玉米自交系14PXM9700选育与应用研究

2023-05-21王新梅方晓春李嘉琪葛红丽冯汉宇

种子科技 2023年7期

王新梅方晓春李嘉琪葛红丽冯汉宇

摘要：文章阐述了玉米自交系14PXM9700的选育过程与特征特性，研究了自交与杂交种子的生产过程，总结了自交系选育方法与杂交品种选育方法，以期为自交系选育与应用提供参考。

关键词：自交系；选育；组合配制；制种

文章编号：1005-2690（2023）07-0033-03 中国图书分类号：S513 文献标志码：B

当前，玉米育种多为常规育种，需要大量时间和经验积累。育种目标和方向是决定育种成就的关键。在以机收为育种目标的前提下，将先玉335为代表的美国种质资源作为选系基础材料十分必要。先玉335具有产量高、出籽率高、脱水快及品质好等优点，但也具有植株高、不抗倒伏、易感病等缺点[1-2]。以降低株高为出发点，选育抗倒伏、小雄穗、产量比母本PH6WC高、籽粒脱水快的新自交系是当前的重要任务。

自交系的选育方法较多，比如用审定杂交种或自交系杂交组材进行常规育种、诱导系杂交并加倍选育自交系[3]、化学药剂处理玉米材料进行孤雌生殖选系等[4]。在众多方法中，杂交组材常规育种选系是主流方法。在我国近期玉米品种更新换代中，大多数审定品种的自交系用常规育种方法选育。用杂交种先玉335与自交系掖107杂交组材，走母本线路方向选育自交系，组配杂交组合，进一步筛选、测试、选育出适合市场需求的优良品种，具有可行性。

1 自交系14PXM9700的选育

1.1 来源与选系过程

杂交组材是玉米育种的特点，基因型处于高度杂合状态，必须通过一定量的自交授粉、大量个体后代鉴定、多代选择育成新的自交系[5]。

自交系14PXM9700于2009年冬季在海南省采用杂交种先玉335与自交系掖107（Dekalb杂交种 XL80选系，即掖单2号母本）杂交。2010年夏季在北京市顺义区公司实验站高密度群体种植，开放性授粉，选优株单穗收获。2010年冬季至2012年连续6代自交穗行选择，淘汰抗病差、结实不良的穗行。2012年测定配合力，保留配合力高的穗行，自交授粉2代，于2013年得到稳定的自交系14PXM9700。该系雄穗较小，耐密植、果穗脱水快、制种产量较高。前人一般用先玉335杂交种直接选系[6]，自交系14PXM9700采用3交种模式走母本方向选育，具有创新性。2014年作为母本，与父本自交系ZD8827配置组合，通过2年多个试验点的筛选与测试表现良好，参加黄淮海夏玉米组国家绿色通道区域试验，2019年通过审定；自交系14PXM9700在甘肃省张掖市公司制种田自交和杂交制种应用。

1.2 特征特性

为了解玉米自交系14PXM9700的性状特征，于2021年在北京市顺义区进行春播种植。5月15日播种，7月9日抽雄，7月12日吐丝散粉，8月25日收获，从播种到收获103 d，幼苗叶鞘紫色，叶片绿色，叶缘绿色，花药淡紫色，颖壳绿色，花丝绿色，雄穗分枝5～6枝，株型半紧凑，株高中等，穗位适中，成株叶片数18片，穗上5片叶。果穗筒型，穗长14 cm，穗行数14行，穗轴红色，籽粒黄色，粒型半马齿，百粒重272 g。

2 自交系14PXM9700的应用

育种工作者高度重视玉米自交系的选育。自交系不直接用于生产种子销售使用，而是用其组配杂交种在生产上使用，所以选育优良自交系是基础，自交系的合理组配、测试及审定后的种子生产是优良自交系得以应用的重要体现[7]。

玉米自交系14PXM9700的组配、筛选测试及种子的生产制种分别在海南省三亚市、北京市顺义区及甘肃省张掖市等公司实验站或试验点进行。

2.1 组合配置筛选与审定

2014年冬季在海南省三亚市崖州区公司实验站用自交系ZD8827的花粉与自交系14PXM9700雌穗花丝授粉，组配杂交组合，接近成熟时收获组合穗子，晾曬期间去除穗上不正常粒，之后脱粒，选取一定量种子分装用于组合比较试验。经过2年多个试验点的筛选和测试，植株农艺性状和穗部特征良好，产量表现突出。2017—2018年参加黄淮海夏玉米组国家绿色通道区域试验，2019年通过品种审定委员会审定，审定名为中地868。品种具体情况见黄淮海国审玉米新品种中地868特征特性与栽培技术文献[8]。

