高配多抗紫稈玉米自交系XZ 50612的選育及遺傳應(yīng)用分析

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(1.黔西南喀斯特區(qū)域發(fā)展研究院， 貴州 興義 562400； 2.貴州省旱糧研究所， 貴陽(yáng) 550006)

選育新的高配合力優(yōu)良自交系是玉米雜交種更新?lián)Q代的前提，玉米自交系的不斷創(chuàng)新推動(dòng)了玉米單產(chǎn)的持續(xù)提高[1]；選育配合力高、多抗、適應(yīng)性廣、品質(zhì)優(yōu)良、容易制種且植株莖稈為紫色的特異優(yōu)良自交系是玉米種質(zhì)改良創(chuàng)新的目標(biāo)，更是選育雜交種的基礎(chǔ)；紫稈植株可作為遺傳標(biāo)記性狀，這個(gè)性狀對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)有很大的作用。

1 選育背景

玉米自交系的選育必須注意生產(chǎn)發(fā)展中出現(xiàn)的新問(wèn)題[3,5]，緊密結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)及生態(tài)環(huán)境對(duì)品種的要求是種質(zhì)創(chuàng)新的前提，對(duì)選育優(yōu)良自交系至關(guān)重要。由于貴州地形錯(cuò)綜復(fù)雜，氣候生態(tài)環(huán)境多樣，導(dǎo)致生產(chǎn)條件要求高。Suwan種質(zhì)具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性和抗逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)70年代末，Suwan 1號(hào)引入貴州后，應(yīng)用面積逐步擴(kuò)大，至今在育種上Suwan種質(zhì)是不可取代的資源[2]。黔西南州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的興黃單89-2，其父本S 11是從Suwan 1號(hào)群體分離選育而來(lái)的，這個(gè)雜交種在貴州、云南兩省玉米育種和生產(chǎn)上具有重要影響，從1995年至今在生產(chǎn)上均表現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗等優(yōu)良性狀[5]。興黃單89-2在生產(chǎn)上如此優(yōu)異得益于父本S 11的綜合表現(xiàn)，該自交系具有配合力高、適應(yīng)性廣、綜合抗病性好、植株矮等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)實(shí)較差；2005年從菲律賓引進(jìn)的10個(gè)雜交種，其中05-6表現(xiàn)結(jié)實(shí)性好且抗性?xún)?yōu)異、植株莖稈為紫色、株型好等特點(diǎn)。根據(jù)西南山區(qū)生產(chǎn)情況，從挖掘種質(zhì)優(yōu)良性狀進(jìn)行改良創(chuàng)新研究著手，對(duì)老自交系的不良性狀進(jìn)行不斷改良提高，選育出新的優(yōu)良自交系，是充分利用骨干自交系的有效途徑[3]，這種穩(wěn)中求進(jìn)的方法，既能保留原有的優(yōu)良性狀，也能對(duì)不良性狀不斷改良。為了解決S 11結(jié)實(shí)性差的問(wèn)題，以S 11和菲律賓雜交種(05-6)為基礎(chǔ)材料，挖掘基礎(chǔ)材料中的優(yōu)良性狀，選育目標(biāo)為：結(jié)實(shí)性好、配合力高、株型結(jié)構(gòu)合理、多抗、品質(zhì)優(yōu)良、對(duì)光溫不敏感等系列目標(biāo)性狀，選育出的優(yōu)良自交系XZ 50612符合既定目標(biāo)。在基因型研究方面，貴州省旱糧研究所利用包含6萬(wàn)個(gè)SNP標(biāo)記的MaizeSNP 5芯片對(duì)XZ 50612及代表我國(guó)各類(lèi)種質(zhì)(S 11、Suwan 1、T 32、QR 273、雙M 9、CML 171、7031、黃早四、5311、B 73、Mo 17、P 178、贊S 122)的14份材料進(jìn)行了主成份分析。

2 選育過(guò)程

優(yōu)良玉米自交系XZ 50612是利用引進(jìn)的菲律賓雜交種(自編號(hào)05-6)和S 11雜交作為基礎(chǔ)材料，經(jīng)7代自交，于2008年選育而成的。2005年春天在興義用興黃單89-2的父本S 11與菲律賓雜交種進(jìn)行雜交；2005年冬天在冬天自交了10個(gè)果穗，收獲時(shí)單穗脫粒；2006年春天在興義穗行種植，在吐絲散粉期選擇株型好、吐絲散粉協(xié)調(diào)且開(kāi)花較早的單株套袋自交，收獲時(shí)選擇綜合2個(gè)親本的優(yōu)良性狀，即結(jié)實(shí)性好、品質(zhì)優(yōu)良、植株偏紫稈等15個(gè)穗行；2006年冬天在海南把選中的15個(gè)穗行種植進(jìn)行單株自交，在收獲、選擇時(shí)，按以上目標(biāo)進(jìn)行選擇，至2008年冬天在保證自交株的前提下，開(kāi)始測(cè)配雜交組合，2009年春天進(jìn)行鑒定，并把配合力高且目標(biāo)性狀理想的穗行定名為XZ 50612。2015年在甘肅張掖種植感光，通過(guò)連續(xù)3年種植馴化，至2017年植株性狀和開(kāi)花期均不受環(huán)境變化而變化。

