn)量。Duvick把產(chǎn)量解釋為抗逆性。優(yōu)良的品種必須具有抗災(zāi)減災(zāi)能力，首先是耐密、抗倒能力，然后是耐旱、耐低氮、耐低溫或高溫能力。高密度下要求玉米雜交種不能空稈、不能根倒、不能莖折、果穗不能下垂，同時(shí)要對(duì)高密度下的水分短缺和光照不足有很強(qiáng)的耐性［3］。Troyer認(rèn)為，適應(yīng)較增產(chǎn)更加重要，對(duì)復(fù)雜多樣的生長(zhǎng)環(huán)境和不斷變化的栽培措施具有廣泛的適應(yīng)性比雜種優(yōu)勢(shì)更加重要［7］。Byrne認(rèn)為，一個(gè)優(yōu)良玉米雜交種應(yīng)該是，在逆境下（雜草、鹽堿地、病蟲(chóng)害、旱澇等）也能保持較好的農(nóng)藝性狀。Byrne等在墨西哥干旱條件下對(duì)Tuxpeno Sequia群體進(jìn)行了8輪選擇，通過(guò)在非洲、亞洲、拉丁美洲等12個(gè)差異較大的環(huán)境下種植，結(jié)果表明，產(chǎn)量明顯提高，較同一地區(qū)選擇更有效［4］。

中國(guó)玉米面積大約是美國(guó)的86%，玉米產(chǎn)量卻是美國(guó)的49%，單產(chǎn)水平相當(dāng)于美國(guó)的55%，玉米生產(chǎn)還有巨大的潛力可以挖掘［2］。

1.2 基礎(chǔ)材料的選擇

玉米種質(zhì)資源是選育優(yōu)良玉米自交系及優(yōu)良玉米雜交種的物質(zhì)基礎(chǔ)，在玉米種質(zhì)創(chuàng)新和利用工作中具有重要地位。Hallauer指出，雜交種發(fā)展初期，SCA（特殊配合力）對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大約在70%，而到了1980年代初期 GCA（一般配合力）對(duì)雜交種產(chǎn)量的貢獻(xiàn)上升到80%，SCA只占20%。近年來(lái)，美國(guó)玉米雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度在逐漸下降，產(chǎn)量的不斷提高與提高雜種優(yōu)勢(shì)無(wú)關(guān)，產(chǎn)量的提高決定于非雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳。如何提高玉米自交系的GCA是玉米育種工作的重心［5］。為提高選育自交系及雜交種的適應(yīng)性，我們首先進(jìn)行自交系多點(diǎn)鑒定，選擇適應(yīng)性?xún)?yōu)良自交系為基礎(chǔ)材料進(jìn)行雙列雜交，為進(jìn)一步選育奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

2004年春，我們選擇了30個(gè)優(yōu)良玉米自交系，在沈陽(yáng)、錦州、丹東各種植50株，兩行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，每行25株。收獲時(shí)，選擇在三地表現(xiàn)均優(yōu)良的自交系。適應(yīng)性?xún)?yōu)良自交系或雜交種通常表現(xiàn)為溫光反應(yīng)遲鈍。吐絲期可做為溫光反應(yīng)指標(biāo)，其中鄭58自交系在三地吐絲期基本相同，為7月22日，其余玉米自交系在三地變化各異，從中選擇吐絲期變化幅度較小，即光溫反應(yīng)遲鈍的玉米自交系。

通過(guò)溫光反應(yīng)及綜合表現(xiàn)，確定鄭58、P178、遼 47101、遼 47102、遼 47103、遼 47104、遼 47105、遼47106等8個(gè)自交系為我們選育工作的基礎(chǔ)材料。鄭58為鄭單958母本，來(lái)源于掖478變異株；P178為農(nóng)大108父本，來(lái)源于先鋒雜交種/Rmo17；遼 47101、遼 47102、遼 47103來(lái)源于鄭58/Mo17，Mo17為丹玉 13母本；遼 47104、遼47105、遼47106來(lái)源于鐵 7922/P178，鐵 7922為鐵單9母本。

