玉米雜交種奧利66號(hào)選育技術(shù)路線探析

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(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所/特色雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與育種山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山西 長(zhǎng)治 046011)

玉米是我國(guó)主要的糧食作物，同時(shí)也是重要的飼料和工業(yè)原料[1]。目前我國(guó)玉米育種工作雖然取得了很大成績(jī)，但種質(zhì)資源狹窄，育種方法落后等諸多因素也給選育高產(chǎn)玉米新品種增加了難度[2]。在玉米增產(chǎn)諸因素中，品種發(fā)揮了重要作用。而優(yōu)良自交系是選育玉米新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)[2-3]。因此，通過(guò)各種途徑不斷更新改良現(xiàn)有自交系的綜合特性，加大種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用，開(kāi)展高產(chǎn)、廣適、多抗及適宜機(jī)收的玉米新品種選育研究，對(duì)提高玉米育種水平和產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入和保障國(guó)家糧食安全具有十分重要的意義[4-5]。奧利66號(hào)玉米雜交種2010年5月28日經(jīng)山西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)五屆七次會(huì)議審定通過(guò)(晉審玉2010019)，該雜交種綜合性狀好，植株生長(zhǎng)健壯，根系發(fā)達(dá)，抗旱防倒；適應(yīng)性強(qiáng)，豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；抗病性好，大田產(chǎn)量基本保持在930 kg/667 m2左右[6]，到目前累計(jì)推廣約78萬(wàn)hm2，增加玉米產(chǎn)量5.8億kg，增加社會(huì)效益近10億元?，F(xiàn)以玉米雜交種奧利66號(hào)為例，就其選育路線進(jìn)行探析，以期為以后的玉米種質(zhì)創(chuàng)新及新品種選育提供育種思路。

1 選育背景及技術(shù)路線

1.1 研究背景

自20世紀(jì)60年代玉米進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)利用研究以來(lái)，種質(zhì)創(chuàng)新及遺傳改良在玉米增產(chǎn)中占主要作用，在以后將繼續(xù)發(fā)揮其更大作用[7]。實(shí)踐證明，運(yùn)用新的玉米種質(zhì)及其組建新的雜交模式是提高玉米產(chǎn)量的有效途經(jīng)[8]。20世紀(jì)末，隨著美國(guó)商業(yè)雜交種的不斷進(jìn)入，其特殊的熱帶血緣及其穩(wěn)產(chǎn)性、抗性和育種手段給了我們諸多啟發(fā)，為適應(yīng)當(dāng)前氣候、商業(yè)、育種等多方面因素[9-10]，圍繞這一中心課題全國(guó)育種家展開(kāi)了更加豐富的研究。

早在1985年，中國(guó)農(nóng)科院作物所、吉林省農(nóng)科院、山西省農(nóng)科院作物所等進(jìn)行了熱帶、亞熱帶種質(zhì)的適應(yīng)性改良，取得了Pool 33 QPM、Pool 134 QPM、Suwan-1、Suwan-2等一批具有熱帶、亞熱帶種質(zhì)的綜合群體[11]。1989年胡學(xué)愛(ài)等將溫帶和熱帶種質(zhì)的優(yōu)良特性聚合到一起，成功選育出YA 3237、YA 3729溫-熱帶種質(zhì)玉米自交系，并按照“溫-熱帶種質(zhì)×溫帶種質(zhì)”的雜交模式成功選育8個(gè)雜交種[12-13]。陳洪梅等[14]運(yùn)用連續(xù)回交手法將熱帶種質(zhì)導(dǎo)入溫帶自交系得到有效改良；用此法選育出的自交系YML 598、YML 58的一般配合力效應(yīng)極為顯著，在雜交育種中獲得較大的利用價(jià)值。張雪梅等[15]研究發(fā)現(xiàn)，熱帶系是綜合性狀及配合力表現(xiàn)較優(yōu)良的種質(zhì)材料，是拓寬溫帶玉米遺傳基礎(chǔ)較好的資源；說(shuō)明溫、熱帶玉米種質(zhì)的遺傳差異較大，該雜交模式具有較大利用價(jià)值。張銘堂[16]的“玉米自交系選育的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)”中提到，在國(guó)外用早熟硬粒型與溫帶馬齒型雜交是最成功的，因此導(dǎo)入許多優(yōu)良的遺傳特性不相同的基因，使得瑞德黃馬齒玉米群體遺傳基礎(chǔ)表現(xiàn)具有廣泛性及適應(yīng)性，從而選育出適應(yīng)不同生育環(huán)境的優(yōu)良自交系。

