25份美國(guó)早熟玉米自交系抗病性評(píng)價(jià)與利用研究

石運(yùn)強(qiáng) 金振國(guó) 高 利 孫艷杰 邵 勇 魏國(guó)才 南元濤 唐 銘 董曉慧

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，綏化152052）

我國(guó)早熟玉米種質(zhì)資源匱乏已成為選育突破性早熟品種的重要限制因素之一，國(guó)外優(yōu)良種質(zhì)資源的引進(jìn)、改良和創(chuàng)新，是拓寬我國(guó)早熟玉米種質(zhì)資源基礎(chǔ)的重要途徑。而在眾多國(guó)家選育的玉米種質(zhì)資源中，美國(guó)種質(zhì)系譜來(lái)源清晰，遺傳變異豐富，從中鑒別和篩選有利的等位基因供體來(lái)拓展我國(guó)玉米種質(zhì)基礎(chǔ)是提高我國(guó)玉米種質(zhì)資源多樣性的有效途徑[1]；同時(shí)，美國(guó)種質(zhì)目前在我國(guó)玉米育種試材中已占有較大的比例，育種實(shí)踐證明，將美國(guó)種質(zhì)與傳統(tǒng)核心種質(zhì)系統(tǒng)之間進(jìn)行有利基因的漸滲是可行的[2]；另外通過(guò)大量學(xué)者的研究得出利用和創(chuàng)新美國(guó)種質(zhì)是拓寬我國(guó)種質(zhì)資源，提高育種效率的重要途徑，引進(jìn)和利用外來(lái)優(yōu)良種質(zhì)是我國(guó)近代玉米育種的重要途徑之一[3]。為此，本試驗(yàn)以熟期早、自然環(huán)境條件下抗病性、抗倒伏等綜合性狀表現(xiàn)較好的25份美國(guó)玉米自交系及4個(gè)黑龍江省骨干系測(cè)驗(yàn)種進(jìn)行本次研究，通過(guò)明確25份美國(guó)自交系對(duì)大斑病、絲黑穗病、莖腐病等黑龍江省主要發(fā)生病害的抗性等級(jí)及對(duì)其雜交組合進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，提出優(yōu)良美系的改良與利用策略；同時(shí)篩選出優(yōu)良高產(chǎn)的雜交組合。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗(yàn)材料為2013年國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系公開(kāi)發(fā)放的美國(guó)自交系，經(jīng)過(guò)2013年和2014年2年的自然田間鑒定，篩選出25份熟期早（在黑龍江省綏化地區(qū)從出苗至成熟生育日數(shù)105~115d），自然環(huán)境條件下抗病性、抗倒伏等綜合性狀表現(xiàn)較好的美國(guó)玉米自交系進(jìn)行本次研究。4個(gè)測(cè)驗(yàn)種為K10，綏系709，綏系614，綏系205。其中K10為黑龍江省曾大面積推廣的品種龍單13母本，承接了其改良親本長(zhǎng)3的高配合力、高容重和優(yōu)質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，而且改變了長(zhǎng)3的雄花分枝少、花粉量少等缺點(diǎn)，可以說(shuō)是源于長(zhǎng)3而勝于長(zhǎng)3[4]；綏系709是黑龍江省主推品種綏玉23的父本，株型清秀、緊湊、耐密植，用綏系709組配的雜交組合，播種后耐低溫、寡照、早發(fā)性強(qiáng)、果穗封頂性好、不易禿尖、籽粒容重高、色澤佳、商品性好[5]。后兩個(gè)測(cè)驗(yàn)種為現(xiàn)在黑龍江省主推品種德美亞1號(hào)雙親的改良系，配合力高、耐密植、應(yīng)用前景廣闊。血緣等內(nèi)容詳見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2015年在綏農(nóng)科技園區(qū)試驗(yàn)地種植授粉材料。采用NCII遺傳交配設(shè)計(jì)，利用25份美國(guó)自交系及4個(gè)測(cè)驗(yàn)種組配100個(gè)雜交組合，進(jìn)行田間綜合鑒定和產(chǎn)量分析。25份美國(guó)自交系做母本，4行區(qū)，行長(zhǎng)2m，壟距 0.65m，株距0.2m；4個(gè)測(cè)驗(yàn)種做父本，2行區(qū)，行長(zhǎng)5m，壟距0.65m，株距0.2m，錯(cuò)期3次。播種時(shí)先播種第1期父本，5d后第2期父本與母本同期播種，再過(guò)5d播種第3期父本，保障授粉花期。2016年在綏農(nóng)科技園區(qū)試驗(yàn)地，對(duì)100個(gè)雜交組合進(jìn)行田間鑒定試驗(yàn)，通過(guò)供試組合親本的平均熟期，最終確定對(duì)照選用黑龍江省第三積溫帶主栽品種德美亞3號(hào)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，2行區(qū)，行長(zhǎng)5m，行距0.65m，株距0.2m，試驗(yàn)密度7.5萬(wàn)株/hm2。

