玉米自交系ZK02-1的選育及其應(yīng)用

陳潤玲，趙保獻(xiàn)，雷曉兵，梁曉偉，李 林，衛(wèi)勇強(qiáng)，趙合林

（洛陽農(nóng)林科學(xué)院，河南 洛陽 471023）

玉米自交系ZK02-1是一個(gè)優(yōu)良的黃早四衍生系。該系配合力高，抗病性強(qiáng)，穗部性狀好，株型緊湊，葉片挺立，灌漿速度快，中早熟，花粉量大，散粉集中，硬粒，結(jié)實(shí)性好且遺傳力較高，抗旱耐瘠，抗矮花葉病等。用玉米自交系ZK02-1組配的玉米品種已有4個(gè)通過河南省審定，還有2個(gè)正在參加省級(jí)試驗(yàn)。自交系ZK02-1對(duì)當(dāng)前玉米育種及生產(chǎn)有著積極意義，其作為優(yōu)良種質(zhì)資源在玉米育種中有著良好的應(yīng)用前景。

1 研究背景

20世紀(jì)90年代，黃淮海地區(qū)生產(chǎn)上應(yīng)用的玉米雜交種種質(zhì)主要有：Reid類群、黃早四類群、旅大紅骨類群及Lancaster類群。主流雜種優(yōu)勢(shì)模式是：Reid類×旅大紅骨類、Lancaster類×旅大紅骨類、Reid類×黃早四類[1]。通過對(duì)這4大類群種質(zhì)及3大雜優(yōu)模式的代表自交系和雜交種的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，旅大紅骨系統(tǒng)材料及其組配的雜交種雖然果穗粗大，穗行數(shù)多，但其株型松散，葉片寬，生育期長，穗軸粗，籽粒容重低，結(jié)實(shí)性差，如繼續(xù)作為主要種質(zhì)利用，其育成的品種很難取得突破；Reid系統(tǒng)及其改良材料，果穗較長，中粗，株型緊湊，耐密植，較抗倒伏，花粉量中，制種產(chǎn)量高，籽粒較長，出籽率高，抗性較好，適應(yīng)性廣；黃早四類群材料雄穗發(fā)達(dá)，花粉量大，結(jié)實(shí)性好，出籽率高，灌漿速度快，成熟早。Reid和黃早四類群將是今后黃淮海地區(qū)玉米品種利用的主要種質(zhì)，“Reid類×黃早四類”雜種優(yōu)勢(shì)模式是目前適應(yīng)黃淮海地區(qū)生態(tài)條件的最優(yōu)雜優(yōu)模式。根據(jù)河南省玉米生產(chǎn)的生態(tài)條件和資源優(yōu)勢(shì)，借鑒國內(nèi)外玉米育種的理論經(jīng)驗(yàn)，并針對(duì)當(dāng)前玉米主導(dǎo)品種的主要缺點(diǎn)制定了育種目標(biāo)，即選育“高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗病抗倒、葉片上沖、耐密性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、生育期適中”的單交種。

2 選育經(jīng)過

20世紀(jì)90年代后期，黃早四類自交系已成為黃淮海地區(qū)夏玉米應(yīng)用的主流種質(zhì)，但黃早四衍生系數(shù)量繁多，優(yōu)劣難辯。洛陽農(nóng)林科學(xué)院采用NCII遺傳交配設(shè)計(jì)對(duì)部分黃早四衍生系的配合力進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明昌7-2和H21的配合力最為突出[2]?？紤]到昌7-2和H21在出籽率、早熟性等性狀存在互補(bǔ)性，結(jié)合玉米育種的實(shí)際效果，選用這2個(gè)自交系進(jìn)行雜交來選育新的二環(huán)系。在選育過程中，利用河南夏季高溫高濕易發(fā)玉米病害的生態(tài)條件進(jìn)行抗病性選擇，海南冬季干旱少雨的生態(tài)條件進(jìn)行抗旱性選擇，通過河南與海南一年兩地抗病性與抗旱性的交替選擇，從而增強(qiáng)玉米自交系的抗逆性。此外，還特別注意選擇穗位相對(duì)較低的穗行和單株，以期新選育出的自交系能克服昌7-2穗位太高的缺點(diǎn)。經(jīng)多代連續(xù)自交選優(yōu)，最終選育出一批可見性狀整齊一致、綜合性狀優(yōu)良的自交系昌21（ZK02）。其中ZK02-1與昌7-2相比，表現(xiàn)穗位較低、成熟較早、根系發(fā)達(dá)。在2005～2006年的配合力測(cè)定試驗(yàn)中，ZK02-1單株粒重的一般配合力相對(duì)效應(yīng)為2.86%，而昌7-2的一般配合力相對(duì)效應(yīng)為2.73%，表明該自交系具有較高的一般配合力。

