優質超甜玉米新品種閩雙色4號的選育

廖長見，張 揚，陳 偉，林建新，滕振勇，陳山虎，林 靜，盧和頂

（1. 福建省農業科學院作物研究所/福建省特色旱作物品種選育工程技術研究中心，福建 福州 350013；2. 福建省種子總站，福建 福州 350003）

0 引言

【研究意義】長期以來，甜玉米直接用于鮮食，被稱為鮮食玉米或果蔬玉米。因其營養豐富、食味佳、膳食纖維含量豐富且易消化、老少皆宜而受到消費者青睞。隨著我國經濟社會的迅猛發展，人民生活水平不斷提高，對高品質農產品需求量迅速增加，甜玉米的市場需求量越來越大，種植面積不斷擴大。市場上對優質、高產、穩產、廣適性品種的需求尤為旺盛[1－3]。【前人研究進展】目前，我國甜玉米種植面積達33萬hm2以上，甜玉米已成為我國重要的經濟作物[4－5]。但是，生產上應用的品種存在品質、產量及抗性等方面的問題。主要表現：國內品種雖然穩產性好、適應性廣，但是品質差，尤其是存在果皮厚、皮渣率高、含糖量低、食味差等問題；國外品種的果皮薄、皮渣率低、含糖量高、食味品質較好，但是抗倒性不強，不夠穩產，種植難度大，在南方應用的品種還表現耐密性差、空稈多等問題[6]。總之，現有品種優質與高產穩產難以兼顧。因此，當務之急是選育出品質優、產量較高、抗倒性強、抗病性較強、穩產和廣適性的品種供生產應用。雜種優勢群及雜種優勢模式理論是指導玉米育種并取得突破性進展的重要理論支撐[7]。在我國普通玉米育種研究中，已經具備較為成熟的雜種優勢群，并建立了相應的雜種優勢模式[7－8]，促進了普通玉米種質創新和新品種選育。然而，實踐證明，普通玉米的雜種優勢群和相應的雜種優勢模式并不適合甜玉米育種。把普通玉米的雜種優勢模式應用于甜玉米育種中，會因為導入普通玉米種質而導致甜玉米品質下降，表現在糖度下降、果皮增厚、皮渣率增加。農華展[9]比較了國內外50個甜玉米雜交種主要性狀，國內品種品質均低于國外品種，研究表明這主要是多數國內品種導入了普通玉米種質所致，其中以金中玉為突出代表。因此，必須建立適合我國生態環境的甜玉米雜種優勢群以及相應的雜種優勢利用模式。盧柏山等[10]通過SNP標記劃分甜玉米雜種優勢群，并探討其雜種優勢模式，發現華珍母本群×華珍父本群、華珍母本群×溫帶種質群是甜玉米品種選育的優良模式，并指出亞熱帶種質×溫帶種質也是值得探索的模式。李江[11]利用已審定的超甜玉米品種華甜玉4號雙親HZ508（父本）、HZ509（母本）為測驗種，分析測交組合的雜種優勢，把被測自交系歸類為母本群或父本群。宮慶友[12]采用完全雙列雜交Griffing法Ⅳ設計研究了甜玉米多個性狀，對13個自交系進行雜種優勢群和雜種優勢模式的探討。王新廣[13]利用SSR標記，并基于UPGMA的聚類分析方法，把89份甜玉米自交系分為5個類群，其結果與根據地理來源、種質系譜分類結果基本一致。李銳等[14]對144份甜玉米群體進行了遺傳多樣性分析，將其分為7個類群。【本研究切入點】前人的研究在一定程度上為我國甜玉米雜種優勢群和雜種優勢模式理論研究奠定了基礎，但相對于普通玉米，針對甜玉米的雜種優勢群和雜種優勢模式理論的相關研究和報道較少，實踐應用也明顯不足。通過對種質資源的品質、產量、抗性等重要性狀的篩選鑒定，以及遺傳特性和配合力分析，發現以引自美國為主的溫帶種質在我國東南區表現出優良的品質和抗倒性，但抗病性和適應性較差；而引自泰國為主的熱帶種質在我國東南區表現出良好的抗病性和適應性，但品質和抗倒性一般，并具有空稈率高等風險。通過測交發現，采用“溫帶種質×熱帶種質”模式組配的雜交種，在品質、產量、抗性方面具有較好的配合力，可以組配出品質、產量、抗逆性均表現較好的雜交組合。【擬解決的關鍵問題】期望選育出品質優，產量較高，抗倒性強，并兼具較好抗病性和廣適性的品種，解決當前甜玉米新品種選育中亟待解決 的優質與高產穩產兼顧的問題。

