魏良明 王振華 郭書磊 張 新 張前進 曹麗茹 魏 昕 郭金生 魯曉民
(河南省農業科學院糧食作物研究所,鄭州 450002)
中國不是玉米的起源地,外來種質在我國玉米育種和生產發展中一直發揮著不可替代的作用[1]。隨著玉米生產和育種水平的不斷提高以及優良種質的集中利用,我國玉米種質基礎日趨狹窄[2-3]、品種同質化嚴重[4]。熱帶、亞熱帶種質中蘊藏著豐富的遺傳多樣性,具備溫帶種質不可多得的抗病抗逆性,對拓寬溫帶地區種質遺傳基礎和創建雜種優勢利用模式等都具有重要作用[5]。
20 世紀80 年代末河南省農業科學院開展玉米熱帶、亞熱帶種質改良利用研究。以溫帶自交系8058×泰國玉米為基礎材料,經連續多代自交、選擇,于1996 年育成自交系8085 泰(又名8085、BT1、BT-1等)[6]。該系(理論上)含有50%熱帶種質,表現出一般配合力高、高產、品質優良和抗病抗逆性強等優點,在我國玉米育種實踐中得到了較廣泛的應用。
1.1 生物學特性鄭州夏播出苗至成熟全生育期110d 左右。幼苗葉鞘紫色,葉片綠色;成株株型平展松散,葉片較長、輕度下披,總葉片數20 片;株高190cm,穗位高92cm;雄花序分枝數4~7 個,護穎黃綠色,花藥淺紫色,花粉量中等,花絲粉紅色;出苗至抽雄約60d,抽雄至開花3d,雄花序開花至雌穗吐絲約5d;果穗長筒型,穗長16cm,穗粗4.2cm,穗行數14 行,行粒數27 粒,穗軸紅色,無雙穗,穗柄短;籽粒橙黃色、硬粒型,百粒重20g 左右。一般每hm2種植52500~60000 株,產量達3750~4500kg。但有氣生根少、雌雄不甚協調、不耐密、苞葉短等缺點,應加以改良利用[7]。
1.2 抗病抗逆性強幼苗拱土能力強,成株莖稈堅韌,葉鞘中上部著生較多茸毛,具有熱帶種質的特征,成熟時能保持6 片以上綠葉,耐漬害高溫、抗病性突出。研究結果表明,8085 泰(BT1)高抗穗粒 腐[8],抗南方銹病[9]、粗縮病[10]和灰斑病[11]。對大斑病、小斑病、絲黑穗病、矮花葉病、青枯病、蚜蟲和玉米螟等病蟲害也有較好的抗性[7]。
1.3 籽粒品質好籽粒硬粒型,角質化程度高,脫水快。籽粒含粗蛋白14.15%、粗淀粉66.32%、粗脂肪4.57%,屬于高蛋白(蛋白含量高于14%)自交 系[12],是研究玉米品質性狀遺傳的好材料。
1.4 配合力高楊鵬鳴等[13]、何海軍等[14]研究報道,8085 泰(BT1)的產量及穗長、穗行數、行粒數等穗部性狀一般配合力(GCA)效應值均為正值。陳歡慶等[15]、魏良明等[16]報道8085 泰(BT1)具有較高的蛋白質和油分含量,且GCA 正效應,淀粉含量GCA 則為顯著的負值。
2.1 直接應用據統計,直接以該自交系為親本,育成了豫玉25、豫玉32 等4 個通過國家或省級審定的新品種(表1),這些品種多為大穗型中晚熟品種,在河南、安徽和西南地區得到了大面積推廣。其中,豫玉25 截止到2002 年,已在全國累計推廣面積117 萬hm2,并于2004 年獲得河南省政府科技進步二等獎。

