張志方 張文成 張素娟 張守林 王良發(fā) 章慧玉

（1 河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，鶴壁 458030；2 河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展服務(wù)中心，鶴壁 458030）

黃淮海地區(qū)是我國夏玉米主產(chǎn)區(qū)，對(duì)保障我國糧食安全具有重要意義[1]。受氣候變暖的影響，黃淮海地區(qū)異常氣候時(shí)有發(fā)生，高溫干旱、陰雨寡照、病蟲害等逆境發(fā)生程度呈加劇之勢，玉米生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，迫切需要選育綜合抗性強(qiáng)的玉米新品種，以應(yīng)對(duì)新的氣候形勢。優(yōu)良玉米種質(zhì)是品種選育的關(guān)鍵[2-3]，解決品種問題首先要解決種質(zhì)問題。但受選系模式、育種目標(biāo)的影響[4]，黃淮海地區(qū)玉米種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)趨于狹窄、遺傳多樣性匱乏[5]，綜合抗性差、優(yōu)異種質(zhì)不足。開展種質(zhì)創(chuàng)制科研攻關(guān)，引進(jìn)來源地及類群豐富的外來種質(zhì)，是解決以上問題的有效路徑。本研究制定“高、大、嚴(yán)”選系方案，以“優(yōu)質(zhì)、多抗”為選系目標(biāo)，以本地種質(zhì)為基礎(chǔ)，以外來特異種質(zhì)為目標(biāo)基因來源，采用正反交育種技術(shù)，對(duì)本地和外引種質(zhì)優(yōu)異基因進(jìn)行充分的遺傳重組，并反復(fù)進(jìn)行多環(huán)境逆境高壓選擇，經(jīng)過多年選系攻關(guān)，拓寬了本地抗性種質(zhì)基礎(chǔ)，增強(qiáng)了種質(zhì)的抗逆性和適應(yīng)性，并成功創(chuàng)制出以浚M9 為種質(zhì)基礎(chǔ)的抗性種質(zhì)資源群。

1 選育過程

針對(duì)當(dāng)?shù)胤N質(zhì)抗倒伏能力差，感南方銹病、彎孢霉葉斑病和莖腐病等問題，自2004 年起開展種質(zhì)創(chuàng)制研究。以抗病性強(qiáng)為主要性狀指標(biāo)，選擇外引抗南方銹病玉米雜交種M119 作為基礎(chǔ)材料，利用河南-海南不同生態(tài)區(qū)天然地理氣候特點(diǎn)，優(yōu)選單株連續(xù)7 代自交，選育出2 個(gè)互補(bǔ)型姊妹系，分別是S7-1（配合力高、不抗南方銹?。┘癝7-2（配合力低、抗南方銹病），這2 個(gè)自交系雜交后再連續(xù)自交2 個(gè)世代，成功選育出高抗南方銹病等病害、耐高溫的玉米自交系浚M9（品種權(quán)號(hào)：CNA20172444.7）。浚M9 選育示意圖見圖1。

圖1 浚M9 選育示意圖

2 主要特征特性

浚M9 株型緊湊，葉色深綠；成株株高約205cm，穗位高約90cm；雄穗小、分枝數(shù)中等，但花粉量大，雌雄穗花期協(xié)調(diào)一致；果穗均勻度高，結(jié)實(shí)性好，白軸黃粒，夏播生育期約108d。夏播宜在6 月15 日前播種結(jié)束，中肥地適宜密度75000 株/hm2，高肥地不超過90000 株/hm2。氣生根發(fā)達(dá)，莖稈柔韌性好，抗倒性強(qiáng)。

主要優(yōu)點(diǎn)：（1）綜合抗病性強(qiáng)，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院抗性鑒定及評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，浚M9 對(duì)鐮孢莖腐病、彎孢霉葉斑病、瘤黑粉病、南方銹病等病害表現(xiàn)高抗（HR），對(duì)鐮孢穗腐病表現(xiàn)抗（R），對(duì)小斑病表現(xiàn)中抗（MR）（表1）。（2）耐高溫，依據(jù)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)耐高溫鑒定評(píng)價(jià)結(jié)果，浚M9 耐高溫性強(qiáng)于對(duì)照品種（表2）。（3）配合力高，與標(biāo)準(zhǔn)測驗(yàn)種和自選系田間測配，浚M9 一般配合力相對(duì)效應(yīng)值水平與昌7-2 接近，說明浚M9 一般配合力水平高（表3）；基于組合間雜優(yōu)強(qiáng)度預(yù)測結(jié)果，結(jié)合田間表型鑒定評(píng)估，成功選育出多個(gè)國（?。徲衩灼贩N，說明浚M9 參與組配的組合具有較高的特殊配合力（表4）。

