低穗位无叶舌耐密玉米种质10H045的创制与应用

王秋兰 ，郑植尹 ，郑向阳 ，王国平 ，田 岗 ，刘 鑫

（1.山西省农业科学院谷子研究所，山西 长治 046011；2.武汉设计工程学院，湖北 武汉 430205）

低穗位无叶舌耐密玉米种质10H045的创制与应用

王秋兰1，郑植尹2，郑向阳1，王国平1，田 岗1，刘 鑫1

（1.山西省农业科学院谷子研究所，山西 长治 046011；2.武汉设计工程学院，湖北 武汉 430205）

为快速创新玉米育种种质，山西省农业科学院谷子研究所利用化学诱变剂EMS对使用范围广、配合力高的自交系昌7-2进行了诱发变异。结果在田间发现了低穗位无叶舌的新种质，自交2代即稳定出圃，定名为10H045。该自交系和昌7-2相比，株高降低10 cm，穗位高降低10 cm，主茎叶片数减少1片，整株叶片无叶舌，穗上叶无夹角，包着茎秆生长，雄穗分枝减少60%。这些特性都为用其组配出株型更加紧凑、株高低、穗位低、雄穗小的杂交种提供了可能，从而为增加种植密度打下了基础。

玉米；EMS诱变；自交系选育

在我国的粮食作物中，玉米的种植面积和产量是增长最快的，这和玉米具有机械化程度高、产品附加值高、比较效益高等特点有关。其中，玉米品种起了重要的作用，而决定品种好坏的关键是自交系的选育。近年来，随着育种进程的逐步推进，玉米自交系种质基础狭窄的矛盾日益突出[1]。目前应用系圃法等常规自交系的选育方法[2-5]，已经取得了很好的效果，但在种质创新上没有大的突破。化学诱变育种已经被证明在农作物品种改良上具有独特的作用。它能在DNA水平上，诱发基因突变，打破基因连锁，并且提高重组率，会产生自然界中原来没有的或一般常规方法难以获得的新基因，从而出现新类型、新性状。诱变育种常常会产生比同源或异源转基因更大的改变，是增加育种资源不足的一种补充方法。在目前使用的化学诱变剂中，甲基磺酸乙酯（EMS）的诱变技术在国内外已经成熟，被认为是最好的诱变剂[6]，在小麦、水稻、高梁、谷子、大豆、花生等作物上都取得了突破性进展[7-10]。已有大量试验证明，使用EMS对玉米进行诱变是有效的[11-15]。这些方法大都是通过处理玉米自交系的种子[11-12]或花粉[12-15]进行的诱变。

山西省农业科学院谷子研究所玉米种质创新课题组在给玉米正常授粉后的9～12 h内，利用EMS处理授粉过的花丝，使药物通过玉米花粉管通道进入种子内干扰减丝分裂而引起变异的处理技术，进行了玉米自交系新种质的诱变创制，为拓展选育玉米自交系提供了新方法和新思路。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试玉米自交系为昌7-2，该自交系是河南省安阳市农科所1983年以山东省昌潍地区农科所（现潍坊市农科院）选育的单交种昌单七号（黄早四×潍95）为基础材料，经过南北连续自交，于1986年选育而成的。

1.2 试剂

化学诱变剂为甲基磺酸乙酯（EMS），为上海某化工厂生产。用0.06 mol/L磷酸缓冲液稀释EMS原液为0.05%的溶液备用。

1.3 选育过程

2009年春天，在山西省长治市山西省农业科学院谷子研究所的试验田中种植昌7-2自交系，开花盛期，选择10株在前一天18：00左右严格自交授粉，第2天7：00以前，采用柱头滴加法[16-17]，即用剪刀把雌穗顶部带花丝剪去1 cm左右，然后把已经配好的0.05%的EMS溶液，用滴管滴到雌穗顶部的平口处，滴至溶液不渗为止。1 h后，重复滴一次。再套好玉米授粉袋，挂好吊牌，做好标记。

2010年春天，把上年收获的经过EMS溶液处理的10个果穗的混合种子播种在山西省长治市山西省农业科学院谷子研究所的试验田中。点播，不间苗，逐株观察，记载，挂牌。把发现或矮化、或无叶舌、或不育、或少雄花等变异株，进行严格自交授粉。

2010年冬天，把收获的变异株种子，种植在海南省乐东县九所镇山西省农业科学院南繁创新基地内。按单穗种植，每个果穗种2行。通过观察，发现第45个变异材料的各单株间没有差异，为无叶舌、植株矮化且性状稳定的材料，编号为10H045，并稳定出圃。

2 10H045的特征特性

种子发芽势强，出苗顶土能力中上等。幼苗第一叶尖端卵圆形，幼苗叶片窄、小，长势较弱；叶鞘浅紫色。在长治地区春播生育期为115 d左右。该自交系穗位以下节间较昌7-2短、粗；株型上冲；叶色黄绿。棒三叶中，穗上叶叶长78 cm，叶宽8.6 cm；穗位叶叶长85 cm，叶宽9 cm；穗下叶叶长92 cm，叶宽8.7 cm，整个株型呈塔型。成熟时株高171 cm左右，穗位高70 cm左右，整株叶片数17～18片。穗上叶叶数5～6片。雄穗分枝5～9个。整株叶片无叶舌，穗上叶无夹角，包着茎秆生长。果穗穗柄短且与茎夹角小。花丝桃红色，花药浅绿色。果穗长14.3 cm左右，穗粗4.7 cm左右，穗行数14～16行，行粒数24～27粒，百粒质量35.7g；籽粒半硬粒型，浅黄色，穗轴白色。雌雄协调，吐丝快。亲本繁殖，种植密度为12万株/hm2时没有空秆。该自交系耐旱性较强；株型紧凑，抗倒力强；在山西长治种植，轻感大、小斑病，中抗青枯病、穗粒腐病和黑粉病；在海南种植生育后期轻感锈病。