表1 8085 泰(BT1)直接組配的雜交種
2.2 8085 泰(BT1)衍生系及其應用全國育種單位利用黃旅系、78599(PB 群)、國外雜交種6JK、改良Reid 和NSS 等各類種質資源,對其進行改良創新,育成了浚248、浚9058、新01A3 等17 個改良系[17-30],這些衍生系的育成極大地豐富了我國玉米種質資源,拓寬了我國自交系遺傳基礎,推動了玉米育種研究的發展。利用這些衍生系先后育成了浚單18、浚單20、秋樂368 等20 個普通玉米和1 個糯玉米雜交種,并通過審定(表2),在河南省及黃淮海夏玉米區大面積推廣應用,取得了較大的社會經濟效益。其中,浚單20 截至2016 年在全國累計推廣1767.4 萬hm2,在生產中表現出較強的豐產性和抗逆性,深受農戶歡迎和認可,2011 年獲得國家科技進步一等獎。

表2 8085 泰(BT1)衍生系及其組配的雜交種

表2(續)
3.1 雜種優勢群劉宗華等[2]、滕文濤等[5]利用分子研究手段,將8085 泰(BT1)與齊319、P138、豫87-1 等自交系一起劃分到溫熱I 群。
3.2 雜種優勢利用模式從8085 泰(BT1)及其衍生系組配的25 個雜交種的親本構成情況來看(表1,表2),主要有以下7 種雜優利用模式:(1)改良Reid×PB,代表品種有豫玉25、豫玉32、奧玉3202、丹玉103、奧玉023 和鄭黑糯1 號,多為稀植大穗型品種;(2)PB×黃旅,代表品種有浚單18、浚單20、金凱3 號和鄭單034 等中大穗型品種;(3)改良Reid×黃旅,代表品種有鄭單136、鄭單1002、吉玉18、浚原單1 號、浚5268、滑玉168、創玉358和豫單606 等中穗、耐密型鄭單958 類品種;(4)SS×NSS,代表品種有秋樂368,為改良先玉335 類品種;(5)SS×黃旅,代表品種有新單61;(6)SS×改良Reid,代表品種有齊玉58;(7)PB×其他(包括雜交種選系、綜合種選系),代表品種有豫單101、鄭單035、晉單77 和宛玉868。
隨著我國城鎮化和工業化進程的加快、農村勞動力不斷轉移以及土地集約化經營的要求,玉米生產的機械化已是必然的發展趨勢,籽粒機收品種選育成為今后玉米育種的主攻方向[31]。同時由于異常天氣頻發,我國玉米生產中生物、非生物逆境災害日趨嚴重,在一定區域內往往造成較大損失[4],這些都對玉米生產和育種提出了新的挑戰。在我國玉米籽粒機收種質資源嚴重匱乏[31]、品種抗逆性不足[4]的現實條件下,應以適應性好的優異國內種質資源(例如黃旅和PB 群種質等)為基礎,積極引進歐美發達國家的機收種質資源,通過國內外種質的相互融合,取長補短,實現有利基因聚集和優良性狀整合,選育出高產穩產、適應機械化生產的優良新品種。
玉米自交系8085 泰(BT1)較好地融合了溫、熱帶種質,遺傳基礎比較豐富,具有高產、優質、籽粒脫水快、抗多種玉米病害等特點,對黃淮海高溫及陰雨寡照的氣候條件有較好的適應性,在未來機收品種選育和抗病抗逆性改良中仍具有重要利用價值。目前已報道的8085 泰(BT1)衍生系與籽粒機收這一育種目標還有很大的距離,仍有進一步改良提升的空間,因此需要從2 個方面對8085 泰(BT1)開展新一輪改良創新工作:一是對其產量、品質、病害(例如穗粒腐病)等重要性狀進行遺傳基礎解析,開展相關基因QTL 定位和克隆研究;二是在雜種優勢模式指導下,有針對性地導入歐美國家優異種質,利用分子標記、單倍體技術和高密度抗逆育種技術,重點對其株型平展不耐密、根系欠發達和苞葉短等缺點或不足進行強化改良,創制一批堅稈、抗倒、耐密和適宜機收的優異種質和自交系,使之更加適合我國未來玉米育種研究和機械化生產發展的需要。