高產(chǎn)、多抗玉米新品種德豐C 919選育及育種思路探討

(石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北 石家莊 050041)

玉米是我國播種面積最大、總產(chǎn)量最高的糧食作物，產(chǎn)量約占全國糧食總產(chǎn)量的1/4，是我國糧食實現(xiàn)“十二連增”的主力軍[1]。玉米屬喜溫作物，在全國各地均有分布，主要包括東北春玉米、黃淮海平原玉米和西南山地丘陵玉米三大玉米主產(chǎn)區(qū)。我國玉米種植面積雖然很大，但單產(chǎn)水平不高，和發(fā)達(dá)國家如美國相比，玉米單產(chǎn)差距較大[2]。因此，提高玉米單產(chǎn)依然是今后玉米育種的重要環(huán)節(jié)。近幾年玉米單產(chǎn)增速有所下降，在未來玉米種植面積總體下降的背景下，玉米產(chǎn)量持續(xù)增長將主要依賴于品種的單產(chǎn)提高。

目前黃淮海夏玉米區(qū)是我國最主要的玉米產(chǎn)區(qū)，這一區(qū)域氣候復(fù)雜多變，近幾年大風(fēng)造成倒伏、高溫造成熱害、病蟲害加劇等不利因素，給育種家提出了更高的要求，選育抗倒性強、耐高溫、抗病性好以及中早熟等廣適性狀的玉米品種逐漸為最主要育種目標(biāo)。鑒于此，育種團(tuán)隊制訂了適宜黃淮海區(qū)域種植的玉米新品種選育目標(biāo)[3-6]，核心思路就是以高產(chǎn)為基礎(chǔ)，以高抗、廣適為前提，以抗病和抗倒為突破點，通過對黃淮海核心種質(zhì)進(jìn)行定向改良。從2008年親本選育開始至2019年雜交種審定歷時12年，培育出高產(chǎn)、多抗、廣適的玉米新品種——德豐C 919(參試代號為石玉1502)，同時進(jìn)行栽培技術(shù)、制繁種技術(shù)研究，實現(xiàn)良種良法配套。德豐C 919的育成為黃淮海玉米新品種更新?lián)Q代提供了技術(shù)支撐。

1 選育過程

1.1 品種來源

德豐C 919是石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院于2012年在海南以石359為母本，H 1710為父本組配而成的單交種。母本石359來源為PH 4 CV×鄭58，父本H 1710來源是黃改系Z 1(昌7-2×9801×5237)×T 12(泰國熱緣材料)。

1.2 選育過程

1.2.1母本石359選育過程

2008年在石家莊鹿泉區(qū)27軍農(nóng)場組配基礎(chǔ)材料PH 4 CV×鄭58，自2008年至2011年連續(xù)7個世代自交，s 4代開始用骨干系——昌7-2進(jìn)行配合力測試，選擇抗倒、耐密、結(jié)實性好的優(yōu)良單株。于2011年育成一批純合自交系，當(dāng)年冬在海南穗行編號為359號進(jìn)行了重點利用，定名為石359。

1.2.2母本石359特征特性

該自交系株高165 cm左右，穗位65 cm左右，幼苗葉鞘紫色，苗期長勢較強，雄穗分枝4～7個，花藥紫紅色，花絲淺紅色。穗長15.0～17.0 cm，穗粗4.4～4.6 cm，穗行數(shù)12～14行(12行居多)，果穗長筒型；籽粒半馬齒型，黃粒，軸色白色，抗倒性強，高抗大小斑病、青枯病等。甘肅春播生育期124 d左右，制種產(chǎn)量6 000 kg·hm-2以上。

圖1 德豐C 919選育系譜圖

1.2.3父本H 1710選育過程

2006年以自有小群體(昌7-2×9801×5237)為基礎(chǔ)材料進(jìn)行選系，連續(xù)自交5個世代，選擇耐密、結(jié)實性好的優(yōu)良單株Z 1，由于其抗倒性稍差，用熱緣材料T 12進(jìn)行雜交，第二代用Z 1回交一次，開始連續(xù)自交7代，s 4代開始用骨干系進(jìn)行配合力測試，選擇抗病、耐密、結(jié)實性好的優(yōu)良單株。于2011年育成一批純合自交系，其中在鹿泉區(qū)27軍農(nóng)場穗行編號為1710號的穗行配合力最為突出，定名為H 1710。

1.2.4父本H 1710特征特性

該自交系株高185 cm左右，穗位80 cm左右，幼苗葉鞘紫色，苗期長勢較強，雄穗分枝5～8個，花藥黃色，花絲淺紅色。穗長13.0～15.0 cm，穗粗4.4～4.6 cm，穗行數(shù)14行左右，果穗錐型；籽粒硬粒型，淺黃粒，軸色白色，抗倒性極強，高抗大小斑病、青枯病和粗縮病等。甘肅春播生育期130 d左右，花粉量大。

