2个玉米核心种质的改良利用及综合分析与评价

刘守渠， 段运平， 郭 峰， 任小燕， 石红卫， 王 怡

(山西农业大学农学院， 太原 030031)

玉米核心种质具有配合力高、抗病性强、品质优、商品性好、适应性广的特性,是选育自交系和组配玉米优良杂交种的基础[1]。纵观我国近年来玉米新品种更新换代，每一次优良玉米品种的推广应用，都与玉米核心种质的创新有着密不可分的关系。

山西省玉米主要为雨养农业栽培模式，苗期低温干旱，中期伏旱少雨，后期低温寡照，限制山西省玉米生产的因素较多，集中表现在熟期、干旱、病虫害等多个方面[2]。从20世纪90年代至今，山西省育成了很多不同熟期的高产、抗旱、抗病玉米品种，部分玉米核心种质在我国玉米种质改良中发挥了很大作用，如H 921、SH 15、太系113、太系3、20-1118等[3]。利用这些核心玉米种质选育的玉米品种有效解决了制约山西省玉米产业发展的技术瓶颈，如干旱、抗病、倒伏等问题。

太系3和20-1118两个玉米核心种质是并单1号的父母本，并单1号2003年4月通过山西省农作物品种审定委员会审定(晋审玉2003014)，2003-2006年在山西、山东、河北，河南、内蒙古、黑龙江、吉林等7省市35个县累计示范推广60万hm2以上，玉米总增产46 434.5万kg，创社会效益45 823.7万元。并单1号的选育推动了玉米育种的种质改良与创新，加速了中早熟玉米品种的更新换代和耐密、抗倒伏型品种的应用，对推动山西省早熟玉米和旱地玉米生产起到了重要作用[4]，2007年3月获得山西省科技进步二等奖。本课题组利用太系3和20-1118两个核心玉米种质创新选育了一系列玉米品种和组合，其中大部分玉米品种在山西省和我国中北部推广表现良好。本文对2个玉米核心种质的改良利用以及种质创新进行了综合分析和评价，以期为山西省玉米核心种质改良利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 2个核心种质材料的选育

20-1118是以掖478为基础材料与P 78599杂交， F1代与耐深播、长根茎种质Taos Blue杂交，S1代再回交掖478，连续6代自交选育而成。太系3是以自选早熟黄改系材料怀2(黄早4×昌7-2)与亚热带种质选系太系113进行杂交，再回交怀2后连续自交7代选育而成。具体选育过程见图1。

图1 母本选育过程Fig.1 Female Parent Selection Process

1.2 2个玉米核心种质材料的遗传基础分析

20-1118虽然导入了PB血缘P 78599和长根茎Taos Blue的抗病、优质、耐深播基因，但在选育的总体思路上还是以选择掖478的主要优良性状特点为主，尽量保持了掖478的Reid血缘成分(表1)；太系3在后代选育上尽量保持选系后代的黄改血缘成分(表1)。

表1 2个核心种质选育来源及杂优模式Table 1 Sources and breeding hybrid model of two core germplasms

20-1118自交系株型紧凑，配合力高，根茎较长，具有抗旱、抗病、耐密植、繁殖系数高等优点。太系3具有早熟、矮杆、次生根发达、品质优良、持绿性好等优点。

图2 父本选育过程Fig.2 Male Parent Selection Process

1.3 利用2个核心种质改良创新方法

利用20-1118和太系3作基础核心种质，以历年来在山西省推广面积较大的优良玉米品种的父母本或骨干改良自交系做改良亲本(如：Mo 17、SH 15、昌7-2、PH 09 B、P 78599等)，根据父母本血缘关系，采用有目的杂交、回交、复合杂交、群体改良等方法，根据大群体、严胁迫、多生态点选育原则，使核心种质优良基因充分聚合，从而选育的自交系具有血缘关系纯正，配合力高、抗病、高产、适应性强的优点。

2 结果与分析

2.1 利用2个核心种质改良创新16个玉米自交系

利用2个核心种质选育创新了16个玉米自交系，其中利用20-1118创新选育了201-417、H 09-58、H 07-47、太2010-66等有代表性的4个玉米自交系；利用太系3创新选育了201-546、H 06-47、H 13-79、H 06-100、H 10-105、H 13-153、H 06-145、207-428、H 07-122、H 11-87、H 11-133、H 1265有代表性的12个玉米自交系。利用2个核心种质创新选育玉米自交系时，根据种质的血缘关系和性状互补、抗性互补、以及生产发展需要等育种目标进行组配改良[5](表2)。

表2 选育创新自交系特征及应用Table 2 Characteristics and application of breeding innovative inbred lines

2.2 利用2个玉米核心种质改良组配审定13个玉米品种

从2003年到2019年，课题组利用2个玉米核心种质改良自交系组配审定的玉米品种达13个。其中主要的改良模式为改良Reid类群、改良Lancaster类群、改良塘四平头类群、改良PB类群，其主要杂优模式为Reid×Lancaster、Reid×塘四平头(表3)。这两个杂优模式占所有审定品种的95%以上，而Reid×PB只占杂优模式的很少部分(表3)。这与山西省特殊的地理环境和气候条件有关[6]。

表3 利用2个玉米核心种质改良自交系组配审定的玉米品种Table 3 Approved varieties from cross combination of inbred lines improved by two maize core germplasms

