玉米商业化循环育种探讨及实例详解

2016-09-10李文才陈立涛张发军于彦丽孟昭东

中国种业 2016年8期

关键词：四平自交系商业化

李文才　孙　琦　陈立涛　张发军　于彦丽　赵　勐　孟昭东

（1山东省农业科学院玉米研究所，济南250100；2山东省莱阳市种子公司，烟台265200）

玉米商业化循环育种探讨及实例详解

李文才1孙琦1陈立涛2张发军1于彦丽1赵勐1孟昭东1

（1山东省农业科学院玉米研究所，济南250100；2山东省莱阳市种子公司，烟台265200）

建构以企业为主体的商业化育种体系是深化种业体制改革，提高创新能力的核心内容。文章认为循环育种才能满足商业化的需求，是构建商业化育种体系的技术基础；同时以在鲁单981基础上循环改良育成的鲁单9088为实例，详细阐述了循环育种的思路、方法及建议。

循环育种；玉米；商业化育种

目前，我国在积极鼓励公司成为种业创新的主体，商业化育种成为大家讨论的热点。为贯彻落实“国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见”［国办发（2013）109号］文件精神，推进新型种业科技创新体系建设，科技部于2014年立项实施了“十二五”国家科技支撑计划“主要农作物商业化育种技术研究与模式示范”项目［1］。《全国现代农作物种业发展规划（2012-2020年）》明确提出，中国种业的发展要建构以企业为主体的商业化育种体系。

商业化育种体系由育种目标决策、种质资源利用、育种技术研发、生物信息处理、田间测试评价、生产与市场反馈等模块组成［2］，完整的商业化育种体系要求各模块协调高效运转。关于商业化育种体系建设的论述已有较多文章发表，本文不再讨论，下面仅就商业化育种体系中的育种模式和种质利用等技术问题进行讨论。

1　循环育种才能满足商业化育种的要求

1.1循环育种是高效的商业化模式，能保证连续出品种并且逐步提高为保证市场的需求，商业育种目标更加注重以市场需求为导向，优先选择具有更好商业化开发前景的品种组合，育成品种有明确的推广区域和市场定位，针对性和指向性都很强［3-4］。商业化育种要求产品要稳定连续的不断更新，探索性、游击性的育种模式显然不能满足要求，在保证杂优模式正确的前提下循环提高的育种模式才能满足商业化需要。

1.2循环育种是安全的育种战略，有助于形成以我为主的核心模式，处于竞争的主动位置随着国外公司进军我国种业市场，他们带来了大批先进的种质资源，吸收利用这些资源有助于我们育种水平的提高，但要提防患上依赖症。如果把所有的精力和资源全部放在国外材料上，把自己原有的模式和材料舍弃，一旦我国植物新品种权保护条例由现在的78版本改为91版本后，我们将面临无资源可用或缴纳高额种质使用费的问题。因此，在民族种业战术上要承认别人的先进，对于国外种质要积极利用，融入自己的种质中；战略上提高自信心，利用已有种质形成自己的核心杂优模式，处于竞争主动地位。

2　玉米商业化循环育种实例——鲁单981的循环改良

鲁单981曾是我国三大玉米主推品种（郑单958、农大108、鲁单981）之一，因其具有高产、抗病、广适的优点累计推广8000余万亩，并且带动形成了“P78599系统×塘四平头系统”杂优模式。虽然由于种植模式和种植习惯的改变，鲁单981种植面积逐渐萎缩，但鲁单981种质基础及其杂优模式是经过生产和市场检验的，围绕其进行循环育种符合科学规律和市场需求。

2.1鲁单981及其改良品种鲁单9088特点分析鲁单981是山东省农业科学院玉米研究所育成的优良玉米杂交种。该杂交种于2002年获得植物新品种权，2002年、2003年通过国家、山东、河南和河北省审定，2009年先后获山东省科技进步一等奖、国家科技进步二等奖。鲁单981具有高产、优质、多抗、广适等优点，有效解决了玉米“大穗与秃尖”、“高产与优质”、“大穗与早熟”等多个矛盾。鲁单981的育成突破了原有杂种优势模式的局限性，综合利用温带和热带、亚热带玉米核心种质，形成新的杂优模式“P78599系统×塘四平头系统”。

