水果甜玉米選育方法探討

譚禾平，趙福成，韓海亮，包斐，樓肖成，陳斌，侯俊峰，王桂躍

(浙江省農業科學院 玉米與特色旱糧研究所，浙江 東陽 322100)

甜玉米(ZeamaysL.SaccharataSturt)是玉米屬(ZeamaysL.)的一個亞種[1]。在乳熟期，甜玉米籽粒中的葡萄糖、蔗糖、果糖等糖分含量是普通玉米的2～8倍，蛋白質含量在13%以上，其中以水溶性蛋白為主；粗脂肪含量達9.9%，比普通玉米高出1倍左右；此外甜玉米籽粒中還富含多種營養元素[2]。口感清甜爽脆，皮薄無渣，可以生吃的一類甜玉米被稱為水果甜玉米，該類型甜玉米的推廣，使得玉米市場價值有一個質的提升，長三角地區一些適合促早栽培的優質甜玉米667 m2效益可達萬元以上。無論是從營養價值還是食用口感，甜玉米越來越受消費者的青睞。然而我國目前市場上主推的甜玉米品種大部分株型高大，生育期普遍過長，不太適宜促早栽植，且抗倒伏能力較差，部分從國外引進的溫帶型甜玉米品種雖然品質較好，生育期早，但適應性差，耐熱性、抗病性較差，這嚴重影響了甜玉米的進一步推廣和農民的生產積極性。本文重點探討選育綜合性狀優良、符合生產需求的水果甜玉米新品種的方法。

1 品種選育目標

1.1 品質優良

甜度達到15度以上，適口性好，風味純正，皮薄渣少，生食蒸煮兩宜。

1.2 果穗商品性好

籽粒排列整齊，籽粒深度適宜，色澤光亮一致，禿尖少，穗型美觀，苞葉完整無露尖。

1.3 生育期早

浙中地區設施早春栽培品種，生育期比對照品種超甜4號早7 d以上。

1.4 抗倒性好

植株高度150～200 cm，莖稈粗壯，次生支持根系發達，抗倒性好。

1.5 較好的適應性

具有較好抗病性，對紋枯病、葉斑病的抗性達中抗以上。具有一定的耐熱性，長三角地區3月底至4月下旬均能種植，后期受高溫影響較小，并適合秋季種植。

1.6 產量適宜

帶苞葉單穗重300 g以上，去苞葉220 g以上，平均帶苞葉667 m2產量800 kg以上。

2 基礎材料

2.1 溫帶材料

具有溫帶血緣的早熟優質矮稈型水果玉米品種資源，如雪甜7401、金銀208、晶煌17和雙萃2750等育成品種或其后代選系，這類材料的共有特性是生育早、品質優、株型較矮。這些品種資源基本具備選育目標中的多項要求，更容易選擇符合育種目標的后代選系，但是抗逆性不理想。

2.2 亞熱帶材料

適應性較好的亞熱帶種質材料，如華珍系列、浙甜系列、粵甜系列等亞熱帶品種及其后代選系。

2.3 熱帶材料

產量高、耐熱的熱帶材料，如先甜5號、泰王、廣良甜27、太陽花等泰系品種及其后代選系。

3 選育方法

3.1 二環系選系

以優良品種為基礎種質材料直接進行二環系選系。F1代大量自交，擴大選系規模。F2代加大穗行選擇規模，田間記錄生育期、花期協調性、抗倒及抗病蟲性等性狀，每穗行選優良植株套袋自交，根據自交日期推測果穗成熟期，并記錄套袋果穗編號，籽粒灌漿乳熟期(果穗鮮食最佳采收期)小心將上半部果穗苞葉掀開，將上半部分小心折斷摘出進行品嘗鑒定，可直接小口生吃品嘗，記錄該果穗品質指標，果穗剩下部分用作留種，這種半穗品嘗半穗留種法很有針對性、很準確地選擇品質優良的后代選系；后期數據整理匯總，結合選擇株型綜合性狀優良的穗行，行內單株選擇商品性狀及品質性狀最好的留種果穗，使籽粒充分成熟老化，并種成下個穗行。繼續進行下代的自交選擇，直至穩定純合。二環系選擇的優勢是選擇速度快，操作簡單易行。這種選育方法容易選擇出品質性狀極好的自交系，但是選育的自交系遺傳基礎偏窄[3-4]，如雪甜7401后代選系BS74-58、晶煌17后代選系HS17-2、先甜5號后代選系HT5-3均通過這種方法選育而成。

