玉米優(yōu)良自交系遼3258選育及應(yīng)用

王延波王國宏邵 帥王金君劉欣芳姜 敏周存力

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所,遼寧 沈陽 110161)

種質(zhì)資源是作物育種的物質(zhì)基礎(chǔ),種質(zhì)創(chuàng)新是鏈接種質(zhì)資源和育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。配合力高、抗性強、品質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性廣的優(yōu)良自交系是組配玉米雜交種的基礎(chǔ)。我國玉米雜交種每次更新?lián)Q代都是育出了新的高配合力優(yōu)良自交系,玉米自交系的不斷創(chuàng)新推動了玉米單產(chǎn)的持續(xù)提高[2～3]。當(dāng)前,我國玉米產(chǎn)業(yè)亟需中早熟、優(yōu)質(zhì)、脫水快、宜機(jī)收籽粒的優(yōu)良品種,種質(zhì)擴(kuò)增、改良與創(chuàng)新是我國玉米育種與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本保障,而每一份優(yōu)良骨干系的育成,都經(jīng)歷新種質(zhì)的導(dǎo)入及再創(chuàng)新[4～5],將優(yōu)良國內(nèi)種質(zhì)與外來種質(zhì)有效結(jié)合進(jìn)行創(chuàng)新是有效方式[6],我們選取較高配合力和較廣適應(yīng)性的地方旅大紅骨種質(zhì),導(dǎo)入到國外NSS種質(zhì)優(yōu)良自交系中,歷經(jīng)抗病篩選、脫水速率跟蹤、單倍體純化等環(huán)節(jié),成功選育出配合力高、自身產(chǎn)量高、抗病力高結(jié)合上有突破的“三高”玉米自交系遼3258,有效助推品種選育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。本文整理了遼3258的選育過程,階段性總結(jié)該系在玉米育種和品種推廣方面的貢獻(xiàn),為今后種質(zhì)資源創(chuàng)新和玉米遺傳育種提供有效借鑒。

1 選育目標(biāo)

20世紀(jì) 50年代,旅大紅骨玉米在遼寧省旅大地區(qū)廣泛種植,因其血緣獨特,成為了我國重要玉米種質(zhì)資源[7]。以旅大紅骨為基礎(chǔ)材料育成了E28、丹340、丹598等優(yōu)良玉米自交系,為我國玉米的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)[8]。旅大紅骨種質(zhì)的不耐密、晚熟、脫水慢等不足與如今的耐密宜機(jī)收等方向不太吻合,但旅大紅骨種質(zhì)依然具有高配合力、適應(yīng)性廣、優(yōu)良抗性等突出優(yōu)點,保護(hù)并改良創(chuàng)新旅大紅骨種質(zhì)是解決種源卡脖子問題的重要措施。為了適應(yīng)機(jī)收育種目標(biāo)的需要,采用了具有廣泛適應(yīng)性和較高配合力的旅大紅骨種質(zhì)改良國外NSS種質(zhì)類群的育種策略,歷經(jīng)抗病篩選、回交轉(zhuǎn)育、脫水速率跟蹤、單倍體純化等環(huán)節(jié),創(chuàng)制出配合力高、自身產(chǎn)量高、抗病力高結(jié)合上有突破的“三高”玉米自交系遼3258,是利用旅大紅骨種質(zhì)改良國外種質(zhì)的重要成果。

2 遼3258選育經(jīng)過

配制丹598×PH4CV雜交組合作為基礎(chǔ)材料,經(jīng)過S1和S3兩個世代的抗大斑病、絲黑穗病、莖腐病接種鑒定及施加高密度選擇壓力,自交純化得到S4代家系;對S4代家系開展綜合評價,聚合了較多目標(biāo)性狀,但脫水性狀不理想;在S4代家系基礎(chǔ)上,注重籽粒脫水性狀的選擇獲得S5代家系,同時將PH4CV種質(zhì)再次導(dǎo)入到S4代家系中,獲得PH4CV與S4代家系雜交組合;將S5代家系、PH4CV與S4代家系雜交組合再次聚合構(gòu)建新種質(zhì),開展連續(xù)多代自交并跟蹤目標(biāo)性狀進(jìn)行選擇,最后育成了配合力高、自身產(chǎn)量高、抗病力高結(jié)合上有突破性的“三高”玉米自交系遼3258(圖1)。成型的遼3258,利用遼誘1號誘導(dǎo)系誘導(dǎo),加倍后獲得遼3258DH系,進(jìn)一步提高了遼3258的純合度[9]。

