玉米種質(zhì)創(chuàng)新及新品種G 592的選育

鄭向陽， 王國平

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)谷子研究所， 山西 長治 046011)

玉米是我國的大宗農(nóng)作物，其用途廣泛，不僅是糧食作物，也是戰(zhàn)略物資。玉米種質(zhì)改良和新品種選育是玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而創(chuàng)新出遺傳基礎(chǔ)豐富且配合力高的自交系是玉米育種工作的中重中之重[1]。在自交系的選育手段上已有不少的方法，且取得了一定的成效[2-5]，但突破性的成果不多。進(jìn)年來興起的化學(xué)誘變育種技術(shù)在許多作物的品種改良上起到了獨(dú)特的作用，該項(xiàng)技術(shù)能在DNA水平上誘發(fā)基因突變，產(chǎn)生一般常規(guī)育種方法難以獲得的新類型、新性狀，誘變育種往往會(huì)導(dǎo)致比同源或異源轉(zhuǎn)基因更大的改變。甲基磺酸乙酯(EMS)被認(rèn)為是在眾多的化學(xué)誘變劑中應(yīng)用最好的誘變劑[6]，在水稻、大豆、小麥、高梁、花生等作物上都取得了突破性進(jìn)展[7-10]。EMS誘變創(chuàng)造新的玉米自交系已被大量的試驗(yàn)證明是有效的[11-15]，其主要方法是處理花粉[12-15]或通過處理花絲而誘發(fā)變異[11-12]。應(yīng)用常規(guī)系圃選育法結(jié)合EMS花粉管通道處理技術(shù)[16-18]，再應(yīng)用常規(guī)系圃法進(jìn)行玉米新種質(zhì)的創(chuàng)制，并成功選育出玉米新品種G 592，為玉米自交系選育提供了新方法。

1 矮桿玉米自交系08 H 67-2的選育及遺傳規(guī)律分析

1.1 自交系08 H 67-2的選育思路

鄭單958是我國玉米種植面積最大品種，為我國的玉米產(chǎn)業(yè)做出了很大貢獻(xiàn)。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)谷子研究所選育出的玉米自交系長A 37和昌7-2之間有配合力，但不突出。鄭58自交系株型較上沖、耐密性強(qiáng)、產(chǎn)量較高，但抗病性較弱、果穗細(xì)小、籽粒較大；長A 37自交系株型清秀、上沖、抗病性好，但耐密性差、穗粗大、籽粒較少。這兩個(gè)自交系同為Reid種質(zhì)，在性狀上又相互互補(bǔ)，以(鄭58×長A 37)的雜交種為基礎(chǔ)材料進(jìn)行新的自交系選育[19]。

1.2 自交系08 H 67-2的選育方法

以(鄭58×長A 37)的雜交種為基礎(chǔ)材料應(yīng)用系圃法先進(jìn)行選育，在選育的過程中根據(jù)育種目標(biāo)進(jìn)行單株和穗行的選擇。選擇出的單株基本接近育種目標(biāo)時(shí)，用EMS化學(xué)誘變劑對花絲進(jìn)行處理，應(yīng)用花粉管通道法引發(fā)變異。與以往的用EMS化學(xué)誘變劑處理穩(wěn)定的自交系[11-15]而誘發(fā)變異不同，對即將穩(wěn)定而又有差異的具有豐富基礎(chǔ)基因的材料進(jìn)行的化學(xué)誘變，這樣既能創(chuàng)造出新類型、新性狀，而且也便于利用[19]。

1.3 自交系08 H 67-2的遺傳規(guī)律分析

應(yīng)用40個(gè)常規(guī)玉米自交系和08 H 67-2進(jìn)行雜交，然后再用08 H 67-2進(jìn)行回交，對F2代和BF1代的植株高度進(jìn)行調(diào)查，研究其株高的遺傳規(guī)律。結(jié)果表明，08 H 67-2是一個(gè)屬于隱性單基因控制的、受外界環(huán)境影響比較小的穩(wěn)定的矮生類型新自交系[20]。

1.4 自交系08 H 67-2對F1代株型的影響

以矮桿玉米自交系08 H 67-2為母本與14個(gè)父本雜交，研究08 H 67-2對F1代雜交種株高、穗位高、棒三葉及旗葉的葉片長和寬的影響。結(jié)果表明，用矮桿自交系08 H 67-2組配的F1代雜交種，株高、穗位高降低，穗位以上葉片數(shù)增多，棒三葉更緊湊，有利于雜交種種植密度的提高，是玉米理想株型育種的一個(gè)成功典范[21]。

