优良玉米自交系8085泰(BT1)的特征特性及应用
2021-06-24魏良明王振华郭书磊张前进曹丽茹郭金生鲁晓民
魏良明 王振华 郭书磊 张 新 张前进 曹丽茹 魏 昕 郭金生 鲁晓民
(河南省农业科学院粮食作物研究所,郑州 450002)
中国不是玉米的起源地,外来种质在我国玉米育种和生产发展中一直发挥着不可替代的作用[1]。随着玉米生产和育种水平的不断提高以及优良种质的集中利用,我国玉米种质基础日趋狭窄[2-3]、品种同质化严重[4]。热带、亚热带种质中蕴藏着丰富的遗传多样性,具备温带种质不可多得的抗病抗逆性,对拓宽温带地区种质遗传基础和创建杂种优势利用模式等都具有重要作用[5]。
20 世纪80 年代末河南省农业科学院开展玉米热带、亚热带种质改良利用研究。以温带自交系8058×泰国玉米为基础材料,经连续多代自交、选择,于1996 年育成自交系8085 泰(又名8085、BT1、BT-1等)[6]。该系(理论上)含有50%热带种质,表现出一般配合力高、高产、品质优良和抗病抗逆性强等优点,在我国玉米育种实践中得到了较广泛的应用。
1 8085 泰(BT1)特征特性
1.1 生物学特性郑州夏播出苗至成熟全生育期110d 左右。幼苗叶鞘紫色,叶片绿色;成株株型平展松散,叶片较长、轻度下披,总叶片数20 片;株高190cm,穗位高92cm;雄花序分枝数4~7 个,护颖黄绿色,花药浅紫色,花粉量中等,花丝粉红色;出苗至抽雄约60d,抽雄至开花3d,雄花序开花至雌穗吐丝约5d;果穗长筒型,穗长16cm,穗粗4.2cm,穗行数14 行,行粒数27 粒,穗轴红色,无双穗,穗柄短;籽粒橙黄色、硬粒型,百粒重20g 左右。一般每hm2种植52500~60000 株,产量达3750~4500kg。但有气生根少、雌雄不甚协调、不耐密、苞叶短等缺点,应加以改良利用[7]。
1.2 抗病抗逆性强幼苗拱土能力强,成株茎秆坚韧,叶鞘中上部着生较多茸毛,具有热带种质的特征,成熟时能保持6 片以上绿叶,耐渍害高温、抗病性突出。研究结果表明,8085 泰(BT1)高抗穗粒 腐[8],抗南方锈病[9]、粗缩病[10]和灰斑病[11]。对大斑病、小斑病、丝黑穗病、矮花叶病、青枯病、蚜虫和玉米螟等病虫害也有较好的抗性[7]。
1.3 籽粒品质好籽粒硬粒型,角质化程度高,脱水快。籽粒含粗蛋白14.15%、粗淀粉66.32%、粗脂肪4.57%,属于高蛋白(蛋白含量高于14%)自交 系[12],是研究玉米品质性状遗传的好材料。
1.4 配合力高杨鹏鸣等[13]、何海军等[14]研究报道,8085 泰(BT1)的产量及穗长、穗行数、行粒数等穗部性状一般配合力(GCA)效应值均为正值。陈欢庆等[15]、魏良明等[16]报道8085 泰(BT1)具有较高的蛋白质和油分含量,且GCA 正效应,淀粉含量GCA 则为显著的负值。
2 8085 泰(BT1)及其衍生系的应用情况
2.1 直接应用据统计,直接以该自交系为亲本,育成了豫玉25、豫玉32 等4 个通过国家或省级审定的新品种(表1),这些品种多为大穗型中晚熟品种,在河南、安徽和西南地区得到了大面积推广。其中,豫玉25 截止到2002 年,已在全国累计推广面积117 万hm2,并于2004 年获得河南省政府科技进步二等奖。
表1 8085 泰(BT1)直接组配的杂交种
