25份美國早熟玉米自交系抗病性評價與利用研究

石運強 金振國 高 利 孫艷杰 邵 勇 魏國才 南元濤 唐 銘 董曉慧

（黑龍江省農業科學院綏化分院，綏化152052）

我國早熟玉米種質資源匱乏已成為選育突破性早熟品種的重要限制因素之一，國外優良種質資源的引進、改良和創新，是拓寬我國早熟玉米種質資源基礎的重要途徑。而在眾多國家選育的玉米種質資源中，美國種質系譜來源清晰，遺傳變異豐富，從中鑒別和篩選有利的等位基因供體來拓展我國玉米種質基礎是提高我國玉米種質資源多樣性的有效途徑[1]；同時，美國種質目前在我國玉米育種試材中已占有較大的比例，育種實踐證明，將美國種質與傳統核心種質系統之間進行有利基因的漸滲是可行的[2]；另外通過大量學者的研究得出利用和創新美國種質是拓寬我國種質資源，提高育種效率的重要途徑，引進和利用外來優良種質是我國近代玉米育種的重要途徑之一[3]。為此，本試驗以熟期早、自然環境條件下抗病性、抗倒伏等綜合性狀表現較好的25份美國玉米自交系及4個黑龍江省骨干系測驗種進行本次研究，通過明確25份美國自交系對大斑病、絲黑穗病、莖腐病等黑龍江省主要發生病害的抗性等級及對其雜交組合進行分析與評價，提出優良美系的改良與利用策略；同時篩選出優良高產的雜交組合。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗材料為2013年國家玉米產業技術體系公開發放的美國自交系，經過2013年和2014年2年的自然田間鑒定，篩選出25份熟期早（在黑龍江省綏化地區從出苗至成熟生育日數105~115d），自然環境條件下抗病性、抗倒伏等綜合性狀表現較好的美國玉米自交系進行本次研究。4個測驗種為K10，綏系709，綏系614，綏系205。其中K10為黑龍江省曾大面積推廣的品種龍單13母本，承接了其改良親本長3的高配合力、高容重和優質等優點，而且改變了長3的雄花分枝少、花粉量少等缺點，可以說是源于長3而勝于長3[4]；綏系709是黑龍江省主推品種綏玉23的父本，株型清秀、緊湊、耐密植，用綏系709組配的雜交組合，播種后耐低溫、寡照、早發性強、果穗封頂性好、不易禿尖、籽粒容重高、色澤佳、商品性好[5]。后兩個測驗種為現在黑龍江省主推品種德美亞1號雙親的改良系，配合力高、耐密植、應用前景廣闊。血緣等內容詳見表1。

1.2 試驗設計 2015年在綏農科技園區試驗地種植授粉材料。采用NCII遺傳交配設計，利用25份美國自交系及4個測驗種組配100個雜交組合，進行田間綜合鑒定和產量分析。25份美國自交系做母本，4行區，行長2m，壟距 0.65m，株距0.2m；4個測驗種做父本，2行區，行長5m，壟距0.65m，株距0.2m，錯期3次。播種時先播種第1期父本，5d后第2期父本與母本同期播種，再過5d播種第3期父本，保障授粉花期。2016年在綏農科技園區試驗地，對100個雜交組合進行田間鑒定試驗，通過供試組合親本的平均熟期，最終確定對照選用黑龍江省第三積溫帶主栽品種德美亞3號。試驗采用隨機區組設計，3次重復，2行區，行長5m，行距0.65m，株距0.2m，試驗密度7.5萬株/hm2。

表1 4個測驗種與25份美國自交系的名稱及血緣

2016年在綏農科技園區試驗地對25份美國自交系進行田間種植與病害接種鑒定，大斑病接種鑒定與絲黑穗病接種鑒定均采用隨機區組設計，單行區，3次重復，行長4m，行距 0.65m，株距0.1m，試驗密度15萬株/hm2。以上田間管理均同大田。

1.3 調查項目與方法 抽絲期。一個雜交組合或自交系當日抽絲植株數占植株總數的50%時，即為抽絲期。

大斑病等級。1級：葉片無病斑或僅在穗位以下葉片上有零星病斑，病斑占葉片面積的5%以下，抗性評價為高抗（HR）；3級：穗位下部葉片上有少量病斑，病斑占葉片面積的6%~10%，穗位上部有零星病斑，抗性評價為抗病（R）；5級：穗位下部葉片上病斑較多，病斑占葉片面積的11%~30%，穗位上部有少量病斑，抗性評價為中抗（MR）；7級：穗位下部葉片或穗位上部葉片上有大量病斑，病斑相連，占葉片面積的 31%~70%，抗性評價為感病（S）；9級：全株葉片基本為病斑覆蓋，葉片枯死，抗性評價為高感（HS）。

絲黑穗病等級。1級：病株率為0%~1.0%，抗性評價為高抗（HR）；3級：病株率為 1.1%~5.0%，抗性評價為抗?。≧）；5級：病株率為 5.1%~10.0%，抗性評價為中抗（MR）；7級：病株率為 10.1%~40.0%，抗性評價為感?。⊿）；9級：病株率為 40.1%~100%，抗性評價為高感（HS）。病株率（%）=發病株數/調查總株數×100%。分級標準采用王曉鳴[6]提出的抗性分級標準進行分級。