玉米花粉落到花丝上，在适宜的温度和湿度下10 min后开始萌动发芽，并形成花粉管。精子在花粉管中形成，花粉管进入胚珠后末端破裂放出精子，一个精子与卵细胞融合，另一个精子与极核融合，即双受精现象。玉米花粉管通道处理技术就是利用玉米花粉在花丝上萌发形成花粉管，在精子通过花粉管后、花粉管萎缩前，剪断花丝，滴注EMS。EMS伴随精子一同进入胚珠，在精子与卵细胞融合过程中，利用细胞尚不具备完整的细胞壁和核膜系统，细胞内外的物质交流频繁的时机[18]，EMS进入细胞，在基因重组时诱发基因突变，打破基因连锁，提高重组率，诱发新基因，从而产生自然界原来没有的或一般常规方法难以获得的新类型、新性状[6]。

玉米无叶舌是单基因位点的突变，是质量性状，容易稳定。种植2代就能实现完全不分离，可稳定出圃，快速选育出可利用的玉米自交系。

3 10H045的应用

以10H045为亲本组配的杂交种，较用昌7-2组配的杂交种株型上大有改观，最佳种植密度从6.75万株/hm2上升到7.5万株/hm2。2015年以10H045为亲本组配的杂交种奥美818和沁玉216参加山西省农业科学院谷子研究所组织的品比试验，平均公顷产量分别为11 647.5，11 472 kg，分别比对照郑单958增产16.1%和14.5%；2016年沁玉216参加山西省中早熟高密组的品比试验，平均公顷产量为11 305.57 kg，比对照增产3.3%，进入第2年的品比试验；2016年奥美818参加了四川同路农业科技有限责任公司组织的黄淮海夏播区和东华北春播区的测试，表现突出；2017年参加了这2个区的绿色通道，表现稳产，准备2018年继续参加绿色通道，有望通过审定，大面积推广。

4 讨论与小结

10H045是利用化学诱变法从常用的、传统自交系昌7-2的基础上选育出的矮化、无叶舌、耐密植的新玉米自交系。其既缩短了选系的年限，又丰富了种质基础。

昌7-2在类群划分上属于唐四平头系统，它继承了黄早四配合力高的特点[19-20]。该自交系是目前我国应用范围最广、组配出品种最多、使用年较长的自交系。但该亲本的另一个特点是穗下节间多，穗上节间较少，只有4～5节，用其组配的杂交种穗位比较高，倒伏风险大。

昌7-2株高170～180 cm，穗位高80 cm左右，主茎叶片数为19片，雄穗发达，分枝15～28个。10H045株高171 cm左右，穗位70 cm左右，整株叶片17～18片叶。雄穗分枝5～9个；整株叶片无叶舌，穗上叶无夹角，包着茎秆生长。10H045和昌7-2比较，株高降低了10 cm，穗位高降低了10 cm，主茎叶片数减少了1片，穗上叶无夹角，雄穗的分枝减少了60%。这些特性使用其组配的杂交种株型更加紧凑，株高低，穗位低，雄穗小，为增加种植密度提供了可能。

可见，采用化学诱变对使用范围广、配合力高的自交系进行诱发变异来选育玉米自交系是可行的，既能缩短选系的年限，又丰富了育种材料。

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Creating and Application of Maize Liguleless Germplasm 10H045 with Low Ear Height and Density-tolerance

WANGQiulan1，ZHENGZhiyin2，ZHENGXiangyang1，WANGGuoping1，TIANGang1，LIUXin1
（1.Institute ofMillet，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Changzhi 046011，China；2.Wuhan Institute ofDesign and Sciences，Wuhan 430205，China）

To broaden the germplasm resource of maize,the wide-used and high combining ability maize inbred lines Chang 7-2 was mutated using chemical inducer EMS.The result showed that 10H045 of liguleless maize germplasm was discovered in the field and came out of nursery steadily in selfing F2generation.Compared with Chang 7-2,the plant height and ear height of new inbred line reduced 10,10 cm,respectively,and the number of main stem leaves lost a leaf.It had not ligule in all the leaves and had almost no the leaf angle uppermost ear.The stem was wrapped with the leaves above ear.The number of tassel branch was reduced about 60%.All these characteristics of 10H045 offered the possibility of breeding dwarf maize hybrid with compact-type and low ear height and small tassel,which would laythe foundation toincrease plantingdensity.

maize;EMSmutagenesis;inbred line breeding

S513

A

1002-2481（2017）11-1737-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.01

2017-06-06

山西省农业科学院特色农业技术攻关项目（YGG17025）

王秋兰（1971-），女，山西潞城人，助理研究员，主要从事作物新品种选育和推广工作。郑向阳为通信作者。