1.3 育種方法

Jenkins認(rèn)為，遺傳基礎(chǔ)狹窄是由于在選育自交系過(guò)程中，過(guò)分依賴(lài)原有自交系，而不是從改良群體或綜合種中進(jìn)行選擇，用基本相同的方法對(duì)基本相同的種質(zhì)進(jìn)行著類(lèi)似的循環(huán)研究［6］。少數(shù)優(yōu)良種質(zhì)利用頻率過(guò)高，導(dǎo)致玉米種質(zhì)基礎(chǔ)狹窄，制約了玉米育種的研究和生產(chǎn)。

遺傳基礎(chǔ)狹窄，在環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，例如出現(xiàn)新的病原菌、新的蟲(chóng)害和非常規(guī)的環(huán)境脅迫后，會(huì)顯著影響該種作物的生產(chǎn)能力。在這種情況下，大范圍遺傳基礎(chǔ)狹窄的作物種植會(huì)加速病害的流行速度。保持遺傳多樣性是作物育種研究不能忽視的內(nèi)容［6］。2004年冬播種入選的8個(gè)玉米自交系，按 NC-2設(shè)計(jì)進(jìn)行不完全雙列雜交組配28個(gè)組合，每一組合授粉2～3穗，各組合單獨(dú)收獲脫粒。

2005年春將28份材料分別在遼寧沈陽(yáng)、錦州、丹東和河南南陽(yáng)種植，重點(diǎn)調(diào)查材料的適應(yīng)性。同時(shí)在沈陽(yáng)育種圃將28份材料種子各取120粒，單粒播種，行長(zhǎng)3 m，每行30粒，各種植4行，授粉期選擇綜合性狀優(yōu)良植株進(jìn)行套袋自交，收獲時(shí)在沈陽(yáng)育種圃淘汰在沈陽(yáng)、錦州、丹東、河南南陽(yáng)地區(qū)表現(xiàn)不良的組合，其余的材料在選擇優(yōu)良穗行基礎(chǔ)上選留優(yōu)良植株的優(yōu)良果穗，選留的果穗分別脫?？挤N，選留20份材料，主要成分有鄭 58、P178、遼 47201、遼 47103、遼 47104、遼47106，淘汰了適應(yīng)性不良的遼47102、遼47105組合材料。

2005年冬將入選的材料20份各取60粒，單粒播種，行長(zhǎng)3 m，每行30粒，各種植2行，淘汰出苗少于50株組合。授粉期選擇綜合性狀優(yōu)良植株進(jìn)行混粉，收獲時(shí)單穗脫?？挤N，選留40份材料。

2006年春我們將選留的40份材料繼續(xù)在沈陽(yáng)、錦州、丹東、河南南陽(yáng)種植，各種植50株，兩行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，每行25株。繼續(xù)鑒定材料的適應(yīng)性。選留30份材料。

2007年冬在海南對(duì)選留材料進(jìn)行播種，單粒播種，行長(zhǎng)3 m，每行30粒，各種植2行，淘汰出苗少于50株組合。授粉期選擇綜合性狀優(yōu)良植株進(jìn)行混粉，收獲時(shí)單穗脫?？挤N，選留40份材料。

2008年春將入選的材料40份各取60粒，單粒播種，行長(zhǎng)3 m，每行30粒，各種植2行，授粉期選擇綜合性狀優(yōu)良植株進(jìn)行自交，收獲時(shí)在選擇優(yōu)良穗行基礎(chǔ)上選留優(yōu)良植株的優(yōu)良果穗，選留的果穗分別脫粒考種，選留50份。

2008年冬在海南對(duì)選留材料進(jìn)行播種自交。收獲時(shí)在選擇優(yōu)良穗行基礎(chǔ)上選留優(yōu)良植株的優(yōu)良果穗，選留的果穗分別脫?？挤N，選留40份材料。

2009年春、2009年冬、2010年春繼續(xù)自交，收獲時(shí)在選擇優(yōu)良穗行基礎(chǔ)上選留優(yōu)良植株的優(yōu)良果穗，選留的果穗分別脫?？挤N。

2010年冬于海南對(duì)選留材料進(jìn)行測(cè)配工作，選育出幾個(gè)優(yōu)良玉米自交系，其中包括遼單1305母本自交系遼47029。其余幾個(gè)自交系在近些年的試驗(yàn)中也發(fā)揮了重要作用，逐漸成為我們自己的骨干自交系。

