玉米自交系“贊SC122-16”雄性不育選育與利用

夏文麟，黃 玉，溫 倩，鄧有庚，張子剛，黃德珍

(昭通市昭陽區(qū)種子管理站，云南昭通 657000）

1985-2006年，在長(zhǎng)達(dá)21年的時(shí)間里，昭陽區(qū)種子站利用玉米親本自交系“贊SC122”（該自交系基礎(chǔ)材料由贊比亞引入，含有熱帶基因、抗性好、長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、產(chǎn)量高）作親本配制的玉米雜交種通單2號(hào)、通單201、通單202等通單系列優(yōu)良玉米雜交種在昭陽區(qū)種子市場(chǎng)得到了廣泛推廣，深受廣大用種戶的喜愛。近年來，昭陽系列的雜交種依然占有一定的市場(chǎng)份額，所選育的昭陽4號(hào)、昭陽6號(hào)、昭陽7號(hào)玉米品種因其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗性好的特點(diǎn)，在省內(nèi)有一定的市場(chǎng)發(fā)展前景。利用常規(guī)方法生產(chǎn)這類雜交種時(shí)，人工去雄是種子生產(chǎn)面臨的一大難題，利用雄性不育生產(chǎn)雜交種子，省去了人工去雄環(huán)節(jié)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，種子生產(chǎn)成本降低，種子純度提高，保證了用種戶的用種質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外大量研究和實(shí)踐表明，利用不育化制種是最經(jīng)濟(jì)有效的雜交玉米制種技術(shù)。

1 材料與方法

以“掖107-4”不育胞質(zhì)為背景，與“贊SC122”為輪回親本，通過雜交和飽和回交，轉(zhuǎn)育出不育系“贊SC122-16”及相應(yīng)保持系“贊SC122”的純合親本。

2 選育過程

2.1 不育系“掖107-4”來源

2000年在親本自交系“掖107”的隔離繁殖地塊進(jìn)行去雜去劣時(shí)，觀察到該親本繁殖地塊第4個(gè)方塊有1株雄花長(zhǎng)勢(shì)特弱的變異株，經(jīng)多次觀察，在親本種子成熟時(shí)，首先采收該變異株，在通風(fēng)、向陽、避雨的晾曬房重點(diǎn)保存。2001年4月將變異株在選育基地進(jìn)行穗行種植鑒定，該穗行除雄性完全不育外，生長(zhǎng)整齊，株形半緊湊，株高、穗位適中，葉片深綠，葉面光滑，葉片上部多處有黃斑，果穗筒型，穗行數(shù)14～16行，行粒數(shù)28粒，穗軸黃色，粒色粉紅色，半馬齒型。這些特征特性與親本自交系“掖107”保持高度一致，唯獨(dú)雄穗長(zhǎng)勢(shì)特弱，不能產(chǎn)生花粉粒，當(dāng)年就在鑒定區(qū)用自交系“掖107”的花粉給“掖107-4”成對(duì)授粉，收獲時(shí)，優(yōu)中選優(yōu)，產(chǎn)生了多個(gè)不育系“掖107-4”和保持系“掖107”成對(duì)果穗留用。

“掖107-4”不育系雄穗主枝、側(cè)枝、枝梗長(zhǎng)勢(shì)弱，小花穎殼干癟，沒有花粉粒形成。在海南凌水，云南元江，經(jīng)不同緯度，不同播期，多點(diǎn)次種植鑒定，其不育性能穩(wěn)定，所有點(diǎn)次均表現(xiàn)100%不育。