2.2 自交与杂交种子生产

2.2.1 自交制种

张掖市制种基地推广机械化制种和标准化生产，玉米的生产制种已形成机械化作业模式，生产逐渐标准化[9]，解决了用工短缺问题，提高了种植效益，节约了成本。自交系14PXM9700的自交制种过程主要有机械化播种、地膜覆盖、滴灌出苗、去除杂株、机械穗收、脱粒和生产加工等过程。

2021年自交系14PXM9700在张掖市公司制种田隔离区内种植，采用播种机进行机械化种植，种植密度97 500株/hm2，播种深度3～4 cm，播种均匀，深浅一致，无断条、空穴和断垄现象，覆土严实。播种后采用地膜覆盖，用滴灌浇水出苗，确保苗全、苗壮、苗匀，为去杂、去雄、提高纯度奠定基础。去杂应遵循去杂务尽、去杂务早的原则，制种田去杂分苗期、拔节期、抽雄期3个阶段，根据植株特征特性准确及时彻底去除杂株、变异株。苗期可结合定苗除杂去劣，拔节期根据亲本株高、长势、叶形、叶脉颜色等鉴别除杂，抽雄期结合雄穗和花丝性状特征去除田间杂株。

在实际操作过程中，做到彻底去除杂株。加强田间管理，确保整个生育期水肥供应充足，确保植株不发生胁迫，及时防治病虫害，使用玉米联合收割机收获玉米穗子，拉到晾晒厂晾晒，采用脱粒机脱粒，用先进的欧美机器设备生产加工种子并进行抽样检测，确保种子纯度和质量，确保整个种子加工生产过程安全、有序、标准化。从事种子生产的企业应始终坚持“高质量的种子是生产出来的，而不是靠检测出来的，检测只是告知结果，种子生产重在过程监控，只有把好制种过程质量关，才能保证种子的质量”。

2.2.2 杂交制种

甘肃省张掖市作为全国最大的杂交玉米制种基地，每年为全国供应着45％以上的优质玉米杂交种子[10]。种子产量和质量取决于生产制种过程中各个环节的严谨程度，只有严格做好各环节的工作，才能确保玉米杂交种子的产量和质量，具体环节包括播种、父本去杂以及母本去雄等。母本自交系14PXM9700和父本自交系ZD8827杂交制种在甘肃省张掖市中地良种繁育有限公司制种田进行。选择海拔适宜、光热条件充足、无霜期长、积温高、隔离条件好、无检疫性病虫害、集中连片、地势平坦、土壤肥沃、生产条件好、地力均匀且排灌方便的地块做种子田，高密度种植，种植密度为97 500株/hm2，父母本种植比列1∶5，适当调整父母本播种日期，科学管理，防止种植混杂。父本在抽雄后未散粉之前去杂，根据父本雄穗特征特性，彻底清除父本杂株，减少父本杂株污染，确保种子纯度。抽雄期到来之前母本人工去雄，即母本自交系14PXM9700的雄穗未出叶之前，用手彻底拔除雄穗，拔净每株母本雄穗，不遗留分枝、残枝、断穗。特别注意拔出生长势弱小植株的雄穗，弱小苗生长速度慢，去雄时不易被发现，产量低，存在很大的质量隐患，会影响种子整体产量和纯度。抽雄完毕后将抽出的雄穗带出地块，妥善处理，以防串粉。确保父本花粉与母本自交系14PXM9700株系雌穗花丝充分相遇，良好授粉。植株生长季施用中地植保套餐杀虫杀菌剂防病治虫，适时浇水，合理施肥，促进穗大粒多，杂交种子产量为7 500 kg/hm2以上。

3 自交系选育方法

杂交组材所用的基础材料应选择适应性广、抗病抗倒伏性强、产量高及品质较好的杂交种、二环系或群体材料。采用科学的选育方法，有目的地组配群体，选育优良的自交系。先玉335和掖单2号玉米品种适应性广，综合抗性较好，产量高且品质好，推广面积大，对我国玉米行业具有较大的影响。

