玉米雜交種‘冀玉228’選育及新雜優(yōu)模式討論

宋煒，王立偉，張全國，李榮改，張動敏，王寶強，郭瑞，宋糧，魏劍鋒，李興華，高增玉，張文英，王江浩

（河北省農(nóng)林科學院糧油作物研究所，河北省作物遺傳育種重點實驗室，石家莊 050035）

0 引言

黃淮海夏播區(qū)是中國玉米的重要產(chǎn)區(qū)，玉米種植面積1100 萬hm2左右，玉米種植面積和總產(chǎn)均占全國的25%以上，該區(qū)域四季分明、雨熱同期，≥10℃積溫約3600～4900℃，年降水量約500～950 mm，比較適合玉米生長[1]。但在玉米生長期也存在諸多不利因素，苗期多干旱[2]，7—8月多高溫干旱和陰雨寡照等極端天氣[3-4]，8—9月多大風天氣，是造成黃淮海玉米減產(chǎn)的主要氣候因素[5-6]。同時黃淮海病害類型復雜，莖腐病、穗腐病常年局部爆發(fā)，對黃淮海玉米產(chǎn)量和品質造成影響[7-8]。所以能夠達到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，并且兼具抗逆、抗病特性的玉米品種，更適宜黃淮海夏播區(qū)推廣種植。

針對黃淮海的氣候類型特點，育種單位選育出一系列適宜黃淮海推廣的玉米品種，遵循的雜優(yōu)模式較為多樣[9-10]。主流雜優(yōu)模式為國內(nèi)瑞德×塘四平頭，以‘掖單4’、‘安玉5 號’、‘鄭單958’、‘偉科702’為代表[11]，此類品種由于親本經(jīng)過黃淮海環(huán)境長期馴化，普遍具有豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、廣適和抗逆的特性，但如進一步提高其耐密、抗倒、后期籽粒脫水等特性，還需增加新的種質；其他雜優(yōu)模式還有SS×NSS，以美國先鋒公司系列品種‘先玉335’和‘先玉688’為代表；‘PN78599’×塘四平頭[12]，以‘魯單981’為代表；‘PN78599’×國內(nèi)瑞德[13]，以‘農(nóng)大108’，‘魯單50’，‘金海5號’為代表。含有‘PN78599’血緣的品種，一般抗逆抗病性較好。隨著以‘先玉335’為代表的國外新雜交種在黃淮海夏播區(qū)的推廣，育種家開始通過這些雜交種作為基礎材料選系[14-15]，選育出如出‘京724’、‘京725’和‘京MC01’等一批優(yōu)良骨干自交系[16]，逐漸形成了新的雜優(yōu)模式，并選育出一系列品種。如‘X群’×黃改群和‘X群’×國內(nèi)瑞德，以‘京農(nóng)科728’[17]、‘京農(nóng)科968’[18]、‘宇玉30’、‘登海605’和‘農(nóng)大372’等為代表。

河北省農(nóng)林科學院糧油作物研究所近年分別以‘鄭單958’、‘先鋒32T24’‘先玉335’雜交種為基礎選系材料，通過高密度、測選結合的方法將優(yōu)異基因不斷聚合，創(chuàng)制出“新外雜選×國內(nèi)黃瑞群”的雜優(yōu)模式，同時選育出一系列優(yōu)秀的自交系和雜交種，其中‘冀玉228’品種于2019年通過國家審定（國審玉20190286），適宜黃淮海區(qū)夏播種植。該品種結合了國外種質堅桿、抗倒、籽粒脫水快和國內(nèi)黃淮海骨干種質抗病、抗逆、廣適的特性。

1 材料與方法

1.1 親本材料

母本‘冀42’，選系原則：高密度，大群體，自身產(chǎn)量高。2006 年夏以‘先鋒32T24’雜交種為選系材料，S1～S2代在150000株/hm2高密度選擇壓下選擇結實好、抗病、抗倒的單株自交；S3～S7代種植密度90000株/hm2，選擇抗病、抗倒、耐密植、自身產(chǎn)量高的單株或穗行自交，2011年選育出母本自交系‘冀42’。其具有綜合抗性好、堅稈耐密、制種產(chǎn)量高等優(yōu)點。田間表現(xiàn)株型清秀，節(jié)間長，雄穗長，分枝3～5，株高210 cm，穗位95 cm，全株20 片葉，花藥黃色，花絲綠色，果穗筒型，穗長17 cm，穗行數(shù)14～16行，穗軸紅色；籽粒黃色，半硬粒型。

父本‘冀1877’，選系原則：抗病、抗逆，一般配合力高。2005年選取‘鄭單958’雜交種變異株果穗連續(xù)自交8代，結合早代測配，選擇持綠性好，抗病、抗倒性強，一般配合力高的單株和穗行進行自交，2012年選育出父本自交系‘冀1877’。其具有抗倒性好，后期持綠性強，抗逆抗旱性強，一般配合力高等優(yōu)點。田間表現(xiàn)株型緊湊，葉色深綠，雄穗短分枝8～10，株高190 cm，穗位100 cm，全株20片葉；花藥黃色，花絲紫色；穗長12 cm，穗行數(shù)14行，穗軸白色；籽粒黃色，硬粒型。

1.2 雜交種選育過程

2013年冬，在海南試驗基地以‘冀42’為母本，‘冀1877’為父本組配雜交種。2014 年進行初級產(chǎn)比試驗，該組合表現(xiàn)抗倒、抗病、高產(chǎn)等特點。2015—2016年依次參加高級產(chǎn)比試驗，表現(xiàn)突出。2017—2018年參加科恩玉米科企聯(lián)合體黃淮海夏播75000株/hm2密度組區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，2019年通過國家審定。

