廣東玉米主導品種粵甜28 號的選育及特性分析

李春艷，李高科，李 坤，祁喜濤，于永濤，劉建華，李余良，胡建廣

（廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點實驗室，廣東 廣州 510640）

甜玉米因其口感鮮甜爽脆、營養(yǎng)豐富均衡，已成為現(xiàn)代家庭必備的營養(yǎng)和保健食品之一［1］。作為食用鮮籽粒為主的作物，其 產(chǎn)量、品質(zhì)及適應性是評價的重要指標。由于產(chǎn)量和品質(zhì)一般呈負相關(guān)［2-4］，目前市場上普遍存在高產(chǎn)品種品質(zhì)差、優(yōu)質(zhì)品種產(chǎn)量低的問題，因此，產(chǎn)量和品質(zhì)的平衡是甜玉米培育的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。隨著生活水平的提高，目前消費者不僅要求吃得飽，更要求吃得營養(yǎng)健康。甜玉米籽粒中不僅含有豐富的糖類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)元素，還富含維生素A、維生素E、葉酸、葉黃素等微營養(yǎng)元素。廣東玉米主導品種“粵甜28 號”中葉酸、葉黃素、維生素A 等含量較高，適宜孕婦、兒童及老年群體食用，是營養(yǎng)美味的健康食品。研究表明，眼部相關(guān)癥狀的發(fā)生與葉黃素的攝入量有關(guān)，中小學生在日常飲食中應盡量多攝入葉黃素，降低眼部相關(guān)癥狀的發(fā)生率［5］。維生素A主要維持眼睛在黑暗情況下視力和上皮組織的健康，對生長發(fā)育有促進作用，若維生素A 缺乏，可患干眼病和夜盲癥［6］。孕婦在孕期補充葉酸是優(yōu)生優(yōu)育的一項重要措施，大量研究表明，葉酸能夠 預防胎兒的神經(jīng)管畸形，葉酸的表達量與孕婦是否會先兆流產(chǎn)直接相關(guān)［7］。

倒伏不僅直接影響甜玉米產(chǎn)量和品質(zhì)，還影響機械化收獲，也是限制輕簡化栽培的一個重要因素，在玉米的整個生育期均可發(fā)生［8-9］。造成玉米倒伏的因素主要是氣候、水肥條件、種植密度及莖稈性狀［10］，并且玉米抗倒性是受多基因控制的數(shù)量性狀［9,11］，不定根發(fā)達程度［12］、莖稈粗細、節(jié)間長短［9,13-14］等因素都影響到玉米的抗倒性。Radu 等［15］研究發(fā)現(xiàn)，莖稈抗倒伏性狀的遺傳變異占表型變異的79.0%，加性 效應占表型變異的1.6%，上位性效應占表型變異的55.0%。孫宏蕾等［16］對508 份玉米自交系的氣生根層數(shù)、氣生根抓地半徑、氣生根數(shù)量等指標進行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，篩選到與氣生根層數(shù)相關(guān)的SNP 位點14 個、表型貢獻率總和為11.4656，與氣生根抓地半徑相關(guān)的SNP 位點2 個、表型貢獻率總和為2.28，未篩選到與氣生根數(shù)量相關(guān)的SNP 位點。賈鳳生［17］、Flint-Garcia 等［18］、王濤等［19］也做過相關(guān)研究。隨著機械化收獲的普遍應用，倒伏成為阻礙甜玉米機械化采收的重要限制因子［20-21］，而我國南方頻發(fā)的臺風暴雨等惡劣天氣更加劇了甜玉米的倒伏災害。

本研究從國家及省區(qū)試的結(jié)果分析粵甜 28號的產(chǎn)量、品質(zhì)及其抗倒性特點，并對其推廣應用及基礎(chǔ)研究情況進行闡述。作為廣東省玉米主導品種，粵甜28 號優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、營養(yǎng)、抗倒伏、宜加工，是目前市場亟需推廣應用的優(yōu)秀品種之一。