G 592的親本選育系譜圖

1.5 自交系08 H 67-2株型性狀一般配合力分析

通過以矮桿玉米自交系08 H 67-2為母本，株型差異比較大的14個(gè)自交系為父本進(jìn)行雜交，對雜交后代F1及父本的棒三葉和旗葉的性狀進(jìn)行系統(tǒng)研究來分析08 H 67-2株型的一般配合力。結(jié)果表明，08 H 67-2的株高、穗位高、旗葉寬和穗下葉長4個(gè)性狀的一般配合力小，特別是對株高的一般配合力最??；對棒三葉和旗葉的葉寬的一般配合力最大，其次是對穗位以上葉數(shù)的一般配合力也比較大，為形成結(jié)構(gòu)合理的株型以增加種植密度從而增加群體來提高玉米產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

1.6 自交系08 H 67-2穗部性狀一般配合力分析

通過以矮桿玉米自交系08 H 67-2為母本，穗部性狀差異比較大的30個(gè)自交系為父本進(jìn)行雜交，對雜交后代F1的穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)和出籽率等產(chǎn)量性狀進(jìn)行了系統(tǒng)研究來分析08 H 67-2穗部性狀的一般配合力。結(jié)果表明：矮稈玉米自交系08 H 67-2對雜交F1代穗部性狀的一般配合力從大到小為：穗粗>產(chǎn)量>穗行數(shù)>穗長>行粒數(shù)>出籽率。為有目的地組配雜交組合及進(jìn)一步選擇優(yōu)良自交系基礎(chǔ)材料提供了依據(jù)，提高了選育效率[22]。

該自交系的優(yōu)點(diǎn)突出，利用價(jià)值比較大，品種權(quán)號為CNA 20130908.4。

2 玉米新品種G 592的選育

2.1 G 592親本選育

2.1.1G 592母本15 G 505選育的路線

矮桿玉米自交系08 H 67-2的一般配合力比較高，用其組配的雜交種在生產(chǎn)上沒有突出的表現(xiàn)，主要因?yàn)槠淇顾敫哪芰Ρ容^弱。為此用高抗穗腐的親本W(wǎng)R 335與其雜交，為了保持其高配合力，再用08 H 67-2進(jìn)行回交。

2.1.2G 592父本08 Y 092選育的路線

用中大穗型，紅軸的自選系長A 513對昌7-2進(jìn)行改良。

2.1.3G 592的親本選育過程

母本15 G 505是以長08 H 67-2為母本，WR 335為父本于2008年雜交，2009年再以長08 H 67-2為父本進(jìn)行回交，然后采用系譜法經(jīng)過連續(xù)8個(gè)世代山西、海南穿梭自交選育而成。

父本08 Y 092是以長A 513為母本，以昌7-2為父本，2008年冬再以昌7-2進(jìn)行回交。采用系譜法經(jīng)過連續(xù)8個(gè)世代山西、海南穿梭自交選育而成。

2.1.4G 592的親本的特征特性

母本15 G 505在長治種植生育期(出苗-成熟)110 d，幼苗葉鞘紫色，子葉卵圓形；總?cè)~片數(shù)18片，株高180 cm，穗位高100 cm；分枝數(shù)2～3個(gè)；護(hù)穎綠色，花藥黃色，花絲綜色；果穗筒型，穗長12.3 cm，穗行數(shù)14～16行，行粒數(shù)24粒左右，穗軸紅色，籽粒淺黃色，半馬齒型，出籽率85.7%。成株株型緊湊。

父本08 Y 092在長治種植生育期(出苗-成熟)112 d，幼苗葉鞘紫色，子葉卵形；株形半緊湊，總?cè)~片數(shù)18片左右，葉色濃綠；株高165 cm，穗位高102 cm；雄穗分枝數(shù)5～8個(gè)；護(hù)穎綠色，花藥黃色；花絲淺紅色，果穗筒型，穗長12.5 cm，穗軸紅色，籽粒黃色，硬粒型，出籽率82.1%。

2.2 G 592雜交種選育

2.2.1G 592雜交種選育過程

G 592是由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所于2013年以15 G 505為母本、08 Y 092為父本進(jìn)行雜交選育的玉米新品種。2014年和2015年進(jìn)行鑒定和品比試驗(yàn)，比對照鄭單958增產(chǎn)明顯；2016年在山西省內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)品比試驗(yàn)，表現(xiàn)為產(chǎn)量高、抗性好，比對照鄭單958增產(chǎn)5.66%；2017年參加山西省多點(diǎn)品種比較試驗(yàn)，產(chǎn)量平均比對照鄭單958增產(chǎn)5.9%。

