國審優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)加甜糯玉米品種桂甜糯525選育研究

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(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，南寧 530227)

玉米是廣西重要糧食作物和飼料作物，其中鮮食甜玉米和糯玉米近年來發(fā)展較快。隨著生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的變化，玉米加工的能力也不斷增加，提高玉米產(chǎn)品的品質(zhì)和轉(zhuǎn)化效益成為玉米發(fā)展的總體趨勢(shì)，通過多種育種手段，充分利用種質(zhì)資源，培育和開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需要的新型糯玉米新品種，才能提高農(nóng)民的自身效益。甜糯玉米類型新品種桂甜糯525的育成滿足了人們既能食用糯玉米又兼具甜玉米風(fēng)味的需要，促進(jìn)了玉米產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整[1]。桂甜糯525是以高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、營養(yǎng)好、風(fēng)味好、株高穗位高適中、果穗大而均勻、結(jié)實(shí)性好、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、抗多種病害為目的而選育的優(yōu)良甜糯玉米雜交種，該品種2013年通過廣西農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，2016年分別通過農(nóng)業(yè)部國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定和貴州省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。

1 選育目標(biāo)

鮮食玉米屬于特殊類型，對(duì)品種的要求相當(dāng)復(fù)雜[2]。地域差別以及人群不同，其食用的標(biāo)準(zhǔn)都不一樣，因此鮮食玉米的育種目標(biāo)要根據(jù)市場(chǎng)的需求確定[3]。糯玉米的食用方式總體可分用于鮮食及干粒，大部分都以食用鮮穗為主；鮮食糯玉米的口感品質(zhì)要求較高，要糯中帶香，香中帶甜，甜而不膩。因此，育種目標(biāo)首先要加強(qiáng)糯玉米的甜度，要一個(gè)玉米果穗上的顆粒既有糯質(zhì)的，也有甜質(zhì)的，甜糯隨機(jī)相間排列，保留其糯性，增強(qiáng)甜度[4]。除了增加甜度外，糯玉米的糯性、果穗的外觀、籽粒的色澤、果皮厚度、籽粒的柔嫩性等指標(biāo)也要提高。其次，要加強(qiáng)豐產(chǎn)性、抗逆性及適應(yīng)性等性狀的選擇，培育出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、株高穗位高適中、果穗大而均勻、結(jié)實(shí)性好、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、抗多種病害的優(yōu)良甜糯玉米雜交種。

2 選育過程

2.1 親本自交系的選育及特征特性

通過雜交手段對(duì)玉米自交系進(jìn)行改良和創(chuàng)制，聚會(huì)優(yōu)良性狀，從而育成新的自交系是雜交玉米育種的常用途徑[5]。在甜玉米、糯玉米選育工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行甜糯自交系的選育，廣西糯玉米育種多利用地方品種或改良種做基礎(chǔ)材料選育自交系，育成的品種可適應(yīng)當(dāng)?shù)胤N植[6]。再根據(jù)糯玉米類群劃分結(jié)果和選育目標(biāo)，組建材料，將甜質(zhì)基因?qū)雰?yōu)良的糯質(zhì)材料，或?qū)⑴促|(zhì)基因?qū)雰?yōu)良甜質(zhì)材料，正確篩選及鑒定目標(biāo)甜糯雙隱性基因是選育技術(shù)的關(guān)鍵[7]。

