劉守渠，段運(yùn)平，王貴彩，郭 鋒

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原030031）

目前，我國約70%的玉米是在雨養(yǎng)條件下生產(chǎn)的，許多丘陵和山區(qū)沒有可靠的灌溉條件，遇到干旱會減產(chǎn)20%～50%，甚至絕收。因此，培育在增產(chǎn)潛力、適應(yīng)性、抗病性等方面較強(qiáng)的品種是大幅度提高我國玉米生產(chǎn)水平的內(nèi)在動力，是防災(zāi)增產(chǎn)的主要途徑之一[1]。所以，生產(chǎn)上對玉米良種也就有了新的要求，追求高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)并能有效抵御自然災(zāi)害，成了玉米育種的主要目標(biāo)。近年來育成推廣的玉米品種很多，但能在生產(chǎn)中多年保持大面積種植和穩(wěn)產(chǎn)的品種只有鄭單958、先玉335等為數(shù)不多的幾個品種[2]，鄭單958和先玉335推廣區(qū)域覆蓋了我國玉米帶的黃淮海、東華北、西北春玉米區(qū)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。這些玉米品種具有共同的特點：個體通風(fēng)透光性良好，抗倒伏，適宜密植，果穗均勻，出籽率高，果穗大小受密度影響較小。但是，這些玉米品種由于長期受各種病害新生理小種的侵染，在抗病性方面已經(jīng)逐漸開始退化，因此，在保留廣適、穩(wěn)產(chǎn)等優(yōu)良性狀的基礎(chǔ)上，培育抗病性強(qiáng)、豐產(chǎn)性更好的品種勢在必行[3-4]。

本研究把美國先鋒種質(zhì)和國內(nèi)種質(zhì)進(jìn)行定性改良，主要利用美國先鋒或Lancaster種質(zhì)的葉開距大和上沖型特點分別與高配合力Reid種質(zhì)及抗病、耐旱、保綠、次生根發(fā)達(dá)且抗倒伏的熱帶種質(zhì)，進(jìn)行定向或復(fù)合雜交改良，創(chuàng)新選擇目標(biāo)自交系，以便選出在適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)性方面優(yōu)良的自交系，組配出生產(chǎn)上適合我國黃淮海和東華北的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性雜交種[5]。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試材料包括：美國先鋒種質(zhì)LD6006和Lancaster種質(zhì)（Mo17），含有熱帶種質(zhì)的峰綠5系和8759系，含有Reid血緣的并單1號母本2000-1118系，含有黃改系血緣的并單1號父本H02-68系。

1.2 試驗方法

用含有1.1各系的種質(zhì)材料來有目的地組配，定性改良選育廣適、穩(wěn)產(chǎn)自交系。首先對需要選系改良的自交系進(jìn)行分類整理，盡量把有相近血緣而且能夠有目的改良某一性狀的自交系分在一組，把具有對立血緣的父母本分在不同的組，仍然作為目標(biāo)父本或母本進(jìn)行改良。原則上同組內(nèi)的種質(zhì)必須互補(bǔ)且具有需改良的優(yōu)良性狀基因[6]。比如，父本改良其抗矮花葉病時，對導(dǎo)入的另一種質(zhì)就要求非常抗病，而且其他性狀和被改良親本一樣優(yōu)良。

2 結(jié)果與分析

2.1 父母本選育

于2004年首先將Lancaster種質(zhì)Mo17系和含有熱帶種質(zhì)的峰綠5系和8759系及并單1號父本H02-68系分在同組內(nèi)運(yùn)用復(fù)合雜交方法進(jìn)行改良，在后代選育上選擇株型和籽粒與Lancaster種質(zhì)Mo17系相近，但在抗病、抗旱、抗倒伏方面與峰綠5系、8759系以及并單1號父本H02-68系相近的優(yōu)良單株進(jìn)行自交選育，并于2004年冬帶到海南自交加代，之后每年2代加繁。為了增加Lancaster種質(zhì)的優(yōu)良農(nóng)藝性狀，在2004年F1時用Lancaster種質(zhì)進(jìn)行回交，繼續(xù)選擇綜合性狀優(yōu)良單株自交，2007年所選自交系（H07-21）在性狀上已經(jīng)初步具有了熱帶材料的保綠性、發(fā)達(dá)的根系、抗矮花葉病，而且株型性狀與Lancaster種質(zhì)相近等特點。

先鋒種質(zhì)LD6006屬Reid血緣，且并單1號母本2000-1118系也屬于Reid血緣，該系表現(xiàn)大穗、不禿尖、株型上沖、根系發(fā)達(dá)、莖稈堅韌的特性，正好與先鋒種質(zhì)的株型表現(xiàn)有相似之處。因此，2004年采用先鋒種質(zhì)LD6006和2000-1118系組合成單交種進(jìn)行二環(huán)系選系，嚴(yán)格選育在株型上與LD6006相近并在穗部性狀上表現(xiàn)大穗、不禿尖、出籽率高、容重大的單株。由于是近緣種，2006年冬已接近定型，2007年冬季進(jìn)行測交組合選配，初步將該系定名為H07-20系。

