路 明 張志軍 賈立輝 岳堯海 周旭東 張建新 馬英杰 王紹平 劉文國(guó)
(吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)春)/國(guó)家玉米工程技術(shù)研究中心(吉林)/農(nóng)業(yè)部東北中部玉米生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林 長(zhǎng)春 130033)
選育優(yōu)良自交系是培育優(yōu)良雜交種的基礎(chǔ)。玉米自交系鐵7922具有一般配合力高,綜合性狀優(yōu)良,抗逆性強(qiáng),適應(yīng)性廣,出籽率和自身產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用[1],也培育出一系列衍生系,成為我國(guó)改良Reid類群的骨干自交系之一[2-4]。鐵7922自引入吉林省后,雖直接育成了一些雜交種[5],但因其生育期偏晚,株高、穗位偏高,植株繁茂,果穗短,籽粒小等問題,限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。針對(duì)鐵7922在吉林省育種應(yīng)用中的問題,課題組開展了目標(biāo)明確的改良設(shè)計(jì)與研究,選育出優(yōu)良自交系吉A5002,育成優(yōu)良雜交種大面積推廣應(yīng)用。
針對(duì)鐵7922在吉林省表現(xiàn)熟期偏晚,株高、穗位偏高,株型繁茂、降水慢等缺點(diǎn),經(jīng)篩選確定以自選系A(chǔ)-349為供體進(jìn)行雜交改良。A-349為1993年本課題組以7884×81162為基礎(chǔ)材料選育而成,具有一般配合力高,綜合抗病性好,株高、穗位較低,大穗型,百粒重高,商品品質(zhì)好,生育期較早等優(yōu)點(diǎn),但也存在葉片寬厚,節(jié)間短,根莖質(zhì)量差,軸粗,出籽率低等缺點(diǎn)。1996年冬在海南以自選系A(chǔ)-349×鐵7922為基礎(chǔ)材料進(jìn)行雜交組配,1997年春在公主嶺對(duì)熟期偏早、脫水快、根莖質(zhì)量好、株高、穗位適中、大穗型等符合育種目標(biāo)的單株進(jìn)行嚴(yán)格控選,選育過程中運(yùn)用隔離條件下天然混粉打破基因連鎖、田間接種絲黑穗病菌、大斑病菌、莖腐病菌、螟蟲卵塊、水份跟蹤測(cè)定、自交及早代測(cè)配等育種手段,經(jīng)北方和海南穿梭選擇6代,2002年穩(wěn)定成系,行號(hào)為1000,2010年定名為吉A5002。具有一般配合力高,株高、穗位適中,抗病強(qiáng),株型清秀緊湊,根莖質(zhì)量好,耐密抗倒,脫水速度快,品質(zhì)好,出籽率高,制種產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。
公主嶺出苗至成熟128d左右,需≥10℃活動(dòng)積溫2700℃左右。籽粒黃色,半馬齒粒型,百粒重29g。葉鞘紫色,葉緣淺紫色。株型收斂,株高230cm,穗位80cm,成株21片葉,雄穗小,分枝數(shù)14~16個(gè),花藥粉色,花粉黃色,花粉量大,花絲紅色。果穗長(zhǎng)筒型,白軸,穗長(zhǎng)18cm,16~18行,行粒數(shù)32粒左右。高抗玉米大斑病,抗彎孢菌葉斑病、莖腐病,抗絲黑穗病、抗玉米螟蟲,抗倒伏能力較強(qiáng)。一般產(chǎn)量3800kg/hm2以上,保苗6.0萬株/hm2。
吉A5002在保持鐵7922較高的配合力,緊湊株型,優(yōu)良的根莖質(zhì)量,耐密植、抗病性好等優(yōu)良性狀基礎(chǔ)上,在熟期、株型、產(chǎn)量、脫水等方面實(shí)現(xiàn)了改良創(chuàng)新,持續(xù)了鐵7922的應(yīng)用。
導(dǎo)入A-349熟期較早的基因。與鐵7922相比,吉A5002熟期提早4d左右(表1),擴(kuò)大了其在育種上的應(yīng)用范圍。
表1 吉A5002與鐵7922的主要性狀差異(2016年公主嶺)
導(dǎo)入A-349株高、穗位致矮基因并表達(dá),吉A5002株高、穗位明顯降低,實(shí)驗(yàn)測(cè)定表明,株高、穗位分別降低10.4%和34.8%(表1),株型也變得清秀。
