水果甜玉米選育方法探討

譚禾平，趙福成，韓海亮，包斐，樓肖成，陳斌，侯俊峰，王桂躍

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 玉米與特色旱糧研究所，浙江 東陽 322100)

甜玉米(ZeamaysL.SaccharataSturt)是玉米屬(ZeamaysL.)的一個亞種[1]。在乳熟期，甜玉米籽粒中的葡萄糖、蔗糖、果糖等糖分含量是普通玉米的2～8倍，蛋白質(zhì)含量在13%以上，其中以水溶性蛋白為主；粗脂肪含量達(dá)9.9%，比普通玉米高出1倍左右；此外甜玉米籽粒中還富含多種營養(yǎng)元素[2]?？诟星逄鹚啵けo渣，可以生吃的一類甜玉米被稱為水果甜玉米，該類型甜玉米的推廣，使得玉米市場價值有一個質(zhì)的提升，長三角地區(qū)一些適合促早栽培的優(yōu)質(zhì)甜玉米667 m2效益可達(dá)萬元以上。無論是從營養(yǎng)價值還是食用口感，甜玉米越來越受消費者的青睞。然而我國目前市場上主推的甜玉米品種大部分株型高大，生育期普遍過長，不太適宜促早栽植，且抗倒伏能力較差，部分從國外引進(jìn)的溫帶型甜玉米品種雖然品質(zhì)較好，生育期早，但適應(yīng)性差，耐熱性、抗病性較差，這嚴(yán)重影響了甜玉米的進(jìn)一步推廣和農(nóng)民的生產(chǎn)積極性。本文重點探討選育綜合性狀優(yōu)良、符合生產(chǎn)需求的水果甜玉米新品種的方法。

1 品種選育目標(biāo)

1.1 品質(zhì)優(yōu)良

甜度達(dá)到15度以上，適口性好，風(fēng)味純正，皮薄渣少，生食蒸煮兩宜。

1.2 果穗商品性好

籽粒排列整齊，籽粒深度適宜，色澤光亮一致，禿尖少，穗型美觀，苞葉完整無露尖。

1.3 生育期早

浙中地區(qū)設(shè)施早春栽培品種，生育期比對照品種超甜4號早7 d以上。

1.4 抗倒性好

植株高度150～200 cm，莖稈粗壯，次生支持根系發(fā)達(dá)，抗倒性好。

1.5 較好的適應(yīng)性

具有較好抗病性，對紋枯病、葉斑病的抗性達(dá)中抗以上。具有一定的耐熱性，長三角地區(qū)3月底至4月下旬均能種植，后期受高溫影響較小，并適合秋季種植。

1.6 產(chǎn)量適宜

帶苞葉單穗重300 g以上，去苞葉220 g以上，平均帶苞葉667 m2產(chǎn)量800 kg以上。

2 基礎(chǔ)材料

2.1 溫帶材料

具有溫帶血緣的早熟優(yōu)質(zhì)矮稈型水果玉米品種資源，如雪甜7401、金銀208、晶煌17和雙萃2750等育成品種或其后代選系，這類材料的共有特性是生育早、品質(zhì)優(yōu)、株型較矮。這些品種資源基本具備選育目標(biāo)中的多項要求，更容易選擇符合育種目標(biāo)的后代選系，但是抗逆性不理想。

2.2 亞熱帶材料

適應(yīng)性較好的亞熱帶種質(zhì)材料，如華珍系列、浙甜系列、粵甜系列等亞熱帶品種及其后代選系。

2.3 熱帶材料

產(chǎn)量高、耐熱的熱帶材料，如先甜5號、泰王、廣良甜27、太陽花等泰系品種及其后代選系。

3 選育方法

3.1 二環(huán)系選系

以優(yōu)良品種為基礎(chǔ)種質(zhì)材料直接進(jìn)行二環(huán)系選系。F1代大量自交，擴(kuò)大選系規(guī)模。F2代加大穗行選擇規(guī)模，田間記錄生育期、花期協(xié)調(diào)性、抗倒及抗病蟲性等性狀，每穗行選優(yōu)良植株套袋自交，根據(jù)自交日期推測果穗成熟期，并記錄套袋果穗編號，籽粒灌漿乳熟期(果穗鮮食最佳采收期)小心將上半部果穗苞葉掀開，將上半部分小心折斷摘出進(jìn)行品嘗鑒定，可直接小口生吃品嘗，記錄該果穗品質(zhì)指標(biāo)，果穗剩下部分用作留種，這種半穗品嘗半穗留種法很有針對性、很準(zhǔn)確地選擇品質(zhì)優(yōu)良的后代選系；后期數(shù)據(jù)整理匯總，結(jié)合選擇株型綜合性狀優(yōu)良的穗行，行內(nèi)單株選擇商品性狀及品質(zhì)性狀最好的留種果穗，使籽粒充分成熟老化，并種成下個穗行。繼續(xù)進(jìn)行下代的自交選擇，直至穩(wěn)定純合。二環(huán)系選擇的優(yōu)勢是選擇速度快，操作簡單易行。這種選育方法容易選擇出品質(zhì)性狀極好的自交系，但是選育的自交系遺傳基礎(chǔ)偏窄[3-4]，如雪甜7401后代選系BS74-58、晶煌17后代選系HS17-2、先甜5號后代選系HT5-3均通過這種方法選育而成。

