基于DH 技术的优良玉米自交系TP7-5 的选育与应用

马延华 孙德全 李绥艳 林 红 潘丽艳 吴建忠 李东林 杨国伟

（黑龙江省农业科学院草业研究所，哈尔滨 150086）

玉米是黑龙江省第一大作物，分布在第一至第五积温带，年播种面积稳定在600 万hm2左右，约占全国种植面积的1/5，产量约占全国玉米总产量的1/6[1]。玉米产业的发展对于保障国家粮食安全和黑龙江省农业供给侧结构性改革至关重要。近几年，随着品种审定制度的改革，玉米审定品种数量急剧增加，但是突破性大品种还很少[2]。优良玉米自交系是选育优良杂交种的基础，选育配合力高、高产、抗逆性强的自交系是育种工作首要任务。黑龙江省因为特殊的高寒地理位置，优异种质数量少、来源相似，育成品种的遗传基础狭窄，不仅存在生态安全威胁，且严重制约着突破性品种的选育。

引入法国、德国等欧洲国家的早熟、耐密植、适宜机械化收获的种质资源对于促进我国玉米育种具有重要作用[3]。重庆市三峡农业科学研究院利用从欧洲引进的BC8241Ht 种质先后选育出8 个自交系，并组配选育了17 个杂交种[4]。丹东农业科学院利用引进的西班牙种质选育出5 个优良的早熟、耐密自交系，这些自交系与旅大红骨、塘四平头、PN78599 类群有较强的杂种优势[5]。王元东等[6]以8 个骨干黄旅群自交系为受体，分别导入欧洲早熟种质，通过系谱法和回交转育法改良黄旅群种质机械粒收特性，改良效果明显。

黑龙江省农业科学院草业研究所玉米课题组以法国玉米杂交种Phi7 为基础材料选育了高淀粉、高配合力自交系TP7，利用TP7 为亲本育成了国审玉米新品种龙育366。应用过程中发现TP7 具有感玉米大斑病的缺点。从2007 年开始，利用150Gy60Co-γ 射线辐照处理自交系TP7 风干种子，对其进行进一步改良，选择早熟、抗大斑病的突变体材料利用DH 技术选育，于2011 年育成了优良自交系TP7-5。本文介绍了TP7-5 选育经过和应用情况，为进一步改良及应用提供依据。

1 选育过程

2007 年春季在哈尔滨用150Gy60Co-γ 射线辐照处理玉米自交系TP7 风干种子1000 粒，进行单粒点播，M1单株自交授粉，不作选择淘汰，当代收获159 个果穗。2007 年冬每穗选40 粒，采取穗行法在海南加代种植M2，经田间观察和室内考种，重点选择在熟期、株高、株型、籽粒大小、粒色、抗病性等性状方面较TP7 有显著变异的单株，获得16 个果穗。2008 年春季在哈尔滨将选留的果穗种子全部种植，选择发育良好、抗大斑病的植株作母本，以中国农大高诱5 号作父本，秋季收获母本植株上果穗67 穗，脱粒后挑选出准单倍体籽粒1225 粒。2008 年冬在海南将筛选出的准单倍体籽粒全部播种，经田间去杂去劣后，对既能正常抽丝又能正常散粉的植株进行自交，获得结实的果穗36 穗。2009 年春季在哈尔滨将自交结实果穗种植成穗行，并进行自交，在玉米11～12 片叶时期人工接种大斑病病菌，对熟期、大斑病抗性和籽粒粗淀粉含量进行严格选择，秋季共获得15 个DH 系。2009 年冬季在海南选择5 个分属不同种质类群的测验种与15 个DH 系杂交组配了75 个组合。2010 年春季在哈尔滨对75 个杂交组合进行配合力分析鉴定，优选了3 个DH 系。2011 年重点对3 个DH 系与TP7 进行观察对比，并对特殊配合力进一步测定，优选出熟期早、抗大斑病、籽粒淀粉含量高、配合力高的DH 系TP7-5。具体选育过程如图1 所示。