較好的耐密性和高密度下持續(xù)增產(chǎn)是今后玉米育種的策略和方向。在高密度下，空稈、癟粒導(dǎo)致低產(chǎn)的遺傳力大于正常密度下籽粒產(chǎn)量的遺傳力。所以我們?cè)谶x育過(guò)程中盡可能加大密度，3 m行長(zhǎng)30粒，單粒播種，每行少于25株材料進(jìn)行淘汰，確保密度在8 500～11 000株/667m2，提高選育材料的抗逆性，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)良雜交組合的廣泛適應(yīng)性。

在個(gè)體選擇上，選擇發(fā)芽率高、苗勢(shì)強(qiáng)、植株健壯、花期合適、株高穗位適中、收獲時(shí)籽粒含水量較低、雌雄協(xié)調(diào)、植株生長(zhǎng)整齊一致、對(duì)葉部病害、高溫、干旱、莖腐有較強(qiáng)的抗性、保綠性好、米質(zhì)優(yōu)良的穗行及單株［8］。

在多點(diǎn)鑒定試驗(yàn)過(guò)程中，我們的主要工作是鑒定育種材料的適應(yīng)性，淘汰那些對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差的組合。多點(diǎn)試驗(yàn)應(yīng)該是對(duì)育種效果的檢驗(yàn)，不能期望利用多點(diǎn)鑒定試驗(yàn)直接選育出廣適雜交種。多點(diǎn)試驗(yàn)不應(yīng)是單純的雜交組合鑒定試驗(yàn)，更應(yīng)該是育種材料的鑒定試驗(yàn)，首先是選擇適應(yīng)性?xún)?yōu)良的基礎(chǔ)材料，然后才是選擇適應(yīng)性?xún)?yōu)良的雜交種。

2 遼47029特征特性及應(yīng)用前景

2.1 遼47029的特征特性

遼寧省春播生育期125 d左右，需活動(dòng)積溫2 750℃左右。幼苗葉鞘紫色，葉片綠色，葉緣紫色，苗勢(shì)強(qiáng)。株型緊湊，株高 200 cm，穗位高90 cm，成株葉片數(shù)19～21片?；ńz淺紫色，雄穗分枝數(shù)1～3個(gè)，花藥綠色，穎殼綠色。果穗筒型，穗柄短，苞葉長(zhǎng)度中，穗長(zhǎng)15cm，穗行數(shù)14～18行，穗軸白色，籽粒黃色，粒型為半馬齒型，百粒重30 g，一般產(chǎn)量 500 kg/667m2。

突出特點(diǎn)：根系較發(fā)達(dá)，莖稈韌性較好，活稈成熟，適應(yīng)性廣，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性好，籽粒脫水速度較快，商品品質(zhì)好。

抗逆性：抗倒伏、抗絲黑穗病、抗大斑病、抗灰斑病、較耐瘠薄、抗旱性較好［11］。

2.2 遼47029的應(yīng)用

遼47029自交系GCA較高，適應(yīng)性好，我們?cè)诨A(chǔ)材料組配中進(jìn)行了較多的利用，同時(shí)進(jìn)行了大量的測(cè)配工作。2010年冬組配的雜交組合選育出了遼單1305，該品種抗病、抗倒，平均產(chǎn)量750 kg/667m2以上 ，2017年1月通過(guò)遼寧省品種審定委員會(huì)審定，適宜遼寧晚熟地區(qū)種植。利用該自交系組配的雜交組合出現(xiàn)了較強(qiáng)的適應(yīng)性，已有多個(gè)組合進(jìn)入品種比較試驗(yàn)。只有具有廣泛適應(yīng)性的玉米自交系才有希望組配出能夠在生產(chǎn)中大面積應(yīng)用的優(yōu)良玉米雜交種。

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S513.03

B

1002-1728（2017）05-0059-03

10.3969/j.issn.1002-1728.2017.05.013

2017-09-10

國(guó)家重大科研專(zhuān)項(xiàng)（2016YFD0101203）

高長(zhǎng)建（1965-），男，遼寧遼陽(yáng)人，研究員，碩士。研究方向：玉米遺傳育種。E-mail：ggg430@126.com

王延波（1966-），男，博士，二級(jí)研究員。研究方向：玉米遺傳育種。E-mail：lnwangyanbo@163.com