玉米种质创新及新品种G 592的选育
2021-12-13郑向阳王国平
郑向阳， 王国平
(山西农业大学谷子研究所， 山西 长治 046011)
玉米是我国的大宗农作物，其用途广泛，不仅是粮食作物，也是战略物资。玉米种质改良和新品种选育是玉米产业发展的基础，而创新出遗传基础丰富且配合力高的自交系是玉米育种工作的中重中之重[1]。在自交系的选育手段上已有不少的方法，且取得了一定的成效[2-5]，但突破性的成果不多。进年来兴起的化学诱变育种技术在许多作物的品种改良上起到了独特的作用，该项技术能在DNA水平上诱发基因突变，产生一般常规育种方法难以获得的新类型、新性状，诱变育种往往会导致比同源或异源转基因更大的改变。甲基磺酸乙酯(EMS)被认为是在众多的化学诱变剂中应用最好的诱变剂[6]，在水稻、大豆、小麦、高梁、花生等作物上都取得了突破性进展[7-10]。EMS诱变创造新的玉米自交系已被大量的试验证明是有效的[11-15]，其主要方法是处理花粉[12-15]或通过处理花丝而诱发变异[11-12]。应用常规系圃选育法结合EMS花粉管通道处理技术[16-18]，再应用常规系圃法进行玉米新种质的创制，并成功选育出玉米新品种G 592，为玉米自交系选育提供了新方法。
1 矮杆玉米自交系08 H 67-2的选育及遗传规律分析
1.1 自交系08 H 67-2的选育思路
郑单958是我国玉米种植面积最大品种，为我国的玉米产业做出了很大贡献。山西农业大学谷子研究所选育出的玉米自交系长A 37和昌7-2之间有配合力，但不突出。郑58自交系株型较上冲、耐密性强、产量较高，但抗病性较弱、果穗细小、籽粒较大；长A 37自交系株型清秀、上冲、抗病性好，但耐密性差、穗粗大、籽粒较少。这两个自交系同为Reid种质，在性状上又相互互补，以(郑58×长A 37)的杂交种为基础材料进行新的自交系选育[19]。
1.2 自交系08 H 67-2的选育方法
以(郑58×长A 37)的杂交种为基础材料应用系圃法先进行选育，在选育的过程中根据育种目标进行单株和穗行的选择。选择出的单株基本接近育种目标时，用EMS化学诱变剂对花丝进行处理，应用花粉管通道法引发变异。与以往的用EMS化学诱变剂处理稳定的自交系[11-15]而诱发变异不同，对即将稳定而又有差异的具有丰富基础基因的材料进行的化学诱变，这样既能创造出新类型、新性状，而且也便于利用[19]。
1.3 自交系08 H 67-2的遗传规律分析
应用40个常规玉米自交系和08 H 67-2进行杂交，然后再用08 H 67-2进行回交，对F2代和BF1代的植株高度进行调查，研究其株高的遗传规律。结果表明，08 H 67-2是一个属于隐性单基因控制的、受外界环境影响比较小的稳定的矮生类型新自交系[20]。
1.4 自交系08 H 67-2对F1代株型的影响
以矮杆玉米自交系08 H 67-2为母本与14个父本杂交，研究08 H 67-2对F1代杂交种株高、穗位高、棒三叶及旗叶的叶片长和宽的影响。结果表明，用矮杆自交系08 H 67-2组配的F1代杂交种，株高、穗位高降低，穗位以上叶片数增多，棒三叶更紧凑，有利于杂交种种植密度的提高，是玉米理想株型育种的一个成功典范[21]。
G 592的亲本选育系谱图
1.5 自交系08 H 67-2株型性状一般配合力分析
通过以矮杆玉米自交系08 H 67-2为母本，株型差异比较大的14个自交系为父本进行杂交，对杂交后代F1及父本的棒三叶和旗叶的性状进行系统研究来分析08 H 67-2株型的一般配合力。结果表明，08 H 67-2的株高、穗位高、旗叶宽和穗下叶长4个性状的一般配合力小，特别是对株高的一般配合力最小；对棒三叶和旗叶的叶宽的一般配合力最大，其次是对穗位以上叶数的一般配合力也比较大，为形成结构合理的株型以增加种植密度从而增加群体来提高玉米产量奠定了基础。
1.6 自交系08 H 67-2穗部性状一般配合力分析
通过以矮杆玉米自交系08 H 67-2为母本，穗部性状差异比较大的30个自交系为父本进行杂交，对杂交后代F1的穗长、穗粗、穗行数、行粒数和出籽率等产量性状进行了系统研究来分析08 H 67-2穗部性状的一般配合力。结果表明：矮秆玉米自交系08 H 67-2对杂交F1代穗部性状的一般配合力从大到小为：穗粗>产量>穗行数>穗长>行粒数>出籽率。为有目的地组配杂交组合及进一步选择优良自交系基础材料提供了依据，提高了选育效率[22]。
该自交系的优点突出，利用价值比较大，品种权号为CNA 20130908.4。
2 玉米新品种G 592的选育
2.1 G 592亲本选育
2.1.1G 592母本15 G 505选育的路线
矮杆玉米自交系08 H 67-2的一般配合力比较高，用其组配的杂交种在生产上没有突出的表现，主要因为其抗穗腐的能力比较弱。为此用高抗穗腐的亲本WR 335与其杂交，为了保持其高配合力，再用08 H 67-2进行回交。
2.1.2G 592父本08 Y 092选育的路线
用中大穗型，红轴的自选系长A 513对昌7-2进行改良。
2.1.3G 592的亲本选育过程
