高產(chǎn)多抗糧飼兼用玉米陜科9號品種選育與利用

孟慶立，張宏軍，范春燕，雷格麗，高 敏，張仁和，王國興，裴文東

(1.寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,陜西 岐山 722499；2.陜西省種子管理站,陜西 西安 710000；3.寶雞迪興農(nóng)業(yè)科技有限公司,陜西 眉縣 722300；4.西北農(nóng)林科技大學(xué),陜西 楊凌 712100；5.安徽豐樂種業(yè)股份有限公司，安徽 合肥 230000)

發(fā)展糧飼兼用型玉米有助于解決糧食和飼草爭地矛盾，而逆境是影響玉米實現(xiàn)產(chǎn)量潛力的最大限制因素。近年來，全球氣候復(fù)雜多變，災(zāi)害性天氣頻繁出現(xiàn)，導(dǎo)致包括玉米在內(nèi)的各種農(nóng)作物產(chǎn)量受損，對糧食安全形成巨大威脅。在實踐中，許多玉米品種由于抗逆性差，年際和區(qū)域間產(chǎn)量失穩(wěn)，給市場推廣和農(nóng)民種植帶來潛在風(fēng)險。因此，在糧飼兼用型玉米品種的選育過程中，應(yīng)根據(jù)育種目標(biāo)，首先考慮抗逆性，在此基礎(chǔ)上注重對籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量的考量。

1 育種目標(biāo)

1.1 抗逆性

1.1.1 抗病性 中抗莖、葉、穗部病害，主要包括莖腐病、大斑病、小斑病、穗粒腐病和絲黒穗病。

1.1.2 耐旱性 在玉米生長期內(nèi)降雨量350 mm左右可完成生育進程，ASI(散粉至吐絲間隔)<3 d。

1.1.3 抗倒性 次生根發(fā)生較早(灌漿前)，成熟期莖稈第3節(jié)間抗穿刺強度>60 N·mm-2，收獲期倒伏株率<3%，無倒折。

1.2 豐產(chǎn)性

穗長20 cm以上，穗行數(shù)16行以上，行粒數(shù)35粒以上,果穗均勻，春播產(chǎn)量10 500 kg·hm-2左右，產(chǎn)量較當(dāng)?shù)貙φ崭?%以上。

1.3 糧飼兼用

蠟熟期生物產(chǎn)量>60 t·hm-2，收獲期葉片持綠良好，籽粒含水量<35%，籽粒品質(zhì)達到國家一級標(biāo)準(zhǔn)。

2 選育方法

2.1 遺傳類群劃分

選取80份常用自交系，在苗期提取葉片DNA，將樣品送至北京中玉金標(biāo)記公司，利用10K SNP芯片進行遺傳分析，通過與40份標(biāo)準(zhǔn)樣品的比對，劃分遺傳類群，繪制聚類樹，按照“兩群論”原則，總體分為兩大類。

2.2 基礎(chǔ)親本選配

在每個大類中選取2個自交系，作為基礎(chǔ)親本。選取標(biāo)準(zhǔn)為成穗率較高(>95%),株高、穗位整齊，穗位高<株高的30%，果穗長度>15 cm，無穗粒腐，穗行數(shù)>16行，后期葉片持綠性好。將基礎(chǔ)親本群內(nèi)組配后形成兩大群體。特殊情況下，也可選擇雜交種作為基礎(chǔ)親本，如陜科9號母本的選育中，使用了先玉335的二環(huán)系和美國雜交種作為基礎(chǔ)親本。理由是它們與父本之間親緣關(guān)系遠，且配合力突出。而父本的選育中，使用了1572和昌7-2，1572是78599后代，抗性優(yōu)良，持綠性好，昌7-2則具有一般配合力強，花粉量大，散粉期長等優(yōu)點。

2.3 自交系純化

自交系純化有兩種常用方式：自交純化和雙單倍體(DH)純化。兩者各有優(yōu)缺點，自交純化速度較慢，但可以邊純化邊選擇，由此選出的自交系大多具備較好的農(nóng)藝性狀和抗性。利用雙單倍體純化自交系速度快、純度高，但需要增加后代鑒定的環(huán)節(jié)。在陜科9號雙親的選育過程中，我們采取了F4代(配合力最高的世代)誘導(dǎo)雙單倍體的方式，但在誘導(dǎo)授粉時僅選取田間表現(xiàn)突出的穗行，收獲時再次考察植株抗性及綜合性狀，淘汰劣質(zhì)株穗，減輕后期無效勞動。

2.4 自交系鑒定

經(jīng)過純化，陜科9號的母本群得到836余份DH系，父本群得到572余份DH系。對自交系的鑒定與基礎(chǔ)親本選擇標(biāo)準(zhǔn)大體一致。在鑒定過程中，可采用較高密度以鑒定其耐密、抗倒性，在干旱棚內(nèi)鑒定耐旱性，接種病菌鑒定抗病性，設(shè)置多年多點以鑒定其適應(yīng)性。例如陜科9號的雙親在10.5萬株·hm-2密度下不倒伏，成穗率大于95%，在輕度干旱時成穗率不受影響，經(jīng)接種鑒定對各主要病害表現(xiàn)中抗或高抗，多年多點鑒定各農(nóng)藝性狀穩(wěn)定一致，具有較強的適應(yīng)性。

