高产多抗粮饲兼用玉米陕科9号品种选育与利用

孟庆立，张宏军，范春燕，雷格丽，高 敏，张仁和，王国兴，裴文东

(1.宝鸡市农业科学研究院,陕西 岐山 722499；2.陕西省种子管理站,陕西 西安 710000；3.宝鸡迪兴农业科技有限公司,陕西 眉县 722300；4.西北农林科技大学,陕西 杨凌 712100；5.安徽丰乐种业股份有限公司，安徽 合肥 230000)

发展粮饲兼用型玉米有助于解决粮食和饲草争地矛盾，而逆境是影响玉米实现产量潜力的最大限制因素。近年来，全球气候复杂多变，灾害性天气频繁出现，导致包括玉米在内的各种农作物产量受损，对粮食安全形成巨大威胁。在实践中，许多玉米品种由于抗逆性差，年际和区域间产量失稳，给市场推广和农民种植带来潜在风险。因此，在粮饲兼用型玉米品种的选育过程中，应根据育种目标，首先考虑抗逆性，在此基础上注重对籽粒产量和生物产量的考量。

1 育种目标

1.1 抗逆性

1.1.1 抗病性 中抗茎、叶、穗部病害，主要包括茎腐病、大斑病、小斑病、穗粒腐病和丝黒穗病。

1.1.2 耐旱性 在玉米生长期内降雨量350 mm左右可完成生育进程，ASI(散粉至吐丝间隔)<3 d。

1.1.3 抗倒性 次生根发生较早(灌浆前)，成熟期茎秆第3节间抗穿刺强度>60 N·mm-2，收获期倒伏株率<3%，无倒折。

1.2 丰产性

穗长20 cm以上，穗行数16行以上，行粒数35粒以上,果穗均匀，春播产量10 500 kg·hm-2左右，产量较当地对照高5%以上。

1.3 粮饲兼用

蜡熟期生物产量>60 t·hm-2，收获期叶片持绿良好，籽粒含水量<35%，籽粒品质达到国家一级标准。

2 选育方法

2.1 遗传类群划分

选取80份常用自交系，在苗期提取叶片DNA，将样品送至北京中玉金标记公司，利用10K SNP芯片进行遗传分析，通过与40份标准样品的比对，划分遗传类群，绘制聚类树，按照“两群论”原则，总体分为两大类。

2.2 基础亲本选配

在每个大类中选取2个自交系，作为基础亲本。选取标准为成穗率较高(>95%),株高、穗位整齐，穗位高<株高的30%，果穗长度>15 cm，无穗粒腐，穗行数>16行，后期叶片持绿性好。将基础亲本群内组配后形成两大群体。特殊情况下，也可选择杂交种作为基础亲本，如陕科9号母本的选育中，使用了先玉335的二环系和美国杂交种作为基础亲本。理由是它们与父本之间亲缘关系远，且配合力突出。而父本的选育中，使用了1572和昌7-2，1572是78599后代，抗性优良，持绿性好，昌7-2则具有一般配合力强，花粉量大，散粉期长等优点。

2.3 自交系纯化

自交系纯化有两种常用方式：自交纯化和双单倍体(DH)纯化。两者各有优缺点，自交纯化速度较慢，但可以边纯化边选择，由此选出的自交系大多具备较好的农艺性状和抗性。利用双单倍体纯化自交系速度快、纯度高，但需要增加后代鉴定的环节。在陕科9号双亲的选育过程中，我们采取了F4代(配合力最高的世代)诱导双单倍体的方式，但在诱导授粉时仅选取田间表现突出的穗行，收获时再次考察植株抗性及综合性状，淘汰劣质株穗，减轻后期无效劳动。

2.4 自交系鉴定

经过纯化，陕科9号的母本群得到836余份DH系，父本群得到572余份DH系。对自交系的鉴定与基础亲本选择标准大体一致。在鉴定过程中，可采用较高密度以鉴定其耐密、抗倒性，在干旱棚内鉴定耐旱性，接种病菌鉴定抗病性，设置多年多点以鉴定其适应性。例如陕科9号的双亲在10.5万株·hm-2密度下不倒伏，成穗率大于95%，在轻度干旱时成穗率不受影响，经接种鉴定对各主要病害表现中抗或高抗，多年多点鉴定各农艺性状稳定一致，具有较强的适应性。