图1 自交系TP7-5 选育过程

2 特征特性

2.1 生物学特性与TP7 相比，TP7-5 熟期早3～4d，在哈尔滨出苗至成熟117d 左右，需有效活动积温2300℃左右。TP7-5 幼苗健壮，第1 叶鞘花青甙显色强，株高195cm，穗位高65cm，穗位高与株高比率中，雄穗分枝数4～6 个，花丝花青甙显色弱，花药花青甙显色弱，株型半收敛，果穗筒形，穗长14.2cm，穗行数16～18 行，穗轴红色，籽粒淡黄色，千粒重304g。TP7-5 在10 万株/hm2的种植密度下雌雄穗发育协调，不空秆，内外果穗大小基本一致，表现出较好的耐密植性。一般产量5250～6000kg/hm2，高产地块可达6750kg/hm2。

2.2 配合力测定2011 年选用自交系TP7-5、TA28、T10-2、TR13-3、T216 为母本，TD03、TD20、DK1411、T116、T3376 5 个自交系作父本，组配25 个测交组合，在佳木斯富锦市进行田间试验，分析表明TP7-5产量一般配合力效应值（GCA）为82.20，高于其他9 个自交系，说明控制产量的基因加性效应强，易于组配高产杂交组合。TP7-5 与来自兰卡斯特血缘的T116、TD03 存在较高的产量特殊配合力（SCA）效应，说明TP7-5 与兰卡斯特类群种质杂种优势较强。

2.3 抗病性经多年田间自然发病鉴定，自交系TP7-5 高抗丝黑穗病、茎腐病、瘤黑粉病，抗穗腐病、粒腐病；经人工接种鉴定，TP7 感大斑病（病级7 级），而TP7-5 抗大斑病（病级3 级）。用自交系TP7-5 组配育成的4 个玉米杂交种经黑龙江省农业科学院植物保护研究所人工接种鉴定，均高抗茎腐病、丝黑穗病，抗病性较好。

2.4 品质特性经农业农村部谷物及制品质量监督检验测试中心（哈尔滨）检测，自交系TP7-5 籽粒容重722g/L，含粗蛋白10.13%、粗淀粉75.33%、粗脂肪3.57%。TP7-5 籽粒粗淀粉含量高于我国普通玉米常用自交系均值68.82%[7]，属于高淀粉玉米自交系。用TP7-5 组配的杂交种籽粒商品性好，粗淀粉含量高，龙育598、天丰55、龙育67 等品种的籽粒粗淀粉含量均超过国家高淀粉玉米的指标。

3 应用情况

3.1 直接应用自交系TP7-5 具有耐密植、抗病性强、一般配合力高、籽粒淀粉含量高、脱水快等优点，已成为黑龙江省农业科学院骨干自交系。直接利用TP7-5 组配了龙育598 和天丰55 高淀粉玉米杂交种。

3.1.1 龙育5982013 年利用TP7-5 为父本，与自选系TD03 组配了玉米新组合龙育598，于2020 年7 月通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定（黑审玉2020L0014）。龙育598 为高淀粉玉米品种，生育期120d 左右，需≥10℃活动积温2400℃左右。适宜在黑龙江省第二积温带≥10℃活动积温2550℃以上的区域种植。

自2020 年审定推广以来，表现出熟期早、产量高、淀粉含量高、籽粒脱水快、适合机械化收获等优点，深受种植户欢迎，2021 年推广2.9 万hm2，增产商品玉米1844.4 万kg，增加经济效益4242.1 万元。此外，龙育598 为加工企业提供了优质原料，提升了商品玉米市场竞争力，实现了农民增收与企业增效。

3.1.2 天丰552014 年利用TP7-5 为父本，与外引黑龙江天利种业有限公司的自交系TF-6 杂交选育而成的高产玉米品种。于2021 年6 月通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定（黑审玉2021L0017）。天丰55 生育期120d 左右，需≥10℃活动积温2400℃左右。适宜在黑龙江省第二积温带≥10℃活动积温2500℃以上区域种植。天丰55 具有高产、高淀粉、抗倒伏、籽粒脱水快、适应性强等优点。2021 年审定当年就在适应区示范推广4533hm2，增产商品玉米375.4 万kg，增加经济效益863.4 万元。