母本15 G 505是以长08 H 67-2为母本，WR 335为父本于2008年杂交，2009年再以长08 H 67-2为父本进行回交，然后采用系谱法经过连续8个世代山西、海南穿梭自交选育而成。
父本08 Y 092是以长A 513为母本，以昌7-2为父本，2008年冬再以昌7-2进行回交。采用系谱法经过连续8个世代山西、海南穿梭自交选育而成。
2.1.4G 592的亲本的特征特性
母本15 G 505在长治种植生育期(出苗-成熟)110 d，幼苗叶鞘紫色，子叶卵圆形；总叶片数18片，株高180 cm，穗位高100 cm；分枝数2～3个；护颖绿色，花药黄色，花丝综色；果穗筒型，穗长12.3 cm，穗行数14～16行，行粒数24粒左右，穗轴红色，籽粒浅黄色，半马齿型，出籽率85.7%。成株株型紧凑。
父本08 Y 092在长治种植生育期(出苗-成熟)112 d，幼苗叶鞘紫色，子叶卵形；株形半紧凑，总叶片数18片左右，叶色浓绿；株高165 cm，穗位高102 cm；雄穗分枝数5～8个；护颖绿色，花药黄色；花丝浅红色，果穗筒型，穗长12.5 cm，穗轴红色，籽粒黄色，硬粒型，出籽率82.1%。
2.2 G 592杂交种选育
2.2.1G 592杂交种选育过程
G 592是由山西省农业科学院谷子研究所于2013年以15 G 505为母本、08 Y 092为父本进行杂交选育的玉米新品种。2014年和2015年进行鉴定和品比试验，比对照郑单958增产明显；2016年在山西省内进行多点品比试验，表现为产量高、抗性好，比对照郑单958增产5.66%；2017年参加山西省多点品种比较试验，产量平均比对照郑单958增产5.9%。
2.2.2G 592参加区域试验和生产试验结果
2018年，参加山西省南部复播玉米区区域试验，平均产量为655.2 kg·(667 m2)-1，比对照郑单958增产4.2%。2019年，参加山西省南部复播玉米区区域试验，平均产量为736.3 kg·(667 m2)-1，比对照郑单958增产4.0%。两年平均产量为695.8 kg·(667 m2)-1，比对照增产4.1%。2019年，参加山西省南部复播玉米区生产试验，平均产量为709.7 kg·(667 m2)-1，比对照郑单958增产2.2%。
2.2.3G 592抗病性
2018和2019年，抗病性接种鉴定综合结果表明，G 592感穗腐病，感茎腐病，中抗丝黑穗病，中抗大斑病，感矮花叶病。
2.2.4G 592品质
2019年农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)检测，容重766 g·L-1，粗蛋白9.49%，粗脂肪4.72%，粗淀粉74.24%。
2.2.5G 592特征特性
山西省南部复播玉米区生育期108 d左右，比对照郑单958早1～2 d。幼苗第一叶叶鞘浅紫色，叶尖端卵形，叶缘白色。株形半紧凑，总叶片数21片，株高262 cm，穗位103 cm，雄穗主轴与分枝角度小，侧枝姿态上冲，一级分枝5～10个，最高位侧枝以上的主轴长30 cm，花药土红色，颖壳绿色，花丝浅红色。果穗筒型，穗轴红色，穗长17.8 cm，穗粗5.1 cm，穗行17.5行，行粒数35.9粒，籽粒橙色，粒型半硬型，籽粒顶端橙黄色，百粒重33.3 g，出籽率81.5%。
2.2.6G 592的审定情况
2020年G 592通过山西省农作物品种审定委员会的审定(编号：晋审玉20200109)。该品种最大的优点是耐密性强，品质好，容重高，适应性广。目前已参加了河南、河北、山东、陕西和安徽等省的引种试验。
3 小 结
玉米新品种的选育首先是自交系的创新。本项研究中在确定了育种目标的基础上，以(郑58×长A 37)的杂交种为基础材料，先应用系圃法先进行选育，在选育的过程中根据育种目标进行单株和穗行的选择。选择出的单株基本接近育种目标时，用EMS化学诱变剂对花丝进行处理，引发变异。该方法应用了“系圃法+化学诱变”的方法，既锁定了育种目标，又缩短了育种年限，快速地选育出了矮杆玉米自交系08 H 67-2。亲本稳定后，先进行测试，确定有利用价值时，对其进行了遗传规律分析、对F1代株型的影响分析、株型性状一般配合力分析和穗部性状一般配合力分析的深入研究，为该自交系的应用打下了坚实的基础，并进行了新品种保护，保护了知识产权。
矮杆玉米自交系08 H 67-2的一般配合力高，但由于抗穗腐病的能力弱，直接应用于生产有一定的差距，以其为基础材料和别的材料进行杂交和回交转育，选育出了可以直接应用于生产的新自交系15 G 505。以15 G 505为母本，08 Y 092为父本组配的杂交种G 592，参加了山西省南部复播区的品比试验、区域性试验和生产试验，2020年通过了审定，因其有耐密性强、品质好、容重高、适应性广等优点，一经审定就参加了河南、河北、山东、陕西和安徽等省的引种试验。
在玉米自交系的选育中，应用“系圃法+化学诱变”的方法是可行的。对选育出的自交系先进行配合力的测定，确定有利用价值后，然后对其组配的杂种F1代进行系统的研究，便于有目的的利用该自交系。
