玉米优良自交系辽3258选育及应用

王延波王国宏邵 帅王金君刘欣芳姜 敏周存力

(辽宁省农业科学院玉米研究所,辽宁 沈阳 110161)

种质资源是作物育种的物质基础,种质创新是链接种质资源和育种的关键环节[1]。配合力高、抗性强、品质优、适应性广的优良自交系是组配玉米杂交种的基础。我国玉米杂交种每次更新换代都是育出了新的高配合力优良自交系,玉米自交系的不断创新推动了玉米单产的持续提高[2～3]。当前,我国玉米产业亟需中早熟、优质、脱水快、宜机收籽粒的优良品种,种质扩增、改良与创新是我国玉米育种与产业发展的基本保障,而每一份优良骨干系的育成,都经历新种质的导入及再创新[4～5],将优良国内种质与外来种质有效结合进行创新是有效方式[6],我们选取较高配合力和较广适应性的地方旅大红骨种质,导入到国外NSS种质优良自交系中,历经抗病筛选、脱水速率跟踪、单倍体纯化等环节,成功选育出配合力高、自身产量高、抗病力高结合上有突破的“三高”玉米自交系辽3258,有效助推品种选育和产业发展。本文整理了辽3258的选育过程,阶段性总结该系在玉米育种和品种推广方面的贡献,为今后种质资源创新和玉米遗传育种提供有效借鉴。

1 选育目标

20世纪 50年代,旅大红骨玉米在辽宁省旅大地区广泛种植,因其血缘独特,成为了我国重要玉米种质资源[7]。以旅大红骨为基础材料育成了E28、丹340、丹598等优良玉米自交系,为我国玉米的发展做出突出贡献[8]。旅大红骨种质的不耐密、晚熟、脱水慢等不足与如今的耐密宜机收等方向不太吻合,但旅大红骨种质依然具有高配合力、适应性广、优良抗性等突出优点,保护并改良创新旅大红骨种质是解决种源卡脖子问题的重要措施。为了适应机收育种目标的需要,采用了具有广泛适应性和较高配合力的旅大红骨种质改良国外NSS种质类群的育种策略,历经抗病筛选、回交转育、脱水速率跟踪、单倍体纯化等环节,创制出配合力高、自身产量高、抗病力高结合上有突破的“三高”玉米自交系辽3258,是利用旅大红骨种质改良国外种质的重要成果。

2 辽3258选育经过

配制丹598×PH4CV杂交组合作为基础材料,经过S1和S3两个世代的抗大斑病、丝黑穗病、茎腐病接种鉴定及施加高密度选择压力,自交纯化得到S4代家系;对S4代家系开展综合评价,聚合了较多目标性状,但脱水性状不理想;在S4代家系基础上,注重籽粒脱水性状的选择获得S5代家系,同时将PH4CV种质再次导入到S4代家系中,获得PH4CV与S4代家系杂交组合;将S5代家系、PH4CV与S4代家系杂交组合再次聚合构建新种质,开展连续多代自交并跟踪目标性状进行选择,最后育成了配合力高、自身产量高、抗病力高结合上有突破性的“三高”玉米自交系辽3258(图1)。成型的辽3258,利用辽诱1号诱导系诱导,加倍后获得辽3258DH系,进一步提高了辽3258的纯合度[9]。

图1 辽3258选育技术路线

3 辽3258的主要特性

3.1 优良的农艺性状

辽3258株型紧凑,结构合理,秆强抗倒;叶鞘绿色,叶片深绿色,长势强;株高225 cm,穗位高80 cm,叶片19～20片,雄穗分支8～12个,花粉量大,花丝绿色;果穗筒型,18～20行,穗轴红色;籽粒橙黄色、半马齿型;自身产量高,可兼做父母本。

3.2 良好的抗性

辽3258综合抗性好,对非生物逆境反应钝化,表现出耐旱耐瘠薄能力强,抗倒性突出;经沈阳农业大学植保学院接种鉴定,对丝黑穗病(9.8 MR)、镰孢茎腐病(15.8 MR)、穗腐病(4.6 MR)、大斑病(5 MR)、灰斑病(5 MR)等主要病害均表现为中抗以上水平。

3.3 较高的配合力

对辽3258、丹340、丹598、PH4CV等4份自交系进行配合力分析,辽3258产量一般配合力相对效应值为15.15%,显著高于其它3份自交系,说明旅大红骨种质丹598渗透到PH4CV后,产量一般配合力得到有效提升;进一步分析产量构成因素的一般配合力,穗长、行粒数、出籽率、穗行数和百粒重的相对效应值均为正值,且除百粒重外,辽3258的其它性状均高于两个亲本丹598和PH4CV,说明辽3258产量配合力的提高得益于穗长、行粒数、出籽率等性状的改良。

3.4 生育期适中,适应性广

在沈阳生育期122 d左右,属中晚熟自交系。在东北春玉米区、黄淮海夏播区中熟至晚熟期组都可广泛利用。

4 辽3258应用情况

利用辽3258作为亲本之一,培育出了以辽单575为代表的突破性玉米新品种,这些品种集“高产优质、多抗广适、绿色高效、易制种”于一体,成为我国当前主导品种和种业标志性重大成果。