3.2 群體輪回選系

創建溫×溫(以溫帶材料為種質基礎材料創建的群體)、溫×亞熱(以溫帶材料和亞熱帶材料為混合種質基礎材料創建的群體)、溫×熱(以溫帶材料和熱帶材料為混合種質基礎材料創建的群體)3種類型群體，將基礎材料種子按等量比例混合，隔離種植成F1代群體，讓其自由散粉，籽粒老熟后收取果穗混合脫粒，隨機取部分種子再種植F2代群體，以此方法再接著種下一代F3代群體，使品種間基因型充分混勻，打破基因連鎖，形成一個多基因混合群體，將F3代群體老熟后收取果穗混合脫粒，取部分種子再種植下一代F4代群體。F4代群體及以下可逐代進行群體輪回選擇改良，淘汰不良株系，形成綜合性狀優良的多基因混合體Fn。在Fn代選擇符合選育目標要求的植株套袋自交，采用半穗品嘗半穗留種法進行品質篩選，當選果穗繼續進行下代穗行選擇和單株選擇自交，直至穩定純合。群體輪回改良的目的是聚合更多的有利基因，從而在群體選系中更容易獲得綜合性狀優良的自交系[5]。如通過以溫×溫群體選育的C1BS-28自交系，具有矮稈、優質、極早熟、甜度高的特點；通過溫×亞熱群體選育的自交系C2HS-359具有優質、早熟、抗病等特點；通過溫×熱群體選育的自交系C3HTS-57具有優質、抗病、耐熱等特點。群體輪回選系相對二環系選擇花費時間更長，需要長期的育種規劃。

3.3 回交轉育選系

將亞熱帶和熱帶材料對溫帶材料進行回交，可有效提升溫帶材料的基礎抗性，但優良品質指標容易發生改變。如以雪甜7401后代二環選系BS74-58為非輪回親本，以華珍后代選系華4為輪回親本作回交轉育而成的自交系BS58-華4，明顯提高了小斑病抗性，但是也增加了籽粒果皮的厚度。

3.4 單倍體選系

單倍體選系是近年來流行的一種選育自交系的新技術，它是通過選擇合適的誘導系進行雜交誘導產生單倍體籽粒，再通過化學加倍或自然加倍產生100%純合自交系的選育方法[6]。這種選系方法可直接從任意類型表現出色的優良株系進行單倍體選系，可直接對現有優良品種或優良群體進行單倍體選系，選系方法快速高效，選育的自交系高度純合一致，如李高科等[7]利用粵甜13為母本、誘導系MT-2為父本，通過單倍體加倍成功繁殖79份DH系。這種選系方法需要選擇誘導率高的誘導系和相適宜的誘導方法，此外單倍體的挑選效率、準確性以及自然加倍效率低是該技術應用的主要限制環節[8]。

4 培育條件

4.1 本地繁殖材料的栽培要求

由于優質甜玉米皮薄渣少，種子內含物少，特別是自交代數越高的材料相對出苗更困難，苗勢更弱。優質溫帶種質材料喜溫不喜熱，后期溫度過高易感紋枯病、大小斑病及銹病等，引發植株發育不正常，甚至還可能導致花粉敗育。不恰當的種植管理可能導致這類材料的流失，對后代選擇增加困難和不確定性。所以這類溫帶型優質育種材料應該給它創造較適宜的土壤溫濕度條件。建議早代選擇可在室外大田進行，提高選擇壓力，選擇適應好抗病性強的早代株系，后期多代自交系選擇建議改為促早育苗移栽，大棚種植，為其創造較適宜的土壤溫濕度條件和氣候條件。