1 材料與方法

1.1 供試材料及來源

親本選育材料：2個雜交品種T1203（來源于2012年國家東南區鮮食甜玉米區域試驗中編號T1203的熱帶黃色超甜玉米）和AS115（引自美國的優質溫帶白色水果型超甜玉米）。

配合力分析材料：5個自育的溫帶白粒自交系（TS01-1、BS02-1、SS1、閩甜系AS67、閩甜系GS132），4個自育的熱帶、亞熱帶黃粒自交系（閩甜系688、閩甜系197、閩甜系X90-34、閩甜系G73）。

對照品種：粵甜16號，由廣東省農業科學院作物 研究所選育并提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 親本的選育 采用系譜法選育。

1.2.2 配合力測定 試驗采用不完全雙列雜交的方法，以5個自育的溫帶白粒自交系為母本，4個熱帶、亞熱帶黃粒自交系為父本，組配20個雜交組合，測定鮮穗產量及相關性狀一般配合力（GCA）和 特殊配合力（SCA）。

1.2.3 組合鑒定及品比試驗 組合鑒定采用間比法田間試驗，不設重復，小區面積8 m2，2行區，四周設2行保護行，種植密度為每公頃5.25萬株。全收小區鮮果穗（去除苞葉）計產，并進行外觀及蒸煮食味品質評價。

品比試驗：小區面積8 m2，2行區，3次重復，四周設2行保護行，種植密度為每公頃5.25萬株。全收小區鮮果穗（去除苞葉）計產，并進行外觀及蒸 煮食味品質評價。

1.2.4 區域試驗 按照國家區域試驗方案，國家東南區鮮食玉米新品種區域試驗以粵甜16號為對照，采用間比法，不設重復，小區面積24 m2，6行區，實收中間4行鮮果穗（去除苞葉）計產，四周設2行以上保護行，種植密度為每公頃5.25萬株。試驗點分 布在東南區9個省（區、市），共22個試驗點。

1.2.5 抗病性鑒定 病害田間鑒定由區域試驗各個試驗點按照《玉米病蟲害田間手冊》分區調查項目及標準調查完成，統計時取病害發生最嚴重的為最終試驗結果值。紋枯病接菌鑒定由廣西農業科學院微生物研究所和浙江省東陽玉米研究所承擔，主要對 小斑病、紋枯病和莖腐病進行抗病性鑒定。

1.2.6 品質鑒定 按照國家鮮食甜玉米新品種區域試驗要求，品質性狀考察外觀、蒸煮食味品質及理化品質（包括皮渣率、水溶性糖含量和還原糖含量），具體操作按照2016年、2017年國家東南區鮮食玉米新品種區域試驗方案進行。

外觀及蒸煮食味品質鑒定：按照國家區域試驗方案，廣東省農業科學院作物研究所、浙江省東陽玉米研究所、福建省萬農高科農作物育種研究院3個試驗點分別組織專家進行統一的外觀及蒸煮食味品質綜合評價，3個試驗點的綜合評價平均分即為該品種的最終外觀及蒸煮食味品質綜合評分。

理化品質檢測：理化品質檢測由揚州大學農學院完成，主要檢測甜玉米品質相關的皮渣率、可溶性 總糖和還原糖。

2 結果與分析

2.1 親本的選育

2.1.1 母本閩甜系G73的選育 2012年春季在福州，選擇優良的F1單株直接自交，形成穗行；2012年秋季在福州，收獲的單穗種子全部單粒種植，從中選擇優良穗行的優良單株自交，收獲優良單株果穗；2012年冬季在海南，按穗行種植，淘汰不良穗行，并在優良穗行中選擇優良單株3～5株自交，擇優收獲單穗；2013年春季在福州，種植優良單穗，淘汰不良穗行，并繼續在優良穗行中選擇優良單株3～5株自交，擇優收獲單穗，同時選擇特別優異的穗行進行初步測配；2013年秋季在福州，按照上一季步驟操作，并鑒定測配組合，篩選出配合力較高的穗行，并對配合力高的優良穗行進行廣泛測配；2013年冬季在海南，發現配合力高的穗行73號，初步命名為：G73，并繼續對該穗行的優良單株進行自交；2014年春季在福州，繼續自交至純合，定名該自交系為閩甜系G73（圖1）。