隨著研究的不斷深入，利用優(yōu)良溫帶種質(zhì)自交系與性狀互補(bǔ)優(yōu)良熱帶自交系雜交的育種技術(shù)路線研究取得了明顯的收效，選育出多個(gè)具有多抗性和廣適性的自交系及高產(chǎn)廣適的雜交玉米新品種，僅胡學(xué)愛(ài)等[17]就其模式先后育成15個(gè)通過(guò)國(guó)家及省級(jí)審定的品種。因此，此模式在一定時(shí)期內(nèi)將引領(lǐng)研究潮流，值得推廣應(yīng)用。

1.2 技術(shù)路線構(gòu)建

奧利66號(hào)育種地(山西省)是典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受氣候影響，育成了一大批具有溫帶血系的種質(zhì)材料，經(jīng)過(guò)多年的選育應(yīng)用，其雜種優(yōu)勢(shì)已逐漸減弱，特別是在適應(yīng)性及抗性方面明顯出現(xiàn)了諸多弱點(diǎn)[11-15]。因此，圍繞提高其適應(yīng)性及抗性等方面為基礎(chǔ)的指導(dǎo)思想，確定了新的育種技術(shù)路線及雜優(yōu)模式。圖1為玉米雜交種奧利66號(hào)及雙親8639 H、F 138的選育技術(shù)路線圖。

圖1 奧利66號(hào)育種路線

2 選育過(guò)程

2.1 母本選育

自交系8639 H是以熱帶種質(zhì)543(P系)為母本，與溫帶種質(zhì)178(P系)進(jìn)行雜交；回交一代后再與熱帶種質(zhì)齊319和齊318(P系)混合花粉為父本進(jìn)行雜交，雜交后南北穿梭育種，連續(xù)自交選育；每個(gè)世代都嚴(yán)格按照目標(biāo)性狀進(jìn)行選擇，對(duì)其株型、雌雄協(xié)調(diào)性、生育期等進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)查選擇。通過(guò)8個(gè)世代運(yùn)用不同育種技術(shù)最終獲得穩(wěn)定的新種質(zhì)8639 H。

2.2 父本選育

父本F 138是以溫帶種質(zhì)W 138(Reid系)為母本，以高配合力的美國(guó)熱帶Reid Y.D.種質(zhì)U 8112為父本進(jìn)行雜交，連續(xù)自交3代；再用U 8112回交一代后連續(xù)南北穿梭育種選行、選株自交。要使選出的親本在保持U 8112原有配合力的基礎(chǔ)上，提高其抗病蟲(chóng)害能力和抗逆性。而且植株較高，花粉量大，散粉能力強(qiáng)。最終通過(guò)8個(gè)世代獲得穩(wěn)定的新自交系F 138。

2.3 育成雜交種

運(yùn)用育成系8639 H、F 138進(jìn)行了大量的測(cè)配，最后選出強(qiáng)優(yōu)組合。奧利66號(hào)連續(xù)2年田間品比試驗(yàn)平均產(chǎn)量達(dá)890.3 kg/667 m2，均超對(duì)照(農(nóng)大108)20%以上。連續(xù)3年參加山西省春播中晚熟玉米區(qū)域試驗(yàn)，增產(chǎn)點(diǎn)率分別為100%、83.3%、66.7%，最高產(chǎn)量913.1 kg/667 m2，平均產(chǎn)量718.7 kg/667 m2，3年平均超對(duì)照(鄭單958)8.7%。2010年5月28日經(jīng)山西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)五屆七次會(huì)議審定通過(guò)，審定編號(hào)為：晉審玉2010019。

