玉米自交系辽47029选育的思考

2017-03-07高长建王延波马宇光

辽宁农业科学 2017年5期

关键词：杂交种自交系果穗

高长建，王延波，马宇光

玉米自交系辽47029选育的思考

高长建，王延波，马宇光

（辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161）

以辽单1305母本自交系辽47029的选育过程为例，从理论和实践两个方面进行了阐述。重点围绕适应性进行选择。详细介绍了在基础材料的选择、基础材料的组建、育种方法的采用所做的工作。为探索玉米育种行之有效的育种方法提供新的思路。

育种目标；适应性；育种技术

为了拓宽辽宁省玉米种质资源，选育出广适、优质、抗病、抗逆性强、株型紧凑的优良玉米新品种，2004年开始自交系辽47029的选育。玉米自交系的选育是优良玉米杂交种选育的关键，而组建优良的基础材料则是选育优良玉米自交系的关键。在自交系选育过程中，对组建基础材料的自交系进行多点鉴定，选择适应性优良的自交系作为基础材料；对按 NC-2设计进行不完全双列杂交组配的28个组合进行多点鉴定，淘汰适应性不良的组合；采用二次混粉技术增加有利基因重组几率；在选育过程中采用不低于8 500株/667m2高密度增加选择压力，以增强选育自交系及杂交种适应性和抗逆性。

1 辽47029的选育过程

在自交系辽47029选育过程中，我们重点围绕适应性进行选择，主要考虑了3个方面的问题：育种目标、基础材料的选择、育种方法。

1.1 育种目标

高产是指杂交种具有广泛适应性基础上的丰产能力。近些年来，我们始终把适应性作为第一育种目标。高产不是单指育种家试验田里的籽粒重量，而是排除了生产田各种限制产量及产量稳定性因素后的籽粒产量。Duvick把产量解释为抗逆性。优良的品种必须具有抗灾减灾能力，首先是耐密、抗倒能力，然后是耐旱、耐低氮、耐低温或高温能力。高密度下要求玉米杂交种不能空秆、不能根倒、不能茎折、果穗不能下垂，同时要对高密度下的水分短缺和光照不足有很强的耐性［3］。Troyer认为，适应较增产更加重要，对复杂多样的生长环境和不断变化的栽培措施具有广泛的适应性比杂种优势更加重要［7］。Byrne认为，一个优良玉米杂交种应该是，在逆境下（杂草、盐碱地、病虫害、旱涝等）也能保持较好的农艺性状。Byrne等在墨西哥干旱条件下对Tuxpeno Sequia群体进行了8轮选择，通过在非洲、亚洲、拉丁美洲等12个差异较大的环境下种植，结果表明，产量明显提高，较同一地区选择更有效［4］。

中国玉米面积大约是美国的86%，玉米产量却是美国的49%，单产水平相当于美国的55%，玉米生产还有巨大的潜力可以挖掘［2］。

1.2 基础材料的选择

玉米种质资源是选育优良玉米自交系及优良玉米杂交种的物质基础，在玉米种质创新和利用工作中具有重要地位。Hallauer指出，杂交种发展初期，SCA（特殊配合力）对产量的贡献大约在70%，而到了1980年代初期 GCA（一般配合力）对杂交种产量的贡献上升到80%，SCA只占20%。近年来，美国玉米杂种优势强度在逐渐下降，产量的不断提高与提高杂种优势无关，产量的提高决定于非杂种优势的遗传。如何提高玉米自交系的GCA是玉米育种工作的重心［5］。为提高选育自交系及杂交种的适应性，我们首先进行自交系多点鉴定，选择适应性优良自交系为基础材料进行双列杂交，为进一步选育奠定物质基础。

2004年春，我们选择了30个优良玉米自交系，在沈阳、锦州、丹东各种植50株，两行区，行长5 m，每行25株。收获时，选择在三地表现均优良的自交系。适应性优良自交系或杂交种通常表现为温光反应迟钝。吐丝期可做为温光反应指标，其中郑58自交系在三地吐丝期基本相同，为7月22日，其余玉米自交系在三地变化各异，从中选择吐丝期变化幅度较小，即光温反应迟钝的玉米自交系。