表1 4個(gè)測(cè)驗(yàn)種與25份美國(guó)自交系的名稱(chēng)及血緣

2016年在綏農(nóng)科技園區(qū)試驗(yàn)地對(duì)25份美國(guó)自交系進(jìn)行田間種植與病害接種鑒定，大斑病接種鑒定與絲黑穗病接種鑒定均采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，單行區(qū)，3次重復(fù)，行長(zhǎng)4m，行距 0.65m，株距0.1m，試驗(yàn)密度15萬(wàn)株/hm2。以上田間管理均同大田。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目與方法 抽絲期。一個(gè)雜交組合或自交系當(dāng)日抽絲植株數(shù)占植株總數(shù)的50%時(shí)，即為抽絲期。

大斑病等級(jí)。1級(jí)：葉片無(wú)病斑或僅在穗位以下葉片上有零星病斑，病斑占葉片面積的5%以下，抗性評(píng)價(jià)為高抗（HR）；3級(jí)：穗位下部葉片上有少量病斑，病斑占葉片面積的6%~10%，穗位上部有零星病斑，抗性評(píng)價(jià)為抗?。≧）；5級(jí)：穗位下部葉片上病斑較多，病斑占葉片面積的11%~30%，穗位上部有少量病斑，抗性評(píng)價(jià)為中抗（MR）；7級(jí)：穗位下部葉片或穗位上部葉片上有大量病斑，病斑相連，占葉片面積的 31%~70%，抗性評(píng)價(jià)為感病（S）；9級(jí)：全株葉片基本為病斑覆蓋，葉片枯死，抗性評(píng)價(jià)為高感（HS）。

絲黑穗病等級(jí)。1級(jí)：病株率為0%~1.0%，抗性評(píng)價(jià)為高抗（HR）；3級(jí)：病株率為 1.1%~5.0%，抗性評(píng)價(jià)為抗?。≧）；5級(jí)：病株率為 5.1%~10.0%，抗性評(píng)價(jià)為中抗（MR）；7級(jí)：病株率為 10.1%~40.0%，抗性評(píng)價(jià)為感?。⊿）；9級(jí)：病株率為 40.1%~100%，抗性評(píng)價(jià)為高感（HS）。病株率（%）=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用王曉鳴[6]提出的抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。