4.1 辽单575等品种的审定与推广

2018年以来,以辽3258为亲本,组配的辽单575、辽单577、辽单585、辽单586、辽单595、辽单596等6个品种相继通过国家或省级审定。其中,国审5个,省级审定2个次,引种备案4个次。辽单575和辽单585于2018年获得植物新品种权证书。辽单575、辽单585、辽单595和辽单596等4个品种由辽宁东方农业科技有限公司开发推广,辽单577转让给辽宁鑫中农种业有限公司开发推广,辽单586转让给山西潞玉种业有限公司开发推广(表1)。辽单575、辽单577和辽单586目前获得品种权使用费或转让收入528万元。辽单575等6个品种累计推广160万hm2,新增经济效益24亿元。

表1 辽3258组配杂交种的审定与开发推广情况

4.2 辽单575等品种产量高、宜机械化籽粒直收

以辽3258为亲本配制的杂交组合,均表现为高产稳产,春播区一般产量800 kg/667m2以上,夏播区一般产量640 kg/667m2以上(表2)。辽单575增产潜力大,2017年陕西定边超高产攻关田,产量1 262.5 kg/667m2;2018年新疆生产建设兵团奇台总场高产潜力挖掘试验,平均产量1 497.09 kg/667m2,是所有参试组合中产量最高的品种;2019年辽宁建平8.33 hm2高产创建田,平均产量1 347.3 kg/667m2,创造了我国东北地区春玉米产量历史最高纪录;2021年在建平黑水镇创造了87.33 hm2单产1 097.05 kg/667m2的省内大面积超吨产纪录。辽单585适合籽粒机械直收,2020年和2021年分别在铁岭县蔡牛镇张庄玉米专业合作社和昌图老城镇阳宇玉米专业合作社组织现场会,观摩玉米籽粒机收效果。收获时含水量、田间落穗落粒损失率、杂质率和破碎率均符合标准。

表2 辽3258组配杂交种的产量表现

4.3 辽单575等品种综合抗性好、适应性广

辽单575等品种种子活力强,出苗整齐,对非生物逆境钝化,表现耐旱耐瘠薄。辽单575等品种对高温干旱表现不敏感,肥水条件好的地块增产潜力大,一般地块不减产。在自然条件下对大斑病、茎腐病、穗腐病、丝黑穗病和灰斑病都有较好抗性,在接种条件下对大斑病、茎腐病、穗腐病均表现为中抗以上,总体表现为综合抗性好(表3)。辽单575、辽单585、辽单595和辽单596都是国家东华北中晚熟区审定品种,对照是郑单958,适宜在辽宁、吉林、内蒙古、北京、天津、河北、山西等春播玉米区种植;辽单586对照是迪卡516,在辽宁省审定后,已在吉林、河北、山西和内蒙古引种备案,推广区域涵盖了上述5个省(区);辽单577是国家东华北中熟区审定品种,对照是先玉335,适宜黑龙江第一积温带、吉林、辽宁、山西省、内蒙古等地区种植。此外,辽单575还通过了河南省夏播区审定,在山东、河北和山西等夏播区引种备案,推广区域进一步拓展到黄淮海夏玉米种植区。

表3 辽3258组配杂交种的抗病鉴定结果

4.4 辽单575等品质优良

辽单575等品种容重高,淀粉含量高,品质优良。果穗筒型,整齐一致,籽粒外观品质好,容重高,除辽单595为731 g/L外,其它都在770 g/L以上,远远高于国家一级米标准。辽单575等品种的淀粉含量高,辽单575和辽单595淀粉含量超过了76%,属于高淀粉玉米,其它品种的淀粉含量都在73%以上,总体表现品质优良(表4)。

表4 辽3258组配杂交种的品质分析结果

品种名称杂交组合审定编号审定时间新品种保护情况适应区域开发推广辽单586 M35×辽3258 辽 审 玉 20180053(吉)引种[2019]第1 号;(蒙)引种〔2019〕第1号;(冀)引种[2019]第1号;(晋)引种[2018]第四批2018 适宜在辽宁、吉林、内蒙古、河北、山西等春播玉米区种植转让给山西潞玉种业有限公司辽单595 029×辽3258 国审玉20200205 2020 适宜在辽宁、吉林、内蒙古、北京、天津、河北、山西等春播玉米区辽宁东方农业科技有限公司开发推广辽单596 059×辽3258 国审玉20190209 2019 适宜在辽宁、吉林、内蒙古、北京、天津、河北、山西等春播玉米区辽宁东方农业科技有限公司开发推广

4.5 辽单575等品种制种产量高、成本低

辽单575等6个品种制种都是父母本同播,制种简单、易操作。经过几年的小面积试验和大面积示范,在西北(甘肃和新疆)制种平均产量500 kg/667m2以上。此外辽单575还实现了“三系”配套制种,其母本已转育成不育系,父本辽3258对母本不育系100%恢复,实现了“三系”配套制种,有效减少劳动力投入,提高种子质量。

5 结语

旅大红骨种质是我国重要玉米种质资源[10],丹598是旅大红骨种质代表系,具有配合力高、适应强、抗性好等突出优点[11],将其渗透到PH4CV中,在保持国外种质抗倒、脱水快等优点的前提下,可提高国外种质的抗病性和适应性。采用“杂交、中高世代分离、再杂交与聚合同步”等渗透技术,将旅大红骨种质成功导入到国外NSS种质中,成功选育出优良自交系辽3258,并以其为亲本育成6个优良品种,是对旅大红骨种质的再创新,将会在玉米育种中发挥更大作用。