3.2 群體輪回選系

創(chuàng)建溫×溫(以溫帶材料為種質(zhì)基礎(chǔ)材料創(chuàng)建的群體)、溫×亞熱(以溫帶材料和亞熱帶材料為混合種質(zhì)基礎(chǔ)材料創(chuàng)建的群體)、溫×熱(以溫帶材料和熱帶材料為混合種質(zhì)基礎(chǔ)材料創(chuàng)建的群體)3種類型群體，將基礎(chǔ)材料種子按等量比例混合，隔離種植成F1代群體，讓其自由散粉，籽粒老熟后收取果穗混合脫粒，隨機(jī)取部分種子再種植F2代群體，以此方法再接著種下一代F3代群體，使品種間基因型充分混勻，打破基因連鎖，形成一個多基因混合群體，將F3代群體老熟后收取果穗混合脫粒，取部分種子再種植下一代F4代群體。F4代群體及以下可逐代進(jìn)行群體輪回選擇改良，淘汰不良株系，形成綜合性狀優(yōu)良的多基因混合體Fn。在Fn代選擇符合選育目標(biāo)要求的植株套袋自交，采用半穗品嘗半穗留種法進(jìn)行品質(zhì)篩選，當(dāng)選果穗繼續(xù)進(jìn)行下代穗行選擇和單株選擇自交，直至穩(wěn)定純合。群體輪回改良的目的是聚合更多的有利基因，從而在群體選系中更容易獲得綜合性狀優(yōu)良的自交系[5]。如通過以溫×溫群體選育的C1BS-28自交系，具有矮稈、優(yōu)質(zhì)、極早熟、甜度高的特點；通過溫×亞熱群體選育的自交系C2HS-359具有優(yōu)質(zhì)、早熟、抗病等特點；通過溫×熱群體選育的自交系C3HTS-57具有優(yōu)質(zhì)、抗病、耐熱等特點。群體輪回選系相對二環(huán)系選擇花費時間更長，需要長期的育種規(guī)劃。

3.3 回交轉(zhuǎn)育選系

將亞熱帶和熱帶材料對溫帶材料進(jìn)行回交，可有效提升溫帶材料的基礎(chǔ)抗性，但優(yōu)良品質(zhì)指標(biāo)容易發(fā)生改變。如以雪甜7401后代二環(huán)選系BS74-58為非輪回親本，以華珍后代選系華4為輪回親本作回交轉(zhuǎn)育而成的自交系BS58-華4，明顯提高了小斑病抗性，但是也增加了籽粒果皮的厚度。

3.4 單倍體選系

單倍體選系是近年來流行的一種選育自交系的新技術(shù)，它是通過選擇合適的誘導(dǎo)系進(jìn)行雜交誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體籽粒，再通過化學(xué)加倍或自然加倍產(chǎn)生100%純合自交系的選育方法[6]。這種選系方法可直接從任意類型表現(xiàn)出色的優(yōu)良株系進(jìn)行單倍體選系，可直接對現(xiàn)有優(yōu)良品種或優(yōu)良群體進(jìn)行單倍體選系，選系方法快速高效，選育的自交系高度純合一致，如李高科等[7]利用粵甜13為母本、誘導(dǎo)系MT-2為父本，通過單倍體加倍成功繁殖79份DH系。這種選系方法需要選擇誘導(dǎo)率高的誘導(dǎo)系和相適宜的誘導(dǎo)方法，此外單倍體的挑選效率、準(zhǔn)確性以及自然加倍效率低是該技術(shù)應(yīng)用的主要限制環(huán)節(jié)[8]。

4 培育條件

4.1 本地繁殖材料的栽培要求

由于優(yōu)質(zhì)甜玉米皮薄渣少，種子內(nèi)含物少，特別是自交代數(shù)越高的材料相對出苗更困難，苗勢更弱。優(yōu)質(zhì)溫帶種質(zhì)材料喜溫不喜熱，后期溫度過高易感紋枯病、大小斑病及銹病等，引發(fā)植株發(fā)育不正常，甚至還可能導(dǎo)致花粉敗育。不恰當(dāng)?shù)姆N植管理可能導(dǎo)致這類材料的流失，對后代選擇增加困難和不確定性。所以這類溫帶型優(yōu)質(zhì)育種材料應(yīng)該給它創(chuàng)造較適宜的土壤溫濕度條件。建議早代選擇可在室外大田進(jìn)行，提高選擇壓力，選擇適應(yīng)好抗病性強(qiáng)的早代株系，后期多代自交系選擇建議改為促早育苗移栽，大棚種植，為其創(chuàng)造較適宜的土壤溫濕度條件和氣候條件。