2.5 配合力测定

经过鉴定得到288份母本系和116份父本系，这些自交系与2对测验种进行双列杂交，对杂交种收获测产，计算出一般配合力并进行排序。

2.6 组合选配与参试

选取两个群体中一般配合力突出，综合农艺性状良好的母本自交系22份，父本自交系15份，再次进行双列杂交。每20个组合设置2个对照(郑单958和先玉335)，经过杂交组合产量、抗性和农艺性状的综合鉴定，选育出抗逆丰产粮饲兼用型玉米新组合BDX09-1(dx36×dx33)，命名为陕科9号，2010-2011年参加陕西省春玉米区域试验和生产试验，较对照郑单958分别增产6.6%、11.6%和6.7%，2012年获得陕西省审定。2019年参加陕西省青贮玉米试验，由于表现突出，2020年区生同试。

2.7 选育难点与创新点

2.7.1 选育难点 基础亲本的选择是该品种选育过程中的主要难点，也是关系育种项目成败的关键。在已有的3 000多份材料中，我们首先对同源姊妹系进行了合并，淘汰了不符合育种目标或具有明显缺陷的自交系。在使用SNP划分类群后，又以基础亲本选取标准为尺度大量淘汰。为了拓宽遗传基础，引进了美国杂交种。父本群的两个材料虽然分在一个大群，但亲缘关系较远。更为巧妙的是，它们与先玉335二环系和美国杂交种均有较高的配合力。

2.7.2 技术创新点 主要有:

一是采用更高效的类群划分技术。以往进行类群划分，仅凭田间表现或测配结果进行判断，受观察者的主观因素和外界环境的客观影响较大，不能真实反映自交系之间的遗传差异。利用10K密度的SNP分子标记，能够满足大多数育种者的科研需求，且较盐溶蛋白电泳、SSR等方法覆盖位点多，效率高，克服了肉眼观察条带的误差，因此更可靠、更精确、更高效。

二是亲本选配中引入多优势模式。即虽然被划分为2大类群，但4个基础亲本选自不同的年代，具有不同的特点，彼此亲缘关系较远，这就使得选育的杂交种具有较为广泛的遗传背景，对环境的适应性或抗逆性自然增强。

三是自交选系+DH技术相结合。由于亲本间差异较大，后代分离严重，为加速纯化，在F4代(实践中配合力最高的世代)进行花粉诱导，且仅诱导部分综合性状突出的穗行。这种自交选系+DH纯化的方法，适用于亲本差异较大的群体，既能边选育边鉴定，又能保证自交系在配合力最高的世代及时纯化。

3 陕科9号的推广应用

3.1 品种审定及引种情况

2010年陕西省春玉米区试较对照豫玉22增产6.6%，居试验第2位；2011年陕西省春玉米区试较对照豫玉22和秦龙14的平均值增产11.6%，居试验第1位；2011年同时参加陕西省春玉米生产试验，参试点全部增产，比对照平均值增产6.7%。2012年3月通过陕西省农作物品种审定委员会审定，审定编号为：陕审玉2012020号。2017年通过甘肃省备案登记：(甘)引种[2017]001号；2018年通过新疆备案登记：新引玉[2017]056；内蒙古备案登记：蒙引玉[2018]110号。

3.2 推广应用及生产表现

该品种2012年授权合肥丰乐种业股份有限公司生产经营，2013年开始在陕北地区示范推广，累计推广超过20万hm2，且推广面积还在逐年增长，目前已成为陕北地区主栽品种。任巧燕等2016年在榆林市榆阳区对20个品种进行区域试验综合对比分析结果显示，陕科9号产量达15 157.5 kg·hm-2，居试验第1位。2016-2018年陕西省农作物品种布局意见里，被陕西省农业厅列为陕北地区主推品种。目前，陕科9号在陕西年销量3.73万hm2左右。在甘肃、新疆、蒙西各销售10 000 hm2左右。同时在湖北、东北、湖北、山西布点试验示范面积667 hm2左右，为更大范围推广应用提供了可靠依据。