圖1 遼3258選育技術(shù)路線

3 遼3258的主要特性

3.1 優(yōu)良的農(nóng)藝性狀

遼3258株型緊湊,結(jié)構(gòu)合理,稈強抗倒;葉鞘綠色,葉片深綠色,長勢強;株高225 cm,穗位高80 cm,葉片19～20片,雄穗分支8～12個,花粉量大,花絲綠色;果穗筒型,18～20行,穗軸紅色;籽粒橙黃色、半馬齒型;自身產(chǎn)量高,可兼做父母本。

3.2 良好的抗性

遼3258綜合抗性好,對非生物逆境反應(yīng)鈍化,表現(xiàn)出耐旱耐瘠薄能力強,抗倒性突出;經(jīng)沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院接種鑒定,對絲黑穗病(9.8 MR)、鐮孢莖腐病(15.8 MR)、穗腐病(4.6 MR)、大斑病(5 MR)、灰斑病(5 MR)等主要病害均表現(xiàn)為中抗以上水平。

3.3 較高的配合力

對遼3258、丹340、丹598、PH4CV等4份自交系進(jìn)行配合力分析,遼3258產(chǎn)量一般配合力相對效應(yīng)值為15.15%,顯著高于其它3份自交系,說明旅大紅骨種質(zhì)丹598滲透到PH4CV后,產(chǎn)量一般配合力得到有效提升;進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素的一般配合力,穗長、行粒數(shù)、出籽率、穗行數(shù)和百粒重的相對效應(yīng)值均為正值,且除百粒重外,遼3258的其它性狀均高于兩個親本丹598和PH4CV,說明遼3258產(chǎn)量配合力的提高得益于穗長、行粒數(shù)、出籽率等性狀的改良。

3.4 生育期適中,適應(yīng)性廣

在沈陽生育期122 d左右,屬中晚熟自交系。在東北春玉米區(qū)、黃淮海夏播區(qū)中熟至晚熟期組都可廣泛利用。

4 遼3258應(yīng)用情況

利用遼3258作為親本之一,培育出了以遼單575為代表的突破性玉米新品種,這些品種集“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、多抗廣適、綠色高效、易制種”于一體,成為我國當(dāng)前主導(dǎo)品種和種業(yè)標(biāo)志性重大成果。

4.1 遼單575等品種的審定與推廣

2018年以來,以遼3258為親本,組配的遼單575、遼單577、遼單585、遼單586、遼單595、遼單596等6個品種相繼通過國家或省級審定。其中,國審5個,省級審定2個次,引種備案4個次。遼單575和遼單585于2018年獲得植物新品種權(quán)證書。遼單575、遼單585、遼單595和遼單596等4個品種由遼寧東方農(nóng)業(yè)科技有限公司開發(fā)推廣,遼單577轉(zhuǎn)讓給遼寧鑫中農(nóng)種業(yè)有限公司開發(fā)推廣,遼單586轉(zhuǎn)讓給山西潞玉種業(yè)有限公司開發(fā)推廣(表1)。遼單575、遼單577和遼單586目前獲得品種權(quán)使用費或轉(zhuǎn)讓收入528萬元。遼單575等6個品種累計推廣160萬hm2,新增經(jīng)濟(jì)效益24億元。

表1 遼3258組配雜交種的審定與開發(fā)推廣情況

4.2 遼單575等品種產(chǎn)量高、宜機(jī)械化籽粒直收

以遼3258為親本配制的雜交組合,均表現(xiàn)為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),春播區(qū)一般產(chǎn)量800 kg/667m2以上,夏播區(qū)一般產(chǎn)量640 kg/667m2以上(表2)。遼單575增產(chǎn)潛力大,2017年陜西定邊超高產(chǎn)攻關(guān)田,產(chǎn)量1 262.5 kg/667m2;2018年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)奇臺總場高產(chǎn)潛力挖掘試驗,平均產(chǎn)量1 497.09 kg/667m2,是所有參試組合中產(chǎn)量最高的品種;2019年遼寧建平8.33 hm2高產(chǎn)創(chuàng)建田,平均產(chǎn)量1 347.3 kg/667m2,創(chuàng)造了我國東北地區(qū)春玉米產(chǎn)量歷史最高紀(jì)錄;2021年在建平黑水鎮(zhèn)創(chuàng)造了87.33 hm2單產(chǎn)1 097.05 kg/667m2的省內(nèi)大面積超噸產(chǎn)紀(jì)錄。遼單585適合籽粒機(jī)械直收,2020年和2021年分別在鐵嶺縣蔡牛鎮(zhèn)張莊玉米專業(yè)合作社和昌圖老城鎮(zhèn)陽宇玉米專業(yè)合作社組織現(xiàn)場會,觀摩玉米籽粒機(jī)收效果。收獲時含水量、田間落穗落粒損失率、雜質(zhì)率和破碎率均符合標(biāo)準(zhǔn)。

