谷子高度雄性不育系高51A 的选育与应用研究

李会霞 田 岗 刘 鑫 刘 红 王振华 郑向阳

（山西农业大学谷子研究所，长治 046000）

谷子（Setaria italica（L.）P.Beauv.）是C4作物，但是与玉米、高粱等C4作物相比产量偏低。利用杂种优势是大幅度提高谷子产量的有效方法之一，20世纪60 年代育种家们就开始了谷子杂种优势利用研究。谷子每穗颖花数量大，开花不整齐且花器很小，人工去雄生产杂交种极其困难，同时利用化学杀雄也存在很多弊端，如杀雄效果不理想或多次杀雄影响柱头正常授粉结实等。因此，选育不育系是谷子利用杂种优势最有效的手段，但目前为止，谷子还未做到三系配套。现有谷子不育系大多属于高度雄性不育系，有5%～10%的自交结实率，可以用来繁殖不育系；生产上生产谷子杂交种只有不育系和恢复系，故称之为高不育“二系法”杂交种生产[1-3]。

在谷子高度雄性不育系选育方面，张家口农业科学院和山西农业大学谷子研究所（原山西省农业科学院谷子研究所）做了大量工作[4-7]。2000 年以前山西农业大学谷子研究所也选育出多个谷子高度雄性不育系[8-9]，但因不育系大多属于春播中晚熟类群，与恢复系类群基本一致，配置的杂交种杂种优势不明显；后来利用河南、河北等夏播类型品种进行杂交转育，选育出多个夏播类型的不育系，提高了杂交种的优势幅度。这些不育系中就包括配合力高、抗逆性强的不育系高51A。

1 谷子高度雄性不育系高51A 的选育

1.1谷子高抗、高配合力高度雄性不育系选育思路2000 年前后育种技术手段比较落后，山西农业大学谷子研究所育种科研人员根据亲本来源及株高、抽穗期等农艺性状表现，对亲本种质进行了大致的类群划分，把谷子种质资源划分为两大类，夏播早熟类群和春播中晚熟类群。然后筛选夏播早熟类群中抗病性好、农艺性状优良的亲本对高度雄性不育系进行杂交转育F1，选可育株（真杂种）自交转育F2，尽量多地筛选性状优良单穗套袋自交，在后代中系谱法选育新不育系；也可筛选农艺性状表现接近原父本的优异不育单株与原亲本回交，BC1F1选择可育株自交，BC1F2筛选优良不育单株自交多代，系谱法选育新不育系；不育株系从F4筛选优异穗行与春播中晚熟、抗拿捕净除草剂谷子品系进行测配，结合一般配合力筛选优异高抗穗行自交，稳定后即为稳定不育新品系。然后用其与春播中晚熟恢复系大量测配组合，鉴选高抗、强优势杂交组合参加区域试验，登记并应用于生产。此技术选育谷子不育系，采用边分离、边稳定、边测配的方法筛选高配合力强优恢复系，在一定程度上缩短了育种年限，具有一定的创新性。

1.2谷子高抗、高配合力高度雄性不育系高51A选育过程高51A 是山西农业大学谷子研究所2015 年选育的谷子高度雄性不育系。2012 年利用高236A 不育系为母本材料，与矮秆、抗病优良品种（系）安5498 进行杂交，冬天在海南种植F1，选可育单株收获。F2出苗后随机留苗，开花期观察花粉育性，将植株较矮、性状优异的不育单穗套袋自交，成熟后单株收获、单穗脱粒，收获后对米质进行鉴定。2013-2015 年种植其F3～F6穗行（冬天海南加代）。2014 年筛选出本组合的5 个穗系与6 个西北中晚熟区抗拿捕净谷子品系进行不完全双列杂交，配制出30 个组合。2015 年根据各组合产量结果测定不育穗系的一般配合力（表1）。2015 年选择优异、高配合力且表现稳定的穗系定名为高51A。2016 年对高51A 进行扩繁，同时进行强优组合选配工作（图1）。

