高产优质多抗热带玉米新品种桂单162的选育研究

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(广西壮族自治区农业科学院玉米研究所， 南宁 530007)

玉米是广西区饲料和养殖业的重要原料，也是山区人民的重要食粮，是仅次于水稻的第二大粮食作物，常年种植面积55万～65万hm2[1]。“十一五”期间，广西玉米生产上推广应用的杂交种主要有正大619、迪卡007和迪卡008等国外公司选育的品牌品种[2]，其它一些审定品种也有一定的推广应用面积，上述3个品种仍然是广西玉米生产的当家品种和对照品种，但是这些品种种子价格偏高，造成生产成本提高、农民负担加重等不利因素[3]。同时，这些品种由于推广应用时间较长，亲本的种性和制种的质量开始下降，产生了明显退化现象，玉米新品种急需研发具有市场竞争力的自主品牌品种。

广西玉米生产区域的气候、土壤和环境条件复杂且恶劣，形成了众多的农业生态特征,常年需要推广10～15个玉米杂交种才能满足各地玉米生产的需要[4]。为了加快适应品种更新换代速度，补充市场对优质、高产、广适、中早熟品种的需求，满足不同玉米生态区域的需要，项目组开展高产、优质、多抗玉米单交种选育研究，为广西的粮食增产和农民的增收提供优良玉米新品种，以促进广西玉米生产的发展。广西农业科学院玉米研究所从20世纪90年代开始较大规模地开展玉米育种工作，先后育成了多个玉米新品种，如桂单22号、桂单26号、桂单589、桂单591、兆丰588、桂单168、桂单901、桂单0810、桂单0811、桂单1125等，这些品种的选育成功，对广西玉米产量的提高起到很大的促进作用，同时也丰富了广西玉米种质资源，但其特征特性存在较大差异，有的适合间套种、有的仅适合春种、有的仅适合平原种植，有的具有很高的增产潜力、有的具有高抗逆性(耐旱耐瘠)、高抗病性、高抗虫性等优良性状。也有的由于繁殖和制种困难，产量不稳定，存在种植风险，不容易推广。鉴于广西目前的生产情况和育种水平，玉米育种还有很大的提升空间。

广西玉米育种与国内其他区域相比，玉米品种审定逐年增多，但迟熟、高产类型品种多，品种在实际生产过程中产量提高幅度较小，能够大面积推广的品种很少，同时品种的适应性和抗逆性不强。主要表现在玉米选育方法落后，种质创新不足，抗逆性育种重视不够。本项目组一直进行玉米新品种选育研究，通过不断加强种质创新，强化逆境选育，育成了玉米新品种桂单162，2013年通过广西农作物品种审定委员会审定(编号：桂审玉2013001号)。经过几年的生产实践，桂单162综合性状优于审定推广的多个玉米品种，能在广西玉米生产条件下大面积推广应用。

图1 桂单162的选育遗传系谱图

1 桂单162选育过程

1.1 选育目标

以高产、优质、多抗、适合间套种和机械化为玉米育种目标，选育适宜广西气候条件的玉米新品种。

1.2 选育程序

针对广西选育的玉米品种普遍存在生育期长、植株高大、品种不适宜玉米机械化的生产特点，玉米种质基础狭窄，难以实现突破性育种实践要求，育种技术难以提高育种效率的突出问题，以提高适应性为主线，以热带玉米优异种质改良、创新和利用为基础，采用“大群体+强胁迫+早测早选”的育种策略。

借鉴国外公司在选育适宜广西品种并获大面积推广的的理论和成功经验，结合广西自身特点，在 “热×热(或亚热)”杂优模式基础上，采用了“(热+外引种质)×[热(或亚热)+外引种质]”杂优模式并组建了选系基础群体，母本SP 221是用自选系NM 6316与国外引进的先达901杂交作基础选系群体，父本先21 A是用自选系SW 112与引进先正达公司杂交玉米新组合(04 RC 003328，含热带血缘较重)杂交作基础选系群体，从群体中自交选250株优秀单株，按照“新种质、大群体、高密度、强胁迫、多环境、严选择”的方法[6]，在广西和海南收获选性状较好的S 1果穗100个混合，以此为基础材料，以单个玉米果穗干粒重大于100 g、出籽率大于85%、穗行果穗入选数大于3个为指标，在60 000～70 000株/hm2密度条件下，在广西、海南(每年3代)连续自交8代，选育出母本自交系SP 221和父本自交系先21 A。