通过温光反应及综合表现，确定郑58、P178、辽 47101、辽 47102、辽 47103、辽 47104、辽 47105、辽47106等8个自交系为我们选育工作的基础材料。郑58为郑单958母本，来源于掖478变异株；P178为农大108父本，来源于先锋杂交种/Rmo17；辽 47101、辽 47102、辽 47103来源于郑58/Mo17，Mo17为丹玉 13母本；辽 47104、辽47105、辽47106来源于铁 7922/P178，铁 7922为铁单9母本。

1.3 育种方法

Jenkins认为，遗传基础狭窄是由于在选育自交系过程中，过分依赖原有自交系，而不是从改良群体或综合种中进行选择，用基本相同的方法对基本相同的种质进行着类似的循环研究［6］。少数优良种质利用频率过高，导致玉米种质基础狭窄，制约了玉米育种的研究和生产。

遗传基础狭窄，在环境条件发生变化时，例如出现新的病原菌、新的虫害和非常规的环境胁迫后，会显著影响该种作物的生产能力。在这种情况下，大范围遗传基础狭窄的作物种植会加速病害的流行速度。保持遗传多样性是作物育种研究不能忽视的内容［6］。2004年冬播种入选的8个玉米自交系，按 NC-2设计进行不完全双列杂交组配28个组合，每一组合授粉2～3穗，各组合单独收获脱粒。

2005年春将28份材料分别在辽宁沈阳、锦州、丹东和河南南阳种植，重点调查材料的适应性。同时在沈阳育种圃将28份材料种子各取120粒，单粒播种，行长3 m，每行30粒，各种植4行，授粉期选择综合性状优良植株进行套袋自交，收获时在沈阳育种圃淘汰在沈阳、锦州、丹东、河南南阳地区表现不良的组合，其余的材料在选择优良穗行基础上选留优良植株的优良果穗，选留的果穗分别脱粒考种，选留20份材料，主要成分有郑 58、P178、辽 47201、辽 47103、辽 47104、辽47106，淘汰了适应性不良的辽47102、辽47105组合材料。

2005年冬将入选的材料20份各取60粒，单粒播种，行长3 m，每行30粒，各种植2行，淘汰出苗少于50株组合。授粉期选择综合性状优良植株进行混粉，收获时单穗脱粒考种，选留40份材料。

2006年春我们将选留的40份材料继续在沈阳、锦州、丹东、河南南阳种植，各种植50株，两行区，行长5 m，每行25株。继续鉴定材料的适应性。选留30份材料。

2007年冬在海南对选留材料进行播种，单粒播种，行长3 m，每行30粒，各种植2行，淘汰出苗少于50株组合。授粉期选择综合性状优良植株进行混粉，收获时单穗脱粒考种，选留40份材料。

2008年春将入选的材料40份各取60粒，单粒播种，行长3 m，每行30粒，各种植2行，授粉期选择综合性状优良植株进行自交，收获时在选择优良穗行基础上选留优良植株的优良果穗，选留的果穗分别脱粒考种，选留50份。

2008年冬在海南对选留材料进行播种自交。收获时在选择优良穗行基础上选留优良植株的优良果穗，选留的果穗分别脱粒考种，选留40份材料。

2009年春、2009年冬、2010年春继续自交，收获时在选择优良穗行基础上选留优良植株的优良果穗，选留的果穗分别脱粒考种。

2010年冬于海南对选留材料进行测配工作，选育出几个优良玉米自交系，其中包括辽单1305母本自交系辽47029。其余几个自交系在近些年的试验中也发挥了重要作用，逐渐成为我们自己的骨干自交系。

较好的耐密性和高密度下持续增产是今后玉米育种的策略和方向。在高密度下，空秆、瘪粒导致低产的遗传力大于正常密度下籽粒产量的遗传力。所以我们在选育过程中尽可能加大密度，3 m行长30粒，单粒播种，每行少于25株材料进行淘汰，确保密度在8 500～11 000株/667m2，提高选育材料的抗逆性，最终实现优良杂交组合的广泛适应性。