3 ZK02-1自交系特征特性

3.1 植物學(xué)與生物學(xué)特征

ZK02-1自交系幼苗拱土力中等，葉鞘淺紫色，第一葉尖端為匙狀，葉片紫綠色，葉片上沖；散粉期、吐絲期中等，雄穗分枝數(shù)量和長度中等，分枝與主軸夾角中等，新鮮花藥黃色，花絲粉紅色；成株株高1.7 m左右，穗位中等，葉片數(shù)18～19，穗上葉與莖稈夾角較大，氣生根較發(fā)達(dá)，抗病性較強(qiáng)；果穗錐形，籽粒偏硬粒型，籽粒黃色，穗軸白色，抗倒折性較強(qiáng)[3]。

ZK02-1玉米自交系在河南地區(qū)出苗到成熟約為92 d，比昌7-2早3～5 d。出苗至抽雄58～60 d，抽雄至散粉1～2 d，散粉至吐絲1 d，抽絲至成熟34 d。株高中等，株型緊湊，莖基部綠色略帶紫，幼苗葉片紫綠色，新鮮花藥黃色，花絲綠色略帶粉，雄穗中等，散粉期中等。其主要優(yōu)點(diǎn)是：配合力高、花粉量大、抗倒性強(qiáng)、果穗結(jié)實(shí)性好、出籽率高。

3.2 配合力測(cè)定

2005～2006 年采用NCII遺傳交配設(shè)計(jì)進(jìn)行的配合力測(cè)定試驗(yàn)[4]，結(jié)果如表1所示，ZK02-1的一般配合力相對(duì)效應(yīng)超過了昌7-2，其主要原因是ZK02-1GCA的穗長、穗粗及千粒重GCA高，此外，自交系ZK02-1的株高、穗位高GCA均很低，克服了昌7-2的主要缺點(diǎn)，在玉米育種中有較大利用價(jià)值。由此可見，ZK02-1是產(chǎn)量性狀一般配合力高的自交系。

4 ZK02-1制種技術(shù)要點(diǎn)

自交系繁殖和制種時(shí)應(yīng)選擇土質(zhì)肥、排水良好的有500 m以上隔離條件的田塊種植[5]。ZK02-1玉米自交系繁種密度8.5萬株/hm2，施足底肥，追施尿素450 kg/hm2。苗期、拔節(jié)期和抽雄期要嚴(yán)格去雜去劣，以保證純度[6]。其產(chǎn)量可達(dá)6 750～7 500 kg/hm2。成熟時(shí)，及時(shí)晾曬降水以保證種子的發(fā)芽率。要及時(shí)更換原種，不能超代繁殖。ZK02-1散粉好，花粉量適中，既可做母本，也可做父本。一般父母本行比為1∶5 或 1∶6。

5 ZK02-1組配的雜交種在生產(chǎn)上的應(yīng)用

以ZK02-1為父本組配的玉米新品種有洛玉1號(hào)、洛玉7號(hào)、洛玉8號(hào)和洛玉818，這些品種均已通過河南省級(jí)審定。通過與國內(nèi)實(shí)力雄厚的種業(yè)公司進(jìn)行聯(lián)合，成功地實(shí)施了經(jīng)營權(quán)的轉(zhuǎn)讓，加速了新品種的推廣步伐。

5.1 洛玉 1號(hào)（ZK01-1×ZK02-1）

用鄭58、中72雜交后連續(xù)自交5代選優(yōu)選育成新的二環(huán)系ZK01-1，以自選系ZK01-1和ZK02-1雜交選育成洛玉1號(hào)（原名洛202），雜優(yōu)模式屬于“瑞德系類群×塘四平頭類群”。2004年通過河南省審定，編號(hào)為豫審玉2004005號(hào)，還通過了陜西、山西、內(nèi)蒙、湖南等省（區(qū)）認(rèn)定。同年被列為科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目。該品種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，抗病性強(qiáng)，品質(zhì)優(yōu)良，制種技術(shù)簡便，制種產(chǎn)量高，種子生產(chǎn)成本低，市場(chǎng)競(jìng)爭力強(qiáng)。洛玉1號(hào)適宜在我國黃淮海夏玉米區(qū)及內(nèi)蒙、湖南種植。該品種選育成功后，及時(shí)在適應(yīng)區(qū)域進(jìn)行了示范推廣，目前累計(jì)推廣面積達(dá)100.73萬hm2?！坝衩仔缕贩N洛玉1號(hào)”項(xiàng)目也于2008年獲洛陽市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