2.2 新育自交系配合力效應(yīng)分析

為了掌握新選自交系H07-20和H07-21系的遺傳規(guī)律和F1的表現(xiàn)，在2006年分別對H07-21和H07-20系的姊妹系進(jìn)行了配合力測定，其中 H07-21的姊妹系 3個（HF1，HF2，HF3），H07-20的姊妹系 2個（HM1，HM2）。分別用代表Reid，Lancaster，旅大紅骨，塘四平頭的478系、Mo17系、丹340系、444系作為測驗種進(jìn)行不完全雙列雜交，組配出雜交組合，于2006年冬在海南進(jìn)行田間一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）的鑒定（表1）。

表1 不同姊妹系產(chǎn)量的GCA和SCA效應(yīng)值

從表1可以看出，被測自交系HF1，HF2，HF3中，HF2的一般配合力和特殊配合力都表現(xiàn)最高，而且3個姊妹系都與Lancaster、塘四平頭血緣配合力表現(xiàn)較低，與Reid、旅大紅骨血緣配合力表現(xiàn)較高；尤其以HF2與Lancaster血緣的Mo17的特殊配合力表現(xiàn)最低，與其他3個血緣自交系的特殊配合力都表現(xiàn)最高，初步推斷該系含Lancaster血緣的成分較高，因此，通過2007年在海南系譜種植定名為H07-21自交系。被測自交系HM1，HM2中尤以HM1的一般配合力和特殊配合力都表現(xiàn)最好，從特殊配合力初步推斷HM1主要含Reid血緣成分較多，2007年海南系譜種植定名為H07-20系。

根據(jù)配合力效應(yīng)推斷H07-20自交系屬于Reid血緣，H07-21含Lancaster血緣的成分較高，采用H07-20和H07-21分別與含塘四平頭血緣的昌7-2系和含旅大紅骨血緣的晉農(nóng)科1號父本H05-38進(jìn)行測配。然后把具有Reid血緣的H07-20和含Lancaster血緣的H07-21這2個自交系進(jìn)行測配，分別在代表不同生態(tài)條件的絳縣、曲沃、壽陽、太原進(jìn)行種植觀察。由于絳縣、壽陽都是在丘陵旱塬地種植，分別代表黃淮海和東華北的旱地水平標(biāo)準(zhǔn)。而曲沃、太原都是在肥水較好的地塊種植，分別代表黃淮海和東華北的水澆地的水平標(biāo)準(zhǔn)。這些測配組合大都比對照增產(chǎn)或產(chǎn)量接近對照，并且在4個地區(qū)都是H07-20×H07-21的組合產(chǎn)量水平最高。說明H07-20與H07-21具有較高的一般配合力，而且具有很好的特殊配合力。H07-20×H07-21的組合在4個地區(qū)比先玉335增產(chǎn)5.1%～7.7%，比鄭單958增產(chǎn)7.94%～10.36%。

從這些測配組合的各農(nóng)藝性狀看，H07-20×H07-21的組合在4個地區(qū)的株高、穗位、穗長、穗粗都表現(xiàn)最理想。H07-20，H07-21與昌7-2的組合在各地表現(xiàn)株高和穗位較低，穗長、穗粗表現(xiàn)一般；相反，H07-20，H07-21與H05-38系的組合在各地表現(xiàn)株高和穗位較高，穗長、穗粗表現(xiàn)較高。所有與昌7-2的組合在具有黃淮海代表性質(zhì)的絳縣和曲沃表現(xiàn)產(chǎn)量較高；所有與H05-38的組合在具有東華北代表性質(zhì)的壽陽、太原表現(xiàn)產(chǎn)量較高，這也許與昌7-2較適應(yīng)黃淮海、而H05-38較適應(yīng)東華北有關(guān)。但可以得出，H07-20和H07-21在2個生態(tài)區(qū)都具有很好的適應(yīng)性。

2.3 新育自交系抗病性分析

為了檢驗新育自交系的抗病性，同樣選用具有四大血緣代表性的Mo17系、478系、444系、丹340系作為對照，進(jìn)行抗病性接種，同樣條件下觀察每個自交系的發(fā)病情況并且確定其抗性（表 2）。

表2 自交系田間抗病性鑒定結(jié)果（2007—2008年2年平均）

從表2可以看出，具有四大血緣代表性的Mo17系、478系、444系、丹340系在抗病性方面只對某種病害抗性較強(qiáng)，但可以看出H07-21系對各種病害高抗，而H07-20抗病性表現(xiàn)不如H07-21，這是由于H07-21含有熱帶血緣8759和并單1號父本的高抗病基因。而H07-20由于是美國先鋒和Reid血緣的改良系，因此在抗病性方面有類似Reid血緣的特性。由于選育父本H07-21系具有高抗病性，與選育母本H07-20系配制的雜交組合具有互補(bǔ)效應(yīng)，在各生態(tài)點表現(xiàn)出很好的抗病性。

2.4 自交系繁種、制種表現(xiàn)