單株產(chǎn)量：14%含水量的單株籽粒產(chǎn)量?？挤N時(shí)含水量：用測(cè)水儀進(jìn)行籽粒含水量測(cè)定，儀器型號(hào)LDS-IG。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高產(chǎn)抗病組合篩選 高產(chǎn)是作物育種不變的主要目標(biāo)之一。在保證較高產(chǎn)量的同時(shí)，適宜的熟期、較高的抗逆性是評(píng)價(jià)玉米雜交組合優(yōu)劣的基本指標(biāo)。從表2可以看出，比對(duì)照增產(chǎn)的10個(gè)雜交組合中，病害中抗或中抗以上且比對(duì)照增產(chǎn)5%以上的雜交組合有5個(gè)：C110×K10、C93×綏系614、C174× 綏 系 614、C100×K10、C110× 綏 系 205。在這5個(gè)組合中，C110×K10由于考種時(shí)含水量達(dá)到27.0%，超出對(duì)照的37.8%而淘汰；組合C110×綏系205由于考種時(shí)含水量為25.6%，超出對(duì)照的30.6%，且成熟期比對(duì)照超標(biāo)3d而淘汰。最終篩選出病害中抗或以上、比對(duì)照增產(chǎn)5%以上、綜合性狀優(yōu)良的雜交組合3個(gè)：C93×綏系614、C174×綏系614、C100×K10。

表2 比對(duì)照增產(chǎn)的10個(gè)雜交組合

2.2 耐密、抗?。ㄖ锌够蛞陨希└牧挤N質(zhì)篩選 中國(guó)眾多育種者在實(shí)踐中總結(jié)出：我國(guó)玉米生產(chǎn)上每一次新品種的更新?lián)Q代都與新種質(zhì)的創(chuàng)新、利用密不可分，外來(lái)種質(zhì)特別是美國(guó)玉米種質(zhì)是我國(guó)玉米自交系創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)材料[7]。同時(shí)，用美國(guó)玉米種質(zhì)育成的自交系綜合性狀優(yōu)良，與國(guó)內(nèi)種質(zhì)地理遠(yuǎn)緣，普遍具有配合力高、根系發(fā)達(dá)、抗倒性強(qiáng)、品質(zhì)好、粒商品性好等諸多優(yōu)點(diǎn)[8-9]。在本研究中利用美國(guó)玉米自交系進(jìn)行種質(zhì)改良，篩選出了對(duì)莖腐病、大斑病、絲黑穗病的病害抗性為中抗或以上，且綜合性狀表現(xiàn)良好的3個(gè)選系組合：C62×綏系205、C174× 綏系 614、C137× 綏系 709（表 3）。目前這3個(gè)選系組合已進(jìn)入F2，其中C62×綏系205還具有株形清秀、抗倒伏、籽粒容重高、脫水快等多優(yōu)性狀集成的優(yōu)點(diǎn)。

表3 選系組合在7.5萬(wàn)株/hm2種植密度下抗性鑒定結(jié)果

2.3 抗病自交系篩選 玉米絲黑穗病是中國(guó)北方春玉米區(qū)的重要病害之一[10]。25份美國(guó)自交系經(jīng)田間人工接種玉米絲黑穗病菌評(píng)價(jià)分析表明（表4），對(duì)玉米絲黑穗病表現(xiàn)中抗或以上的材料有23份，占總材料數(shù)的92%，說(shuō)明本試驗(yàn)所選的這批材料對(duì)我國(guó)北方的主要病害玉米絲黑穗病的抗性較好；在大斑病人工接種鑒定中表現(xiàn)高抗的自交系有2份，表現(xiàn)抗病和中抗的自交系有10份，而表現(xiàn)高感的自交系有3份，感病自交系10份，總體表現(xiàn)為高抗與高感、抗病與感病材料占比大體相等；在莖腐病田間自然發(fā)病鑒定中，表現(xiàn)抗病和中抗的自交系有13份，而表現(xiàn)高感的自交系有3份，感病自交系9份，總體表現(xiàn)為抗病與感病材料占比大體相等，但缺乏高抗抗源。從表4看，綜合表現(xiàn)良好（各項(xiàng)病害中抗或以上且無(wú)其他不良性狀）的美早系有C62、C93、C137、C155、C174共5個(gè)自交系，可在種質(zhì)改良中做優(yōu)良抗病供體?？傊?，在組配雜交組合時(shí)要注意親本間的抗性互補(bǔ)，在種質(zhì)改良中要注意利用抗病基因的累加效應(yīng)。