2.5 配合力測定

經(jīng)過鑒定得到288份母本系和116份父本系，這些自交系與2對測驗種進行雙列雜交，對雜交種收獲測產(chǎn)，計算出一般配合力并進行排序。

2.6 組合選配與參試

選取兩個群體中一般配合力突出，綜合農(nóng)藝性狀良好的母本自交系22份，父本自交系15份，再次進行雙列雜交。每20個組合設(shè)置2個對照(鄭單958和先玉335)，經(jīng)過雜交組合產(chǎn)量、抗性和農(nóng)藝性狀的綜合鑒定，選育出抗逆豐產(chǎn)糧飼兼用型玉米新組合BDX09-1(dx36×dx33)，命名為陜科9號，2010-2011年參加陜西省春玉米區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，較對照鄭單958分別增產(chǎn)6.6%、11.6%和6.7%，2012年獲得陜西省審定。2019年參加陜西省青貯玉米試驗，由于表現(xiàn)突出，2020年區(qū)生同試。

2.7 選育難點與創(chuàng)新點

2.7.1 選育難點 基礎(chǔ)親本的選擇是該品種選育過程中的主要難點，也是關(guān)系育種項目成敗的關(guān)鍵。在已有的3 000多份材料中，我們首先對同源姊妹系進行了合并，淘汰了不符合育種目標(biāo)或具有明顯缺陷的自交系。在使用SNP劃分類群后，又以基礎(chǔ)親本選取標(biāo)準(zhǔn)為尺度大量淘汰。為了拓寬遺傳基礎(chǔ)，引進了美國雜交種。父本群的兩個材料雖然分在一個大群，但親緣關(guān)系較遠。更為巧妙的是，它們與先玉335二環(huán)系和美國雜交種均有較高的配合力。

2.7.2 技術(shù)創(chuàng)新點 主要有:

一是采用更高效的類群劃分技術(shù)。以往進行類群劃分，僅憑田間表現(xiàn)或測配結(jié)果進行判斷，受觀察者的主觀因素和外界環(huán)境的客觀影響較大，不能真實反映自交系之間的遺傳差異。利用10K密度的SNP分子標(biāo)記，能夠滿足大多數(shù)育種者的科研需求，且較鹽溶蛋白電泳、SSR等方法覆蓋位點多，效率高，克服了肉眼觀察條帶的誤差，因此更可靠、更精確、更高效。

二是親本選配中引入多優(yōu)勢模式。即雖然被劃分為2大類群，但4個基礎(chǔ)親本選自不同的年代，具有不同的特點，彼此親緣關(guān)系較遠，這就使得選育的雜交種具有較為廣泛的遺傳背景，對環(huán)境的適應(yīng)性或抗逆性自然增強。

三是自交選系+DH技術(shù)相結(jié)合。由于親本間差異較大，后代分離嚴(yán)重，為加速純化，在F4代(實踐中配合力最高的世代)進行花粉誘導(dǎo)，且僅誘導(dǎo)部分綜合性狀突出的穗行。這種自交選系+DH純化的方法，適用于親本差異較大的群體，既能邊選育邊鑒定，又能保證自交系在配合力最高的世代及時純化。

3 陜科9號的推廣應(yīng)用

3.1 品種審定及引種情況

2010年陜西省春玉米區(qū)試較對照豫玉22增產(chǎn)6.6%，居試驗第2位；2011年陜西省春玉米區(qū)試較對照豫玉22和秦龍14的平均值增產(chǎn)11.6%，居試驗第1位；2011年同時參加陜西省春玉米生產(chǎn)試驗，參試點全部增產(chǎn)，比對照平均值增產(chǎn)6.7%。2012年3月通過陜西省農(nóng)作物品種審定委員會審定，審定編號為：陜審玉2012020號。2017年通過甘肅省備案登記：(甘)引種[2017]001號；2018年通過新疆備案登記：新引玉[2017]056；內(nèi)蒙古備案登記：蒙引玉[2018]110號。

3.2 推廣應(yīng)用及生產(chǎn)表現(xiàn)

該品種2012年授權(quán)合肥豐樂種業(yè)股份有限公司生產(chǎn)經(jīng)營，2013年開始在陜北地區(qū)示范推廣，累計推廣超過20萬hm2，且推廣面積還在逐年增長，目前已成為陜北地區(qū)主栽品種。任巧燕等2016年在榆林市榆陽區(qū)對20個品種進行區(qū)域試驗綜合對比分析結(jié)果顯示，陜科9號產(chǎn)量達15 157.5 kg·hm-2，居試驗第1位。2016-2018年陜西省農(nóng)作物品種布局意見里，被陜西省農(nóng)業(yè)廳列為陜北地區(qū)主推品種。目前，陜科9號在陜西年銷量3.73萬hm2左右。在甘肅、新疆、蒙西各銷售10 000 hm2左右。同時在湖北、東北、湖北、山西布點試驗示范面積667 hm2左右，為更大范圍推廣應(yīng)用提供了可靠依據(jù)。