1 粵甜28 號的選育過程及審定

針對目前我國高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應性強的甜玉米品種稀缺問題，廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所從2003 年開始采用群體選育的方法進行種質(zhì)資源創(chuàng)新，至2011 年組配出優(yōu)良組合，經(jīng)多季組合鑒定和品種比較試驗培育出甜玉米新品種粵甜28號。該品種產(chǎn)量高且穩(wěn)定，口感爽脆，甜度高，籽粒顏色淺黃有光澤，抗倒性非常突出，陸續(xù)通過了廣東省農(nóng)作物品種審定，國家南方（東南區(qū)、西南區(qū)）、黃淮海區(qū)農(nóng)作物品種審定，并從2017年開始連續(xù)被評為廣東省鮮食玉米主導品種。其選育過程如下：

1.1 母本選育

2007 年利用國家區(qū)試甜玉米新組合T12（當時國家區(qū)試品種實行編號制，品種名稱未知）在區(qū)試表現(xiàn)抗逆性強、品質(zhì)較優(yōu)、籽粒顏色美觀等特點，進行套袋自交，隨后結(jié)合穗行選擇持續(xù)進行自交、姐妹交，于2010 年將其中1 個穗行命名為“GQ-1”。

1.2 父本選育

2003 年秋利用美國引進的7 個甜玉米雜交種（742BC、522BC、麥格拉姆、265OR、Marvel、Butter Sweet 和脆王等）連續(xù)2 年4 季進行混合授粉，構(gòu)建溫帶甜玉米群體1，2006 年冬季進行低溫篩選，然后選擇優(yōu)良黃色籽粒單株進入一環(huán)系選育。2007—2011 年連續(xù)自交8 代，通過穗行選育及配合力測定，選育出“群1-1”自交系。

1.3 粵甜28 號的選育及審定

2011 年秋季配制組合，2012 年春組合鑒定，2013 年春和2014 年春進行品種比較試驗，在農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)上進行綜合鑒定。該組合株高210.4 cm，穗位高80.1 cm，穗粗5.1 cm，禿頂長0.4 cm，穗行數(shù)平均16.4行，行粒數(shù)平均42.3粒，粒深1.2 cm，產(chǎn)量21 000 kg/hm2，全生育期89 d；植株整齊度好，葉片稍寬，株型緊湊，生長壯旺，葉色濃綠，莖稈韌性強，根系發(fā)達，田間抗倒伏性強，抗莖腐病和大、小斑病，中抗紋枯?。货r穗筒型，無旗葉，籽粒淺黃色，有光澤，排列致密整齊，籽粒深，出籽率高，定名為“粵甜28號”（圖1）。粵甜28 號2015—2016 年參加廣東省玉米區(qū)域試驗，2017 年通過廣東省農(nóng)作物品種審定（粵審玉20170004）；2016—2017 年參加國家南方東南區(qū)和西南區(qū)區(qū)域試驗，2018 年通過國家東南、西南區(qū)的品種審定（國審玉20180169）；2018—2019 年參加國家黃淮海區(qū)區(qū)域試驗，2020 年通過黃淮海區(qū)品種審定（國審玉20200499）。

2 粵甜28 號參加國家及省級區(qū)域試驗表現(xiàn)

2.1 農(nóng)藝性狀

粵甜28 號自2015 年參加廣東省區(qū)域試驗后陸續(xù)參加了2016 年廣東省區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，2016、2017 年國家南方區(qū)（東南區(qū)，西南區(qū)）區(qū)域試驗，2018、2019 年國家黃淮海區(qū)區(qū)域試驗。從試驗結(jié)果（表1）可以看出，粵甜28 號較晚熟，生育期76～93 d，比對照晚熟5～6 d；株高213～259 cm，穗位高85.0～112.4 cm，植株緊湊、健壯，生長協(xié)調(diào)；穗長19.4～20.8 cm，穗粗4.8～5.3 cm，禿頂短，果穗商品性好，無旗葉；籽粒淺黃色，穗行數(shù)16～18 行，粒籽深，出籽率高。

表1 粵甜28 號不同年份區(qū)域試驗的農(nóng)藝性狀Table 1 Agronomic characters of Yuetian 28 in different year and regional tests

2.2 產(chǎn)量表現(xiàn)