2008年將自交系H07-20和H07-21在山西省太原市小店原種場和北營村進(jìn)行隔離繁殖，從其表現(xiàn)來看，2個自交系自身花期協(xié)調(diào)，授粉結(jié)籽正常，單穗籽粒平均產(chǎn)量分別達(dá)到88，76 g，平均公頃產(chǎn)量分別為4 950，4 275 kg。同年冬在海南試制種，父母本行比為1∶5，同期播種，花期協(xié)調(diào)很好，公頃制種產(chǎn)量達(dá)到4 155 kg。

3 討論

3.1 種質(zhì)改良的方法與原則

在具體選育過程中，要選育有某些突出優(yōu)點的玉米自交系并不難，但選育低缺陷，集多種優(yōu)良性狀于一身的廣適、穩(wěn)產(chǎn)型玉米自交系，達(dá)到培育出的雜交種既高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)還具有廣泛的適應(yīng)性，這就需要對組配雜交種的自交系有特殊的要求，使該自交系能夠集各種優(yōu)良性狀于一身，還要求自交系之間血緣較遠(yuǎn)，配合力較高。因此，在選育自交系H07-21和H07-20時有目的從2個方面著手進(jìn)行改良：（1）把含有熱帶及亞熱帶血緣的優(yōu)良抗逆性狀和具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀而且血緣純正的名優(yōu)自交系定性進(jìn)行改良，收到了很好的效果。因為熱帶、亞熱帶種質(zhì)與溫帶種質(zhì)基因互組，是當(dāng)前國內(nèi)外選育突破性抗病品種及高配合力自交系的重要方法[1]。（2）選育具有高配合力的自交系組配廣適、穩(wěn)產(chǎn)等優(yōu)良性狀互補(bǔ)的雜交組合，有針對性地對H07-21和H07-20這樣的父母本自交系加以定性改良，增加了選育的幾率和準(zhǔn)確性。

3.2 溫帶與亞熱帶玉米種質(zhì)的互導(dǎo)利用

由于本研究涉及熱帶、亞熱帶材料的改良利用，并遵循了溫、熱帶種質(zhì)的互導(dǎo)利用規(guī)律，因此收到了良好的效果。溫帶地區(qū)利用雜交或回交的方法將熱帶、亞熱帶種質(zhì)按一定比例導(dǎo)入溫帶材料中，創(chuàng)造半外來種質(zhì)，既可避免優(yōu)良基因的流失，又能改變外來種的適應(yīng)性和光周期敏感性[7]。

熱帶、亞熱帶種質(zhì)導(dǎo)入到溫帶材料的最佳比例，因所用材料和選擇目標(biāo)的不同而有所差異。國內(nèi)外研究結(jié)果表明，至少要用適宜性親本或群體回交一次。適宜性親本回交可以增加基礎(chǔ)群體的產(chǎn)量等性狀的平均數(shù)并克服熱帶、亞熱帶種質(zhì)的適應(yīng)性差的弊病。多數(shù)研究結(jié)果也表明，導(dǎo)入熱帶種質(zhì)的比例為25%，50%都取得了很好的效果。例如吉1037、京404等品種含有25%熱帶種質(zhì)；BT1、太系 113、黃 C、中 74-106 和 48-2 含有50%熱帶種質(zhì)。

溫帶種質(zhì)經(jīng)過多年的選育，不良基因經(jīng)過自交都已經(jīng)被淘汰，聚集的眾多優(yōu)良產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀基因，可以彌補(bǔ)熱帶種質(zhì)的不足[8]，因此在玉米改良中，應(yīng)對熱帶種質(zhì)的遺傳背景、產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀等了解清楚，看其是否具有所要求的目標(biāo)性狀和基因，以減少育種的盲目性。

［1］張銘堂，徐國良，才卓.玉米自交系選育的理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗[J].玉米科學(xué)，2010，18（2）：1-4.

［2］李文才，孟昭東，張發(fā)軍，等.玉米禿尖性狀的基因效應(yīng)與遺傳變異分析[J].華北農(nóng)學(xué)報，2008，23（增刊）：146-148.

［3］樊修武，池寶亮，黃學(xué)芳，等.不同水分梯度下玉米水分利用效率研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（11）：60-63.

［4］張前進(jìn)，王振華，張新，等.玉米種質(zhì)資源的創(chuàng)新與利用[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（4）：28-31.

［5］牛天堂，田良才，李晉川，等.關(guān)于山西玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（4）：3-7.

［6］荊紹凌，陳達(dá)，孫志超，等，玉米種質(zhì)資源的評價、改良與利用[J].玉米科學(xué)，2007，15（5）：46-48，51.

［7］董海合，李鳳華，才卓，等.熱帶玉米與溫帶玉米種質(zhì)雜交農(nóng)藝性狀的差異[J].華北農(nóng)學(xué)報，2005，20（5）：17-20.

［8］陳彥惠，常勝合，吳連成.溫?zé)嵊衩纂s交種基本營養(yǎng)生長期遺傳的初步研究[J].華北農(nóng)學(xué)報，2000，15（2）：15-20.