3 雙親及雜交種特點(diǎn)

3.1 母本特性

8639 H具有根系發(fā)達(dá)、莖稈堅(jiān)韌，抗倒性和抗旱性強(qiáng)，且在生產(chǎn)上的適應(yīng)能力廣泛的特性。并且用對(duì)病蟲(chóng)害(例如霜霉病、銹病、葉斑病、病毒病、粒腐病以及穗螟等)具有較強(qiáng)抗性的熱帶抗源進(jìn)行了雜交轉(zhuǎn)育，使其抗病性有了明顯的提高。

3.2 父本特性

F 138具有較高的配合力，自身產(chǎn)量及抗病、抗倒性也較好，植株高大韌性好，花粉量大，散粉能力強(qiáng)。

3.3 雜交種特性

株高300 cm，穗位100 cm，雄穗分枝14～18個(gè)，花粉量充足，花藥黃色，雌雄協(xié)調(diào)，花絲粉紅色，果穗長(zhǎng)筒型，穗軸粉紅色。穗長(zhǎng)22.2 cm，穗粗5.2 cm，穗行數(shù)16.2行，行粒數(shù)40.1粒，粒色桔黃色、馬齒型，百粒重36.6 g，出籽率88.2%。

該品種最大的特點(diǎn)是株型緊湊，活桿成熟，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，抗病、抗倒性強(qiáng)，特別是對(duì)山西省的主要病害抗性突出，高抗青枯病，抗絲黑穗病、穗腐病、矮花葉病，中抗大斑病、粗縮病。耐瘠性強(qiáng)，在丘陵山區(qū)中等及中等以下肥力地也能取得很好的產(chǎn)量。

4 分析討論

北方地區(qū)應(yīng)用的玉米種質(zhì)大多是溫帶種質(zhì)資源，溫帶種質(zhì)在適應(yīng)性及抗病、蟲(chóng)等方面較差；熱帶種質(zhì)具有豐富的遺傳多樣性，它是創(chuàng)新和拓寬玉米種質(zhì)的優(yōu)選材料[18]。過(guò)去通過(guò)“逐步馴化”、“ 逐漸導(dǎo)入”等方法將熱帶種質(zhì)或群體進(jìn)行再利用，此法的缺點(diǎn)是時(shí)間長(zhǎng)、耗費(fèi)大、效率低，育成的適應(yīng)溫帶的大多是群體，而真正的自交系或雜交種少之又少[12-13]。大量的研究證明，直接應(yīng)用優(yōu)良溫帶-熱帶進(jìn)行種質(zhì)回交轉(zhuǎn)育改良具有較好的優(yōu)越性；胡學(xué)愛(ài)等通過(guò)多年的大量研究證明，直接應(yīng)用優(yōu)良溫-熱帶種質(zhì)作基礎(chǔ)，通過(guò)混合授粉、回交再自交等手法，開(kāi)創(chuàng)性的育成溫-熱帶自交系，不僅縮短了研究時(shí)間，減少了人力物力的耗費(fèi)，同時(shí)使得熱帶種質(zhì)得到充分的利用。創(chuàng)立了“瑞德×蘇灣”新的雜交模式；從而提高了玉米育種效率[13]。

溫、熱兩帶種質(zhì)進(jìn)行雜交互補(bǔ)，有效的利用了溫、熱兩帶種的特性；既增加了熱帶種質(zhì)的多抗及廣適性同時(shí)又保持了溫帶種質(zhì)優(yōu)良性狀，此外，應(yīng)用熱×溫或溫×熱模式進(jìn)行雜交組配，其特殊配合力(SCA)和一般配合力(GCA)都要高于其它雜交模式。因此，這種自交系的快速選育方法及雜優(yōu)利用模式在一段時(shí)間內(nèi)將主導(dǎo)玉米育種研究，不斷提高玉米育種效率[18-21]。

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