鲁单9088（国审玉2012015、皖玉2013007）是山东省农业科学院玉米研究所自主选育的国审玉米新品种。鲁单9088在保持鲁单981优质、高产、多抗、早熟等优点的基础上，对鲁单981株高穗位较高、耐密性较差、子粒颜色等缺点进行了改良，使其更能满足市场的需求。鲁单9088在国家东南区试和安徽省区试中连续保持第1位，通过国家审定和安徽省审定后，正积极在山东省和河南省等邻近省份引种。

实际上鲁单9088就是以鲁单981为基础的循环育种，保持其产量高、适应性广、抗病性好等优点，针对其株高穗位过高、耐密性差和子粒颜色等缺点有目标地进行改良。改良实施方案如下。2.2母本玉米自交系齐319的改良——lx088选育以富含热带、亚热带种质的优良自交系齐319为基础，加入来自热带地区的优良种质，通过多年的综合选择和配合力测定，育成了配合力高、综合抗性强的玉米自交系lx088。

玉米最早起源于南美，是热带作物，温带玉米的栽培育种过程就是对热带种质不断改良驯化的过程。热带种质中含有更多的抗性、优质等优良基因和变异，引进热带种质对于丰富种质变异、拓宽遗传基础能起到显著的作用；但是，热带种质引入温带也会造成生育期过长、植株繁茂、光温敏感等不良反应。因此，热带种质利用时要合理把握种质比例和选择方向。

本团队利用热带种质和齐319进行组配，对后代在济南和海南两地经过多代大群体的连续选择，育成了比齐319株型更紧凑、株高穗位更低、综合抗性更好，同时又保留了齐319对锈病、斑病等病害抗性的自交系，即lx088。

2.3父本玉米自交系lx9801的改良——lx03-2选育以（lx9801×昌7-2）为基础材料连续自交多代于2003年育成了塘四平头群自交系lx03-2。

塘四平头群，或者叫黄改系，是我国本土变异形成的地方种质，是我国夏玉米区的骨干种质。黄淮海夏玉米区气候复杂，地形多变，雨热同期，积温有限，且玉米生长季节经常有长时间的阴雨寡照天气，导致玉米空秆、花粒、秃尖等问题时有发生，生育期稍长些的品种在这种年份往往不能正常成熟，从而造成该区玉米生产的不稳定性。历年的生产实践表明，含有塘四平头种质的杂交种在这些生长条件不利的年份，往往具有良好的表现。表明塘四平头种质经过长期的改良进化，已成为该区域最具适应性的种质。

lx9801是山东省农业科学院玉米研究所以（H21× 掖502）为基础材料连续自交多代选育而成的自交系。立足于黄淮海夏玉米区，以该区广适性强的塘四平头种质为主，导入旅大红骨种质的优良基因，选育集成国内两大种质优点的自交系。通过选择合适的育种素材，经多年努力，育成了高配合力、高产、中早熟、多抗性、株型紧凑的优良自交系lx9801。该自交系高效利用了国内外的玉米核心种质，立足于黄改系的改良，创造性地将旅大红骨种质的优良基因有效融入黄改系种质，该系具有三高（产量高、配合力高、高抗性）、三耐（耐密植、耐干旱、耐高温）、一优（综合农艺性状优良）的鲜明特点，拓宽了黄淮海夏玉米区玉米育种和生产的种质基础，形成了黄淮海夏玉米区新的骨干自交系。据不完全统计，直接利用lx9801已育成审定品种27个，其中国审品种6个。

昌7-2和lx9801是目前黄淮海夏玉米区应用最为广泛的2个自交系，目前区试和生产上的塘四平头种质多是利用这两个系，或围绕这2个代表性自交系进行的改良自交系。但是由于这2个自交系都含有塘四平头种质外其他种群的成分，因此他们除具有塘四平头种质的共性以外又有各自的优缺点，具有一定的互补性。科研人员将2个系统内高配合力自交系组成基础材料，在保持lx9801的高配合力、较低穗位等优点基础上使其子粒颜色、抗性性状得到改良，选育出新的玉米优良自交系lx03-2。利用lx03-2已经育成鲁单9032、鲁单9056、鲁单9066、鲁单9067、鲁单9088、鲁单5103、天益青7096等7个新品种，还有一批组合在参试。