4.2 南繁

可選擇海南冬季進(jìn)行加代和擴(kuò)繁，充分利用冬季海南光熱資源優(yōu)勢，使玉米的繁育代數(shù)每年由浙江2代通過南繁加1代擴(kuò)大為3代，提高玉米自交系純合的速度，從而縮短玉米品種的育成時間。海南優(yōu)越適宜的氣候及土壤條件使得玉米出苗率高，苗勢強(qiáng)，植株長勢好，花粉充足，田間授粉時間更長，自交和組合組配效率更高，籽粒灌漿更為飽滿，千粒重和種子質(zhì)量大為提高。海南冬季氣候條件對于多種類型的種質(zhì)材料生長均較適宜，但是也容易使得病蟲害高發(fā)，早代材料可提高材料抗病蟲的選擇壓力，高代材料需加強(qiáng)相應(yīng)病蟲害的防治和肥水管理。

5 組配模式

5.1 親本來源不同的組配模式

溫×溫模式。這種模式選育出的品種品質(zhì)優(yōu)良，能很好地繼承雙親優(yōu)良的籽粒品質(zhì)性狀，具有溫帶玉米特有的早熟矮稈等特點，但也有溫帶血緣共有的抗性差的缺點。如BS74-58×C1BS-28組配的新組合白甜225在溫州示范種植，表現(xiàn)與雪甜7401熟期相仿，生育期比對照超甜4號早7～8 d，株高170 cm左右，帶苞葉單穗重在330 g左右，籽粒純白，色澤光亮，品質(zhì)表現(xiàn)適口性好、皮薄無渣，甜度高達(dá)18度以上。大棚早春栽培品種選育可采用這種組配模式；溫×亞熱模式。這種模式可提高選育品種的抗逆性。如BS74-58×SD205組配的新組合脆甜258，平均667 m2產(chǎn)量800 kg左右，浙江省區(qū)試生育期81.1 d，比對照超甜4號短2.7 d，株高161 cm，穗位高54.6 cm，空稈率0%，倒伏率0%，倒折率0%，帶苞葉單穗重320 g左右，甜度15～17度，籽粒色澤亮麗，口感清甜爽脆，品種適應(yīng)性相對溫帶品種雪甜7401明顯增強(qiáng)，浙中地區(qū)春秋季均可種植，浙江地區(qū)露地栽培品種可采用這種組配模式。

溫×熱模式。這種模式進(jìn)行雙親組配，因親緣關(guān)系大，容易選育出高產(chǎn)大穗的玉米品種[9]。這種模式組配的品種耐熱性較好，產(chǎn)量高，但生育期可能偏晚，植株高大，對設(shè)施促早栽培和抗倒性均不利。如溫×熱雜交組合C1BS-28×HT5-3表現(xiàn)生育期87 d，比對照超甜4號長3 d，株高230 cm，穗位高110 cm，空稈率0%，倒伏率15%，倒折率0%，帶苞葉單穗重420 g左右，甜度15～18度，生育期受親本HT5-3晚熟的影響明顯推遲，植株抗倒性較差。

5.2 雙雜優(yōu)群模式

根據(jù)特殊配合力(SCA)劃分種質(zhì)群的組配模式，將種質(zhì)材料依據(jù)SCA劃分成2個雜種優(yōu)勢群(A×B模式)[10]。以Reid 種質(zhì)的掖478和四平頭種質(zhì)的黃早四代表2種不同種質(zhì)材料的普通玉米自交系的標(biāo)準(zhǔn)測驗種[11]，采用NCⅡ設(shè)計對數(shù)個骨干甜玉米自交系組合后代產(chǎn)量進(jìn)行配合力分析，通過SCA分析將種質(zhì)材料劃分為A、B兩群。在兩大種群中分別選取有代表性的SCA正效應(yīng)值較大的2個骨干甜玉米自交系作為甜玉米標(biāo)準(zhǔn)測驗種，再對其他甜玉米材料進(jìn)行種群劃分。如通過這種方式找到的代表A群的BS74-58和代表B群的蘭158 2個甜玉米自交系測驗種。A×B模式對不同血緣的基因型混雜材料或來源不清的親本材料進(jìn)行雜優(yōu)群歸類，這為后代組配高產(chǎn)品種指明了方向，提高了組配效率。通過這種模式可將在分屬2種不同類群的綜合性狀優(yōu)良的自交系進(jìn)行組配，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)抗逆高產(chǎn)新組合。如BS74-58×蘭158組合表現(xiàn)生育期比對照超甜4號早4 d，株高200 cm左右，帶苞葉單穗重450 g以上，口感皮薄渣少品質(zhì)優(yōu)良，甜度15～18，適應(yīng)性好，充分展現(xiàn)早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆等優(yōu)秀玉米品種綜合特性。