3.2 间接应用采用复合杂交、回交等育种手段，利用优异种质资源，对TP7-5 进行了改良和提高，选育出T756、TB846、TB846-2 等一系列TP7-5改良系，利用这些改良系组配出多个优良玉米杂交种。T756 是以（TP7-5×T641）×TP7-5 为基础材料通过孤雌生殖单倍体诱导选育而成的自交系。TB846 是以TP7-5 为母本、自交系M504 为父本杂交组配基础材料，经连续自交7 个世代选育出的优良自交系。

3.2.1 龙育67利用T756 与自选系T287B 杂交组配了玉米新组合龙育67。龙育67 生育期111～115d，需≥10℃活动积温2200℃左右。龙育67 具有早熟、高产、耐旱、抗大斑病、宜机收等优良特性。2021 年参加黑龙江省玉米克玉19 熟期品比试验，平均产量10302.7kg/hm2，较对照克玉19 增产9.9%，收获期籽粒平均含水量27.6%，籽粒杂质率1.9%，籽粒破损率3.8%，适合机械化直收。龙育67 籽粒粗淀粉含量75.2%，属于高淀粉品种，适合玉米深加工企业对高淀粉品种的需求。

3.2.2 龙育592利用TB846 与自选系T437C 杂交组配成玉米新组合龙育592。生育期115～118d，需≥10℃活动积温2320℃左右。龙育592具有高产、耐瘠薄、抗倒伏、抗大斑病、籽粒脱水快等优良特性，适合机械化直收。2021 年参加黑龙江省玉米联合体禾田4 号熟期区域试验，平均产量10878.3kg/hm2，较对照品种禾田4 号增产7.8%，收获期籽粒平均含水量26.9%，籽粒杂质率1.6%，籽粒破损率2.8%。龙育592 在黑龙江省第三积温带玉米生产区具有非常广阔的发展潜力。

4 TP7-5 的育种启示

骨干自交系TP7-5 的育成，极大丰富了我国早熟玉米种质的遗传基础，也可为开展早熟玉米种质创新育种单位提供以下3 点借鉴。

4.1 注重欧洲早熟玉米种质的利用丰富选系的原始材料、拓宽种质资源已成为当前玉米育种工作的重中之重。来自其他国家或地区的地理远缘材料，尤其是来自欧洲国家的外来种质材料，大都具有根系发达、茎秆坚韧、抗倒伏、耐密植、籽粒脱水快及适宜机械化收获的特点，是开展机械粒收玉米育种难得的优良资源[8]。利用欧洲玉米种质资源育成了FL236、W109、fm104、T056、M504 等早熟优异自交系，对我国东北早熟玉米育种和生产具有积极促进作用[9-11]。在当前东北早熟玉米种质改良创新工作中，应进一步加大对欧洲玉米种质利用的力度。TP7-5 骨干自交系在黑龙江省早熟宜籽粒机收玉米新品种选育中将有更大的利用潜力。

4.2 加强DH 育种技术的高效利用传统方法选育自交系至少需要连续自交6～8 个世代。DH 技术将传统的“连续自交”多步选系转变为“诱导和加倍单倍体”两步选系，大大加快了育种进程，是玉米育种的颠覆性技术[12]。自交系TP7-5 选育过程得益于单倍体育种技术的应用，从开始辐射诱变育种基础材料到最后决选完成仅用了4 年时间。育种单位应尽快普及DH 技术的工程化应用，实现玉米育种技术的转型与升级。

4.3 促进辐射诱变育种技术的进一步应用辐射诱变技术具有提高突变频率、扩大变异范围、有效打破基因连锁及缩短育种年限等特点，利用60Co-γ 射线先后选育了丹340、4F1、鲁原92、辐746、T08、TD01 等高配合力优良玉米自交系，在玉米育种中发挥了重要作用[13-14]。玉米自交系TP7-5的成功选育，实现了早熟性状突变与抗病性突变的有机结合，丰富了我国早熟玉米种质资源遗传基础。当前，面对耕地面积持续减少、环境恶化等多重压力，传统育种技术选择效率较低、育种周期较长，迫切需要融合应用辐射诱变等新育种技术，以满足农业对新品种的需求。