玉米產(chǎn)量是基因和環(huán)境互作的結(jié)果，是評價玉米品種的重要指標，直接影響品種的市場推廣前景［22-24］?；浱?8 號不僅豐產(chǎn)性好，產(chǎn)量顯著高于對照，且產(chǎn)量穩(wěn)定性好。2011 年秋季配出組合后，在2012 年春、秋的組合鑒定試驗及2013、2014 年的品種比較試驗中，均表現(xiàn)出很好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，平均單產(chǎn)比對照粵甜16 號增產(chǎn)24.5%；在廣東省區(qū)試和生產(chǎn)試驗中，各試驗點均增產(chǎn)，且達極顯著水平；在國家區(qū)域試驗中3 個試區(qū)的增產(chǎn)點達62.5%以上，說明無論在廣東省還是在我國的東南區(qū)、西南區(qū)、黃淮海區(qū)，粵甜28 號產(chǎn)量均較高且穩(wěn)定，適宜大面積推廣。

各級區(qū)域試驗結(jié)果顯示，粵甜28 號在2015年春廣東省區(qū)域試驗7 個試點均增產(chǎn)，平均鮮苞產(chǎn)量17 887.50 kg/hm2，位居組內(nèi)第1 名，比對照粵甜16 號增產(chǎn)22.93%，達極顯著水平；2016 年秋廣東省第2 次區(qū)域試驗6 個試點均比對照增產(chǎn)，平均鮮苞產(chǎn)量16 837.50 kg/hm2，比對照粵甜16號增產(chǎn)11.68%，亦達極顯著水平，位居組內(nèi)第2名。粵甜28 號在2016 年秋廣東省生產(chǎn)試驗6 個試點均比對照增產(chǎn)，平均鮮苞產(chǎn)量16 734.00 kg/hm2，比對照粵甜16 號增產(chǎn)14.18%。粵甜28 號參加國家區(qū)域試驗各季平均單產(chǎn)均比對照增產(chǎn)，并達顯著水平（表2），其中2016 年國家區(qū)域試驗東南區(qū)平均鮮苞產(chǎn)量14 680.50 kg/hm2、比對照粵甜16 號增產(chǎn)6.7%，西南區(qū)平均鮮苞產(chǎn)量13 966.50 kg/hm2、比對照粵甜16 號增產(chǎn)6.1%；2017 年國家區(qū)域試驗東南區(qū)平均鮮苞產(chǎn)量16 144.50 kg/hm2、比對照增產(chǎn)7.2%，西南區(qū)平均鮮苞產(chǎn)量14 526.50 kg/hm2、比對照增產(chǎn)4.1%；2018 年國家黃淮海區(qū)平均鮮苞產(chǎn)量11 467.50 kg/hm2，比對照中農(nóng)大甜413 增產(chǎn)8.83%；2019 年國家黃淮海區(qū)平均鮮苞產(chǎn)量11 815.50 kg/hm2，比對照中農(nóng)大甜413 增產(chǎn)9.6%。

表2 粵甜28 號不同年份區(qū)域試驗的產(chǎn)量表現(xiàn)Table 2 Yield of Yuetian 28 in different years and regional tests

3 粵甜28 號品種特征特性分析

3.1 品質(zhì)分析

甜度、爽脆度、果皮厚度、風味等是甜玉米的主要食用品質(zhì)特性，這些性狀受微效多基因控制，其遺傳研究及育種改良應用均面臨很大挑戰(zhàn)［25］。從表3、圖2、圖3 可以看出，粵甜28 號在廣東省區(qū)域試驗中籽?？扇苄蕴呛俊⒐ず穸?、專家評分等品質(zhì)性狀不僅顯著優(yōu)于產(chǎn)量對照粵甜16 號（CK1），還優(yōu)于優(yōu)質(zhì)對照粵甜13 號（CK2），粵甜28 號無論是可溶性糖含量、果皮厚度還是專家評分均屬于優(yōu)質(zhì)品種，緩解了國內(nèi)自主選育優(yōu)質(zhì)品種稀缺的矛盾。