利用先21 A为父本对课题组选育的SP 221等一批自交系材料进行配合力测定，组配测交组合2 000多个，特别注重组合的生育期和产量，选择早熟产量高的组合，降低生产风险，结果2008年组配的桂单162(SP 221×先21 A)产量稳定性表现优于众多组合，2009年春季参加本所玉米新组合预备筛选试验，2009年秋季—2010年春季分别参加本所组织开展的玉米苗头新品种(组合)产比试验和多点异地鉴定试验，2010年秋季参加广西玉米筛选试验，由于其丰产性、抗病性和生态适应性表现突出，2011、2012年分别参加广西普通玉米区域试验和生产试验，达到通过广西普通玉米区试审定的3条标准，通过广西农作物品种审定委员会审定(编号：桂审玉2013001号)。

1.3 桂单162选育系普图

桂单162的选育系谱图见图1。

2 亲本自交系SP 221和先21 A

2.1 母本SP 221的选育经过及特征特性

SP 221是广西农业科学院玉米研究所2005年春用自选系NM 6316与引进先正达公司杂交玉米新组合品比试验中的玉米品种先达901(原组合名称为SP 9504，含热带血缘较重)杂交后代挑选综合性状优良的单株建立选系基础群体，2006年春季从该选系基础群体中选取优良株连续自交至S5代，2008年秋季进行自交系一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)的测定，自交系的产量评定、自交系的抗病性鉴定以及ASI等评价，从中选育出抗病、配合力好、自身产量较高的株系SP 221。2008年秋—2009年秋继续对SP 221理想株系进行进行自交，选留典型果穗[6]。2010年后选典型植株交替进行自交和姐妹交并选留典型果穗做选育种子。至此，SP 221自交代数已达8代以上。

自交系SP 221春季播种生育期125 d，秋季播种生育期102 d。幼苗长势较旺盛，第1叶片尖端性状为圆至匙，第1叶鞘颜色为紫色，第4展开叶片边缘为紫红色，植株叶片颜色为淡绿色，叶缘波状少，株高193.7 cm，穗位高85.7 cm，株型为平展型，成株叶片数为19～20片，穗位上部叶片中度下披。雄花发达，雄穗长24～29.9 cm，分枝5～10条，雄穗主轴与分枝的角度较小，雄穗侧枝直或轻度下垂，花粉量大；花药饱满呈紫红色，颖片基部呈黄绿色，第1颖颜色为绿色带紫色斑纹，第2颖颜色为浅绿色带紫色斑纹。雌穗花丝呈紫红色，雌花与雄花基本同步开花。果穗基本着生于倒数第6～7片叶。果穗筒型，穗长12～15 cm，穗粗约3.7 cm、穗行数10～14行，出籽率75.3%，千粒重285 g。籽粒黄色、硬粒型、角质多，穗轴白色。抗大、小斑病、茎腐病、青枯病、灰斑病、弯胞叶斑病、丝黑穗病和玉米瞑。一般繁殖种植密度6万株/hm2，制种种植密度6万～6.3万株/hm2。中等肥力条件下，一般产量3 000 kg/hm2，最高可达到5 250 kg/hm2以上。主要优点是顶土力强，茎杆较粗壮，综合抗性强，配合力高，吐丝一致，花粉量大，籽粒外观品质好。

表1 桂单162在广西区域试验的产量

参试种 春季 秋季 一年两季 产量(kg/hm2)比ck±% 产量(kg/hm2)比ck±% 产量(kg/hm2)比ck±kg比ck±%统计点数增产点次增产点占(%)SQ90207717.54.87573.57.37645.54326.011872.7XY100176894.37528.56.67609.5394.55.511981.8隆单8号7642.53.7748567564.5349.54.8111090.9BH04217309.5-0.65629.5-20.36469.5-738-10.010440YH68979117.475817.47746532.57.41111100H12016880.5-6.66663-5.66772.5-442.5-6.111218.2老科协175842.973804.57482268.53.711763.6S16279868.4789311.87939.572610.11111100NF66897792.55.87483.567638424.55.911981.8FX0908819011.2795012.68070856.511.911981.8KJ20275933.26963-1.4727870.51.010770

2.2 父本先21 A的选育经过及特征特性

先21 A是2003年秋广西农业科学院玉米研究所用自选系SW 112与引进先正达公司杂交玉米新组合04 RC 003328(含热带血缘较重)杂交后代作基础选系群体，挑选优良单株连续自交6代选育而成。2008年春季进行自交系配合力、抗病性、ASI、自身产量等鉴定和评价，并进行混粉姐妹交留种。2008年秋季—2009年继续对先21 A株系进行选优株和典型植株进行自交，并选留典型果穗[5]。