圖1 閩甜系G73的選育過程Fig. 1 Proceedings of Mintianxi G73 breeding

該自交系屬熱帶種質，株型較緊湊，葉片墨綠色，株高中等，穗位較低，抗倒性強，并對福建省主要病害表現中抗以上，組配的雜交種耐粗放管理，多項農藝性狀、品質及產量性狀等指標綜合評價優良。主要特征特性：株高150.5 cm，穗位高50.5 cm，穗長15.3 cm，穗粗4.6 cm，禿尖長1.0 cm，出籽率68%，籽粒黃色，軸白色，果皮較薄，干籽粒千粒重 105 g、含糖量18.5%，春播生育期103 d。

2.1.2 父本閩甜系AS67的選育 2012年春季在福州，對F1直接混合授粉，形成S1分離群體；2012年秋季在福州，通過育苗種植大群體，并選擇優良單株自交，篩選出優良單穗；2012年冬季在海南，種植優良單穗，并對優良穗行中的優良單株進行自交；2013年春季在福州，繼續選擇優良單株種植形成新的穗行，并從穗行中選擇優良單株自交；2013年秋季在福州，繼續選擇優良穗行的優良單穗種植，并選擇優良單株自交，同步進行初步測配；2013年冬季在海南，繼續選擇優良單株自交，并鑒定測配雜交種，通過測交發現了配合力高的穗行AS-6-7，初步定名為：AS67；2014年春季在福州，對該穗行進一步自交純化，確定最優穗行并正式定名為：閩甜系AS67（圖2）。

圖2 閩甜系AS67的選育過程Fig. 2 Proceedings of Mintianxi AS67 breeding

該自交系屬溫帶種質，葉色淡綠，苗期生長比較弱，需精細管理；株高適中，穗位低；節間長，葉披散，透光性好；莖稈較粗壯，抗倒性較強，對莖腐病、南方銹病及大斑病等表現中抗以上，對紋枯病表現感病。該自交系在品質上表現優異，在農藝性狀、抗性和產量性狀等眾多指標綜合評價優良。主要特征特性：株高145.0 cm，穗位高40.1 cm，穗長17.2 cm，禿尖長1.0 cm，穗粗4.1 cm，出籽率69%，白粒白軸，果皮薄，干籽粒千粒重89 g、含糖量 19.5%，春播生育期97 d。

2.2 閩雙色4號的選育

2.2.1 配合力分析 李競雄先生指出，玉米育種 “難在選系，重在組配，中心是配合力問題”[8]。玉米雜交種選育中，一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）這2個指標可為玉米的自交系選育和雜交種組配提供重要的理論依據[8,10－13]。為深入了解閩甜系G73和閩甜系AS67兩個自交系的配合力情況，2017年春季按照“溫帶種質選系×熱帶、亞熱帶種質選系”的雜種優勢模式，以5個溫帶白粒自交系（TS01-1、BS02-1、SS1、閩甜系AS67、閩甜系GS132）作母本為P1組，以4個熱帶、亞熱帶黃粒自交系（閩甜系688、閩甜系G73、閩甜系197、閩甜系X90-34）作父本為P2組，采用NCII設計組配了20個黃白雙色雜交組合進行配合力試驗。分析了參試親本及組合鮮穗產量及相關的主要數量性狀配合力（表1、2），發現閩甜系AS67的穗重一般配合力效應值最高，閩甜系G73穗重的一般配合力效應值中等，而閩甜系AS67×閩甜系G73的穗重特殊配合力效應值高[15]，說明“溫帶種質×熱帶或亞熱帶種質”的雜交模式可組配出鮮穗產量高的組 合。

表1 鮮穗產量一般配合力效應值Table 1 Effect of GCA on fresh corn yield

2.2.2 組合鑒定試驗 2013年秋季，按照“溫帶種質選系×熱帶種質選系”的雜種優勢模式，組配閩甜系G73與閩甜系AS67，于2013年冬季在海南南繁基地進行鑒定試驗，對產量和品質進行評價，發現該組合是田間鑒評篩選到的8個優良組合之一，比相鄰對照粵甜16號增產3.25%，排名第四；對品質初步鑒評，外觀和食味品質均明顯優于對照粵甜16號，并定名為 閩雙色4號（圖3）。