表1 浚M9 抗病性鑒定結(jié)果

表2 浚M9 耐高溫鑒定結(jié)果

表3 產(chǎn)量一般配合力相對(duì)效應(yīng)值分析

表4 浚M9 及其衍生系組配的主要品種

3 應(yīng)用情況

本研究通過高效育種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了抗逆、高產(chǎn)基因的有效聚合，選育的品種和自交系綜合抗性和適應(yīng)性強(qiáng)。主要采用瑞德類群×塘四平頭類群雜優(yōu)模式進(jìn)行玉米新品種選育，其中，直接利用浚M9 作為父本材料，自主選育的玉米品種主要有浚單509（浚50X×浚M9）、浚單3136（浚313×浚M9）、永優(yōu)618（浚9058×浚M9）；利用浚M9改良系作為父本材料，自主選育的玉米品種主要有國審玉米單交種浚單996（浚3138×浚96）。組配品種綜合抗病性強(qiáng)，對(duì)黃淮海地區(qū)主要玉米病害鐮孢莖腐病、小斑病、鐮孢穗腐病、南方銹病均表現(xiàn)出不同程度的抗性；組配品種豐產(chǎn)性好，與對(duì)照品種相比，區(qū)域試驗(yàn)及生產(chǎn)試驗(yàn)中品種產(chǎn)量增產(chǎn)幅度為3.6%～11.7%；組配品種品質(zhì)好，品質(zhì)分析結(jié)果為：粗蛋白質(zhì)含量范圍9.70%～11.43%、粗脂肪含量范圍3.96%～5.16%、賴氨酸含量范圍0.29%～0.36%，均優(yōu)于對(duì)照。組配品種適應(yīng)性強(qiáng)，從審定（引種）結(jié)果可見，浚單509 和浚單996 先后通過國審，浚509 和浚單3136 均被多個(gè)省份審定或引種。

利用浚M9 良好的綜合抗病性，采用正反交育種技術(shù)，對(duì)本地玉米種質(zhì)的抗病性進(jìn)行改良。經(jīng)過涵蓋河南-三亞不同生態(tài)區(qū)的多年多點(diǎn)鑒定篩選，成功選育出180 余份抗鐮孢莖腐病的玉米種質(zhì)材料、80 余份抗南方銹病的玉米種質(zhì)材料，創(chuàng)制出同時(shí)高抗鐮孢莖腐病和南方銹病的優(yōu)異玉米種質(zhì)浚96、浚M97、浚M98?？9 及其衍生系廣適多抗，配合力高，是優(yōu)異的父本種質(zhì)資源，構(gòu)建起以浚M9為基礎(chǔ)的父本種質(zhì)群。

4 思考

4.1 熟期適當(dāng)延遲和耐高溫是應(yīng)對(duì)未來氣候變化趨勢的主要品種特性為有效應(yīng)對(duì)夏玉米生長季高溫干旱等異常天氣多發(fā)的氣候趨勢，整理分析了豫北地區(qū)主栽玉米品種的物候期、產(chǎn)量數(shù)據(jù)；播種時(shí)間及播種密度、施肥時(shí)間及施肥量、灌溉時(shí)間及灌溉量等田間管理數(shù)據(jù)；田間持水量、凋萎含水量、土壤容重、飽和含水量等土壤數(shù)據(jù)；逐日最高溫度、最低溫度、日照時(shí)數(shù)（太陽輻射）、降雨等歷史氣象數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)果表明：適當(dāng)晚熟將是未來玉米品種的主要特性，增強(qiáng)籽粒耐熱性是應(yīng)對(duì)高溫天氣的有效途徑，耐高溫和熟期適當(dāng)延遲是有效應(yīng)對(duì)未來氣候變化的育種方向。本研究自選系浚M9 耐高溫、結(jié)實(shí)性好、生育期適當(dāng)延遲，以其作為父本材料，成功選育出浚單509、永優(yōu)618 等國（省）審玉米雜交種，這些品種兼具豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，對(duì)未來氣候變化趨勢具有極強(qiáng)的適應(yīng)性。