4.2 南繁

可選擇海南冬季進行加代和擴繁，充分利用冬季海南光熱資源優勢，使玉米的繁育代數每年由浙江2代通過南繁加1代擴大為3代，提高玉米自交系純合的速度，從而縮短玉米品種的育成時間。海南優越適宜的氣候及土壤條件使得玉米出苗率高，苗勢強，植株長勢好，花粉充足，田間授粉時間更長，自交和組合組配效率更高，籽粒灌漿更為飽滿，千粒重和種子質量大為提高。海南冬季氣候條件對于多種類型的種質材料生長均較適宜，但是也容易使得病蟲害高發，早代材料可提高材料抗病蟲的選擇壓力，高代材料需加強相應病蟲害的防治和肥水管理。

5 組配模式

5.1 親本來源不同的組配模式

溫×溫模式。這種模式選育出的品種品質優良，能很好地繼承雙親優良的籽粒品質性狀，具有溫帶玉米特有的早熟矮稈等特點，但也有溫帶血緣共有的抗性差的缺點。如BS74-58×C1BS-28組配的新組合白甜225在溫州示范種植，表現與雪甜7401熟期相仿，生育期比對照超甜4號早7～8 d，株高170 cm左右，帶苞葉單穗重在330 g左右，籽粒純白，色澤光亮，品質表現適口性好、皮薄無渣，甜度高達18度以上。大棚早春栽培品種選育可采用這種組配模式；溫×亞熱模式。這種模式可提高選育品種的抗逆性。如BS74-58×SD205組配的新組合脆甜258，平均667 m2產量800 kg左右，浙江省區試生育期81.1 d，比對照超甜4號短2.7 d，株高161 cm，穗位高54.6 cm，空稈率0%，倒伏率0%，倒折率0%，帶苞葉單穗重320 g左右，甜度15～17度，籽粒色澤亮麗，口感清甜爽脆，品種適應性相對溫帶品種雪甜7401明顯增強，浙中地區春秋季均可種植，浙江地區露地栽培品種可采用這種組配模式。

溫×熱模式。這種模式進行雙親組配，因親緣關系大，容易選育出高產大穗的玉米品種[9]。這種模式組配的品種耐熱性較好，產量高，但生育期可能偏晚，植株高大，對設施促早栽培和抗倒性均不利。如溫×熱雜交組合C1BS-28×HT5-3表現生育期87 d，比對照超甜4號長3 d，株高230 cm，穗位高110 cm，空稈率0%，倒伏率15%，倒折率0%，帶苞葉單穗重420 g左右，甜度15～18度，生育期受親本HT5-3晚熟的影響明顯推遲，植株抗倒性較差。

5.2 雙雜優群模式

根據特殊配合力(SCA)劃分種質群的組配模式，將種質材料依據SCA劃分成2個雜種優勢群(A×B模式)[10]。以Reid 種質的掖478和四平頭種質的黃早四代表2種不同種質材料的普通玉米自交系的標準測驗種[11]，采用NCⅡ設計對數個骨干甜玉米自交系組合后代產量進行配合力分析，通過SCA分析將種質材料劃分為A、B兩群。在兩大種群中分別選取有代表性的SCA正效應值較大的2個骨干甜玉米自交系作為甜玉米標準測驗種，再對其他甜玉米材料進行種群劃分。如通過這種方式找到的代表A群的BS74-58和代表B群的蘭158 2個甜玉米自交系測驗種。A×B模式對不同血緣的基因型混雜材料或來源不清的親本材料進行雜優群歸類，這為后代組配高產品種指明了方向，提高了組配效率。通過這種模式可將在分屬2種不同類群的綜合性狀優良的自交系進行組配，創造優質抗逆高產新組合。如BS74-58×蘭158組合表現生育期比對照超甜4號早4 d，株高200 cm左右，帶苞葉單穗重450 g以上，口感皮薄渣少品質優良，甜度15～18，適應性好，充分展現早熟、高產、優質、抗逆等優秀玉米品種綜合特性。