焦仁海 劉成元 黃威 代秀云 劉興二 仲義 夏遠(yuǎn)峰 蔡鑫茹 劉俊 吳鳳新

摘要：以兩群論為基礎(chǔ)，構(gòu)建瑞德和蘭卡斯特-Iodent 這2個(gè)強(qiáng)雜種優(yōu)勢群體，育成2個(gè)強(qiáng)優(yōu)勢系列玉米自交系，進(jìn)而育成優(yōu)良雜交種。2009年冬在海南三亞構(gòu)建K10×吉D2417選系基礎(chǔ)群體，采用系譜法經(jīng)6代自交加代育成系列母本自交系。2011年夏在公主嶺用Mo113、吉D43076、PD72B和PH207 這4個(gè)自交系合成選系微群體，隔離區(qū)種植，自然散粉1次，以孤雌生殖誘導(dǎo)系作父本進(jìn)行誘導(dǎo)，育成系列父本自交系。2012年在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院范家屯試驗(yàn)地按照增廣NCⅡ不完全雙列雜交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分析了6份育成的自交系產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀的配合力及與產(chǎn)量間的關(guān)系，以及各個(gè)組合產(chǎn)量的平均雜種優(yōu)勢。通過遺傳分析篩選出高配合力母本自交系吉D225、吉D65377、吉D5344，父本自交系吉D3F、吉D797。利用這些自交系育成了玉米新品種吉單604、吉單621、吉單672，已通過國家或省級(jí)審定?？偨Y(jié)了構(gòu)建選系群體的素材起點(diǎn)要高、構(gòu)建的選系群體要具有針對(duì)性，以及運(yùn)用2種或2種以上育種技術(shù)組合進(jìn)行育種等經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：玉米；自交系；遺傳分析；選育；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S513.03? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）24-0078-05

玉米是我國第一大糧食作物［1-2］，已成為糧食、飼料、工業(yè)加工、能源等多功能、多用途的重要資源，表現(xiàn)出不斷增長的市場需求，推動(dòng)著全球糧食生產(chǎn)迅猛發(fā)展［3］。美國研究人員預(yù)測，未來提高糧食產(chǎn)量的主要途徑依賴于品種源源不斷地推陳出新，而品種更新升級(jí)能力受制于種質(zhì)資源的改良創(chuàng)新研究水平［4］。改良和創(chuàng)新種質(zhì)是玉米育種持續(xù)不變的核心所在，巧婦難為無米之炊，沒有前沿的、遺傳基礎(chǔ)豐富的種質(zhì)資源，育種工作者無論用什么辦法，做多少工作，都得不到預(yù)想的結(jié)果；不進(jìn)行種質(zhì)資源改良創(chuàng)新研究就得不到優(yōu)良的育種素材，尤其是抗病基因的發(fā)掘與利用，玉米新品種研究將舉步為艱，產(chǎn)量和抗性再上新臺(tái)階亦難上加難［5］。大力推進(jìn)玉米種質(zhì)資源引入、鑒選、改良、擴(kuò)增及新品種選育研究，鼓勵(lì)種質(zhì)原始創(chuàng)新，做大做強(qiáng)民族種業(yè)，加大玉米生產(chǎn)力度，對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、夯實(shí)國家糧食安全基礎(chǔ)、國家千億斤糧食產(chǎn)能提升行動(dòng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［6］。吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院以兩群論為基礎(chǔ)，分別構(gòu)建了瑞德、蘭卡斯特-Iodent 這2個(gè)強(qiáng)雜種優(yōu)勢群體，育成了母本自交系吉D225、吉D65377、吉D5344，父本自交系吉D3F、吉D797，并利用這些自交系育成了玉米新品種吉單604、吉單621、吉單672，通過國家或省級(jí)審定。

1 母本系選育過程

1.1 瑞德群體構(gòu)建

K10為瑞德種質(zhì)的骨干自交系［7］，因其具有廣泛的適應(yīng)性、良好的綜合性狀、較高的配合力等特點(diǎn)，在中國北方玉米育種中得到了廣泛應(yīng)用。吉D2417為吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自育自交系，選自PH6WC×33D22［8］，該系具有高配合力、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適、拱土能力強(qiáng)、宜機(jī)播等優(yōu)點(diǎn)。本研究構(gòu)建 K10×吉D2417選系基礎(chǔ)群體，以期育成高配合力母本自交系。

