非洲抗病优异玉米种质的鉴定及其与自育骨干系高产优势组合的筛选

郭衍龙，周广成，赵璞，王世才，王清华，马春红*

（1.湖北省种子集团有限公司，湖北武汉430206；2.湖北禾盛生物育种研究院，湖北武汉430206；3.河北省农林科学院遗传生理研究所，河北省植物转基因中心，河北石家庄050051）

非洲抗病优异玉米种质的鉴定及其与自育骨干系高产优势组合的筛选

郭衍龙1，2，周广成1，2，赵璞3，王世才1，2，王清华1，2，马春红3*

（1.湖北省种子集团有限公司，湖北武汉430206；2.湖北禾盛生物育种研究院，湖北武汉430206；3.河北省农林科学院遗传生理研究所，河北省植物转基因中心，河北石家庄050051）

为了获得高产、抗病性强的玉米杂交种，利用SSR标记对24份非洲玉米种质进行了类群划分，利用田间抗病性鉴定试验对抗锈病优异资源进行了筛选，并将非洲优异种质和自育骨干自交系H70492、H70202、H10802，按P（P-1）/2双列杂交设计进行组配，对高产优势组合进行了筛选。结果表明：24份非洲玉米种质可分为4大类群，从中筛选出抗锈病优异种质6份（K7、K8、K12、K21、K2和K10）；将6份非洲优异种质和3份自育骨干自交系进行组配得到36个组合，其中，H70202×H10802、H70202×K7、H70202× K12组合单株产量＞200 g/株，且显著高于其他组合，具有明显的高产优势，可进一步进行生产试验。

玉米；外国品种；种质资源；类群划分；优势组合

玉米是我国主要的粮食作物，也是重要的饲料作物和工业原料，其种质类群的划分对选配理想组合有着非常重要的参考作用。育种实践证明，正确组配杂交组合是选育高产、多抗、综合性状优良玉米品种的关键，只有明晰玉米自交系的亲缘关系，才能有目的地组配杂交组合，提高育成强优势杂交种的可能性[1，2]。闫海霞等[3]对含非洲血缘的玉米杂交种进行了主要穗部性状与单株产量的相关分析和通径分析，认为应选择百粒重较大、穗子较长、穗行数较多的基因型。近年来，我国玉米锈病呈高发态势，而非洲玉米种质对普通多发病害具有较强的抗性。利用SSR标记，对引入的非洲玉米种质进行类群划分和田间锈病抗性鉴定，一方面，可以明确引入品种在我国种植时的抗锈病表现，为有效利用外来抗病种质提供参考；另一方面，结合当地抗病种质可以选育出综合抗病性强的新种质，以应对玉米生产中遇到的各种自然病害。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试玉米种质包括非洲收集和自育2类，其中，非洲种质24份，依次用K1～K24表示；自育骨干自交系3份，分别是H70492、H70202和H10802。

1.2 试验方法

1.2.1 非洲玉米种质的类群划分与抗病优异资源的筛选利用25对SSR引物、153个多态性SSR标记，按照UPGMA（Unweight Pair Group Method Using Arithmetic Averages）方法，采用NTSYS-pc version-2.10e软件对24份非洲玉米种质进行聚类[4]。

2014年将24份非洲玉米种质在湖北省种子集团有限公司育种基地病圃种植，密度均为7.5万株/hm2（行长3.0 m，行距0.4 m），田间管理措施同当地大田。7月10日，根据锈病抗性分级标准（表1），调查玉米的抗锈病情况，筛选出抗病的优异种质。