4.2 引種和逆境脅迫是定向種質(zhì)改良創(chuàng)新的有效路徑以本土瑞德或塘四平頭種質(zhì)為基礎(chǔ)，自交純化技術(shù)和回交目標(biāo)基因富集技術(shù)相結(jié)合，融合引入的美國自交系、德國自交系以及通過美國、南非、德國、法國雜交種選育的二環(huán)系等外來種質(zhì)，打破原有種質(zhì)的基因連鎖，人工模擬逆境條件或充分利用自然逆境，是創(chuàng)制適應(yīng)黃淮海生態(tài)環(huán)境條件優(yōu)良玉米種質(zhì)材料的可靠路徑。本研究充分利用大田自然發(fā)病、異常氣候等因素，結(jié)合表型鑒定和綜合評(píng)價(jià)，選育出浚M9、浚M97、浚M98、浚96 等綜合抗性優(yōu)良的玉米自交系，豐富了黃淮海夏玉米區(qū)抗性種質(zhì)資源。

4.3 創(chuàng)建高效育種技術(shù)體系是提高育種效率和質(zhì)量的技術(shù)保障針對(duì)黃淮海地區(qū)播種期高溫干旱、花粒期陰雨寡照及病蟲害頻發(fā)等問題，建立多生態(tài)區(qū)逆境自然選擇、人工逆境脅迫選擇、早代種質(zhì)配合力測定、基因產(chǎn)量性狀的抗逆評(píng)價(jià)相結(jié)合的抗逆高效育種技術(shù)體系，可提高優(yōu)異基因重組的概率，提高育種效率。本研究通過利用三亞、貴州高溫高濕病害多發(fā)的地域特點(diǎn)，重點(diǎn)進(jìn)行抗病性篩選；利用湖北、豫南高溫多發(fā)特點(diǎn)，進(jìn)行耐高溫篩選；利用豫北播期干旱少雨的特點(diǎn)，進(jìn)行抗旱性篩選；同時(shí)結(jié)合人工高溫、干旱模擬及病害接種技術(shù)，增強(qiáng)了自交系高溫耐受力和抗病性。以來源于不同雜種優(yōu)勢群的骨干自交系結(jié)合自選系作為測驗(yàn)種，對(duì)早代選系材料進(jìn)行基于產(chǎn)量性狀的配合力測定，選育的自交系一般配合力水平較高。建立科企聯(lián)合鑒定測試模式，在黃淮海夏玉米區(qū)開展多點(diǎn)多年聯(lián)合鑒定評(píng)價(jià)，組配品種的綜合抗逆性、豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性明顯改善。

4.4 開展氣候適應(yīng)性關(guān)鍵技術(shù)研究能有效促進(jìn)玉米新品種選育和推廣玉米種質(zhì)資源生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的實(shí)現(xiàn)依賴于品種成功選育及市場推廣，同時(shí)需要集成和應(yīng)用相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。黃淮海夏玉米主栽區(qū)擁有優(yōu)越的地理環(huán)境和光熱資源，玉米生長季雨熱同期，但隨著全球氣候變暖，當(dāng)?shù)貥O端氣象災(zāi)害頻發(fā)且危害程度呈加劇之勢，給玉米新品種選育及推廣帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。綜合大氣科學(xué)、育種學(xué)、栽培學(xué)等學(xué)科知識(shí)和技術(shù)，開展品種對(duì)氣候適應(yīng)性關(guān)鍵技術(shù)研究，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析方法研究各品種產(chǎn)量和氣象因子的關(guān)系，用積分回歸方法分析各氣象因子對(duì)玉米氣象產(chǎn)量的影響，制定黃淮海地區(qū)玉米品種氣候適應(yīng)性區(qū)劃圖，對(duì)培育適應(yīng)未來氣候變化趨勢的玉米新品種、確定玉米新品種示范推廣區(qū)域，具有一定的促進(jìn)作用[6-7]。本研究將氣象理論研究與玉米育種實(shí)踐相結(jié)合，在氣象區(qū)劃圖指導(dǎo)下，成功將浚單509 引種到河南、山東、河北、安徽等省份推廣種植，該品種于2018 年通過國家審定。將浚單3136 引種到河南、江蘇、山東、山西、河北、安徽、湖北等省份推廣種植。