2.2 不育系的轉(zhuǎn)育

2002年在單交種選配區(qū)，人工套袋組配出一批組合，“掖107-4”ד贊SC122”就是其中的組合之一。

2003年，在單交種行區(qū)種植鑒定第96區(qū)，種植“掖107-4”ד贊SC122”組合，該行區(qū)玉米雄花均表現(xiàn)為不育，由于自然授粉結(jié)實(shí)性十分好。田間抗病性、豐產(chǎn)性及產(chǎn)量均表現(xiàn)出較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，于是有了回交轉(zhuǎn)育“贊SC122”的目標(biāo)?！百漇C122”植株高大、葉片光滑、葉色濃綠（光合作用強(qiáng)）、長(zhǎng)勢(shì)好、抗性好，具有自身產(chǎn)量高、一般配合力高等優(yōu)點(diǎn)，但雄穗十分發(fā)達(dá)，在生長(zhǎng)過程中，大量消耗水分、養(yǎng)分而影響雌穗的產(chǎn)量，將其轉(zhuǎn)育成不育系利用價(jià)值更高。同時(shí)利用“掖107-4”ד贊SC122”強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合飽和回交得到的回交材料，特征特性同用作回交的自交系高度一致。

2004年，用2002年組配的“掖107-4”ד贊SC122”備份組合，種植于玉米自交系選育區(qū)。采用定向成對(duì)授粉方式，在輪回親本“贊SC122”的繁殖區(qū)，選擇有典型性的植株自交留種的同時(shí)，取其花粉以“掖107-4”ד贊SC122”組合的優(yōu)良單株成對(duì)回交，產(chǎn)生多株BC2代不育株，通過各時(shí)期的觀察，優(yōu)中選優(yōu)8株，最后穗選4對(duì)優(yōu)良果穗留用。

2005年，在選系第51～54區(qū)，分別種植BC2代的4個(gè)穗行，在輪回親本“贊SC122”的繁殖區(qū)，再選擇有典型性的植株自交留種的同時(shí)，取其花粉，與“掖107-4”ד贊SC122”BC2代不育株再回交，產(chǎn)生多株BC3代，選擇優(yōu)行優(yōu)株，最后留用9穗。

2006年，在選系區(qū)第22～30區(qū)，分別種植BC3代留用的9個(gè)果穗。此時(shí)，輪回親本已經(jīng)自交2代，性狀一致，生活力弱。選擇多株典型性狀一致的優(yōu)良姊妹株混合授粉，通過反復(fù)株選、穗選、粒選，產(chǎn)生的種子混合留用，此代輪回親本已經(jīng)高度純合，可以作為親本繁殖用種，同時(shí)，將其姊妹交混合粉與（“掖107-4”ד贊SC122”）BC3代9個(gè)穗行不育株再回交，產(chǎn)生BC4代多株，每個(gè)穗行選優(yōu)株回交3～6株，根據(jù)田間表現(xiàn)，首先選出3個(gè)優(yōu)秀穗行，然后在選中的優(yōu)秀穗行中選3株優(yōu)株留用。

2007年，在選系區(qū)第1～9區(qū)，種植BC4代不育系9個(gè)穗行，此代輪回親本，通過姊妹交相互授粉，特征特性表現(xiàn)依然一致，并且生活力也恢復(fù)了很多。選擇典型性狀的優(yōu)良單株，混合授粉留種，同時(shí)將剩下的花粉，與回交后代中雄花表現(xiàn)完全不育，且植株性狀傾向輪回親本的單株進(jìn)行回交，每個(gè)穗行回交5株，最后選定2個(gè)優(yōu)區(qū)，每個(gè)優(yōu)區(qū)選3個(gè)優(yōu)穗留用。

2008年，在選系區(qū)第12～17區(qū)，種植BC5代不育系，至此代，不育系各區(qū)植株的性狀已基本同輪回親本一致。同樣按上述回交的方法，各選系區(qū)產(chǎn)生多株回交株，經(jīng)過對(duì)每個(gè)選系區(qū)特征、特性反復(fù)對(duì)比，經(jīng)優(yōu)中選優(yōu)，留用第16區(qū)。通過對(duì)該區(qū)回交株反復(fù)株選、穗選、粒選，產(chǎn)生的種子混合留用，同時(shí)，把該區(qū)產(chǎn)生的不育系種子定名為“贊SC122-16”，這樣就完成了不育系“贊SC122-16”的選育，原輪回親本玉米自交系“贊SC122”則成了該不育系的同型高純度的保持系。