1.2 自交系選育

2009年冬在海南三亞以東北春玉米區(qū)骨干自交系K10和瑞德種質(zhì)自選系吉D2417雜交組配選系基礎(chǔ)材料K10×吉D2417；2010年夏在吉林公主嶺完成F1加代，取得F2，冬季在海南三亞種植500株套袋自交，選收246穗；2011年夏在吉林公主嶺采用系譜法，選擇優(yōu)良穗行自交，冬季在海南三亞選擇優(yōu)良穗行自交并進(jìn)行測配；2012年夏在吉林公主嶺加代自交，配合力測定，冬季在海南三亞加代自交，復(fù)制優(yōu)良組合；2013年夏在吉林公主嶺加代自交并進(jìn)行雜交種多點(diǎn)產(chǎn)量試驗(yàn)，冬季在海南三亞繁殖自交系，穩(wěn)定，育成3個(gè)高配合力同源系，系譜分別為K10×吉D2417-5-1-2-1-2-3-1（命名為吉D225）、K10×吉D2417-36-2-1-5-3-3-4（命名為吉D5344）、K10×吉D2417-65-1-2-1-3-7-7（命名為吉D65377）。

2 父本系選育過程

2.1 蘭卡斯特-Iodent群體構(gòu)建

自交系Mo113選自1134×Mo17，屬蘭卡斯特種質(zhì)［9］，具有早熟、配合力高、花粉量適中、耐旱性好［10］等特點(diǎn)；吉D43076為吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自育自交系，選自PH4CV×吉846，屬蘭卡斯特種質(zhì)，具有配合力高、品質(zhì)好、產(chǎn)量高等特點(diǎn)；PD72B和PH207為美國解密的Iodent種質(zhì)，具有配合力高、綜合抗性好、植株稍高的特點(diǎn)。選用Mo113、吉D43076、PD72B和PH207作為選系素材，充分融合蘭卡斯特和Iodent種質(zhì)構(gòu)建選系基礎(chǔ)群體。

2.2 自交系選育

2010年夏將Mo113、吉D43076、PD72B和PH207 這4個(gè)父本系兩兩雜交配制6個(gè)雜交種，冬季在隔離內(nèi)種植，每個(gè)雜交種播種1行，每行25株，花期自由散粉，按行混合收獲脫粒；2011年夏每個(gè)穗行取100?；旌献瞿副荆愿哒T5號(hào)做父本進(jìn)行誘導(dǎo)，父母本行比1 ∶4，設(shè)置隔離區(qū)，花期母本去雄，秋季選優(yōu)良單株收獲，挑選單倍體籽粒，冬季采用化學(xué)加倍的方法獲得DH系；2012年夏繁殖、測配，冬季綜合鑒定、配合力分析，篩選符合育種目標(biāo)的編號(hào)為LI-3和LI-797的DH系，分別命名為吉D3F和吉D797。

3 自交系的遺傳分析

2012年在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院范家屯試驗(yàn)地選取性狀差異較大的6個(gè)母本類自交系吉D225、吉D5344、吉D65377、吉D3246、吉D5563和吉D4832作為被測系，以父本類自交系吉D43076、PHB1M、吉D3F和吉D797作測交系，按照增廣NCⅡ不完全雙列雜交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)6份被測系的主要數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳分析，共配制24個(gè)雜交組合。分析了6份自交系在產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀的配合力及與產(chǎn)量間的關(guān)系，以及各個(gè)組合產(chǎn)量的平均雜種優(yōu)勢。一般配合力分析結(jié)果表明，自交系吉D5344、吉D5563能降低穗位高，提高莖稈穿刺強(qiáng)度和莖稈直徑，可用作矮稈抗倒育種材料；自交系吉D225和吉D5344表現(xiàn)增產(chǎn)，增加穗行數(shù)和行粒數(shù)，而吉D5563、吉D3246、吉D4832表現(xiàn)減產(chǎn)（表1）。

特殊配合力分析結(jié)果表明，自交系吉D225、吉D3246、吉D5344增大穗長，提高穗行數(shù)和行粒數(shù)，而吉D4832表現(xiàn)相反；自交系吉D5344、吉D65377表現(xiàn)增產(chǎn)，且吉D65377表現(xiàn)減少禿尖，提高容重。產(chǎn)量性狀的一般配合力、總配合力與小區(qū)產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著、極顯著水平；產(chǎn)量平均雜種優(yōu)勢分析結(jié)果表明，吉D225的雜種優(yōu)勢最強(qiáng)，母本一般配合力效應(yīng)值為7.82；其次為自交系吉D5344，母本一般配合力效應(yīng)值為5.98；篩選出吉D5344×吉D3F、吉D5344×吉D797、吉D65377×吉D3F、吉D225×吉D3F 這4個(gè)強(qiáng)雜種優(yōu)勢組合（表2）。

