国审玉米新品种‘永优988’选育模式探究

鹿红卫，杨美丽，苏玉杰，程建梅，赵树政，秦贵文，张文成

（鹤壁市农业科学院，河南鹤壁 458031）

0 引言

玉米是世界上种植面积最大的粮食作物，同时也是中国粮食增产的主力军，对保障中国粮食安全具有重要战略意义[1-2]。2020 年，中国玉米平均单产为6310 kg/hm2，仅为美国单产的57%，1978—2020 年间中国玉米单产年增长率的良种贡献率超过45%，选育优良品种是提高玉米产量的最佳途径[3-4]。中国现代玉米育种的发展经历了3 次重要的发展阶段，特别是21世纪初期以来，以‘郑单958’、‘先玉335’、‘浚单20’为代表的优良品种，均具有稳定性、耐密性、抗逆性及适应性强等特点，同时具备熟期适宜、易制种、制种产量高等特点[5-6]。但随着近几年黄淮海地区夏玉米生长季节高温、干旱、阴雨寡照等自然灾害及其衍生的病虫害频繁发生，以‘先玉335’为代表的美系品种，虽具有高产、脱水快等优点，但在耐旱、耐高温、喇叭口期抗倒伏等方面存在问题；以‘郑单958’为代表的系列品种抗病性较差，特别是2021 年暴发的玉米南方锈病，造成玉米大幅度减产；2009年黄淮海夏玉米区主栽品种‘浚单20’大面积倒伏，严重影响了该区玉米产量[7-8]。Troyer[9]的研究表明在美国玉米产量和产量增长中，品种的适应性比自身杂种优势更重要，品种对环境胁迫适应能力提高与产量提高密切相关。张世煌[10]认为，非杂种优势对产量作用大于杂种优势的作用，选育突破性品种，要解决高产稳产和抗逆性协调发展的问题，重视生物和非生物胁迫对产量的突出贡献。因此，选育高产稳产、抗逆性好、对生态环境适应性强的玉米新品种是今后玉米育种工作的重要发展方向。‘永优988’是鹤壁市农业科学院（以下简称“本单位”）以T1932为母本、浚856为父本，选育出的高产优质、广适耐密、抗逆性强的国审玉米新品种，2021年通过国家审定。

1 育种思路

借鉴国内外玉米育种理论和实践经验，总结‘郑单958’、‘浚单20’、‘先玉335’、‘裕丰303’等优良品种的育种思路，在玉米选系过程中从遗传、生理、生态等方面综合考虑。采用“农艺性状优良（高光效株型）→抗逆性强（耐高温、阴雨寡照、抗病、抗倒）→产量性状优良（穗行多、穗粒数多、出籽粒高、千粒重大、结实好、产量高、易制种）”分层次选择策略，在海南（高温、干旱、锈病）和河南（高温、干旱、阴雨寡照）一年两地不同生态逆境进行交替选择，以加快优良基因聚合，缩短育种进程。选系过程中在S3和S5代进行配合力测定和定向选择，加快优良自交系的选育效率。

2 亲本来源及特征特性

母本自交系T1932，以PH6WC 为供体亲本，欧洲硬粒种质为轮回亲本，杂交并回交，得到BC1F1；F2代大群体自交分离，每个世代选择抗性好、茎秆坚韧、雌雄协调、农艺性状优良的单株自交，BC1F3、BC1F7与HCL645 测交，表现出较高杂种优势。欧洲硬粒种质通过美国先锋种质与欧洲种质的相互融合而来，T1932保持了该类种质耐密植、抗逆性好、品质优等特点，株型紧凑，株高95 cm，穗位高50 cm，花丝和花药均为紫色，雌雄协调，茎秆坚韧、根系发达，抗性好，硬粒品质优，结实性好，配合力高。T1932作为母本先后组配出MY73和YD819，前者通过2020年国家黄淮海夏玉米区审定，后者已经完成2021年国家黄淮海夏玉米试验程序，2023年有望通过审定。