2 選育結果

2.1 產(chǎn)量表現(xiàn)

2017 年參加科恩玉米科企聯(lián)合體黃淮海夏播75000株/hm2密度組區(qū)域試驗，平均產(chǎn)量10069.5 kg/hm2，較對照‘鄭單958’增產(chǎn)6.35%，；2018 年晉級科恩玉米科企聯(lián)合體黃淮海夏播75000株/hm2密度組區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，當年區(qū)域試驗平均產(chǎn)量9487.5 kg/hm2，較對照‘鄭單958’增產(chǎn)6.41%，在所有參試品種中排第4位。2年區(qū)域試驗平均產(chǎn)量9778.5 kg/hm2，較對照‘鄭單958’增產(chǎn)6.38%（表1）。2018 年生產(chǎn)試驗產(chǎn)量9114.0 kg/hm2，較對照增產(chǎn)5.80%，在所有參試品種中排第3位（表2）。

表1 2017—2018年科恩玉米科企聯(lián)合體黃淮海夏玉米組區(qū)域試驗中‘冀玉228’的產(chǎn)量性狀

表2 2018年黃淮海夏玉米區(qū)生產(chǎn)試驗‘冀玉228’主要農(nóng)藝性狀

2.2 植物學特征

‘冀玉228’在黃淮海夏玉米區(qū)出苗至成熟101天，比對照‘鄭單958’早熟0.5天。幼苗葉鞘紫色，葉片綠色，花藥淺紫色，穎殼紫色。株型半緊湊，株高274 cm，穗位高110 cm，成株葉片數(shù)19片。果穗筒型，穗長18.0 cm，穗行數(shù)14～16行，穗軸紅色，籽粒黃色、半馬齒型，百粒重32.4 g（表3、表4）。

表3 2017—2018年科恩玉米科企聯(lián)合體黃淮海夏玉米組區(qū)域試驗中‘冀玉228’田間農(nóng)藝性狀

表4 ‘冀玉228’質量性狀匯總

2.3 抗病性

2017—2018 年經(jīng)河北省農(nóng)林科學院植物保護研究所、河南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院4 點次的接種鑒定表明，‘冀玉228’中抗莖腐病、小斑病，感彎孢葉斑病、穗腐病，高感瘤黑粉病、南方銹病（表5）。

表5 ‘冀玉228’病害接種鑒定結果

2.4 品質性狀

2018 年經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質監(jiān)督檢測中心檢測分析，‘冀玉228’籽粒容重766 g/L，粗蛋白含量8.91%，粗脂肪含量4.25%，粗淀粉含量71.25%，賴氨酸含量0.27%（表6）。

表6 ‘冀玉228’品質檢測結果

2.5 適宜推廣區(qū)域

結合多年多點試驗結果，‘冀玉228’適宜在河南省、山東省、河北省保定市和滄州市的南部及以南地區(qū)、陜西省關中灌區(qū)、山西省運城市和臨汾市、晉城市部分平川地區(qū)、安徽和江蘇兩省淮河以北地區(qū)、湖北省襄陽地區(qū)夏播玉米區(qū)種植。

3 討論與結論

玉米是異交類型作物，具有近交衰退和雜交優(yōu)勢的特點，也是最早利用雜種優(yōu)勢來大幅增產(chǎn)的農(nóng)作物[19-20]。玉米品種的雜優(yōu)模式是育種實踐到育種理論的總結，形成之后又指導育種實踐。遵循一種簡單的雜優(yōu)模式，對雙親進行持續(xù)的輪回改良，是高效商業(yè)育種基礎。

有觀點認為，直接用國外商業(yè)雜交種分離選系會在很大程度上造成育種思路與雜種優(yōu)勢模式的混亂[21]。同理，直接用國內(nèi)雜交種分離選系也會造成同樣的結果。不可否認，縱然在一定時期內(nèi)會使現(xiàn)有雜優(yōu)模式混亂，但從歷史看，中國主推玉米品種更迭無不是引進和利用國外新雜交種選系的結果[22]，并最終形成新的雜優(yōu)模式。同時，主推雜交種是多優(yōu)良基因的聚合體，合理利用優(yōu)秀商業(yè)雜交種可有效解決目前主推品種遺傳基礎狹窄和脆弱的問題，進一步豐富玉米種質庫，增加后代聚合多優(yōu)良基因幾率。

河北省農(nóng)林科學院糧油作物研究所近年以新美國雜交種和‘鄭單958’為基礎選系材料，創(chuàng)制出“新外雜選×國內(nèi)黃瑞群”這一新的雜優(yōu)模式，同時選育出一系列優(yōu)秀的自交系和雜交種，如自交系‘WL134’（‘先玉335’雜交種選系）、‘冀H521’（‘鄭單958’雜交種選系）、‘冀42’（‘先鋒32T24’雜交種選系）、‘冀1877’（‘鄭單958’雜交種選系）等和雜交種‘冀玉3421’（國審玉20180273）、‘冀玉228’（國審玉20190286）、‘金苑玉389’（國審玉20200352）、‘冀玉233’（冀審玉20200009）等。目前多個品種正在參加國家或省級生產(chǎn)試驗和區(qū)域試驗。

‘冀玉228’打破了現(xiàn)有黃淮海主推品種的雜優(yōu)模式，創(chuàng)新地以國外和國內(nèi)兩個雜交種為基礎選系材料，擴大了種質資源基礎，經(jīng)多輪定向選擇，聚合了兩選系材料優(yōu)良基因。試驗表明，該品種表現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，廣適多抗等優(yōu)點，是一個有良好推廣前景的玉米品種。