4 高配合力自交系利用

4.1 吉單672選育

該品種2014年以吉D5344為母本、吉D797為父本組配雜交種；2015年進(jìn)行初比試驗(yàn)，2016年參加多環(huán)境產(chǎn)比試驗(yàn)，綜合表現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、廣適、綜合抗性突出等特點(diǎn)，2017—2018年參加?xùn)|華北中早熟春玉米組區(qū)域試驗(yàn)，2018年參加?xùn)|華北中早熟春玉米組生產(chǎn)試驗(yàn)；2017—2018年在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院進(jìn)行人工接種抗病性鑒定；2018年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（哈爾濱）進(jìn)行品質(zhì)分析；2019年通過國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，審定編號(hào)：國審玉20190100。該品種適宜在吉林省中早熟玉米種植區(qū)、黑龍江省第二積溫帶和內(nèi)蒙古中早熟玉米種植區(qū)大面積推廣種植。

4.2 吉單604選育

該品種2015年以自選系吉D65377為母本、吉D3F為父本組配雜交種；2016—2017年進(jìn)行所內(nèi)產(chǎn)比試驗(yàn)，2018—2019年參加吉林省友邦聯(lián)合體中早熟組區(qū)域試驗(yàn)，2019年參加生產(chǎn)試驗(yàn)；2018—2019年在吉林市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、延邊朝鮮族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院進(jìn)行人工接種抗?。ㄏx）性鑒定；2019年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（哈爾濱）進(jìn)行品質(zhì)分析；2020年通過吉林省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，審定編號(hào)：吉審玉20200056；2022年完成內(nèi)蒙古自治區(qū)同一生態(tài)區(qū)引種備案，引種備案號(hào)：蒙引玉2022340號(hào)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。該品種適宜在吉林省和內(nèi)蒙古自治區(qū)中早熟玉米區(qū)種植。

4.3 吉單621選育

該品種2015年以吉D225為母本、吉D3F為父本組配雜交種；2016年在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地參加初比試驗(yàn)，2017—2018年參加多環(huán)境復(fù)比試驗(yàn)，綜合表現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、廣適、綜合抗性突出等特點(diǎn)，2019—2020年參加?xùn)|華北中早熟春玉米組區(qū)域試驗(yàn)，2020年參加?xùn)|華北中早熟春玉米組生產(chǎn)試驗(yàn)；2019—2020年在吉林省農(nóng)科院進(jìn)行人工接種抗病性鑒定；2020年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（哈爾濱）進(jìn)行品質(zhì)分析；2021年通過國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，審定編號(hào)：國審玉20210235。該品種適宜在吉林省中早熟玉米種植區(qū)、黑龍江省第二積溫帶和內(nèi)蒙古中早熟玉米種植區(qū)大面積推廣種植。

4.4 3個(gè)雜交種的特點(diǎn)

吉單604、吉單621、吉單672具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、綠色抗病、優(yōu)質(zhì)專用等特點(diǎn)。

4.4.1 高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)

吉單604、吉單621、吉單672區(qū)域試驗(yàn)平均產(chǎn)量分別為780.3、731.6、756.1 kg/667 m2，分別比對(duì)照增產(chǎn)7.0%、9.5%、7.2%。生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量分別為760.0、662.8、734.6 kg/667 m2，分別比對(duì)照增產(chǎn)10.1%、7.9%、8.1%，區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)增產(chǎn)試驗(yàn)點(diǎn)占比分別為90.5%、92.9%、92.1%，綜合表現(xiàn)均為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)（表3）。

4.4.2 綠色抗病

經(jīng)人工接種鑒定，吉單604抗玉米絲黑穗病、穗腐病、灰斑病，中抗大斑病、莖腐病；吉單621抗玉米絲黑穗病、大斑病，中抗穗腐病、莖腐病和灰斑病；吉單672抗玉米灰斑病，中抗絲黑穗病、大斑病、穗腐病和莖腐病。3個(gè)品種對(duì)5種病害均達(dá)到中抗及以上水平，符合國家綠色抗病品種審定標(biāo)準(zhǔn)，均屬綠色抗病品種（表4）。

4.4.3 優(yōu)質(zhì)專用

吉單604、吉單621、吉單672籽粒容重均達(dá)到720 g/L以上，達(dá)到GB 1353—2018《玉米》一等品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，品質(zhì)優(yōu)良。吉單621粗淀粉含量75.20%，達(dá)到國家高淀粉品種審定標(biāo)準(zhǔn)。吉單604籽粒粗蛋白含量10.02%，屬高蛋白品種（表5）。