針對(duì)南方地區(qū)加甜糯類型玉米生產(chǎn)上存在的品質(zhì)匱乏、品質(zhì)差、產(chǎn)量低、適應(yīng)范圍窄及抗病性差等問題，在明確選系基礎(chǔ)群體的基礎(chǔ)上，以優(yōu)質(zhì)、高配、高產(chǎn)為自交系選擇目標(biāo)，利用早代大群體選優(yōu)、早測(cè)配、早選擇與高密度、強(qiáng)脅迫、嚴(yán)選擇相結(jié)合選育甜糯隱性基因玉米自交系。桂甜糯525的父本W(wǎng)T 1791是利用優(yōu)良育種群體NB群(SN 512、JN 20-32、NB 5 B 111、JNF 20-K、鄭糯61、鄭糯621、京糯F 20、京糯12、柳糯587-111等組建的糯玉米育種群體)與引進(jìn)的含超甜基因(sh2/sh2)的加超甜糯玉米組合花甜糯179雜交后代隔離混和授粉后，按照育種目標(biāo)，用系譜法結(jié)合分子標(biāo)記輔助定向選擇綜合性狀優(yōu)良且含超甜糯雙隱性基因的單株，經(jīng)反復(fù)自交純化(6代)，再混粉姐妹交(3代)選育而成的超甜糯雙隱性自交系(隱性甜基因sh2/sh2、隱性糯基因wx/wx)，該自交系含溫帶血緣較重。父本自交系WT 1791選育中，在S1～S3分離較大世代增大選擇群體，分離世代S1的基礎(chǔ)群體株數(shù)至少達(dá)到3 000株以上，選用其中的1/3優(yōu)質(zhì)的植株約1 000株自交，同時(shí)再與另外一個(gè)群體進(jìn)行測(cè)配；產(chǎn)量及抗病性狀采取高密度、強(qiáng)脅迫、嚴(yán)選擇方法，提高自交系的抗性和結(jié)實(shí)性，以表現(xiàn)型和遺傳性評(píng)定為依據(jù)，S1～S3按5 500株/667 m2密度種植，增加密度選擇壓力；在高密度條件下淘汰空稈、倒伏、畸形果穗、嚴(yán)重禿尖等植株，選擇穗形好，結(jié)實(shí)飽滿果穗，同時(shí)特別注意雙果穗植株和抗病性的選擇。該自交系春播生育期109 d，秋播82 d。幼苗長勢(shì)強(qiáng)，第1葉鞘綠色，第1葉尖端圓到匙形，第4展開葉片邊緣綠色，葉片綠色，葉緣波狀少，莖“之”字型程度弱，株高158.8 cm，穗位高78.0 cm，株型平展型，成株葉片數(shù)18～20葉，穗上部葉片輕度下彎。雄花發(fā)達(dá)，雄穗長約25.6 cm，分枝10～18條，雄穗主軸與分枝的角度中，雄穗側(cè)枝輕度下彎，花粉量大?；ㄋ庯枬M黃色，穎片基部綠色，第1、2穎色為綠色?；ńz為淡綠色，果穗著生于倒數(shù)第5～6片葉，苞葉為綠色。果穗筒型，穗長10.5～13.2 cm，穗粗約3.84 cm、穗行數(shù)12～16行，出籽率55.1%，千粒重136.5 g。籽粒超甜糯雙隱性基因型，穗軸白色。

圖1 桂甜糯525的選育遺傳系譜圖

桂甜糯525的母本YL 611是2000年選用品質(zhì)優(yōu)良、糯性好的廣西地方玉米種質(zhì)宜山糯、都安糯與產(chǎn)量高、配合力高、抗病性強(qiáng)的糯玉米優(yōu)良農(nóng)家地方種選出的一環(huán)系克洞糯雜交育成的綜合雜交種為基礎(chǔ)材料，用系普法自交6代純化選育而成的優(yōu)良糯玉米自交系(隱性糯基因wx/wx)。該自交系春播生育期107 d，秋播80 d。幼苗長勢(shì)中等，第1葉鞘紫色，第1葉尖端形狀為圓到匙，第4展開葉邊緣色為綠色，葉片綠色，株高192.4 cm，穗位高72 cm，株型平展型，成株葉片數(shù)18～19葉，穗上部葉片中度下披，穗上葉與莖桿角度中。雄花發(fā)達(dá)，長約33 cm，分枝14～23條，花粉量多，花藥飽滿黃褐色，第1、2穎均為綠色，穎片基部紫紅，雄穗主軸與分枝的角度中，雄穗側(cè)枝姿態(tài)輕度下垂，莖支持根為紫紅色，苞葉綠帶紫色，花絲淡綠色，雌雄花協(xié)調(diào)，果穗著生于倒數(shù)第5～6片葉。果穗錐型，穗長11～14 cm，穗粗3.8 cm、穗行數(shù)12～14行，出籽率81.7%，千粒重222.4 g。籽粒白色、糯質(zhì)、硬粒型，穗軸白色。