相关人员用先玉335和掖单2号母本杂交组材，采用常规育种方法自交6代达到基本纯合，同时进行配合力测定，选出优良穗行，有效改良自交系产量和其他性状。尽管费时費力，但其由一代代选优株育出，植株和穗部性状良好，配合力较高。单倍体杂交诱导选育自交系能有效提高选育效率，加快育种进程。不同诱导系诱导同一材料产生的单倍体之间存在显著差异，但是产生的单倍体通常具有诱导系的紫色标记，单倍体发生频率低，常用加倍方法的加倍频率较低。

目前，单倍体种子的鉴定与优良株系的筛选主要采用人工方式，耗时费力且准确率不高。化学试剂诱导玉米孤雌生殖选育自交系，用时最短，费用最少，但是诱导剂种类、诱导方法、试剂浓度和处理时期影响诱导率，不同基因型材料诱导率不同，相同材料不同年份诱导效果不同，诱导出的自交系并非理想纯系，有的后代不稳定，有杂合现象。

4 杂交品种培育

进入21世纪以来，玉米收获方式由手工扒苞掰穗逐步过渡到机械穗收，再到籽粒机收。选育推广机收的玉米品种，完成新一代品种更新换代，对于保障粮食增产增效具有重要意义。前人总结了适宜机收品种的关键指标，例如收获时籽粒含水量低、抗倒伏倒折和抗病等，结合育种实践提出杂种优势模式，创新选育机收玉米新品种育种策略[11]。我国玉米品种审定区域较多，特点多样，有的品种区域优势强，选育特定区域品种与选育大品种同等重要。立足国内外种质资源，利用育种人扎实的育种技术和丰富的育种经验，采用母本、父本两条选育路线，培育出区域优势品种，具有可行性[12]。

与母本自交系14PXM9700的选育方向不同，父本系自交系ZD8827用PH4CV与昌7-2杂交后与昌7-2回交成三交种，2007年夏季用三交种与美国杂交种78599杂交组配群体，再与三交种回交1代，连续自交授粉8代走父本选育路线方向育成。自交系ZD8827雄花较大、分支多、散粉期长、保绿性好、抗病和抗倒伏。玉米品种中地868杂种优势模式上与先锋SS×NSS模式对接，母本对SS种质进行改良，父本发挥国内黄改系（昌7-2）优势并与PB（78599）、NSS（PH4CV）种质聚合[13]。组配的杂交种中地868在黄淮海地区具有产量高、抗病、保绿、抗倒、适宜机收等特点，在黄淮海地区已大面积推广栽培种植[14]，该杂交种在杂种优势模式组配上具有创新性。在2021年由全国农业技术推广服务中心、农业农村部农业贸易促进中心及中国种子协会等多家单位举办的第13届中国国际种业博览会暨第18届全国种子双交会上，该品种被农业技术推广服务中心评选为黄淮海区域机收优秀品种（高产抗病）。

参考文献：

[1]郭庆辰，张义荣，康浩冉，等.美国玉米种质的引进、选系及组配模式探讨[J].分子植物育种，2016，14（11）：3262-3272.

[2]时俊光.美国先锋玉米杂优模式利用对中国玉米育种的影响[J].杂粮作物，2010，30（3）：163-166.

[3]才卓，徐国良，任军，等.玉米杂交诱导单倍体选育自交系技术规范（修订版）[J].玉米科学，2013，21（2）：1-5.

[4]胡颖，杜相飛，王冬雪，等.化学试剂诱导玉米孤雌生殖选育自交系概述[J].天津农业科学，2020，26（3）：81-83.

[5]牛虹宇.玉米育种特点及选育方法[J].养殖技术顾问，2010（8）：54.

[6]孙宝君，董晓野.几个先玉335选系植株形态配合力效应及其遗传参数分析[J].农业科技通讯，2013（5）：45-49.

[7]李自学，邵连存.玉米自交系选育方法的探讨[J].玉米科学，2010，18（5）：42-45.

[8]冯汉宇，魏锦霖，卢世安，等.黄淮海国审玉米新品种中地868特征特性与栽培技术[J].种子科技，2020，38（1）：35-36.

[9]王林，张东昱.张掖玉米制种机械化应用现状及对策[J].中国种业，2022（2）：67-70.

[10]闫宏昱.张掖国家级玉米制种基地生产经营模式探讨[J].中国种业，2022（2）：64-66.

[11]王元东，赵久然，张华生，等.玉米宜粒收品种的选育及种质创新策略[J].分子植物育种，2020，18（10）：3455-3460.