图1 高51A 的选育过程

表1 2015 年不育系的一般配合力测定结果

2 高51A 的特征特性

幼苗深绿色，叶鞘绿色，株高中等，约120cm；生育期118d，中晚熟类型；穗型筒形，穗长22.0cm，穗粗2.8cm，穗子松紧度中等，短冈毛。叶片细长，上冲性好。分蘖数1～2 个，分蘖成穗率高，自交结实率8%～10%。籽粒浅黄色，米色亮黄、粳性。田间表现中抗白发病，高抗谷瘟病、黑穗病。

3 高度雄性不育系高51A 的应用研究

3.1高51A所配组合的整体表现2016 年利用高51A 与西北中晚熟抗拿捕净除草剂品系配置组合103 个，2017 年种植F1，间比排列，2 次重复，小区面积12.6m2。3 叶1 心期田间喷施拿捕净去除假杂种苗，成熟后小区全部收获测定产量。小区产量高于对照长农35 号的有64 个，其中产量高于对照15%以上的组合有8 个（表2），高51A 表现出了良好的配合力。

表2 高51A 的优势组合

3.2优势组合筛选与登记经2017-2018 年田间农艺性状、抗病性调查和产量结果测定，高51A×K410 是一个抗病性好、丰产性好的理想组合，其穗子长筒形，成熟期上籽好，绿叶黄谷穗，熟相好。2017 年田间鉴定和2018 年所内品比试验，分别比对照长农35 号增产18.3%、22.8%，定名为长杂谷333。2022 年9 月通过非主要农作物品种登记，登记编号：GPD 谷子（2022）140131；2023 年3 月转让给山西德利农种业有限公司进行开发推广，转让费20 万元。

长杂谷333 的抗逆性优良。联合鉴定试验中，田间自然鉴定抗旱性、耐涝性均为1 级，抗倒性、谷锈病、纹枯病均为2 级，谷瘟病为3 级，白发病发病率为2.32%，红叶病发病率为1.33%，线虫病发病率为0.56%，蛀茎率为5.42%，其他病害未见发生。2021-2022 年经河北省农林科学院谷子研究所抗病鉴定，该品种抗白发病（R），中抗谷瘟病（MR）。

长杂谷333 于2019-2020 年参加国家西北区中晚熟组联合鉴定试验，2 年每hm2平均产量6249.8kg，比对照长农35 号增产26.83%，居参试品种第1 位；2019 年联合鉴定试验中，平均产量5866.5kg，比对照长农35 号增产26.67%，居参试品种第1 位；2020 年续试，平均产量6633.0kg，比对照长农35 号增产26.98%，居参试品种第1 位；2 年14点区域试验全部增产，增产幅度为1.44%～59.27%，增产点率100%。2022 年长杂谷333 在吕梁、忻州等地示范20 多hm2，平均产量7950kg/hm2，表现优良。

4 高51A 的改良方向

降低株高是高51A 的主要改良方向。高51A株高120cm 左右，在常规种生产中，此株高为适宜类型，但在不育系中，株高属偏高类型，因为不育系在配置组合时，父本株高要求高于母本20cm 以上以便于异交授粉，有利于制种产量提高，而株高又是加性效应为主的农艺性状，杂交种的株高较高，不适于机械化收获。因此，下一步研究中，应在保持高配合力的前提下，适当降低高51A 的株高，以便鉴选中矮秆、宜机收的杂交种用于生产。

降低株高可以通过与矮秆品系进行杂交，在F2中选择优异矮秆不育单株，连续自交5～7 代完成；也可以采取理化诱变的方法进行，其中甲基磺酸乙酯（EMS）诱变是行之有效的方法之一[10-11]，从诱变后代中鉴选优异矮秆不育单株自交多代，即能选育出与原不育系近似的矮秆不育系，以便组配出更具市场潜力的杂交种用于生产。