表1 玉米锈病抗性分级标准Table 1 Standard of corn rust resistance appraisal

1.2.2 玉米杂交高产优势组合的筛选2014年将优异非洲玉米种质和自育玉米骨干自交系H70492、H70202、H10802，按P（P-1）/2双列杂交设计进行组配，获得杂交组合。2015年将获得的组合在湖北省种子集团有限公司育种基地种植。小区面积12 m2（行长5.0 m，行距0.4 m，4行/区），种植密度4.5万株/hm2，随机区组排列，3次重复。田间管理措施同当地大田。玉米成熟后，每小区随机选取5株，收获玉米果穗，脱粒、晒干后称重，单株产量取平均值。利用DPS软件对单株产量进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 非洲玉米种质的类群划分及抗病优异种质的筛选

2.1.1 类群划分种质类群的划分有助于明晰玉米种质亲缘关系的远近，避免在组配杂交组合中出现近亲杂交的现象，从而为选配组合提供依据，减少不必要的田间工作量，提高育种效率。利用SSR标记，按照UPGMA方法，将24份非洲玉米种质划分为4个类群，其中，Ⅰ群包括12份种质，分别是K1、K16、K18、K22、K21、K17、K12、K24、K20、K23、K15、K19；Ⅱ群包括2份种质，分别是K2和K4；Ⅲ群包括9份种质，分别是K3、K10、K5、K6、K13、K9、K14、K8和K11；Ⅳ群仅1份种质K7（表2和图1）。

2.1.2 抗病优异种质筛选近年来我国玉米锈病大面积暴发，造成了玉米严重减产，因此，国内玉米育种上提高了对锈病抗性的要求。通过对外来种质的锈病抗性进行田间鉴定，将筛选出综合抗性强的种质，根据种质类群划分结果进行组配，并与自育骨干自交系组配，以期筛选出高产、优质、综抗的优良杂交种。田间鉴定结果（表3）显示，K7、K8、K12和K21锈病抗性级别均为1级，表明这4份种质高抗玉米锈病；K2和K10锈病抗性级别为3级，表明这2份种质抗玉米锈病；而其他品种对玉米锈病抗性均较差。可以看出，参试的24份非洲玉米种质中，K7、K8、K12、K21、K2和K10锈病抗性优异。

表2 2 4份非洲玉米种质的类群划分Table 2 Dividing of 24 African maize germ plasms

2.2 玉米杂交高产优势组合的筛选

将筛选出的优异非洲玉米种质（K7、K8、K12、K21、K2和K10）和自育骨干自交系H70492、H70202和H10802，按P（P-1）/2双列杂交设计进行组配，共获得36个组合。2015年种植36个组合，单株产量方差分析结果（表4）显示，玉米杂交组合区组间差异不显著，组合间差异极显著。表明36个玉米杂交组合的单株产量存在极显著差异，有可能从中筛选出产量表现优异的杂交组合。

图1 2 4份非洲玉米种质的SSR聚类图Fig.1 SSR clustering figure of 24 African maize germp lasms

表3 2 4份非洲玉米种质对锈病的抗性级别Table 3 Rust resistance of 24 maize germ plasms

36个组合的单株产量为115.36～224.02 g/株，差异达到了极显著水平，其中，H70202×H10802组合产量最高，其次是H70202×K12和H70202×K7组合，三者单株产量均＞200.00 g/株，差异均达到了极显著水平，且均极显著高于其他组合处理（表5）。表明H70202×H10802、H70202×K12、H70202×K7组合具有明显的高产优势。这3个组合可以进一步进行生产示范试验，也为高产、稳产、优质、综抗玉米新品种选育奠定了基础。

表4 单株产量的方差分析Table 4 Analysis of variance of maize crosses yield

表5 玉米杂交组合单株产量的多重比较结果Table 5 Multip le comparison of kernals weight per ear of maize combination

