宜機收玉米種質資源的創新與利用

馮健英 許 洛 李中建 王紹新

（河北省石家莊市農林科學研究院，石家莊050041）

玉米產業被稱為21世紀的“黃金產業”。玉米是世界分布最廣的作物之一，也是推廣面積、總產量最大的作物之一[1]。在全國糧食“十一連增”中，玉米的增益在55%以上[2]。隨著國家城鎮化進程推進，農村勞動力大量轉移，種植業勞動力成本不斷上升，不同形式土地流轉使玉米生產規?；?，傳統種植晚熟、脫水慢的玉米品種，收后堆放霉變造成豐產不豐收的局面年年發生，制約著玉米全程機械化的進程。玉米的籽粒直收或收后快速晾曬脫粒成為種糧大戶、專業種植合作社的迫切需求，具備脫水快、早熟、耐密和抗倒等性狀的玉米品種受到這些新型農業經營主體的青睞，也是未來玉米育種發展的方向和總趨勢[3-5]。

1 我國玉米品種機收現狀與進展

目前在我國主要糧食作物中，玉米的機械化程度遠遠低于小麥和水稻，制約著玉米生產效率的提高[6]。究其原因，一方面是由于地塊分散、農機具和傳統的種植習慣造成的；另一方面是現有品種難以適應玉米生產機械化的要求。機械化籽粒收獲的前提就是脫水快、早熟、耐密和抗倒。

當前玉米品種存在的問題：（1）熟期偏長、高稈、大穗、不耐密植，雖然以鄭單958為代表的品種在一定程度上提高了品種的耐密性，但是生育期偏長，它的改良品種更是回到了稀植、大穗、不耐密的老路上，它們存在晚熟不耐密、后期秸稈回性快、易倒伏等缺點。（2）收獲后晾曬脫水極慢，不適應短時間晾曬機械脫粒。以鄭單958為代表的系列品種脫水極慢，較多種糧大戶由于場地原因不能快速曬干糧食而導致其發生霉變，造成巨大損失。（3）當前玉米品種后期稈軟、易倒伏，不適應機械化收獲。未來玉米品種要求具有早熟、耐密、后期秸稈堅硬、籽粒脫水快、苞葉疏松、穗位高度整齊的特性，而目前生產上推廣的玉米品種普遍存在抗倒性差、成熟后秸稈倒伏嚴重、苞葉過緊、穗位整齊度差等缺點。針對以上問題，創新宜機收的玉米種質資源，選育早熟、耐密、脫水快的高產玉米新品種成為當務之急。

近幾年國內推廣以先玉335為代表的快速脫水品種，也有一些苗頭品種進入了粒收的試驗階段。目前在東北地區推廣籽粒直收技術已經形成一定規模，如黑龍江省推廣的德美亞1、2、3號早熟性好，耐密抗倒，適應了這種形勢需求，同時也引領著國內玉米品種向適應機械化粒收方向發展[7]。黃淮海夏播區，受一年兩熟制影響，目前沒有成熟的品種實現籽粒直收。但隨著玉米生產的集約化，機收籽粒是最終的方向。

2 國外玉米機收現狀

歐美國家的玉米生產在世界上是領先的。在脫水、早熟期的選育上以美國最為先進，美國玉米品種在脫水速率上明顯快于國內，他們的生產全部實現了機械化籽粒直收。美國從20世紀80年代到21世紀初，20多年時間內選育的品種在熟期上減少了10d左右，但是通過密度的增加，單位面積產量反而持續增加，說明選育早熟、耐密品種實現增產是可行的[8-9]。

3 宜機收品種應具備的優良性狀

耐密性 宜機收品種要求在5000株/667m2種植密度條件下不禿尖、不倒伏。研究表明，玉米的耐密性是一個復雜的綜合特性，是植株整個生長過程各性狀之間相互制約、相互影響所共同決定的系統性整體功能的體現?？沟剐?要求倒伏、倒折率不超過8%，成熟后10d倒伏率不超過10%。早熟性夏播生育期95d左右，比對照鄭單958早熟3~5d。脫水性 成熟時含水量達到25%左右，比對照低10%以上。豐產性 和對照持平或比對照減產不顯著。

4 宜機收玉米種質資源的創新進展

4.1 搜集符合育種目標的前沿材料從2010年開始搜集，包括從中國農業科學院作物科學研究所引進其公開發放的美國原裝自交系；從國內各育種單位引進先鋒公司、孟山都公司、利馬格蘭、德美亞等成形品種的親本加以利用；從國家和省區預試驗中，對符合育種目標的品種加以選系和改良利用。

4.2 針對育種目標對玉米種質材料進行不同方式的改良

4.2.1 組建抗倒、耐密母本群來源是區域內核心種質2份，包括鄭58、PH6WC；孟山都脫水快的種質2份，包括迪卡516和迪卡517的母本；美國堅稈耐密種質2份，包括6001和6017；利馬格蘭品質好的粒深種質1份：利自，共計7份。從2013年開始，3代內復合雜交，3代后混粉2次，2017年冬配群程序完畢，開始自交選系。在組配過程中，為加快改良進度，中間發現優異材料，隨時進行自交選系。

4.2.2 組建早熟、脫水快的父本群父本主要組群來源是區域內核心種質2份，包括昌7-2、PH4CV；迪卡517父本，德美亞1、3號父本，T12（熱帶血緣）父本系等共6份。從2013年開始也采用3代內復合雜交，3代后混粉2次，然后開始選系。加入熱緣材料的原因是改良父本系普遍存在抗病和抗倒性差的缺點。