2.3 利用2个核心种质改良组配审定的部分品种表现及推广情况

利用2个核心种质改良组配审定的玉米品种包括了山西省夏播区、山西省春播早熟区、山西省春播中晚熟区共三个生态区。表现较好及累计推广面积在30万hm2以上的品种有：并单1号、并单5号、晋单68、并单17、并单390、华美368、华美468、邦农369，其中春播早熟区品种2个(并单5号、并单17号)；夏播区品种2个：并单1号(夏播与春播早熟区双审品种)、晋单68；春播中晚熟品种4个：并单390、华美368、华美468、邦农369。由于这些品种在产量、熟期、抗病、抗倒伏、适应性等方面表现较好，先后在河南、河北、山东、内蒙古、陕甘宁、东北三省进行引种并审定推广，表现了很好的适应性和产量优势。

3 结论与讨论

3.1 核心种质改良创新思路

利用2个核心种质选育的16个玉米自交系组配审定的13个玉米品种，主要利用的核心种质有掖单13母本掖478、PB血缘种质P 78599、18599、郑单958父本昌7-2、晋单34母本SH 15、晋单35父本太系113、中单2号母本Mo 17、大丰30母本A 311、美国先锋种质PH 4 CV、PH 4 CV选系H 07-45、美国坚杆综合种PH 09 B等种质[7-9]。

邦农369父本H 1265是利用Lancaster种质改良系H 07-45杂交太系3再回交H 07-45选育而成，H 07-45具有出籽率高、一般配合力好的特性，太系3属于黄改血缘，适应山西省气候特点，两者定向改良，在抗旱性、抗倒伏性、抗病性上有很大提高。

并单5号母本201-417是用并单1号母本20-1118选育而成。20-1118含有掖478种质，掖478种质的缺点是苞叶较厚，脱水速度较慢，需加以改良利用，由于201-417中SH 15早熟性好、苞叶薄；20-1118种质中的P 78599种质脱水性相对较好。因此，201-417经过对掖478的定向改良，在早熟性和籽粒脱水性上已有很大改善[10]。

华美368母本H 07-47中的20-1118含有PB血缘P 78599成分，由于PB血缘良好的抗病、高产、优质特性，并且与其他血缘种质一般配合力较高，在我国玉米种质改良选育上，作为核心玉米种质材料被广泛用于种质选育和改良[11-12]。但PB血缘种质一般熟期相对较晚，出籽率相对较低，利用PB血缘种质与早熟性、丰产性优良的A 311和PH 09 B美国坚杆综合种BSSS种质定向改良效果较好。因此，H 07-47在生育期、抗病性、出籽率、配合力方面都有很大提高。

太系3中的怀2是由昌7-2和黄早四选育而来，该系的选育虽然降低了昌7-2的穗位，改善了株型，但其果穗短小的缺点仍然存在，太系113果穗粗长，叶距大、通透性好。以此为导向，太系3利用自选系怀2和太系113杂交后再回交太系113进行选育，太系3的选育有效解决了昌7-2果穗短小、叶距较短的弊病，同时由于加入太系113成分，果穗变大、植株通透、一般配合力表现更加优良。

并单669父本H 10-105利用太系3与Mo 17选育而成，太系3由于果穗较粗、穗排较多，而Mo 17穗排少，果穗长，两者定向改良后，在果穗粗度和长度上都有很大提高。

3.2 合理利用核心种质改良创新玉米自交系

利用核心种质创新玉米自交系时，要注意把血缘相近、性状互补的核心种质进行组配，在改良过程中根据育种目标，有针对性地杂交或复合杂交，在必要时要进行回交导入，对山西省中晚熟区玉米种质进行合理改良，就要深入细致地挖掘适应山西省气候和环境特点的核心玉米种质资源，如抗旱性、早熟性、稳产性、抗山西省主要病害等，最大限度把现有可利用的玉米核心种质资源进行收集整理，在种质改良过程中，让优良基因充分聚合选育自交系。如果为了使遗传基因更加丰富，就要根据血缘对立关系有目的合成玉米核心种质改良群体选育自交系[13]。

3.3 循环育种在玉米核心种质改良创新中的利用

利用2个核心种质改良创新，实际上就是玉米循环育种策略的良好诠释，如并单1号母本20-1118是由掖478选育而来，并单5号母本201-417又由20-1118选育而来，这样就形成了掖478(掖单13母本)→20-1118(并单1号母本)→201-417(并单5号母本)；掖478作为循环核心种质在并单1号和并单5号玉米品种中一直发挥着重要作用。再如并单1号父本太系3是由昌7-2选育而来，而华美368父本又由太系3选育而来，也就是昌7-2(郑单958父本)→太系3(并单1号父本)→H 17-122(华美368父本)。而昌7-2也是作为循环核心种质在并单1号和华美368玉米品种中发挥重要作用；Mo 17(中单 2号母本)与核心种质太系3组配选育出了并单17号、并单669、并单390等品种的父本H 06-100、H 10-105、H 06-145。Mo 17的早熟性、抗旱和广适性也是作为循环种质发挥着重要作用；利用并单1号母本20-1118选育的4个玉米自交系以及太系3创新选育的12个玉米自交系，并单1号父母本太系3和20-1118都是作为循环种质发挥着重要作用。

近年来，由于欧美等种业巨头对我国种业的不断渗透，越来越多的国外种质由于具有良好的早熟性、耐密性、丰产性，受到了育种者和种业人的青睐。但是，通过多年来国外玉米品种的大面积推广，特别是以先玉335为代表的国外种质暴露出来不小的问题，主要是对我国不同生态区气候的不适应，以山西省为例，先玉335在南部夏播区不抗矮花叶和粗缩病，在山西省春播中晚熟区不抗茎腐病、大斑病、易感红蜘蛛、不抗倒伏等问题。而利用玉米核心种质不断进行循环种质改良，不仅把适应山西省本土的优良核心种质资源导入利用，同时适当地导入欧美种质的高产、优质、耐密等优良基因，有目的培育的玉米品种在稳产性、抗病性、丰产性上才会有更大突破[14]。