冀杂谷5号的选育及配套轻简化栽培技术研究

李素英，刘 丹，李 强，陈 超，刘正理

（1. 唐山师范学院 生命科学系，河北 唐山 063000；2. 天津市农业科学院 农作物研究所，天津 300384）

我国谷子主产区之一的河北、河南、山东均为夏谷类型区，虽然有部分杂交种在生产上应用，但由于存在“库、源”不协调、结实性差、早衰严重，不抗倒伏，和谷瘟病重等诸多问题，使谷子杂交种的增产潜力得不到发挥，杂种优势不强，不能满足上述类型区的需要[1-11]。研究发现，谷子杂交种早衰、不抗倒伏和谷瘟病较重主要是由于母本—不育系诸多缺点造成的[12-15]。广泛应用的不育系仍然为黄苗不育系 1066A及其简单派生系，普遍表现根系平展、下扎深度不够、机械组织不发达、秸秆软、且谷瘟病较重[16]。在夏谷区和东北春谷区谷子生育期间，田间小气候比较复杂，这些缺点充分暴露，内因、外因共同作用，导致目前生产上缺乏适宜上述类型区应用的杂交种。为解决这一问题，我们从改造不育系入手，依据项目组建立的杂种优势群划分理论，以1066A为基础，育成了根系比较发达、抗谷瘟病、不早衰的不育系“56A”、抗拿捕净的恢复系“HK229”，组配成杂交种 56229（56A×HK229），定名“冀杂谷5号”。

1 材料与方法

1.1 高度雄性核不育系“56A”的选育

以1066A等不育系为不育源，依据杂种优势群初步分群结果[17,18]，与谷丰1号、谷丰2号、冀谷26、冀谷22、太选8号、济谷12、冀谷12、郑抗 2号、日朝谷、铁 8240、朝 438、安 2367等主体亲本，分别配制杂交组合，然后进行连续定向选择，注重选择能够克服母本缺点、偏向父本、自交结实10%-15%不育单株，稳定后成为不育系。

1.2 抗拿捕净恢复系HK229的选育

以山西谷子所等单位引进的“JK6-9、JK4-227”等15份常规材料为基础，通过辐射改造它们存在的缺点，然后，依据育种目标，进行连续多代的定向选择，选育符合目标要求的稳定的后代，稳定后成为恢复系。

1.3 强优势杂交种“冀杂谷5号”的选育

依据杂种优势群理论，配制大量杂交组合，逐步参加间比试验，表现突出的，制种参加所内产量比较试验，在所内产量比较试验表现突出的，继续制种，参加多点产量比较试验，在产量比较试验中表现突出的，加大制种，参加国家谷子新品种区域试验，表现突出的，成为符合育种目标要求的高产、多抗强优势杂交种。

1.4 轻简化栽培技术研究

利用该杂交种抗拿捕净除草剂的特性，通过测定其纯度、发芽率、出苗率和千粒重，依据适宜的田间留苗密度，确定适宜的田间播种量，通过除草剂浸种、拌种杀除假杂种，实现苗期轻简化管理。

1.4.1 适宜拌种浓度及闷种时间研究

试验拌种药剂为冀杂谷5号抗的特定除草剂拿捕净。拿捕净由中农住商（天津）农用化学品有限公司生产，推荐使用浓度为 0.035%（一瓶100 mL，有效成分含量为12.5%，每瓶兑35 kg水）。拌种处理冀杂谷 5号的除草剂初筛浓度分别为产品推荐浓度（0.035%）、产品推荐浓度的0.5倍（0.0175%）、2倍（0.07%）、3倍（0.105%）、四倍（0.14%）5个水平，闷种时间统一为12 h，播种于长0.5 m、宽0.3 m的种子盒中，二次重复；出苗后于4叶期，先统计成活谷苗数量；然后，按照拿捕净生产商的推荐剂量，喷施拿捕净，喷药1周后统计成活的谷苗数。

再从上述初筛结果中选取杀除假杂种效果较好的处理浓度和闷种时间进一步试验，最终获得最佳的拌种浓度和闷种时间。

1.4.2 适宜轻简化栽培的精准播种量的确定

首先根据适宜的留苗密度、千粒重计算出需要的有效播种量；然后，通过测定杂交种的纯度、发芽率、田间出苗率，确定适宜的总播种量。计算谷子杂交种适宜播种量的经验公式为：

播种量=(所需留苗密度×千粒重)/(杂交种的纯度×发芽率×出苗率）

2 结果

2.1 冀杂谷5号及其双亲的选育

选育过程如图1所示。以1066A为母本，依据杂种优势群初步分群结果，分别从各类群材料中，选择能克服其缺点的常规 12份材料与其杂交，配制杂交组合。选择各种性状偏向于父本，根系较发达、抗倒、对谷瘟病等病害的抗性较强、不早衰、自交结实率在 10-15%之间的单株，收获、脱粒，供来年继续选择。经历4轮定向选择，对其中表现稳定的单株混合收获，进行配合力测定，得到 20100056A，后定名为“56A”，该不育系来源于“1066A×济谷12”。