表2 遼3258組配雜交種的產(chǎn)量表現(xiàn)

4.3 遼單575等品種綜合抗性好、適應(yīng)性廣

遼單575等品種種子活力強,出苗整齊,對非生物逆境鈍化,表現(xiàn)耐旱耐瘠薄。遼單575等品種對高溫干旱表現(xiàn)不敏感,肥水條件好的地塊增產(chǎn)潛力大,一般地塊不減產(chǎn)。在自然條件下對大斑病、莖腐病、穗腐病、絲黑穗病和灰斑病都有較好抗性,在接種條件下對大斑病、莖腐病、穗腐病均表現(xiàn)為中抗以上,總體表現(xiàn)為綜合抗性好(表3)。遼單575、遼單585、遼單595和遼單596都是國家東華北中晚熟區(qū)審定品種,對照是鄭單958,適宜在遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、北京、天津、河北、山西等春播玉米區(qū)種植;遼單586對照是迪卡516,在遼寧省審定后,已在吉林、河北、山西和內(nèi)蒙古引種備案,推廣區(qū)域涵蓋了上述5個省(區(qū));遼單577是國家東華北中熟區(qū)審定品種,對照是先玉335,適宜黑龍江第一積溫帶、吉林、遼寧、山西省、內(nèi)蒙古等地區(qū)種植。此外,遼單575還通過了河南省夏播區(qū)審定,在山東、河北和山西等夏播區(qū)引種備案,推廣區(qū)域進(jìn)一步拓展到黃淮海夏玉米種植區(qū)。

表3 遼3258組配雜交種的抗病鑒定結(jié)果

4.4 遼單575等品質(zhì)優(yōu)良

遼單575等品種容重高,淀粉含量高,品質(zhì)優(yōu)良。果穗筒型,整齊一致,籽粒外觀品質(zhì)好,容重高,除遼單595為731 g/L外,其它都在770 g/L以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家一級米標(biāo)準(zhǔn)。遼單575等品種的淀粉含量高,遼單575和遼單595淀粉含量超過了76%,屬于高淀粉玉米,其它品種的淀粉含量都在73%以上,總體表現(xiàn)品質(zhì)優(yōu)良(表4)。

表4 遼3258組配雜交種的品質(zhì)分析結(jié)果

品種名稱雜交組合審定編號審定時間新品種保護(hù)情況適應(yīng)區(qū)域開發(fā)推廣遼單586 M35×遼3258 遼 審 玉 20180053(吉)引種[2019]第1 號;(蒙)引種〔2019〕第1號;(冀)引種[2019]第1號;(晉)引種[2018]第四批2018 適宜在遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、河北、山西等春播玉米區(qū)種植轉(zhuǎn)讓給山西潞玉種業(yè)有限公司遼單595 029×遼3258 國審玉20200205 2020 適宜在遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、北京、天津、河北、山西等春播玉米區(qū)遼寧東方農(nóng)業(yè)科技有限公司開發(fā)推廣遼單596 059×遼3258 國審玉20190209 2019 適宜在遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、北京、天津、河北、山西等春播玉米區(qū)遼寧東方農(nóng)業(yè)科技有限公司開發(fā)推廣

4.5 遼單575等品種制種產(chǎn)量高、成本低

遼單575等6個品種制種都是父母本同播,制種簡單、易操作。經(jīng)過幾年的小面積試驗和大面積示范,在西北(甘肅和新疆)制種平均產(chǎn)量500 kg/667m2以上。此外遼單575還實現(xiàn)了“三系”配套制種,其母本已轉(zhuǎn)育成不育系,父本遼3258對母本不育系100%恢復(fù),實現(xiàn)了“三系”配套制種,有效減少勞動力投入,提高種子質(zhì)量。

5 結(jié)語

旅大紅骨種質(zhì)是我國重要玉米種質(zhì)資源[10],丹598是旅大紅骨種質(zhì)代表系,具有配合力高、適應(yīng)強、抗性好等突出優(yōu)點[11],將其滲透到PH4CV中,在保持國外種質(zhì)抗倒、脫水快等優(yōu)點的前提下,可提高國外種質(zhì)的抗病性和適應(yīng)性。采用“雜交、中高世代分離、再雜交與聚合同步”等滲透技術(shù),將旅大紅骨種質(zhì)成功導(dǎo)入到國外NSS種質(zhì)中,成功選育出優(yōu)良自交系遼3258,并以其為親本育成6個優(yōu)良品種,是對旅大紅骨種質(zhì)的再創(chuàng)新,將會在玉米育種中發(fā)揮更大作用。