1.2.5雜交種育成經(jīng)過

2012年冬在海南三亞市以石359為母本，以H 1710為父本組配而成雜交種。2013年參加我院初級產(chǎn)比試驗，間比法設(shè)計，2行區(qū)，不設(shè)重復(fù)，對照為鄭單958，5 m行長，密度75 000株·hm-2。2014年參加高級產(chǎn)比試驗，石家莊和趙縣2個點次，間比法設(shè)計，4行區(qū)，2次重復(fù)，對照為鄭單958，5 m行長，密度75 000株·hm-2，2015年參加河北省地市所聯(lián)合鑒定試驗，共11個點次(見表1)，間比法設(shè)計，5行區(qū)，對照為鄭單958，6.7 m行長，密度75 000株·hm-2。2015年同時參加河北省種子協(xié)會組織的夏玉米聯(lián)合鑒定低密組篩選試驗(密度60 000株·hm-2)，間比法設(shè)計，4行區(qū)，對照為鄭單958，5 m行長，參試名稱為石玉1502。2016—2017年參加河北省夏玉米低密組區(qū)試(密度60 000株·hm-2)，2018年參加河北省夏玉米低密組生產(chǎn)試驗(密度60 000株·hm-2)，2019年5月提交河北省農(nóng)作物品種審定委員會審定(編號：冀審玉2019041)，定名為德豐C 919，同年推薦參加國家黃淮海區(qū)試(密度67 500株·hm-2)。

1.2.6選育世代系譜

德豐C 919選育世代系譜見圖1。

2 德豐C 919參試表現(xiàn)

2.1 參試產(chǎn)量表現(xiàn)

2014—2015年參加河北省地市農(nóng)科院所聯(lián)合鑒定，11個點次，見表1， 2014年平均單產(chǎn)10 210.5 kg·hm-2，較對照增產(chǎn)3.37%；2015年平均單產(chǎn)10 696.5 kg·hm-2，較對照增產(chǎn)3.8%，居參試品種第1位。2015年同時參加河北省夏玉米低密(60 000株·hm-2)組篩選試驗，平均單產(chǎn)11 893.5 kg·hm-2，12增3減，比對照增產(chǎn)3.77%。2016年參加河北省夏玉米同組區(qū)域試驗，平均單產(chǎn)9 574.5 kg·hm-2，比對照增產(chǎn)5.6%。9增3減，居14個參試品種第3位。2017年參加河北省夏玉米同組區(qū)域試驗，平均單產(chǎn)9 837 kg·hm-2，比對照增產(chǎn)3.0%。12增3減，居11個參試品種第5位。2018年參加河北省夏玉米同組生產(chǎn)試驗，平均單產(chǎn)9 747.75 kg·hm-2，比對照增產(chǎn)6.41%，在15個試點中14增1減，居3個參試品種第1位。具體見表2和表3。

表1 2014—2015年河北省地市農(nóng)科所聯(lián)合鑒定試驗承擔(dān)單位及地點

2.2 品種特征特性

幼苗葉鞘紫色。成株株型半緊湊，株高262 cm，穗位110 cm，生育期106 d左右。雄穗分枝8～11，花藥淺紫色，花絲淺紫色。果穗筒型，穗軸白色，穗長17.4 cm，穗行數(shù)14～16行，禿尖1.1 cm。籽粒黃色，馬齒型，千粒重339.8 g，出籽率84.0%。2年區(qū)域試驗平均倒伏率0.5%，倒折率0.6%。生產(chǎn)試驗平均倒伏率1.7%，倒折率0.7%。

表2 2016—2017年參加河北省夏玉米低密組區(qū)試結(jié)果

2.3 品種籽粒品質(zhì)

2017年河北省農(nóng)作物品種品質(zhì)檢測中心測定，容重738 g·L-1，粗淀粉(干基)72.97%，粗蛋白質(zhì)(干基)9.96%，粗脂肪(干基)4.10%，賴氨酸(干基)0.27%。

2.4 品種抗病性

河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所鑒定，2017年，抗小斑病，中抗南方銹病、穗腐病，感彎孢葉斑病、莖腐病，高感瘤黑粉病；2018年，高抗莖腐病，中抗小斑病、穗腐病，感彎孢葉斑病，高感瘤黑粉病。

3 栽培技術(shù)要點

3.1 播種要求

種子選用發(fā)芽率95%以上，純度96%以上，凈度99%以上的精品種子。播種適期夏播以6月10—20日為宜。播種密度以60 000～67 500株·hm-2為宜。播種施肥方式，使用種肥一體化深層施肥機進(jìn)行單粒播種[7]。

3.2 田間管理

播種后及時澆蒙頭水，5～7片葉噴施玉米苗后除草劑、殺蟲劑等做到“一噴多防”，苗期控水適當(dāng)“蹲苗”，大喇叭口期用辛硫磷顆粒劑灌心防玉米螟，抽雄和吐絲期澆好關(guān)鍵水，防“卡脖旱“。