田间调查结果表明，“56A”株型紧凑、根系比较发达、抗谷瘟病、不早衰、自交结实率15%左右，既可提高不育系繁种产量，又可提高杂交种制种产量。

以山西农科院谷子所引进的抗拿捕净恢复系“JK4-227”为基础材料，通过辐射，改造其株高偏高、抗倒性差的缺点，然后，经过连续多年的定向选择、选育、测定配合力，取各符合要求的单株单独收获的同时，混合收获整齐一致、符合目标要求的穗行，成为稳定的恢复系。其中201200229穗行表现整齐一致、且符合目标要求，定名为HK229，成为稳定的恢复系。

通过共配制杂交组合、参加华北夏谷区杂交种组国家谷子新品种区域试验，进一步鉴定其丰产性、适应性和抗逆性，结果表明：“56229”丰产性比较突出、且抗倒、抗病、不早衰，并最终定名为“冀杂谷5号”。

图1 冀杂谷5号选育程序图

2.2 冀杂谷5号的特征特性

表1 冀杂谷5号各级试验产量结果

表1给出了冀杂谷5号各级试验产量结果。该品种 2015-2016年区域试验的平均单产为 5 846.25 kg·hm-2，较对照张杂谷8号增产13.30%，居2015- 2016年参试品种第1位。2015年区域试验平均单产为5 550.0 kg·hm-2，较对照张杂谷8号增产 1.79%，居 2015年参试品种第 6位；2016年区域试验平均单产6 139.95 kg，较对照张杂谷8号增产26.25%，居2016年参试品种第1位，9个试点全部较对照张杂谷8号增产，增产幅度分别为 10.55%-78.4%，变异系数28.90%。两年22点次区域试验中，15点次较对照张杂谷8号增产、增产幅度为0.78%-78.4%，增产点率为68.2%。

2016年滦南、迁西、青县3点试验结果表明：冀杂谷5号谷草产量达7 443.0 kg·hm-2，较对照冀谷31增产24.1%。

2016年9月21日专家组对滦南县胡各庄镇东庄店村种植的0.135 hm2（2.02亩）56229（冀杂谷5号）进行实打测产，结果表明：0.135 hm256229示范田在留苗密度68.4万株·hm-2，脱粒后实收谷子1 703.12 kg，测定水分含量21.5%，按含水量13%折算，实际生产谷子1 536.72 kg，折合单产11 411.25 kg·hm-2，创造了我国谷子实打高产新纪录。

经国家谷子新品种区域试验自然鉴定：冀杂谷5号对谷瘟病、纹枯病抗性为1级，抗旱性、耐劳性1级，抗倒伏，抗锈性2级，白发病、红叶病、线虫病发病率以及蛀茎率分别为0.17%、0.43%、0.08%、0.02%，对逆境条件抗性较强。

表2 冀杂谷5号与张杂谷8号叶片功能对照表

表2是冀杂谷5号与张杂谷8号叶片功能对照表。由表中可见，冀杂谷5号成熟时青枝绿叶，叶片功能期长，不早衰，较对照“张杂谷8号”功能期延长14 d，能制造更多的营养物质，后期灌浆充足，单穗重18.09 g，穗粒重15.34 g；千粒重2.92 g；出谷率84.81%，出米率78.73%，利于夺得高产。

冀杂谷5号小米粒大、整齐，色鲜黄，食味、商品品质兼优，综合评定达一级优质米标准。

冀杂谷5号幼苗浅紫色，生育期89 d，株高127.9 cm；在亩留苗 3-3.5万的情况下，成穗率102.57%；纺锤型穗，穗子偏松；穗长26.77 cm，穗粗2.74 cm，单穗重18.09 g，穗粒重15.34 g；千粒重2.92 g；出谷率84.81%，出米率78.73%；黄谷黄米，综合性状优良。

冀杂谷5号抗拿捕净除草剂，其母本不抗除草剂，可通过用适当浓度的拿捕净闷种或苗期喷施拿捕净，杀除杂交种中包含的假杂种-不育系，而且，可杀除大部分杂草，省工、省时，进而实现简化栽培。

2.3 冀杂谷5号配套轻简化栽培技术

表 3、4给出了处理方式对杀除谷子杂交种中假杂种效果的影响。

拌种闷种试验的初步检测结果表明（见表3），用拿捕净生产商推荐剂量的 2倍、3倍、4倍效果较好，但是，用产品推荐剂量4倍拌种后闷种12 h处理后，4叶期再喷施拿捕净后，部分谷苗边缘干枯，出现药害。