單株產量：14%含水量的單株籽粒產量?？挤N時含水量：用測水儀進行籽粒含水量測定，儀器型號LDS-IG。

1.4 統計分析 對各項數據進行整理分析。數據采用Excel軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 高產抗病組合篩選 高產是作物育種不變的主要目標之一。在保證較高產量的同時，適宜的熟期、較高的抗逆性是評價玉米雜交組合優劣的基本指標。從表2可以看出，比對照增產的10個雜交組合中，病害中抗或中抗以上且比對照增產5%以上的雜交組合有5個：C110×K10、C93×綏系614、C174× 綏 系 614、C100×K10、C110× 綏 系 205。在這5個組合中，C110×K10由于考種時含水量達到27.0%，超出對照的37.8%而淘汰；組合C110×綏系205由于考種時含水量為25.6%，超出對照的30.6%，且成熟期比對照超標3d而淘汰。最終篩選出病害中抗或以上、比對照增產5%以上、綜合性狀優良的雜交組合3個：C93×綏系614、C174×綏系614、C100×K10。

表2 比對照增產的10個雜交組合

2.2 耐密、抗病（中抗或以上）改良種質篩選 中國眾多育種者在實踐中總結出：我國玉米生產上每一次新品種的更新換代都與新種質的創新、利用密不可分，外來種質特別是美國玉米種質是我國玉米自交系創新的重要基礎材料[7]。同時，用美國玉米種質育成的自交系綜合性狀優良，與國內種質地理遠緣，普遍具有配合力高、根系發達、抗倒性強、品質好、粒商品性好等諸多優點[8-9]。在本研究中利用美國玉米自交系進行種質改良，篩選出了對莖腐病、大斑病、絲黑穗病的病害抗性為中抗或以上，且綜合性狀表現良好的3個選系組合：C62×綏系205、C174× 綏系 614、C137× 綏系 709（表 3）。目前這3個選系組合已進入F2，其中C62×綏系205還具有株形清秀、抗倒伏、籽粒容重高、脫水快等多優性狀集成的優點。

表3 選系組合在7.5萬株/hm2種植密度下抗性鑒定結果

2.3 抗病自交系篩選 玉米絲黑穗病是中國北方春玉米區的重要病害之一[10]。25份美國自交系經田間人工接種玉米絲黑穗病菌評價分析表明（表4），對玉米絲黑穗病表現中抗或以上的材料有23份，占總材料數的92%，說明本試驗所選的這批材料對我國北方的主要病害玉米絲黑穗病的抗性較好；在大斑病人工接種鑒定中表現高抗的自交系有2份，表現抗病和中抗的自交系有10份，而表現高感的自交系有3份，感病自交系10份，總體表現為高抗與高感、抗病與感病材料占比大體相等；在莖腐病田間自然發病鑒定中，表現抗病和中抗的自交系有13份，而表現高感的自交系有3份，感病自交系9份，總體表現為抗病與感病材料占比大體相等，但缺乏高抗抗源。從表4看，綜合表現良好（各項病害中抗或以上且無其他不良性狀）的美早系有C62、C93、C137、C155、C174共5個自交系，可在種質改良中做優良抗病供體?？傊诮M配雜交組合時要注意親本間的抗性互補，在種質改良中要注意利用抗病基因的累加效應。

3 結論與討論

黑龍江省早熟區品種結構單一，主栽品種德美亞系列已在本省早熟區連續種植多年，品種優勢逐漸退化。優異種質資源的引進、利用與創新，選育早熟優良新品種迫在眉睫。由于黑龍江省生態條件的特殊性及其對種質資源要求的特殊性，在開展早熟、高產、抗病、耐密植玉米種質引入與創新時，首先要對外引國內外優良自交系進行產量、抗性等性狀的鑒定與評價。其一是篩選出在本省生態環境條件下能直接應用的美國早熟玉米自交系；其次要對外來種質資源進行科學分析與評價，進行種質改良與創新，逐步從根本上解決黑龍江省早熟、適合機械化等多優玉米種質資源匱乏的局面。為豐富黑龍江省玉米種質資源，玉米遺傳育種工作者開展了引進和利用外來優良種質的研究，通過對外引種質的馴化改良，選育優良自交系，同時組配了一些雜交種[11]。本試驗通過對25份美早系及其組配的100份雜交組合進行田間鑒定與數據分析，篩選出了優良雜交組合3份、適合本區域直接利用的美國自交系5個以及改良種質3份，豐富了黑龍江省熟期早、抗逆性強等綜合性狀表現良好的材料基礎與遺傳基礎。

表4 25份美早系在15萬株/hm2種植密度下的抗病性鑒定結果

在研究中美早系C174抗莖腐病，中抗大斑病，抗玉米絲黑穗病，綜合性狀好，同時其組配組合C174×綏系614比對照增產10.77%，抗病性好，抗倒伏，綜合表現優良。既能夠在黑龍江省直接組配利用，又能夠進行種質改良，擴增黑龍江省優良種質的遺傳基礎，具有非常大的應用價值。美早系C93抗病性好，組配的雜交組合C93×綏系614比對照增產13.42%，綜合表現優良。適合直接與黑龍江省的骨干親本進行廣泛組配，篩選優良雜交種。美早系C62抗病性好，組配的雜交組合C62×綏系205在15萬株/hm2密度下表現為：果穗不禿尖、苞葉薄、粒深、容重高、商品性好，植株清秀、抗病性好、抗倒性強，耐密、適機收。利用C62在本省進行種質改良，能夠豐富黑龍江省早熟、質優、耐密、適機收種質基礎。美國玉米生產的機械化程度世界領先，其種質中適合機械化性狀的相關基因豐富，為了更深入、有效地挖掘與利用美國玉米自交系的適合機械化特性，今后還將從籽粒成熟時的含水量、脫水速度等關鍵方面進行深入研究。