4.2.3 對骨干系的回交改良和小群體選系對原有優系進行新育種目標下的定向改良；用原骨干系、前沿材料等按育種目標組成3~5個系的小群體，快速利用。

4.2.4 改良效果組建大群體周期較長，要10代以上才能進入穩定出圃階段，回交改良及小群體的途徑由于穩定快，目前有幾個出圃的高配合力自交系，并育成了一些苗頭品種。

石359 選自骨干系改良，2008年以PH4CV×鄭58為基礎材料，經南繁北育，連續自交6代，選擇優良單株，于2011年選育而成。該自交系生育期中等，100d左右，抗病、抗倒性較強，株高180cm，籽粒半硬粒、黃粒、白軸，品質好。所配雜交組合石玉1502目前正參加河北省夏播生產試驗，即將通過審定。

H1710 選自小群體（昌 7-2×9801×5237），2006年組配后，到F5基本穩定，加入熱帶種質T12，再和原材料回交，選抗病單株連續自交7代而成。該自交系生育期105d左右，抗病、抗倒性特別突出，株高200cm，籽粒半馬齒、淺黃粒、白軸。以H1710為父本所配雜交組合石玉1502目前正參加河北省夏播生產試驗，即將通過審定；以H1710為父本所配雜交組合石玉1504于2018年參加河北省夏播5000株組區試，表現突出。

NF17 選自骨干系改良，2006年冬以PH6WC×鄭58配成為基礎材料，2007年于石家莊趙縣用PH6WC回交1次，經南繁北育，連續自交6代，選擇優良單株，于2012年育成。該自交系生育期中等，100d左右，抗病、抗倒性較強，株高180cm，籽粒硬粒、黃粒、紅軸，品質極好。所配雜交種宏瑞1788于2018年通過河北省審定。

石1447 美國雜交種改良的二環系，2010年以美國雜交種（中國農科院引進）為基礎材料，經南繁北育，連續自交6代，選擇優良單株，于2012年育成。以石1447為母本所配雜交組合石玉1504于2018年參加河北省夏播5000株/667m2組區試，表現突出。

W25 2008年以登海種業的展示品種×鄭58為基礎材料，經南繁北育，連續自交6代，選擇優良單株，于2012年育成。以其為父本選育的石玉13號（參試代號石玉1503）于2016-2017年參加河北眾誠聯合體5000株/667m2密度組區試和生產試驗，于2018年7月通過河北省農作物品種審定委員會審定。

4.3 新組合配合力測定

4.3.1 低代系用標準測驗種測配母本系用PH4CV和DK517父本測，父本系用PH6WC和自選系W25測。根據測配組合產量，留下最優的10%繼續選系。

4.3.2 高代系組配新組合5代以后的選系用生產上的親本系10~12個、自有骨干系10~20個，進行雙列雜交配制組合，將新配組合進行田間產比鑒定，通過田間調查和室內考種，對農藝性狀、經濟性狀進行綜合比較后，進行擇優淘劣，篩選出配合力高并超對照10%以上的優良組合，繼續下年度二次產比鑒定。

4.3.3 異地測試在冀中南夏播區安排5個以上的測試點，檢測新組合的豐產性、穩產性和適應性。在甘肅安排骨干母本自交系制種生產力的測試。

4.3.4 早熟性及收獲后脫水性測試主要安排苗頭品種的熟期調查、中后期抗倒性測試、收獲時的含水量測試。參照玉米收獲機質量評價技術規范：籽粒破碎率＜1%，落粒損失＜2%；機器帶有剝皮裝置時，玉米苞葉的剝凈率應＞85%。具體指標的測試方法參照玉米收獲機械試驗方法測試。

5 結論和討論

經課題組人員努力，宜機收材料的耐密性、抗逆性和抗倒性得到顯著提高，已經選育出幾個較為突出的創新材料應用于品種選育，個別品種表現出抗性好、宜機收的特性，如石1447的耐密性和早熟性有望組配出符合育種目標的突破性品種。H1710是目前課題組改良較為成功的父本系，改變了傳統黃改系抗倒性、抗病性差的弱點，并且一般配合力極高，用它組配的石玉1502、石玉1504在河北省區試與生產試驗中表現突出，抗病性和抗倒性達到國家審定品種中關于“綠色優質品種的相關要求”。

關于宜機收的玉米種質資源具備的性狀，國內爭議較大，比較認同的必備性狀是早熟、耐密、抗倒和脫水快，但是早熟性必然帶來產量的損失，雖然有些學者認為可以通過密度的增加來彌補，但是抗倒性和結實性同樣會大打折扣，成為種質改良的難點。所以，幾個性狀的有機結合是育種家需要考慮的。至于種質資源的利用方面，要重視迪卡系列品種的資源和先鋒系列品種的資源改良，同時黃改系是黃淮海不可缺少的核心資源，和國外系加以融合利用是宜機收資源創新的關鍵。在當前生產形勢下，對于一家一戶來說，產量仍是農民首先考慮的因素，宜機收品種更偏向于被種糧大戶認可。

對于宜機收品種的必然推廣的發展趨勢，國內育種界的觀點已經趨向一致。首先是東北地區，其次是黃淮海地區，然后是西南地區和其他玉米產區，冀中南地區的夏玉米由于光溫條件較差，推廣難度較大，可能要等10年甚至更長的時間，才能育成真正適宜的品種，但種質資源創新的步伐正在加快。目前在東北地區，耐密型宜機收品種發展很快，代表品種有良玉99、利民33、迪卡516及德美亞1、2、3號。這些品種中有些已經可以直接機收脫粒，相信在不到5年的時間內，東北玉米區耐密宜機收玉米品種將上升至主導地位。隨著我國玉米主產區種植規?；?、土地集約化、生產機械化，耐密宜機收玉米種質資源的創新力度將會加大，適應生產的宜機收品種會在各主產區得到快速應用。