在个体选择上，选择发芽率高、苗势强、植株健壮、花期合适、株高穗位适中、收获时籽粒含水量较低、雌雄协调、植株生长整齐一致、对叶部病害、高温、干旱、茎腐有较强的抗性、保绿性好、米质优良的穗行及单株［8］。

在多点鉴定试验过程中，我们的主要工作是鉴定育种材料的适应性，淘汰那些对环境适应性差的组合。多点试验应该是对育种效果的检验，不能期望利用多点鉴定试验直接选育出广适杂交种。多点试验不应是单纯的杂交组合鉴定试验，更应该是育种材料的鉴定试验，首先是选择适应性优良的基础材料，然后才是选择适应性优良的杂交种。

2 辽47029特征特性及应用前景

2.1 辽47029的特征特性

辽宁省春播生育期125 d左右，需活动积温2 750℃左右。幼苗叶鞘紫色，叶片绿色，叶缘紫色，苗势强。株型紧凑，株高 200 cm，穗位高90 cm，成株叶片数19～21片。花丝浅紫色，雄穗分枝数1～3个，花药绿色，颖壳绿色。果穗筒型，穗柄短，苞叶长度中，穗长15cm，穗行数14～18行，穗轴白色，籽粒黄色，粒型为半马齿型，百粒重30 g，一般产量 500 kg/667m2。

突出特点：根系较发达，茎秆韧性较好，活秆成熟，适应性广，高产稳产性好，籽粒脱水速度较快，商品品质好。

抗逆性：抗倒伏、抗丝黑穗病、抗大斑病、抗灰斑病、较耐瘠薄、抗旱性较好［11］。

2.2 辽47029的应用

辽47029自交系GCA较高，适应性好，我们在基础材料组配中进行了较多的利用，同时进行了大量的测配工作。2010年冬组配的杂交组合选育出了辽单1305，该品种抗病、抗倒，平均产量750 kg/667m2以上，2017年1月通过辽宁省品种审定委员会审定，适宜辽宁晚熟地区种植。利用该自交系组配的杂交组合出现了较强的适应性，已有多个组合进入品种比较试验。只有具有广泛适应性的玉米自交系才有希望组配出能够在生产中大面积应用的优良玉米杂交种。

［1］戴景瑞.我国玉米遗传育种的回顾与展望［C］.中国农学会玉米遗传育种国际学术讨论会，2000：1～7.

［2］佟屏亚.中国玉米种质资源的整理与成就［J］.中国种业，2001（3）：1～6.

［3］ Duvick DN The contribution of breeding to yield advances in maize（Zea mays L.）［D］.Adv Agron，2005（86）：83～145.

［4］ Byrne PF.Bolanos J，Edmeades Go，et al.Gains from selection under drought versus muttilocation testing in related tropical maize populations［J］.Crop Sci，1995（35）：63～69.

［5］ Hallauer，Miranda，Quantitative genetics in maize breeding［J］.Springer，1981：231～266.

［6］宋锡章，张宝石.美国玉米种质的利用与改良［J］.玉米科学，2007（5）：41～46.

［7］ A.Forrest.Troyer.Background of U.S.Hybrid［J］.Crop Sci.，1999（39）：601～626.

［8］张世煌.玉米商业育种要解决三个基本问题［J］.种子世界，2006（4）：1～8.

［9］李恒岭，栾化泉.玉米新品种铁研L1号的选育［J］.辽宁农业科学，2016（1）：85～86.

［10］曲华，杨春玲.优良玉米自交系K08的选育及应用［J］.辽宁农业科学，2015（4）：83～84.

［11］高长建，马宇光.玉米杂交种辽单1301选育［J］.辽宁农业科学，2017（3）：84～85.

S513.03

1002-1728（2017）05-0059-03

10.3969/j.issn.1002-1728.2017.05.013

2017-09-10

国家重大科研专项（2016YFD0101203）