2.2 8085 泰(BT1)衍生系及其应用全国育种单位利用黄旅系、78599(PB 群)、国外杂交种6JK、改良Reid 和NSS 等各类种质资源,对其进行改良创新,育成了浚248、浚9058、新01A3 等17 个改良系[17-30],这些衍生系的育成极大地丰富了我国玉米种质资源,拓宽了我国自交系遗传基础,推动了玉米育种研究的发展。利用这些衍生系先后育成了浚单18、浚单20、秋乐368 等20 个普通玉米和1 个糯玉米杂交种,并通过审定(表2),在河南省及黄淮海夏玉米区大面积推广应用,取得了较大的社会经济效益。其中,浚单20 截至2016 年在全国累计推广1767.4 万hm2,在生产中表现出较强的丰产性和抗逆性,深受农户欢迎和认可,2011 年获得国家科技进步一等奖。
表2 8085 泰(BT1)衍生系及其组配的杂交种
表2(续)
3 8085 泰(BT1)及其衍生系杂种优势利用模式分析
3.1 杂种优势群刘宗华等[2]、滕文涛等[5]利用分子研究手段,将8085 泰(BT1)与齐319、P138、豫87-1 等自交系一起划分到温热I 群。
3.2 杂种优势利用模式从8085 泰(BT1)及其衍生系组配的25 个杂交种的亲本构成情况来看(表1,表2),主要有以下7 种杂优利用模式:(1)改良Reid×PB,代表品种有豫玉25、豫玉32、奥玉3202、丹玉103、奥玉023 和郑黑糯1 号,多为稀植大穗型品种;(2)PB×黄旅,代表品种有浚单18、浚单20、金凯3 号和郑单034 等中大穗型品种;(3)改良Reid×黄旅,代表品种有郑单136、郑单1002、吉玉18、浚原单1 号、浚5268、滑玉168、创玉358和豫单606 等中穗、耐密型郑单958 类品种;(4)SS×NSS,代表品种有秋乐368,为改良先玉335 类品种;(5)SS×黄旅,代表品种有新单61;(6)SS×改良Reid,代表品种有齐玉58;(7)PB×其他(包括杂交种选系、综合种选系),代表品种有豫单101、郑单035、晋单77 和宛玉868。
4 问题与展望
随着我国城镇化和工业化进程的加快、农村劳动力不断转移以及土地集约化经营的要求,玉米生产的机械化已是必然的发展趋势,籽粒机收品种选育成为今后玉米育种的主攻方向[31]。同时由于异常天气频发,我国玉米生产中生物、非生物逆境灾害日趋严重,在一定区域内往往造成较大损失[4],这些都对玉米生产和育种提出了新的挑战。在我国玉米籽粒机收种质资源严重匮乏[31]、品种抗逆性不足[4]的现实条件下,应以适应性好的优异国内种质资源(例如黄旅和PB 群种质等)为基础,积极引进欧美发达国家的机收种质资源,通过国内外种质的相互融合,取长补短,实现有利基因聚集和优良性状整合,选育出高产稳产、适应机械化生产的优良新品种。
玉米自交系8085 泰(BT1)较好地融合了温、热带种质,遗传基础比较丰富,具有高产、优质、籽粒脱水快、抗多种玉米病害等特点,对黄淮海高温及阴雨寡照的气候条件有较好的适应性,在未来机收品种选育和抗病抗逆性改良中仍具有重要利用价值。目前已报道的8085 泰(BT1)衍生系与籽粒机收这一育种目标还有很大的距离,仍有进一步改良提升的空间,因此需要从2 个方面对8085 泰(BT1)开展新一轮改良创新工作:一是对其产量、品质、病害(例如穗粒腐病)等重要性状进行遗传基础解析,开展相关基因QTL 定位和克隆研究;二是在杂种优势模式指导下,有针对性地导入欧美国家优异种质,利用分子标记、单倍体技术和高密度抗逆育种技术,重点对其株型平展不耐密、根系欠发达和苞叶短等缺点或不足进行强化改良,创制一批坚秆、抗倒、耐密和适宜机收的优异种质和自交系,使之更加适合我国未来玉米育种研究和机械化生产发展的需要。