3.1.1 可溶性糖含量 可溶性糖是甜玉米食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標，其含量直接決定鮮食玉米的甜度，并且影響玉米品質(zhì)的優(yōu)劣［26-27］。甜玉米籽粒中可溶性糖主要以蔗糖、果糖、葡萄糖的形式存在，果糖、蔗糖和葡萄糖都是有甜味的糖。因此，可溶性糖含量決定了甜玉米的甜度，可溶性糖含量越高，其食味越甜。廣東省區(qū)試標準將籽粒甜度分為4 級：高甜為干籽粒中可溶性糖含量≥25%，25%＞較甜≥23%，23%＞中甜≥20%，低甜＜20%。從區(qū)域試驗結(jié)果（表3）可以看出，粵甜28 號屬于高甜品種。

2015 年春季廣東省區(qū)域試驗中，粵甜28 號籽?？扇苄蕴呛扛哌_47.24%，分別比對照粵甜16 號（CK1）和粵甜13 號（CK2）高19.21 和22.83 個百分點；2016 年秋季廣東省試驗粵甜28號可溶性糖含量達44.08%，分別比CK1 和CK2高17.18、13.91個百分點；在2016年國家區(qū)試東南、西南區(qū)和2017 年東南區(qū)的試驗中，粵甜28 號可溶性糖含量也均比對照高，但在2017 年國家區(qū)試西南區(qū)和黃淮海區(qū)的可溶性糖含量比對照稍低，但也均高于25%，為高甜品種（表3）。廣東省區(qū)域試驗及國家黃淮海區(qū)域試驗可溶性糖含量采用國家標準和行業(yè)標準，還原糖：GB5009.7-85《食品中還原糖的測定方法》、蔗糖：GB5009.8-85《食品中蔗糖的測定方法》；國家區(qū)域試驗東南區(qū)和西南區(qū)可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法，因方法不同導致各試點可溶性糖含量差異較大。

表3 粵甜28 號可溶性糖含量Table 3 Soluble sugar content of Yuetian 28

3.1.2 果皮厚度 玉米果皮是由子房壁形成的果皮和珠被形成的種皮復合而成，甜玉米果皮細胞層數(shù)、果皮纖維素含量是影響果皮柔嫩度的關(guān)鍵因素［28］。廣東省區(qū)域試驗標準將甜玉米果皮厚度分為4 級：薄≤65 μm，65 μm＜較薄≤75 μm，75 μm＜中等≤85 μm，厚＞85 μm。甜玉米果皮厚度與口感直接相關(guān)，決定籽粒的柔嫩度、爽脆度、皮渣率等指標，是影響鮮食玉米食用品質(zhì)的主要因素之一。粵甜28 號甜玉米果皮厚度測定值60.98～66.85 μm，屬于薄-較薄的級別，不僅比高產(chǎn)對照粵甜16 號（CK1，66.54～72.48 μm）的果皮薄，也比優(yōu)質(zhì)對照粵甜13 號（CK2，63.79～72.65 μm）的果皮薄，表明粵甜28 號皮薄爽脆，屬于優(yōu)質(zhì)品種（圖2）。

圖2 粵甜28 號果皮厚度Fig.2 Pericarp thickness of Yuetian 28

3.1.3 適口性專家評分 適口性專家評分是對甜玉米食用和外觀品質(zhì)綜合評價的一種方法，包括甜度、爽脆度、柔嫩度、香味和外觀商品性等指標。由區(qū)試主持單位組織專家（7 人以上）品嘗評分，專家評分去掉一個最高分和一個最低分，取平均值，分四級：≥90 分為優(yōu)，≥87 分為良，≥85分為中，＜85 分為差。

圖3 顯示，粵甜28 號在廣東省兩季試驗中適口性評分分別為88.88 分和90.05 分，不僅高于對照粵甜16 號（CK1，85 分），還超過優(yōu)質(zhì)對照粵甜13 號（CK2，88 分）；在國家區(qū)試中2016年東南區(qū)89.1 分、西南區(qū)87.8 分，2017 年東南區(qū)91.3 分、西南區(qū)86.9 分，均高于對照粵甜16號（CK1，85 分）；2018、2019 年黃淮海區(qū)試專家評分分別為88.6 分和89.3 分，均高于對照中農(nóng)甜413（CK3，85 分）。結(jié)果表明粵甜28 號的適口性專家評分達到良—優(yōu)的級別，屬優(yōu)質(zhì)品種。