2.2 桂甜糯525的組配及鑒定

根據(jù)廣西及我國南方地區(qū)有喜愛糯玉米的消費(fèi)特點(diǎn),考慮到不同人群的需求差別選育甜糯玉米應(yīng)以糯為主，糯中帶甜, 而不是以甜為主。為達(dá)到培育又甜又糯玉米的目的, 本研究采用部分基因修飾的辦法, 用甜糯雙隱自交系與糯質(zhì)自交系測(cè)配, 使部份糯籽粒被甜基因修飾成為甜籽粒, 成為加甜型糯玉米, 即在同一果穗上使甜與糯這兩種類型的籽粒分別表達(dá), 實(shí)現(xiàn)培育具有又甜又糯風(fēng)味鮮食玉米的目的,創(chuàng)制出加甜型糯玉米類型[8]。

桂甜糯525于2010年秋季利用含甜糯雙隱性基因(sh2sh2wxwx)的自選自交系WT 1791作父本，含有單隱性糯質(zhì)基因(wxwx)的自選糯玉米自交系YL 611作母本雜交選育而成，屬于超甜糯類型，組配甜糯籽粒比為1∶3。2011年春參加本單位玉米新組合預(yù)備篩選試驗(yàn)，2011年秋季繼續(xù)參加玉米苗頭新組合產(chǎn)比試驗(yàn)和多點(diǎn)異地鑒定試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行品嘗鑒定，由于產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)突出，2012年選送參加廣西糯玉米新品種區(qū)域試驗(yàn)，其產(chǎn)量、品質(zhì)及抗性等全部達(dá)到通過廣西糯玉米區(qū)域試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 桂甜糯525選育系譜圖

桂甜糯525的選育系譜圖見圖1。

2.4 桂甜糯525特征特性

桂甜糯525屬中早熟加甜糯玉米雜交種，苗期長勢(shì)好，中、后期長勢(shì)穩(wěn)定。春播全生育期106 d，采收鮮食青果穗77 d左右，秋播全生育期90 d，采收鮮食青果穗72 d左右。該品種種子白色、硬粒糯質(zhì)型，幼苗長勢(shì)強(qiáng)，第1葉鞘色為紫色，第1葉尖端形狀為圓到匙，第4展開葉邊緣色為綠色，成株葉片數(shù)18～20葉，葉緣波狀少，莖“之”字型程度弱，苞位著落生在于倒數(shù)第6～7葉，株型平展，株高202 cm、穗位高82 cm、保綠度88%，秸稈和苞葉綠帶紫色，苞葉長短適宜而緊，雄花分枝19～25條，花藥呈紫褐色，花粉量大，穎片基部色為紫紅色，第1、2穎色均為綠色，雄穗主軸與分枝的角度大，雄穗側(cè)枝姿態(tài)輕度下彎，花絲淡綠色，雌雄花協(xié)調(diào)。果穗錐形、穗長17.0～20.0 cm，穗粗4.67 cm，穗行數(shù)14～20行，行粒數(shù)36.6，百粒重35.3 g，出籽率73.7%，籽粒白色，甜糯質(zhì)，穗軸白色。品質(zhì)好，籽粒飽滿，排列整齊，果皮薄，風(fēng)味好，制種產(chǎn)量高。

3 桂甜糯525的綜合評(píng)價(jià)