父本自交系浚856，以含有热带血缘的自选系浚56 供体亲本，HCL645 为轮回亲本杂交1 次，回交2 次后连续自交，每次选择抗性好、花期长、花粉量的单株自交，BC1F3与PH6WC 测交有较好的杂种优势，但株高较高，不符合选育目标；BC1F7与T1932杂交，表现出较强的杂种优势，株高、穗位适中，抗性、结实性好，产量高。浚单856株高185cm，穗位高65 cm，花丝、药色均绿色，雄穗主轴较长、分支6～7 个，花期长、花粉量大，高抗锈病、茎腐病，配合力好，目前已组配出多个优势组合参加各级品种试验。

3 ‘永优988’选育过程

‘永优988’是2015 年由T1932 和自选系浚856 杂交组配而成的玉米单交种。2015 年参加本单位鉴定试验，2016 年参加本单位产比试验，均表现突出；2017—2018年参加多生态多点鉴定试验，表现依然优秀；2019—2020 年参加国家黄淮海夏玉米区域试验，2020 年同步生产试验，综合表现良好；2021 年通过农业部国家农作物品种审定委员会审定，审定编号为国审玉20210683。

4 ‘永优988’品种评价

4.1 产量分析

2015 年，‘永优988’参加本单位鉴定试验，产量为11328.2 kg/hm2，比对照‘郑单958’增产13.9%。2016 年，参加本单位产比试验，‘永优988’产量为11025.5 kg/hm2，比对照‘郑单958’增产10.5%。2017—2018 连续参加14 点次多生态鉴定试验，2 年平均产量为10335 kg/hm2，比对照‘郑单958’平均增产7.1%，增产达到极显著，增产点率100%。2019—2020年参加国家黄淮海夏玉米区域试验，2 年平均产量10169.3 kg/hm2，比对照平均增产4.7%，84个点次中增产点比率93.1%；2020年同时参加自行生产试验，平均产量10213.5 kg/hm2，比对照平均增产5.2%，增产达到极显著，45个点次中增产点比率93.8%。由此可见，该品种丰产性、稳产性好，适应性强（详见表1）。

表1 ‘永优988’参加各级试验产量汇总

4.2 抗逆性评价

2019—2020年‘永优988’参加国家黄淮海区域试验，84 个点次中平均倒伏率为1.8%，倒折率为0.2%，空杆率为0.9%，对照‘郑单958’的倒伏率为4.0%，倒折率为1.7%，空杆率为1.3%；生产试验45 个点次中‘永优988’倒伏倒折率之和比对照‘郑单958’低87%，空杆率低84%，由此可见‘永优988’抗逆性优于‘郑单958’，适宜大面积种植（详见表2）。

表2 2019—2020年‘永优988’参加国家黄淮海夏玉米试验抗逆性汇总表

4.3 抗病性及品质分析

2019 年参加黄淮海夏玉米区域试验田间综合抗性表现为：抗小斑病，中抗弯孢叶斑病、南方锈病；田间发病率为：茎腐病5.1%，穗腐病4.4%，黑粉病2.2%。人工接种抗性鉴定：抗禾谷镰孢茎腐病；中抗小斑病、弯孢叶斑病；感禾谷镰孢穗腐病；高感瘤黑粉病。2020年参试期间田间抗性为：中抗小斑病；感弯孢叶斑病、南方锈病；田间发病率为：茎腐病9.4%，穗腐病1.5%，黑粉病1.1%。人工接种抗性鉴定：中抗小斑病、禾谷镰孢茎腐病、禾谷镰孢穗腐病；感弯孢叶斑病；高感瘤黑粉病。由此可见该品种综合抗病性较好，对生态环境适应性强。

由农业部谷物品种监督检验测试中心（北京）分析，籽粒容重788 g/L，粗蛋白含量9.23%，粗脂肪含量4.52%，粗淀粉含量73.42%，赖氨酸含量0.28%。籽粒半马齿，容重高，品质好。

4.4 品种特征特性

在国家黄淮海夏玉米区域试验中，‘永优988’生育期101 d，比对照‘郑单958’平均早熟1.5 d。幼苗叶鞘紫色，叶片深绿色，叶缘紫色，花药浅紫色，颖壳浅紫色。株型紧凑，株高268 cm，穗位高102.5 cm，成株叶片数20 片。果穗长筒型，穗长17.1 cm，穗行数16～18行，穗粗4.85 cm；穗轴红色且非常坚硬，籽粒黄色、半马齿型，百粒重32.5 g。