2009年，對(duì)不育系“贊SC122-16”和保持系“贊SC122”隔離繁植的同時(shí)，選取母本均為“贊SC122”的“通單2號(hào)”“通單202（反交）”“通單201（反交）”3個(gè)推廣品種，將其母本替換為“贊SC122-16”，在隔離區(qū)內(nèi)，用3個(gè)推廣品種的父本花粉嚴(yán)格套袋組配，得到高質(zhì)量的不育系雜交品種，供試驗(yàn)用種。

2.3 不育系“贊SC122-16”配制不育雜交種與可育“贊SC122”常規(guī)種子生產(chǎn)得到的可育雜交種的對(duì)比試驗(yàn)（見表1）

表1 2010-2012年不育雜交種與可育雜交種產(chǎn)量比（kg/hm2)

幾年的多點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明，用不育系生產(chǎn)的雜交種，比用可育親本生產(chǎn)的雜交種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)、產(chǎn)量高。

2.4 “贊SC122-16”不育系配制的不育胞質(zhì)雜交種的改良推廣

玉米雄性不育系的利用必須“三系”配套使用，但通?；謴?fù)系轉(zhuǎn)育難度很大，不育系雜交種的育性恢復(fù)程度易受環(huán)境影響，造成雜交種子出現(xiàn)不育，嚴(yán)重影響大田生產(chǎn)，因此加以改良。通過試驗(yàn)示范，在大田生產(chǎn)中，用同名的可育保持系，正常去雄生產(chǎn)出來的雜交種子，摻入不到一半，來提供30%～50%的正?；ǚ哿?，就能充分供給全田玉米對(duì)花粉的需要，從而保證大田正常結(jié)實(shí)。因此，采用“二系法”制種，生產(chǎn)出的雜交種子，同其他種子按1∶1均勻摻和，可直接投放生產(chǎn)使用。

3 結(jié)論與討論

經(jīng)過幾年的多點(diǎn)試驗(yàn)表明，用不育系生產(chǎn)的雜交種，比用可育親本生產(chǎn)的雜交種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)、產(chǎn)量高，每公頃比可育雜交種增產(chǎn)1.8‰～5.5‰。

玉米雄性不育的利用在理論上是成熟的，技術(shù)上是可行的。它不僅可以省去人工去雄的復(fù)雜工序，降低種子生產(chǎn)成本，并且保證了種子質(zhì)量，同時(shí)，一些不育胞質(zhì)雜交種產(chǎn)量形成有正效應(yīng)，可進(jìn)一步提高雜交種的產(chǎn)量。在恢復(fù)系選出之前，用不育胞質(zhì)與正常胞質(zhì)雜交種，嚴(yán)格按1∶1均勻摻和，采用“二系法”進(jìn)行半不育化制種，是完全可行和安全的。另外，這種不育胞質(zhì)的雜交種，與一定比例的高油、高品質(zhì)、生育期相近的玉米雜交種混作，不僅消除了雜交種自交退化而引起粒重下降的問題，還能促進(jìn)籽粒飽滿，增強(qiáng)植株的抗病能力，從而增加玉米產(chǎn)量。昭陽區(qū)是農(nóng)業(yè)大區(qū)，常年種植玉米2.8萬hm2。昭陽區(qū)種子站的雜交玉米選育工作也開展了多年，對(duì)昭陽系列雜交玉米品種，進(jìn)行“三系法” 改“二系法”很有必要。由于恢復(fù)系選育難度大、成功率低，并且用恢復(fù)系生產(chǎn)的種子受環(huán)境條件影響很大，容易造成大面積減產(chǎn)，因此，省去恢復(fù)系，用“二系法”生產(chǎn)優(yōu)良雜交種子，能更好地為昭陽區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，農(nóng)民增收服務(wù)。