鐵7922熟期偏晚,籽粒深且排列緊密,降水較慢,雜交種籽粒含水量高,商品品質(zhì)較差。因此,在選育過程中,有針對(duì)性的對(duì)含水量進(jìn)行了重點(diǎn)選控,利用烘干稱重法對(duì)成熟期的籽粒含水量分階段跟蹤測(cè)定,篩選含水量低的材料,育成的吉A5002成熟期籽粒含水量比鐵7922低2%~3%(表1)。
吉A5002導(dǎo)入了A-349果穗長(zhǎng),百粒重高等優(yōu)異基因,與鐵7922相比,百粒重提高21.1%,穗長(zhǎng)提高20.37%(表1),果穗呈長(zhǎng)筒型。
圖 1 吉A5002與鐵7922的基因組差異片段
本課題組在2016年的研究揭示了吉A5002與鐵7922在分子水平上的遺傳差異[6],二者的遺傳相似系數(shù)為0.73,遺傳距離0.312,在第10、7和5染色體上多態(tài)性標(biāo)記最高,平均45.86%,說明這些區(qū)域發(fā)生了基因重組,基因組差異最大;第9、1、4和8染色體上多態(tài)性標(biāo)記最低,平均14.33%,說明發(fā)生交換重組頻率低,基因組差異較小;第2、3和6染色體多態(tài)性平均28.25%。此外,在58個(gè)染色體片段上無多態(tài)性,說明這些區(qū)段未發(fā)生重組。這也從分子水平上揭示了吉A5002在繼承鐵7922的優(yōu)良性狀基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了對(duì)部分性狀的遺傳改良。
吉A5002綜合農(nóng)藝性狀好,一般配合力高,現(xiàn)已成為本課題組該熟期的骨干系,截止目前,已培育出2個(gè)新品種通過省級(jí)審定并大面積推廣應(yīng)用。
吉單50(吉A5001×吉A5002):分別于2010年、2015年通過吉林省和內(nèi)蒙古審定(吉審玉2010035,蒙認(rèn)玉2015009號(hào))。具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、糧飼兼用、抗病廣適等特點(diǎn),豐產(chǎn)潛力取得突破,每667m2產(chǎn)“噸糧”(1017.8kg/667m2),2009年獲吉林省農(nóng)委高產(chǎn)競(jìng)賽第一名(883.7kg/667m2)[7],自審定起至今已連續(xù)8a被評(píng)為吉林省主導(dǎo)品種,在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用。
吉單47(A4701×吉A5002):2012年通過吉林省審定(吉審玉2012036),2017年在內(nèi)蒙古引種備案((蒙)引種[2017]第3號(hào)),具有高產(chǎn)、適應(yīng)性廣、品質(zhì)好等特點(diǎn),適宜在吉林省玉米中晚熟區(qū)域種植[8]。
[1]王奎森,王生,王秀華,等.玉米優(yōu)良自交系7922的選育與應(yīng)用[J].國(guó)外農(nóng)學(xué)-雜糧作物,1995(1):50-51.
[2]張萬志,欒化泉,李恒嶺,等.鐵7922衍生系在玉米育種及生產(chǎn)上的應(yīng)用[J].雜糧作物,2006(2):63-65.
[3]李光發(fā),李忠南,鄔生輝,等.玉米自交系鐵7922的改良利用 [J]. 玉米科學(xué) ,2013,21(1):39-43.
[4]付梅,任洪,柏光曉.鐵7922改良效果及與蘇灣種質(zhì)系的配合力研究[J].玉米科學(xué),2016,24(5):1-7.
[5]徐艷榮,劉興二,孫發(fā)明,等.改良Reid類群種質(zhì)及組配的雜交種在吉林省的應(yīng)用狀況[J].玉米科學(xué),2005(4):20-23.
[6]路明,張志軍,鄭淑波,等.基于SNP標(biāo)記分析玉米品種吉單50的遺傳基礎(chǔ)[J].玉米科學(xué),2016,24(6):1-7.
[7]周旭東,馬英杰,岳堯海,等.高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗玉米新品種“吉單50”的選育及應(yīng)用[J].北京農(nóng)業(yè),2013(11):45-46.
[8]馬英杰,王敏,張志軍,等.優(yōu)質(zhì)玉米雜交種吉單47的選育與栽培技術(shù)[J].北京農(nóng)業(yè),2014(9):32-33.