圖3 粵甜28 號品質(zhì)鑒定適口性專家評分Fig.3 Expert scores of palatability for quality identification of Yuetian 28

3.2 抗倒性分析

粵甜28 號不定根發(fā)生時間早，根系發(fā)達，植株莖稈韌性強，抗倒性非常好。粵甜28 號不僅在各區(qū)域試驗中抗倒性表現(xiàn)突出，并在2018 年超強臺風“天鴿”肆虐時也表現(xiàn)出了非常強的抗倒性。“天鴿”造成絕大部分甜玉米倒伏倒折，產(chǎn)量大幅降低甚至失收，而粵甜28 號當年產(chǎn)量及品質(zhì)與正常年份無顯著差異。國家區(qū)試結(jié)果（圖4）顯示，粵甜28 號的抗倒性顯著優(yōu)于同期參試品種，其倒伏倒折率顯著低于對照品種及當年參試品種的平均倒伏倒折率，其中2016 年國家東南區(qū)和2017 年國家西南區(qū)試驗中粵甜28 號倒伏倒折率均為0，而該兩年參試的其他品種最高倒伏率和倒折率分別為16.8%和9.9%；2016 年西南參試品種中倒伏倒折率最高值達26.6%，而粵甜28號的倒伏倒折率之和只有0.3%，表明粵甜28 號的抗倒性顯著高于同期品種。

圖4 粵甜28 號在國家區(qū)試中的抗倒性Fig.4 Lodging resistance of Yuetian 28 in national regional trials

4 粵甜28 號推廣應用概況

由于粵甜28 號雙親親緣關(guān)系遠、性狀互補性強，表現(xiàn)出很強的雜種優(yōu)勢，較好地實現(xiàn)了高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的平衡。同時，其植株不定根發(fā)達，田間抗倒伏性好，穗位一致，適合機械化收獲，極大地推動了我國甜玉米全程機械化進程?；浱?8號適應性廣，不僅通過了廣東省農(nóng)作物品種審定，還通過了國家南方東南區(qū)和西南區(qū)及黃淮海區(qū)的品種審定，適宜在我國東南、西南、黃淮海等區(qū)域種植。該品種以目前甜玉米品種經(jīng)營許可權(quán)單一品種最高的價格轉(zhuǎn)讓給廣東金作農(nóng)業(yè)科技有限公司進行推廣，年推廣面積5 300 hm2左右。由于該品種還具有籽粒深、出籽率高、風味濃郁的特征，特別適合加工，目前開發(fā)的粵甜28 號系列飲品市場反映良好，并推廣訂單種植。

粵甜28 號已被廣泛應用于甜玉米栽培［29］及有關(guān)營養(yǎng)、生理、分子生物學方面的研究。高磊等［30］機械播種試驗結(jié)果顯示，粵甜28 號機播的萌發(fā)率、萌發(fā)勢、苗期整齊度和穩(wěn)定性等均表現(xiàn)優(yōu)良，適宜機播，可大面積機械化種植?；浱?8號甜玉米營養(yǎng)豐富，每100 g 鮮籽粒含葉酸183 μg、葉黃素424 μg。以粵甜28 號為材料，從種子萌發(fā)期、苗期到成熟期及黑暗、低溫等不同的條件下對其VE、類胡蘿卜素、酚類、黃酮類等物質(zhì)進行系統(tǒng)的分析表明，粵甜28 號整個果穗均表現(xiàn)出較強的抗氧化能力，不僅僅只存在于籽粒中［31］，在食品加工行業(yè)有很大的應用前景。目前，選育單位正在對其父本“群1-1”進行基因組從頭組裝，為深入研究其遺傳機理奠定理論基礎(chǔ)。

綜上分析，粵甜28 號是一個產(chǎn)量高、適應性廣、品質(zhì)好、抗倒性強，且適宜鮮食和加工，并可實現(xiàn)機械化種植的甜玉米新品種，具有廣闊的市場推廣前景和較高的育種理論研究價值。