3 结论与讨论

SSR标记在玉米遗传育种及杂种优势的类群划分中广泛应用[5～7]，众多研究结果表明，利用SSR标记能够准确地对玉米自交系的类群进行划分。我国学者[8～14]利用SSR标记对不同生态区域种质、特异种质玉米类群进行了划分，结果显示，与供试材料的系谱来源以及根据地理来源、表型聚类、数量遗传学方法、生理生化指标等方法划分的结果基本一致；国外学者[15～17]利用SSR标记对普通玉米自交系的遗传多态性及杂种优势群进行了研究，类群划分结果与系谱分析、北美玉米的主要杂种优势群或市场分类基本相符。因此，本研究中，利用SSR标记对引进的24份非洲种质进行了类群划分，明晰了这些种质的亲缘关系，同时结合田间锈病抗性鉴定结果，筛选出对锈病具有较好抗性或耐性的种质K2、K7、K8、K10、K12和K21，这些种质在玉米抗病育种实践中具有较大的利用价值。

双列杂交设计分析能够鉴定自交系和选配杂交组合[18，19]，本试验中不完全双列杂交设计的样本容量较为合适[20]。通过对筛选出的6个优异非洲种质和3个自育骨干自交系按P（P-1）/2双列杂交设计组配获得的36个组合的单株产量进行多重比较分析后发现，H70202×H10802、H70202×K12、H70202×K7这3个组合的单株产量高于200.00 g/株，且极显著高于其他组合，具有明显的高产优势，其中，H70202×H10802组合2015年通过了湖北省玉米区试现场考察。

开发和利用抗病作物品种是防控病害最经济、高效、环保的措施。近年来，我国玉米锈病频频暴发，给玉米生产带来了严重的经济损失，国内科研单位把选育玉米耐锈病品种放在了首要地位，与此同时，肯尼亚和美国的农业科研机构也在开展玉米致死性坏死病（Maize Lethal Necrosis，MLND）抗（耐）性品种的玉米种质资源筛选[21，22]，利用这些抗（耐）性品种可在一定程度上推迟MLND症状的发生。我们引进的肯尼亚玉米材料是具有耐病性的品种，可结合国内的抗性材料开展进一步研究。

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Identification of African M aize Germ plasm s and Selection Excellent Combination from African M aize Germ p lasm s w ith Self-fertile Inbreed Lines

GUO Yan-long1，2，ZHOU Guang-cheng1，2，ZHAO Pu3，WANG Shi-cai1，2，WANG Qing-hua1，2，MA Chun-hong3*
（1.Hubei Provincial Seed Group CO.，LTD，Wuhan 430206，China；2.Hubei HeSheng Bio-breeding Academy，Wuhan 430206，China；3.Institute of Genetics and Physiology of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Plant Genetic Engineering Center of Hebei Province，Shijiazhuang 050051，China）

In order to obtain the maize hybrids with high yield and disease resistance，24 African maize germplasm were classified by SSR markers，and the excellent resources of rust resistance were screened by field resistance identification test.The high-yielding combination was screened from African germplasm and self-fertile inbreed lines H70492，H70202，H10802，according to P（P-1）/2 diallel cross hybrid design.The results showed that 24 African maize germplasm could be divided into four groups，six African maize germplasm（K7，K8，K12，K21，K2 and K10）with excellent resistance to rust were screened out.In 36 combinations from the cross design between the six African germplasm and the three self-fertile inbreed lines，the results showed that the yield of H70202×H10802，H70202×K7 and H70202×K12 were significantly higher than those of other combinations.These three combinations have significant high yield advantage and can be tested in production again.

Maize；Foreign variety；Germplasm resources；Classification；Combination of superiority

S513

：A

：1008-1631（2017）02-0077-04

2016-12-20

科技部科技伙伴计划项目（KY201402017）；河北省科技计划项目（17396301D）；河北省科技计划项目（16396306D）

郭衍龙（1986-），男，山东菏泽人，助理研究员，主要从事玉米常规育种研究。E-mail：yanlong-guo@163.com。

马春红（1968-），女，浙江金华人，研究员，主要从事植物抗逆生理及玉米种质资源创新研究。Tel：0311-87652128；E-mail：mch0609@126.com。