5 總結(jié)

難在選系，重在組配［11］，選育優(yōu)良玉米自交系的前提是構(gòu)建遺傳基礎(chǔ)豐富、雜種優(yōu)勢明確的基礎(chǔ)群體，有了高起點(diǎn)基礎(chǔ)群體，還應(yīng)配以合理的選系方法和技術(shù)，比如單倍體育種技術(shù)，加快自交系選育速度，盡早進(jìn)入雜交種選育進(jìn)程，以提高育種效率。

5.1 構(gòu)建群體的素材優(yōu)中選優(yōu)

作為構(gòu)建選系群體的素材要有盡可能多的優(yōu)點(diǎn)，比如自身產(chǎn)量高、配合力高、有廣泛的適應(yīng)性、較好的商品品質(zhì)、抗多種病害、優(yōu)良基因多、農(nóng)藝性狀好等，在選擇素材時(shí)要慎之又慎，優(yōu)中選優(yōu)，這樣才能為下一步自交系的選育奠定良好的基礎(chǔ)。筆者在構(gòu)建瑞德群體選擇母本系時(shí)選用了K10和吉D2417 這2個(gè)瑞德種質(zhì)，K10作為瑞德種質(zhì)中的骨干系，在育種和生產(chǎn)中應(yīng)用已超過30年，目前仍然在應(yīng)用，具有早熟、優(yōu)質(zhì)、高配合力、農(nóng)藝性狀優(yōu)良、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)；吉D2417選用先鋒公司母本群骨干系PH6WC和另一瑞德種質(zhì)33D22做素材選育而成，具有高配合力、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良、廣適、一次播種出全苗、適宜單粒種植的優(yōu)點(diǎn)。用這2個(gè)自交系作為構(gòu)建瑞德群體的素材，屬于強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，組材目標(biāo)明確，雜種優(yōu)勢明顯，育成的吉D224、吉D5344、吉D65377等自交系配合力高，綜合性狀突出，雜種優(yōu)勢強(qiáng)。

5.2 構(gòu)建群體時(shí)要有針對(duì)性

雜種優(yōu)勢強(qiáng)弱的重要制約因子是玉米自交系的配合力［12-15］，玉米育種實(shí)踐表明，只有創(chuàng)制出配合力高的自交系，才可能組配出強(qiáng)優(yōu)勢雜交組合［16］。在構(gòu)建選系群體時(shí)要考慮自交系育成后怎么使用，按照2個(gè)雜種優(yōu)勢群理論，要有針對(duì)性。筆者在構(gòu)建蘭卡斯特-Iodent群體時(shí)，目標(biāo)是育成與瑞德群有強(qiáng)優(yōu)勢的自交系，進(jìn)而育成符合育種目標(biāo)的雜交種，應(yīng)用于生產(chǎn)。首先確定了非瑞德群的蘭卡斯特種質(zhì)和Iodent種質(zhì)，這2類種質(zhì)和瑞德群都有高配合力，兩者融合可以使有利基因聚合，強(qiáng)化雜種優(yōu)勢；進(jìn)而選擇了蘭卡斯特種質(zhì)優(yōu)良自交系Mo113和吉D43076，以及高配合力Iodent種質(zhì)PD72B和PH207，為了使有利基因充分聚合，在合成6個(gè)單交種后又進(jìn)行了1次隔離條件下混合授粉，加大有利基因性狀的重組概率。

5.3 常規(guī)育種與單倍體育種技術(shù)有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)快速育種

常規(guī)育種技術(shù)可以更好地創(chuàng)制選系基礎(chǔ)群體，比如用雜交、回交、復(fù)交、混粉、構(gòu)建小微群體等方式進(jìn)行基因重組，增加有利基因的積累頻率，構(gòu)建選系群體；單倍體育種技術(shù)大大縮短了玉米自交選育的周期，提高了種質(zhì)資源的原始創(chuàng)新，2個(gè)世代即可育成純合自交系，顯著提高了育種速度［4］。筆者在選育父本系吉D3F和吉D797時(shí)將2種育種技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，通過常規(guī)育種技術(shù)將自交系配制成單交種，為了打破不良基因的連鎖，使有益基因累加，豐富遺傳基礎(chǔ)，更益于創(chuàng)制優(yōu)良自交系，采取隔離環(huán)境中自由散粉的方式，實(shí)現(xiàn)基因重組，以期獲得更多的有益基因型，基礎(chǔ)群體構(gòu)建完成后，利用單倍體育種技術(shù)快速育成穩(wěn)定自交系，達(dá)到了事半功倍的效果。

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