自交系先21 A春播生育期120 d，秋播97 d。幼苗生长势好，叶鞘颜色为紫色，叶片颜色为绿色，株高186 cm，穗位高75 cm，株型紧凑，成株叶片数20～21片。雄花较大且分枝多，分枝数12～20条，花粉量大，花药形态饱满，颜色呈紫色，颖片基部呈绿色，第1颖颜色为紫色带绿色斑纹，第2颖颜色为紫色带绿色斑纹。雌穗花丝呈紫红色，果穗着生于倒数第6～7片叶。果穗筒型，果穗长13.6～16.6 cm，果穗粗4.5 cm、果穗行数为10～14行，出籽率78.4%，千粒重301 g。籽粒黄色，半硬粒型，籽粒角质较多，穗轴白色。对大、小斑病、茎腐病、青枯病、灰斑病、弯胞叶斑病、丝黑穗病和玉米螟都达到抗以上。先21 A一般繁殖种植密度6万株/hm2，制种种植密度为5.25万～6万株/hm2。中等肥力条件下，一般产量3 000 kg/hm2以上，自交系产量最高可达5 250 kg/hm2以上。主要优点是顶土力较强，茎杆粗壮，植株高矮适中，果穗均匀，结实性好，综合抗性强，配合力高，花粉量大，籽粒外观品质较好。

3 玉米品种桂单162评价

3.1 桂单162的特征特性

桂单162春季播种生育期(出苗至成熟)126 d，秋季播种生育期102 d，需有效积温2 300 ℃左右。该品种幼苗长势旺盛，第1叶尖端形状为圆形，第1叶鞘颜色为深紫色，第4展开叶片边缘为紫色，植株叶片绿色，叶缘波状少，茎“之”字型程度弱，株高273.8 cm，穗位高132.1 cm，株型为平展型，成株叶片数20～21片，穗位上部叶片中度下披。雄花发达，雄穗主轴长约43.4 cm，分枝13～16条，花粉量大[5]。花药饱满呈深紫色，颖片基部颜色为淡紫色，第1颖颜色为紫色有绿色条斑，第2颖颜色为紫色有绿色条斑。雌穗花丝呈淡紫色，雌花和雄花开花基本同步。果穗着生于倒数第7～8片叶。果穗筒型，果穗长18.7 cm，果穗粗约4.99 cm、果穗行数为12～18行，出籽率82.5%，千粒重332.0 g。籽粒半硬粒型、黄色、角质多，穗轴白色[5]。

表3 桂单162在2012年春季、秋季广西普通玉米生产试验品种抗病虫性鉴定表现

品种名称 大斑病 大斑病 纹枯病 锈病 茎腐病 病级抗性评价病级抗性评价病情指数抗性评价病级抗性评价发病率(%)抗性评价YH6895MR3R90.6HS3R0HRBL15MR7S86.4HS3R4.3HRFX09085MR5MR58MR3R4HRGD10035MR5MR86.7HS3R5HR隆单8号1HR5MR29.1R3R4HRNF66891HR5MR78.9S7S13.6MRXY10013R1HR55.6MR3R0HR黔9101HR3R91.5HS5MR0HRSQ90203R7S65.1S3R0HRGD10013R5MR75.4S3R0HR庆农683R3R51.9MR5MR8.3R先试S09B231HR3R56.7MR3R0HRS1623R3R57.7MR3R0HRBB202651HR3R58.2MR————正大6191HR7S57.9MR3R7.4R

表2 桂单162在广西生产试验的产量表

品种名称春季平均产量秋季平均产量两季平均产量相邻对照比ck±%与ck比增产点百分比%YH6897096.57551.07324.56772.58.2100BL17171.57624.57398.06772.59.2100FX09086510.06907.56709.56772.5-0.945.5GD10036516.06781.56649.56772.5-1.854.5隆单8号7242.07482.07362.06772.58.7100是NF66897293.07539.07416.06772.59.5100XY10016781.57575.07179.06772.56.072.7黔9106879.07245.07062.06778.54.263.6SQ90207281.07713.07497.06778.510.6100GD10016688.56816.06753.06778.5-0.445.5庆农687285.57221.07254.06778.57.090.9先试S09B237129.57174.57152.06778.55.590.9S1627425.07690.57558.56778.511.5100BB202657141.5————83.3

3.2 桂单162在广西区域试验和生产试验的产量表现

玉米品种桂单162(区域试验代号为S 162)于2011年参加广西玉米区域试验，春季的试验结果，7个试点平均产量7 986.0 kg/hm2，比对照正大619(7 939.5 kg/hm2)增产8.4%；秋季试验结果，4个试点平均产量7 893.0 kg/hm2，比对照正大619 增产11.8%；一年两季产量7 939.5 kg/hm2，比对照正大619增产10.1%，11个参试品种中桂单162产量排名第2，11个点次全部增产。产量表现见表1。