5.2 洛玉 7號(hào)（LZ05-1×ZK02-1）

246在類群劃分上屬于蘭卡斯特系統(tǒng)，673在類群劃分上屬于P群，用673和246雜交后連續(xù)自交5代選優(yōu)選育新的二環(huán)系ZK04-1，自交系鄭58和ZK04-1雜交后連續(xù)自交6代選優(yōu)選育新的自交系LZ05-1，LZ05-1與ZK02－1雜交選育成洛玉7號(hào)（原名洛06-1），雜優(yōu)模式屬于“改良外雜選亞群×塘四平頭群”。該品種產(chǎn)量高，穩(wěn)產(chǎn)性好，抗逆性強(qiáng)，而且制種簡單，易操作，制種產(chǎn)量高。2009年通過河南省品種審定委員會(huì)審定，編號(hào)為豫審玉2009017號(hào)。該品種獲國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目重點(diǎn)支持，已向農(nóng)業(yè)部植物新品種保護(hù)辦公室申請(qǐng)品種保護(hù)，公告號(hào)為20090580.5。

表1 各自交系所測(cè)性狀GCA相對(duì)效應(yīng)值 （%）

5.3 洛玉 8號(hào)（LZ06-1×ZK02-1）

用鄭58和鐵7922雜交后，連續(xù)自交6代選育出優(yōu)良自交系LZ06-1，以自選系LZ06-1和ZK02-1雜交選育成洛玉8號(hào)（原名洛06-2），雜優(yōu)模式屬于“瑞德系類群×塘四平頭類群”。2009年通過河南省審定，編號(hào)為豫審玉2009027號(hào)。該品種株形緊湊，品質(zhì)優(yōu)良，結(jié)實(shí)性好。該品種已向農(nóng)業(yè)部植物新品種保護(hù)辦公室申請(qǐng)品種保護(hù)，公告號(hào)為20090581.4。

5.4 洛玉 818（L2135×ZK02-1）

用鄭58和248雜交后經(jīng)連續(xù)自交選優(yōu)，選育出優(yōu)良自交系L2135，以自選系L2135和ZK02-1雜交選育成洛玉818（原名洛07-6），雜優(yōu)模式屬于“瑞德系類群×塘四平頭類群”。2012年通過河南省審定，編號(hào)為豫審玉2012009號(hào)。該品種株形緊湊，品質(zhì)優(yōu)良，結(jié)實(shí)性好。

6 討論與結(jié)論

近年來玉米易感絲黑穗病、褐斑病、銹病、彎孢菌葉斑病等病害，組配的雜交種多為緊湊型或半緊湊型。改良黃改系重點(diǎn)應(yīng)是提高或保持配合力，提高抗倒伏性、抗病性（小斑病、青枯病、褐斑病、莖腐、銹病等），改善籽粒顏色，并適當(dāng)增加穗長。把PB類群種質(zhì)優(yōu)良基因?qū)胩了钠筋^類群，這樣既符合雜種優(yōu)勢(shì)模式，又有利于強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合的組配，同時(shí)也能改良塘四平頭類群材料的致命缺陷——根系不發(fā)達(dá)，抗病抗倒性差，后期早衰?？蛇x用旅大紅骨群、自330亞群、Suwan亞群、綜臺(tái)種選亞群等進(jìn)行改良[7]。四平頭雜種優(yōu)勢(shì)群與改良Reid群、Lancaster群、外雜選群及其他類群等都具有很強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)。

玉米自交系ZK02-1是一個(gè)優(yōu)良的黃早四衍生系。該系配合力高，抗病性強(qiáng)，穗部性狀好，株型緊湊，葉片挺立，灌漿速度快，中早熟，花粉量大，散粉集中，硬粒，結(jié)實(shí)性好且遺傳力較高，抗旱耐瘠，抗矮花葉病等。利用黃早四衍生系選育的二環(huán)系，與我國常用的骨干系雜交，可以選育出具有一定增產(chǎn)潛力的雜交種，同時(shí)也能夠拓寬我國玉米種質(zhì)基因庫，推動(dòng)我國玉米育種和生產(chǎn)的發(fā)展。

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[7]蘇 俊，鐘占貴，張 坪，等.玉米自交系的選育和改良與基礎(chǔ)材料創(chuàng)新的研究[J].玉米科學(xué)，1995，（4）：16-19.