3.1 豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性

玉米品種桂甜糯525于2012年參加廣西玉米區(qū)域試驗(yàn)，2012年春季平均鮮果穗產(chǎn)量10 861.5 kg/hm2，比對(duì)照桂糯519增產(chǎn)4.6%，比對(duì)照增產(chǎn)點(diǎn)次占85.7%；秋季平均鮮果穗產(chǎn)量11 466 kg/hm2，比對(duì)照桂糯519增產(chǎn)9.3%，比對(duì)照增產(chǎn)點(diǎn)次占100.0%，一年兩季平均鮮果穗產(chǎn)量11 164.5 kg/hm2，比相鄰對(duì)照桂糯519增產(chǎn)7.0%。一年兩季參試14點(diǎn)有13點(diǎn)次比對(duì)照增產(chǎn)，比對(duì)照增產(chǎn)點(diǎn)次占92.9%。產(chǎn)量表現(xiàn)見表1。

表1 桂甜糯525在2012年廣西區(qū)域試驗(yàn)的產(chǎn)量表

由表2可以看出，玉米新品種桂甜糯525在2014年國家東南區(qū)(糯玉米)區(qū)域試驗(yàn)中平均產(chǎn)量為12 027 kg/hm2，比對(duì)照蘇玉糯5號(hào)增產(chǎn)15%，比對(duì)照增產(chǎn)點(diǎn)次占90.9%。2015年國家東南區(qū)(糯玉米)區(qū)域試驗(yàn)中平均產(chǎn)量為11 800.5 kg/hm2，比對(duì)照蘇玉糯5號(hào)增產(chǎn)9%，比對(duì)照增產(chǎn)點(diǎn)次占63.6%。2年平均鮮果穗產(chǎn)量11 914.5 kg/hm2，比相鄰對(duì)照增產(chǎn)7.0%。

由表3可以看出，玉米新品種桂甜糯525在2014年貴州省糯玉米區(qū)試中平均產(chǎn)量為11 925.0 kg/hm2，比對(duì)照黔糯968減產(chǎn)8.1%。2015年國家東南區(qū)(糯玉米)區(qū)域試驗(yàn)中平均產(chǎn)量為12 210.0 kg/hm2，比對(duì)照黔糯968減產(chǎn)2.9%，比對(duì)照增產(chǎn)點(diǎn)次28.6%。2年平均鮮果穗產(chǎn)量12 067.5 kg/hm2，比相鄰對(duì)照(12 775.5 kg/hm2)減產(chǎn)5.5%。

表2 2014—2015年國家南方區(qū)東南糯玉米區(qū)試產(chǎn)量

表3 2014—2015年貴州省糯玉米區(qū)試產(chǎn)量

3.2 品 質(zhì)

2012年廣西玉米區(qū)域試驗(yàn)兩季品質(zhì)評(píng)價(jià)匯總結(jié)果表明，桂甜糯525感觀品質(zhì)26.25分，氣味6分，色澤6分、風(fēng)味8.5分，糯性16分，柔嫩性8.25分，皮薄厚15分，品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)匯總評(píng)分為86分，按國家區(qū)試鮮食玉米感官等級(jí)指標(biāo)評(píng)為二級(jí)，居參試糯玉米第3位，比對(duì)照高1分。在2015年國家東南區(qū)(糯玉米)區(qū)域試驗(yàn)中品質(zhì)品嘗專家綜合評(píng)分為86.6分。揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院測(cè)定：支鏈淀粉/總淀粉97.57%，皮渣率9.7%。

桂甜糯525能很好地綜合甜糯玉米的優(yōu)點(diǎn)，糯香中帶甜而不膩、風(fēng)味更佳，在價(jià)格高于甜玉米和糯玉米的情況下仍深受消費(fèi)者青睞。

3.3 適應(yīng)性

桂甜糯525分別在2013年、2016年通過了廣西、貴州和國家東南區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。另外，因父本W(wǎng)T 1791含有較重的溫帶血緣，該品種在湖北省、四川省、云南省、河南省等地進(jìn)行試種或示范展示，品質(zhì)、產(chǎn)量、抗性等均表現(xiàn)優(yōu)良。因此該品種在我國黃河以南的大部分地區(qū)均可以種植，適應(yīng)性廣泛。