由表2可以看出，玉米新品种桂单162在生产试验中春季平均产量为7 425.0 kg/hm2，秋季平均产量为7 690.5 kg/hm2，两季平均产量为7 558.5 kg/hm2，比对照正大619增产11.5%，一年两季11个参试点全部比对照增产。

3.3 抗病性鉴定

2009—2011年，由广西区种子管理站委托广西农业科学院微生物研究所对参加广西区域试验的品种进行抗病虫接种鉴定(并进行田间自然发病调查)，桂单162抗大、小斑病，锈病，高抗茎腐病，中抗纹枯病，病情指数为57.5。广西目前主要病害是大、小斑病、纹枯病、茎腐病和锈病，在病害发生区域玉米减产严重，多数的玉米品种或多或少存在感其中1种或2、3种病害，桂单162对广西主要病害都达到中抗以上，是抗病性比较好的玉米品种，这也是其在广西大面积推广的主要原因之一。

3.4 品质性状

2012年春季，桂单162参加区域试验的样品送到农业部谷物品质监督检验测试中心(北京)进行分析，测试结果：籽粒容重为784 g/L，粗淀粉含量70.52%，粗蛋白含量9.25%，粗脂肪含量3.35%，赖氨酸含量0.27%。品种品质优良。

3.5 间套种试验评价

2015年在南宁明阳农场、宜州庆远镇、武宣县武宣镇，开展桂单589、南校969、迪卡008、正大619、桂单162共5个粮食玉米品种和甘蔗品种新桂糖37的套种比较试验，玉米品种桂单162在南宁、武宣2个套种示范点都获得了所有参试材料最高的产量。

3.6 产量潜力

2014年在河池市都安县高岭镇三合村桂单162高产示范区面积34 hm2，经广西科技厅组织专家验收，高中低产田田间测产结果产量分别为8 869.5，8 679.0，7 978.5 kg/hm2，平均产量为8 509.5 kg/hm2；2015年7月5日在河池市都安县高岭镇龙州村桂单162高产示范区面积34 hm2，经广西科技厅组织专家验收，高中低产田田间测产结果产量分别为10 057.5，9 370.5，9 051.0 kg/hm2，平均产量为9 511.5 kg/hm2；2016年7月11日在河池市都安县澄江镇桑里村桂单162高产示范区面积34 hm2，经广西科技厅组织专家验收，高中低产田田间测产结果产量分别为9 712.5，9 294.0，9 084 kg/hm2，平均产量为9 363.0 kg/hm2。

3.7 适应性

桂单162在2013年通过了广西农作物品种审定委员会审定，适宜广西全区范围内及周边临近省份热带亚热带气候区种植。桂单162具有高产稳产、耐旱耐瘠性强、抗倒伏、抗病性较强、适应性广、株型好、植株高度适中、中早熟、适宜间套种、容重重，籽粒偏硬粒、脱水快、出籽率高、容易制种并制种产量高(可达6 000 kg/hm2以上，其中单穗重在100 g以上) 的优点。桂单162是广西唯一一个入选2016年农业部主导的玉米品种；2014年被评为广西主要农作物主导品种； 2014—2017年被评为广西“看禾选种”重点推介的品种；2015年以来成为广西玉米新品种区域试验的对照品种，目前在生产上大面积推广，是广西自主品牌玉米育种的重大突破。

3.8 品种制种亲本密度和播期调节技术

在四川西昌、海南和广西等地都能制种，制种地应比较平坦、地力均匀，最好能在灌排水方便、旱涝保收地块进行制种，隔离条件要求500 m以上，或时间隔离[7]。因父本先21 A花粉量大，桂单162父母本比例应为1∶(5～6)；确保母本密度在4 400株/667 m2左右。确保父本密度在4 000株/667 m2左右。平肥地宜密，瘠薄地宜稀。母本SP 221吐丝期比父本先21 A散粉期晚熟4～6 d，父本需进行多期播种，保证父母本花期相遇最佳播种期，第1期父本等母本有一半出针时播种，面积占父本总面积的50%，第2期父本等母本1叶1心时播种，面积占父本总面积的50%。玉米生长期(特别是在大喇叭口期)要认真细致去除杂株、变异株。抽雄期是整个制种过程的关键时期，应对母本摸苞带叶(1～2片)去除雄穗，为防止花粉混杂，要对全部母本雄花清除干净。为保证种子发芽率，种子自然成熟后要及时收获和晾晒，遇低温和特殊年份可带苞叶一起收获，收获后的果穗要经常翻动、晾晒，并做好防雨措施[8]。