5 育种模式探究及应用

5.1 重视优异种质资源发掘与改良利用

玉米种质资源是育种核心，是突破种源“卡脖子”的关键所在，种质创新能力不足已成为突破性品种选育的瓶颈。中国种质资源狭窄，很大程度上依赖外来种质的引进与利用，造成品种抗性和抗逆性下降[11]。国内核心种质与国外种质快速融合首选轮回选择也是玉米种质改良的基本方法，为种质创新奠定高起点的材料基础；不但可以增加育种群体内有利等位基因频率，同时在杂种优势模式的基础上与现有育种材料有效融合[12]。欧美玉米种质具有早熟、耐密、抗倒、适应性强等特点，可以弥补国内种质在这些方面的不足[13-14]。本研究利用欧洲硬粒种质与来源Reid（瑞德）种质的PH6WC进行回交改良，育成自交系T1932在保持Reid种质的耐密、抗倒、丰产等特性外，顺利导入欧洲硬粒种质的抗逆性好、早熟特性。同时利用含有热带血缘的自选系浚56 与LHCL645 进行回交改良，最终育成浚856具有Lancaster（兰卡斯特）种质较好的抗病性和环境适应性。‘永优988’的成功选育正是改良Reid×Lancaster杂种优势模式的利用。

5.2 加强分子育种与常规育种相结合

加强生物育种技术在常规育种中的指导和运用，是缩小与世界先进育种水平的重要途径。国内对已收集整理的核心种质进行精准鉴定较为欠缺，不利于种质创新取得重大突破[15]。通过基因编辑、全基因组选择、分子设计育种等前沿育种技术的研发，建立高通量试验鉴定平台，开展目标性状的规模化、精准鉴定与多生态评价，为创制突破性新种质提供技术支撑。利用分子标记技术可以借助与目标基因功能直接相关的功能标记，对育种材料进行基因型选择，可以大大提高育种效率[16]。本课题利用SNP标记，采用Structure软件，对包括T1932、浚856 在内的68 份玉米骨干自交系进行聚类分析和遗传距离计算结果显示，T1932 与PH6WC、郑58等玉米自交系遗传距离较近，属于改良Reid群；浚856与PH4CV、MO17遗传距离较近属于改良Lancaster 类群。Lancaster 种质是美国玉米育种中优秀的父本系，与Reid 类群配合力很高，利用改良Reid 与改良Lancaster 进行组配，杂种优势表现较强。选育出‘永优988’综合抗性较好，丰产性、稳产性好，对环境适应性较强。

5.3 强化逆境选择提升品种生态适应性

实践证明，品种抗逆性好就是生产力，‘郑单958’市场占有率经久不衰就是最好的证明。从基础群体选系开始就注重逆境胁迫选择，即实施多年多点、高密度、干旱胁迫、低氮胁迫等的选择，提升品种的环境适应性。赵久然等[17]认为玉米自交系对逆境胁迫敏感性比杂交种强，同时提出“高、大、严”的自交系选育方法，在玉米育种实践中成效显著。研究表明，环境压力较小时，玉米品种间产量差异小，而逆境时（高密度、低氮和干旱）玉米品种间产量差异显著[18]。对优异自交系材料和组合进行多年多点鉴定和多对照（产量、环境适应性和生育期等）比较，可以提高选择的精准度，加快育种进程[19-20]。本研究在选系过程中便参照大群体、高密度、多生态的高压选择方法，通过在河南、海南、西北等不同生态区进行循环选择，提高亲本材料的综合抗性。组合筛选则建立初级到高级的多点鉴定体系，高密度9.0万株/hm2；6月上旬分3期播种，使散粉吐丝期遇35℃以上高温；控制水分形成干旱条件；严格施肥标准，控制土壤含氮量。组合的初级鉴定点设置在热害、南方锈病高发区驻马店市农业科学院、玉米茎腐病高发区黄泛区农场、干旱区洛阳市农业科学院、丰产区鹤壁市农业科学院等4个生态区，对组合的丰产性、抗病性、耐高温、耐旱性进行初步的鉴定和筛选。高级鉴定设置在安徽、山东、江苏、河北、山西等12个地区，环境差异更加丰富，鉴定范围更加全面，品种间差异更加显著，选择效率会大大提升。