表3 不同处理拿捕净拌种、闷种杀除谷子杂交种中假杂种效果比较（I）

按照相同的方法，对其中杀除假杂种效果较好的3个再次进行试验，筛选最佳的拿捕净处理种子方式，结果见表4。

表4 不同处理拿捕净拌种、闷种杀除谷子杂交种中假杂种效果比较（II）

由表4可见，用产品推荐剂量3倍拌种后闷种12 h，杀除假杂种的效果最好，两次重复，4叶期喷施拿捕净前和喷药后谷苗数基本相同；用产品推荐剂量4倍拌种后闷种12 h，杀除假杂种的效果也很好，两次重复，4叶期喷施拿捕净前和喷药后谷苗数相同，但是，喷药前谷苗数明显少于其它2个处理，且喷药后出现药害；用产品推荐剂量2倍拌种后闷种12 h，仍有部分假杂种未被杀除，杀除假杂种效果不理想。

综上，产品推荐剂量3倍拌种后闷种12 h，杀除假杂种的效果最理想，这样试验了通过种子处理即可实现杀除假杂种的目的，保证幼苗均为真实杂交种的谷苗，为开展分子生物学研究等试验和杂交种推广提供了重要支撑。

按照试验方案确定播种量的影响因素和计算方法，在测定发芽率的基础上，首先数取300粒饱满的种子，播种后统计出苗数，测定田间出苗率，然后于4叶期喷施拿捕净，一周后，根据成活苗数统计杂交种的纯度，上述过程均为2次重复。结果表明：56229纯度39.4%，发芽率、出苗率分别为83.2%、56.9%，千粒重3.12 g，一般留苗密度45万-52.5万株·hm-2，根据经验公式：

播种量=(所需留苗密度×千粒重)/(杂交种的纯度×发芽率×出苗率)，

计算56229适宜播种量为0.57 kg·亩-1。

2016年6月6日，按照上述确定播种量和种子处理方式对56229种子进行处理、并播种，结果，不用人工间苗，0.5 m谷苗数为9棵，折合公顷苗数45万，正好达到45万-52.5万株·hm-2的田间留苗密度，实现了化控间苗，从而实现了苗期轻简化管理。

图2 冀杂谷5号轻简化管理技术效果

3 讨论

3.1 冀杂谷5号及其双亲育成的意义

冀杂谷5号突出丰产性能和抗谷瘟病、抗倒伏、青枝绿叶成熟不早衰等特点解决了我国夏谷杂交种优势不强和制约夏谷杂交种增产潜力发挥的谷瘟病重、倒伏、早衰三大难题。通过创制新型不育系来解决杂交种的系列缺点，并取得成功，为谷子乃至作物杂交种的选育提供了一条先进、可行的思路，但是，关于冀杂谷5号高产的生理机制仍需进一步研究，以期为进一步选育高产、优质、多抗的强优势杂交种提供更有力的技术支撑。

3.2 杂种优势群在强优势谷子杂交种选育中的应用效果

杂种优势群划分在玉米、水稻等作物上已有报道[19-21]，且对玉米、水稻杂交种的选育起到了较大的指导作用。项目组综合运用分子聚类、数理聚类和系谱聚类，于 2013年完成了谷子杂种优势群的构建及杂优利用模式创新工作，并通过了河北省科技厅组织的专家鉴定。54A和HK229是项目组依据完成的谷子杂种优势群划分结果，按照群内杂交创制新型不育系的思路创制的新型不育系和恢复系，而冀杂谷5号是依据项目组建立的杂优利用模式，按照优势类群间配制杂交组合、选育杂交种的思路育成的强优势谷子杂交种。项目组依据谷子杂种优势群划分结果和杂优利用模式还育成了冀杂谷1号、冀杂谷2号、冀杂谷3号、冀杂谷4号，在国家区试中均表现比较突出，且冀杂谷1号、冀杂谷2号、冀杂谷3号已通过国家审（鉴）定，说明杂种优势群的划分及杂优利用模式创新结果是可靠的。

3.3 谷子杂交种苗期轻简化栽培技术对杂交谷子推广及谷子产业发展的促进作用

项目组建立的谷子杂交种苗期轻简化栽培技术，集精准播种和杀除假杂种于种子一身，解决了苗期需要人工间苗、费工费时的难题，且可降低苗期除草用工，实现了谷子苗期管理的轻简化，既可推动谷子杂交种大面积推广，促进谷子的产业化、集约化发展，也能为杂交种的分子生物学等基础研究提供真杂交苗，保证实验结果的真实可靠。

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