3.4 抗病性

2012年廣西農(nóng)科院微生物研究所兩季抗病蟲接種鑒定結(jié)果表明，桂甜糯525抗大斑病，中抗小斑病，中抗紋枯病，感銹病，中抗莖腐病。2015年四川農(nóng)科院植保所接種鑒定結(jié)果：感大斑病，高感絲黑穗病、莖腐病和灰斑病，中抗小斑病、紋枯病和穗腐病，抗倒性較好。2015年中國農(nóng)科院作科所抗性接種鑒定：感小斑病、抗腐霉莖腐病、抗紋枯病。

3.5 制種性

在嚴(yán)格隔離條件下，制種時(shí)父母本行比1∶(5～6)，母本種植密度為3 800～4 200株/667 m2，父本種植密度為3 800株/667 m2；父、母本同期播種。桂甜糯525商用F1雜交種子為糯玉米，百粒重較高，一般制種產(chǎn)量都顯著高于甜玉米雜交種、雜交種發(fā)芽力和發(fā)芽勢(shì)也較強(qiáng)。

4 選育經(jīng)驗(yàn)

4.1 重視利用廣西當(dāng)?shù)氐牡胤椒N質(zhì)和外引種質(zhì)

廣西糯玉米地方品種資源豐富，經(jīng)過長期馴化選擇保留到目前還在種植的地方糯玉米品種如宜山糯、都安本地糯都具有糯性品質(zhì)好、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣等優(yōu)良性狀，但同時(shí)也常常帶有植株高、穗位高、株型不好、不抗倒、產(chǎn)量低、皮厚渣多、配合力低等不良性狀，在育種上很難直接利用這些種質(zhì)選育出優(yōu)育糯玉米自交系；引進(jìn)(主要是溫帶)的種質(zhì)雖品質(zhì)較佳、株型好、植株穗位低，但由于不適應(yīng)廣西高溫高濕的環(huán)境條件，抗病力差，穩(wěn)產(chǎn)性較差。

雜交組合的選配是糯玉米種質(zhì)育種創(chuàng)新成功的關(guān)鍵，本研究育種目標(biāo)一方面要突出鮮食品質(zhì)性狀，另一方面還要兼顧產(chǎn)量、抗性和廣適性，具有較高的難度。根據(jù)多年的育種經(jīng)驗(yàn)和豐富的后代材料積累，結(jié)合種質(zhì)材料類群劃分結(jié)果，采用“溫(改良外引種質(zhì))×熱(當(dāng)?shù)胤N質(zhì))”雜優(yōu)模式進(jìn)行大規(guī)模測(cè)配雜交組合，達(dá)到不同地域間及不同親本來源間優(yōu)良糯玉米種質(zhì)材料實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，最終選育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、廣適的糯玉米品種種桂甜糯525。

4.2 強(qiáng)化育種環(huán)境的選擇壓力

本研究在高密度、低氮量、干旱及多年多點(diǎn)多環(huán)境等強(qiáng)脅迫條件下，對(duì)育種材料和組合的品質(zhì)、豐產(chǎn)性、抗病性、抗逆能力、農(nóng)藝性狀以及配合力等方面進(jìn)行嚴(yán)格選擇，提高了品種及自交系的抗逆能力，增強(qiáng)了品種的適應(yīng)性。

5 結(jié) 論

通過傳統(tǒng)育種和分子標(biāo)記輔助育種等多種育種方法，充分利用當(dāng)?shù)睾屯鈦矸N質(zhì)資源，使優(yōu)良基因充分聚合，培育出適應(yīng)市場(chǎng)需要的新型糯玉米——桂甜糯525，滿足了人們既能食用糯玉米又兼具甜玉米風(fēng)味的需要。該品種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)，且營養(yǎng)高、風(fēng)味佳、外觀優(yōu)，自大面積推廣以來，顯著增加了種植農(nóng)民的收入和生產(chǎn)企業(yè)的效益，有效促進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。