4 桂单162的选育经验

4.1 重视对热带亚热带外来玉米种质的利用

建立核心种质是培育玉米新品种的关键，选择综合性状优良的高配合力自交系是玉米育种的难点，对自交系进行杂种优势群划分、配合力测定、组合的多点多环境鉴定，组合的评价，最终培育良好的杂交种。种质创新、改良能力不足已成为培育突破性杂交种的瓶颈。为此，需要对热带亚热带玉米的种质进行扩增、改良和创新，扩增种质遗传基础，形成适应当地环境的种质。20世纪50、60年代,广西玉米杂交种以优良农家品种作为亲本系选育和推广品种间杂交种为主。70年代后，大量引进外来玉米种质，以选育和推广单交种为主[9]。80、90年代，主要以墨黄9号群体改良种为育种核心种质,以选育和推广顶交种和三交种为主[9]。墨黄9号、M 9、C 103、南60-1、7087、桂102、白158及墨10-1等自交系为广西的骨干系，对广西玉米育种做出重要的贡献[10]，当时玉米育种的种质基础十分狭窄，在杂交种的选育上再难有新的突破，21世纪初，利用来源于国外玉米种质选育的一批自交系表现出明显的自身优异特征和配合力优势。推广品种正大619、桂单22号、迪卡007仍然是当时广西推广应用面积最大的品种，之后，广西玉米育种转向对外引种质的利用，即对美国玉米自交系、CIMMYT、Suwan来源种质材料的改良和利用，为了提高其对本地环境条件的适应性和抗逆性，对外引种质的利用同时导入适应广西本土的热带亚热带种质[11-12]。2008年审定的76个玉米品种中，大多数品种的自交系来源于Suwan群体，也有一些来自美国杂交种和自交系，在广西玉米育种中，对Suwan、PA和墨黄9号等种质资源的利用[13]，广西培育出了迪卡008、先达901、桂单0810、桂单901[14]、亚航0919[15]、华优168、兆丰588等很多玉米品种。但是广西现有多个玉米品种仍然是高杆、迟熟、不适宜机械化收获，为补充广西玉米生产对中早熟、矮杆、的品种需要，课题组选育了一个早熟、耐密植、抗倒性好、脱水速率较快、大籽粒、配合力高、花粉量大、抗病、耐贫瘠的玉米自交系先21 A，利用该自交系与血缘关系远的不同类群自交系SP 221杂交，培育出了广西目前很需要的中早熟、脱水快、抗逆性好、适应性广并适宜机械化收获的杂交种桂单162，可有效解决广西目前类似品种多，突破品种少的现状。

4.2 强化逆境环境选择的玉米育种策略

桂单162、正大619、迪卡007、迪卡008、先达901、桂单0810等优良品种的突出特点在于适应性，即对生物和非生物逆境具有较强的适应能力，这些品种能很好地协调自身高产和稳产的关系，不但能在匮乏的环境中高效利用资源，而且对作物群体中的相邻植株影响较少，植株相互之间对光温水肥的竞争较弱，即对环境和资源供给的适应弹性大。在当前条件下的玉米品种改良中，必须强化逆境人工选择，实施多年份、多地点、高密度、干旱和低氮的选择策略，不断改进育种选择方式，使选育的品种更能适应自然选择(生态环境、资源供给)，提高品种对生物逆境与非生物逆境的适应性，建立资源环境与玉米品种弱的竞争系统[16]。提高品种适应性的重要途径和方法应实施“多年份、多地点、高密度、干旱和低氮”的自交系和杂交种选择策略。在环境条件优越的情况下，植株间各项性状接近，都表现良好，差异不明显。在环境条件不好的情况下，个体间差异扩大，增加了选择效率[17]。在广西气候环境从自交系的选育开始，种植密度(S1～S3)从原来的6万株/hm2增加到9万株/hm2，通过高密度选系筛选鉴定耐密早吐丝材料。通过高密度，淘汰不良基因，选育出的新品种不仅密度弹性大，而且抗逆性较强[18]。多年的区域试验结果发现，品种和栽培技术的产量潜力与试验的地点及年份有着很密切的关系，在玉米品种选育方面，要强化逆境人工选择，以适应自然选择，培育抗逆性强的优良自交系，增强品种的适应性[19]。“大群体+强胁迫+高密度”这样的选系方法已经成为大多数育种家的共识。通过实施多年份、多地点、高密度、干旱和少施肥处理，玉米自交系的农艺性状得到明显改善，抗逆性和适应性显著增强，一般配合力(GCA)大大提升，育种效率明显增强[16]。