2.2.2G 592參加區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

2018年，參加山西省南部復(fù)播玉米區(qū)區(qū)域試驗(yàn)，平均產(chǎn)量為655.2 kg·(667 m2)-1，比對照鄭單958增產(chǎn)4.2%。2019年，參加山西省南部復(fù)播玉米區(qū)區(qū)域試驗(yàn)，平均產(chǎn)量為736.3 kg·(667 m2)-1，比對照鄭單958增產(chǎn)4.0%。兩年平均產(chǎn)量為695.8 kg·(667 m2)-1，比對照增產(chǎn)4.1%。2019年，參加山西省南部復(fù)播玉米區(qū)生產(chǎn)試驗(yàn)，平均產(chǎn)量為709.7 kg·(667 m2)-1，比對照鄭單958增產(chǎn)2.2%。

2.2.3G 592抗病性

2018和2019年，抗病性接種鑒定綜合結(jié)果表明，G 592感穗腐病，感莖腐病，中抗絲黑穗病，中抗大斑病，感矮花葉病。

2.2.4G 592品質(zhì)

2019年農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(哈爾濱)檢測，容重766 g·L-1，粗蛋白9.49%，粗脂肪4.72%，粗淀粉74.24%。

2.2.5G 592特征特性

山西省南部復(fù)播玉米區(qū)生育期108 d左右，比對照鄭單958早1～2 d。幼苗第一葉葉鞘淺紫色，葉尖端卵形，葉緣白色。株形半緊湊，總?cè)~片數(shù)21片，株高262 cm，穗位103 cm，雄穗主軸與分枝角度小，側(cè)枝姿態(tài)上沖，一級分枝5～10個(gè)，最高位側(cè)枝以上的主軸長30 cm，花藥土紅色，穎殼綠色，花絲淺紅色。果穗筒型，穗軸紅色，穗長17.8 cm，穗粗5.1 cm，穗行17.5行，行粒數(shù)35.9粒，籽粒橙色，粒型半硬型，籽粒頂端橙黃色，百粒重33.3 g，出籽率81.5%。

2.2.6G 592的審定情況

2020年G 592通過山西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)的審定(編號：晉審玉20200109)。該品種最大的優(yōu)點(diǎn)是耐密性強(qiáng)，品質(zhì)好，容重高，適應(yīng)性廣。目前已參加了河南、河北、山東、陜西和安徽等省的引種試驗(yàn)。

3 小 結(jié)

玉米新品種的選育首先是自交系的創(chuàng)新。本項(xiàng)研究中在確定了育種目標(biāo)的基礎(chǔ)上，以(鄭58×長A 37)的雜交種為基礎(chǔ)材料，先應(yīng)用系圃法先進(jìn)行選育，在選育的過程中根據(jù)育種目標(biāo)進(jìn)行單株和穗行的選擇。選擇出的單株基本接近育種目標(biāo)時(shí)，用EMS化學(xué)誘變劑對花絲進(jìn)行處理，引發(fā)變異。該方法應(yīng)用了“系圃法+化學(xué)誘變”的方法，既鎖定了育種目標(biāo)，又縮短了育種年限，快速地選育出了矮桿玉米自交系08 H 67-2。親本穩(wěn)定后，先進(jìn)行測試，確定有利用價(jià)值時(shí)，對其進(jìn)行了遺傳規(guī)律分析、對F1代株型的影響分析、株型性狀一般配合力分析和穗部性狀一般配合力分析的深入研究，為該自交系的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并進(jìn)行了新品種保護(hù)，保護(hù)了知識產(chǎn)權(quán)。

矮桿玉米自交系08 H 67-2的一般配合力高，但由于抗穗腐病的能力弱，直接應(yīng)用于生產(chǎn)有一定的差距，以其為基礎(chǔ)材料和別的材料進(jìn)行雜交和回交轉(zhuǎn)育，選育出了可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)的新自交系15 G 505。以15 G 505為母本，08 Y 092為父本組配的雜交種G 592，參加了山西省南部復(fù)播區(qū)的品比試驗(yàn)、區(qū)域性試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)，2020年通過了審定，因其有耐密性強(qiáng)、品質(zhì)好、容重高、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)審定就參加了河南、河北、山東、陜西和安徽等省的引種試驗(yàn)。

在玉米自交系的選育中，應(yīng)用“系圃法+化學(xué)誘變”的方法是可行的。對選育出的自交系先進(jìn)行配合力的測定，確定有利用價(jià)值后，然后對其組配的雜種F1代進(jìn)行系統(tǒng)的研究，便于有目的的利用該自交系。