自交系XZ 50612的選育系譜如下：

3 特征特性

3.1 主成份分析

根據(jù)主成分分析的類(lèi)群劃分如圖1，可看出XZ 50612的遺傳距離在S 11與Suwan 1之間，說(shuō)明菲律賓雜交種含有Suwan血緣，與Suwan種質(zhì)歸為一類(lèi)，這結(jié)果與材料的系譜來(lái)源一致。

3.2 植物學(xué)特征

XZ 50612幼苗長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，葉色綠，葉鞘紫色，葉緣紫色。葉片挺舉、有條紋，株型半緊湊，株高236 cm，穗位高93 cm，全株葉片數(shù)18片，莖桿后期呈紫色，植株整齊一致；雄穗一次分枝12個(gè)左右，雄穗最低側(cè)枝位以上主軸長(zhǎng)30 cm，最高側(cè)枝位以上主軸長(zhǎng)23 cm，雄花護(hù)穎為紫紅色，花藥為紫紅色，雌花為紅色；果穗為筒形，穗長(zhǎng)16 cm，穗粗5.0 cm，穗行數(shù)16行，千粒重385 g左右，籽粒黃色、硬粒型，穗軸白色[4]。該系通過(guò)貴州省旱糧研究所2015年開(kāi)始在甘肅張掖連續(xù)3年的馴化，在貴州興義、貴陽(yáng)，海南三亞、甘肅張掖不同生態(tài)氣候條件下均表現(xiàn)雌雄協(xié)調(diào)、雌穗吐絲和雄花散粉均正常，籽粒結(jié)實(shí)性也好。

注：PC 1、PC 2分別代表第一主坐標(biāo)和第二主坐標(biāo)。圖1 基于主成分分析的類(lèi)群劃分結(jié)果

3.3 配合力高

XZ 50612與Reid類(lèi)群及其改良系組配出了一批優(yōu)良雜交種，其一般配合力和特殊配合力均高，如興農(nóng)單5號(hào)、北玉1521等品種表現(xiàn)出配合力高并應(yīng)用于生產(chǎn)。

3.4 綜合抗病能力強(qiáng)

經(jīng)人工接種鑒定，XZ 50612抗莖腐病為1級(jí)、抗灰斑病為2級(jí)、抗大斑病為1級(jí)、抗小斑病為1級(jí)、抗銹病為3級(jí)，抗絲黑穗病為2級(jí)，抗紋枯病為3級(jí)，抗穗腐病為3級(jí)，綜合抗病能力強(qiáng)。

3.5 品質(zhì)優(yōu)良

XZ 50612的籽粒為硬粒型、整齊亮澤，商品性好，加工品質(zhì)優(yōu)良，角質(zhì)率高；組配的品種興農(nóng)單5號(hào)容重780 g/L。

3.6 株型結(jié)構(gòu)合理，稈硬抗倒

XZ 50612的株高和穗位適中，株型為半緊湊，繁茂度適中，穗上葉片較上沖，著生角度理想，植株結(jié)構(gòu)分布合理，有利于提高光能利用率。組配出的雜交種在不同密度條件下種植均能表現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)，在我國(guó)西南3 200～5 000株/667 m2均表現(xiàn)抗倒性強(qiáng)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)空稈現(xiàn)象。

3.7 生育期適中，適應(yīng)性強(qiáng)

XZ 50612屬中熟型自交系。能組配出早、中、晚熟玉米雜交種，在西南高、中、低海拔玉米生態(tài)區(qū)均可廣泛使用。

4 應(yīng)用前景分析

玉米自交系XZ 50612集雙親的優(yōu)良性狀，遺傳了“菲律賓雜交種(05-6)”的結(jié)實(shí)性、品質(zhì)、紫稈和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，S 11的配合力、抗性、適應(yīng)性、苞葉封閉性及株型等特點(diǎn)。XZ 50612表現(xiàn)出的突出特點(diǎn)：植株為紫稈，配合力高，綜合抗病能力強(qiáng)、抗倒伏，雌雄協(xié)調(diào)，株高穗位適中；經(jīng)連續(xù)3年在甘肅張掖馴化后，植株性狀和開(kāi)花期不受環(huán)境影響、生育期適中、光溫不敏感[5]。

由于S 11的利用在貴州省乃至西南玉米育種和生產(chǎn)上的影響大，而在此材料背景下選育成XZ 50612將對(duì)貴州省乃至西南玉米品種構(gòu)成發(fā)揮巨大潛力，繼興農(nóng)單5號(hào)(黔審玉2015005號(hào))審定后，它已被省內(nèi)外多家研究所和種業(yè)應(yīng)用，部分組合已經(jīng)在生產(chǎn)上應(yīng)用，后續(xù)優(yōu)良組合一批，如組配的北玉1521、黔1808、黔1264、黔9012、金玉16、QB 1148×XZ 50612等組合正在參加區(qū)域試驗(yàn)(國(guó)家或地區(qū)綠色通道和聯(lián)合體)、預(yù)備試驗(yàn)和多點(diǎn)試驗(yàn)。用該系組配的組合有如下遺傳特點(diǎn)：籽粒偏硬粒型；植株莖稈后期為紫色；果穗與莖稈夾角較大，在生產(chǎn)上的感觀較好。

總之，XZ 50612一般配合力較好，商品品質(zhì)好，熟期適中且熟相好，抗多種病害，易于制種，植株是紫稈的特異自交系；從現(xiàn)在生產(chǎn)上和參加試驗(yàn)的組合表現(xiàn)看，該系在生產(chǎn)應(yīng)用方面潛力較大，遺傳育種研究方面是一份優(yōu)異的種質(zhì)資源。