3.3 適時晚收

以籽粒黑層出現(xiàn)、苞皮松散為標(biāo)志開始收獲。冀中南地區(qū)以10月5日左右收獲為宜。

4 制種技術(shù)要點

德豐C 919父母本生育期接近，可同期播種，其中母本石359產(chǎn)量較高，父本H 1710花粉量大、散粉期長、耐高溫，易于制種。在甘肅和新疆高水肥地塊，一般產(chǎn)量在6 750 kg·hm-2以上。

4.1 制繁種適區(qū)

以我國西部和北部春播區(qū)制種和親本繁殖和雜交種子生產(chǎn)。

4.2 行比及密度

父母本行比以1∶5為宜，也可選用播種母本后，父本用“滿天星法”[8]，即不單獨種父本，在每兩行母本中間按密度要求，稀播父本，節(jié)省用地。母本密度以90 000株·hm-2為宜，父本以15 000株·hm-2為宜。

4.3 父母本錯期

正常氣候條件下，父母本同期播種，春季長期低溫，可采用父本早播1/4，錯期5 d左右，再同期播種3/4。

4.4 母本去雄和砍除父本

母本石359雌雄協(xié)調(diào)，要及時去雄，含苞帶1～2片葉去雄，可大大提高純度。授粉結(jié)束后10 d及時去除父本，可促進(jìn)通風(fēng)透光，防止收獲混雜和提高產(chǎn)量。

5 討 論

5.1 黃淮海玉米育種目標(biāo)

該區(qū)域作為我國重要的玉米產(chǎn)區(qū)，近年來機械化水平提高迅速，小麥玉米兩熟制全程機械化種植模式更加成熟，以種植合作社、家庭農(nóng)場和種糧大戶等為主的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體對玉米品種的要求也發(fā)生了較大變化，這些經(jīng)營主體在追求高產(chǎn)的同時，更加注重品種的綜合抗性，尤其是后期的抗倒性、抗病性。在育種實踐中，就要把具有中早熟、耐密性好、抗性突出的性狀作為最主要的育種目標(biāo)。由于黃淮海夏玉米生長期間高溫、風(fēng)災(zāi)及病害等頻發(fā)，在高產(chǎn)的基礎(chǔ)上，兼具抗倒、抗病及耐高溫性狀的品種更加適合今后的發(fā)展需求。另外，近幾年脫水快品種選育在黃淮地區(qū)熱度很高[9-10]，但成效并不明顯，完全適合籽粒直收的品種還沒有選育成功，但脫水快、宜機收作為長期攻關(guān)的目標(biāo)仍然不能放松。概括起來，黃淮海區(qū)玉米育種目標(biāo)就是高產(chǎn)、抗倒、抗病、中早熟、宜機收、耐高溫。

5.2 種質(zhì)資源創(chuàng)新途徑

5.2.1對黃改材料的改良

在黃淮海玉米主產(chǎn)區(qū)，黃改系對于品種豐產(chǎn)性和適應(yīng)性的貢獻(xiàn)不可忽略。要高度重視黃早四血緣材料的改良再利用，德豐C 919的父本H 1710就是成功改良的范例，它是在黃改材料基礎(chǔ)上加入熱帶血緣，保持了高配合力、廣適性基礎(chǔ)上，提高了抗病和抗倒性。

5.2.2對傳統(tǒng)瑞德材料的改良

以鄭58為代表的瑞德系耐密、抗倒、穗位低，縮短熟期、提高灌漿速率是改良關(guān)鍵。前幾年，國內(nèi)各育種單位用鄭58和PH 6 WC進(jìn)行了大量改良，經(jīng)查閱文獻(xiàn)，用鄭58和PH 4 CV相互改良的研究較少。課題組大膽創(chuàng)新，利用PH 4 CV脫水快的優(yōu)點來改良鄭58脫水慢的缺點，打破傳統(tǒng)類群界限，把所有外來系都?xì)w到母本群，用黃淮海傳統(tǒng)父本系昌7-2及改良系進(jìn)行測配，有效保持了育成品種的本土適應(yīng)性。具體創(chuàng)新途徑是，先用鄭58和PH 4 CV進(jìn)行雜交，直接選擇熟期短、抗性好、脫水快的后代，經(jīng)南繁北育，育成高抗、耐密自交系石359，是先鋒材料和老瑞德材料相互改良的成功途徑。保持了與黃改系較高的配合力。

5.3 雜優(yōu)模式探討

傳統(tǒng)的四大類群之間進(jìn)行組配的模式已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前商業(yè)化育種要求，目前國內(nèi)以瑞德×非瑞德(SS×NSS)組配模式為主流思路[11]，極大簡化了傳統(tǒng)的模式，但是也存在一定模糊性，有些類型難以介定，硬性歸類易走彎路。我們課題組立足黃淮海區(qū)域，確立了國外系×國內(nèi)黃改系為主的雜優(yōu)模式，關(guān)鍵是用自已的核心黃改系為測驗種，把瑞德×外緣、美系、利馬、德美亞系等都?xì)w為國外系，進(jìn)行測配，收到了明顯的效果。