3 結(jié)論與討論

黑龍江省早熟區(qū)品種結(jié)構(gòu)單一，主栽品種德美亞系列已在本省早熟區(qū)連續(xù)種植多年，品種優(yōu)勢(shì)逐漸退化。優(yōu)異種質(zhì)資源的引進(jìn)、利用與創(chuàng)新，選育早熟優(yōu)良新品種迫在眉睫。由于黑龍江省生態(tài)條件的特殊性及其對(duì)種質(zhì)資源要求的特殊性，在開(kāi)展早熟、高產(chǎn)、抗病、耐密植玉米種質(zhì)引入與創(chuàng)新時(shí)，首先要對(duì)外引國(guó)內(nèi)外優(yōu)良自交系進(jìn)行產(chǎn)量、抗性等性狀的鑒定與評(píng)價(jià)。其一是篩選出在本省生態(tài)環(huán)境條件下能直接應(yīng)用的美國(guó)早熟玉米自交系；其次要對(duì)外來(lái)種質(zhì)資源進(jìn)行科學(xué)分析與評(píng)價(jià)，進(jìn)行種質(zhì)改良與創(chuàng)新，逐步從根本上解決黑龍江省早熟、適合機(jī)械化等多優(yōu)玉米種質(zhì)資源匱乏的局面。為豐富黑龍江省玉米種質(zhì)資源，玉米遺傳育種工作者開(kāi)展了引進(jìn)和利用外來(lái)優(yōu)良種質(zhì)的研究，通過(guò)對(duì)外引種質(zhì)的馴化改良，選育優(yōu)良自交系，同時(shí)組配了一些雜交種[11]。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)25份美早系及其組配的100份雜交組合進(jìn)行田間鑒定與數(shù)據(jù)分析，篩選出了優(yōu)良雜交組合3份、適合本區(qū)域直接利用的美國(guó)自交系5個(gè)以及改良種質(zhì)3份，豐富了黑龍江省熟期早、抗逆性強(qiáng)等綜合性狀表現(xiàn)良好的材料基礎(chǔ)與遺傳基礎(chǔ)。

表4 25份美早系在15萬(wàn)株/hm2種植密度下的抗病性鑒定結(jié)果

在研究中美早系C174抗莖腐病，中抗大斑病，抗玉米絲黑穗病，綜合性狀好，同時(shí)其組配組合C174×綏系614比對(duì)照增產(chǎn)10.77%，抗病性好，抗倒伏，綜合表現(xiàn)優(yōu)良。既能夠在黑龍江省直接組配利用，又能夠進(jìn)行種質(zhì)改良，擴(kuò)增黑龍江省優(yōu)良種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)，具有非常大的應(yīng)用價(jià)值。美早系C93抗病性好，組配的雜交組合C93×綏系614比對(duì)照增產(chǎn)13.42%，綜合表現(xiàn)優(yōu)良。適合直接與黑龍江省的骨干親本進(jìn)行廣泛組配，篩選優(yōu)良雜交種。美早系C62抗病性好，組配的雜交組合C62×綏系205在15萬(wàn)株/hm2密度下表現(xiàn)為：果穗不禿尖、苞葉薄、粒深、容重高、商品性好，植株清秀、抗病性好、抗倒性強(qiáng)，耐密、適機(jī)收。利用C62在本省進(jìn)行種質(zhì)改良，能夠豐富黑龍江省早熟、質(zhì)優(yōu)、耐密、適機(jī)收種質(zhì)基礎(chǔ)。美國(guó)玉米生產(chǎn)的機(jī)械化程度世界領(lǐng)先，其種質(zhì)中適合機(jī)械化性狀的相關(guān)基因豐富，為了更深入、有效地挖掘與利用美國(guó)玉米自交系的適合機(jī)械化特性，今后還將從籽粒成熟時(shí)的含水量、脫水速度等關(guān)鍵方面進(jìn)行深入研究。