圖3 閩雙色4號的選育過程Fig. 3 Proceedings of Minshuangse No.4 breeding

2.2.3 品比試驗 2014年春季，閩雙色4號參加福建、廣東、廣西、浙江、上海等20個點的多點品比試驗，平均產量比對照粵甜16號增產1.91%，居參試組合第3名；品質鑒評92.0分，居第1位，明顯優于對照。2015年秋季重復20個點的多點品比試驗，閩雙色4號比對照平均增產6.28%，居參試組合第1名；品質鑒評91.5分，居第1位，明顯優于對照。

通過測交鑒定試驗和多點品比試驗，結果表明閩甜系G73×閩甜系AS67組合在產量和品質方面表現優良。2.2.4 國家區域試驗產量表現 表3列出了閩雙色4號在國家東南區鮮食玉米科企聯合體區域試驗中的產量表現，2016年平均鮮穗11 914.5 kg·hm－2，比對照粵甜16號增產2.6%，匯總的19個試驗點13增6減，增產點率68.4%。2017年平均鮮穗產量11 466.0 kg·hm－2，比對照增產6.6%，匯總的21個試驗點18增3減，增產點率85.7%。2016、2017年2年試驗平均鮮穗產量11 691.0 kg·hm－2，比對照增產4.3%，40點次31增9減，增產點率77.5%。從2年40點次的產量結果可以看出，閩雙色4號穩產性好，且較對照增產，具有較好的豐產性。

表3 閩雙色4號在國家東南區鮮食玉米科企聯合體區試中的產量表現Table 3 Yield of Minshuangse No. 4 at National Southeast Regional Trials on Fresh Corn by Science and Enterprise Consortium

表2 鮮穗產量特殊配合力效應值Table 2 Effect of SCA on fresh corn yield

2.2.5 抗性表現 2016、2017年區域試驗中的抗病性田間調查及接菌鑒定、抗倒性調查結果列于表4。在抗病性方面，閩雙色4號對莖腐病具有很好的抗性，在田間自然發病和室內接菌鑒定中均表現抗（R）。對紋枯病表現較好的抗性，田間自然發病和室內接菌鑒定中2年平均表現為中抗水平（MR）。在2年田間自然發病調查中均表現為中抗大斑病（MR）。田間自然發病調查結果為感小斑病（S），與對照相當；室內接菌鑒定對小斑病為高感（HS），略低于對照。南方銹病田間自然發病與對照相當，均為感病（S）。因此，在推廣應用該品種時，應注意：秋季適時晚播種，避開因苗期高溫引發小斑病，同時施用愛苗及凱潤等護苗和殺菌劑進行小斑病和南方銹病防治，可取得良好的防治效果。在抗倒性方面，該品種在2年試驗中倒伏倒折率均很低，平均為1.4%，優于對照品種粵甜16號（3.6%），表現較強的抗倒性。

表4 國家東南區鮮食玉米科企聯合體區試中抗性鑒定結果Table 4 Resistance of corn varieties tested at National Southeast Regional Trials on Fresh Corn by Science and Enterprise Consortium

2.2.6 品質表現 專家品嘗鑒定結果（表5），該品種2016年品質品嘗綜合評分達90.3分，2017年為90.0分，2年平均為90.2分，顯著優于對照品種粵甜16號（85.0分），并達到國家頒布的優質甜玉米品種標準（專家品嘗分≥90.0分）；經揚州大學農學院理化品質檢測，閩雙色4號兩年平均皮渣率為10.2%、可溶性總糖含量為20.2%、還原糖含量為8.3%，相比對照品種粵甜16號的理化品質（皮渣率13.3%、水溶性糖含量14.5%和還原糖含量5.7%），閩雙色4號具有皮渣率低、含糖量高的優點，同時也驗證了專家品質品嘗綜合評價結果，證明該品種為優質型品種。

表5 國家東南區鮮食玉米科企聯合體區試品質表現Table 5 Quality of corn varieties evaluated at National Southeast Regional Trials on Fresh Corn by Science and Enterprise Consortium

3 討論

通過各級試驗結果可以看出，閩雙色4號產量比對照粵甜16號高，且增產點率較高，具有較好的豐產性和穩產性；在抗病性方面，僅小斑病抗性比對照低，對其他主要病害抗性與對照相當，表現較好的抗病性；在抗倒性方面優于對照，抗倒性強；在品質方面，專家品嘗鑒定評分和理化品質檢測結果均明顯優于對照，特別是專家品嘗鑒定評分≧90.0分，達到了國家優質品種標準。因此，閩雙色4號很好地協調了品質與產量、抗性的關系，具有品質優、產量較高、抗倒性強、較強抗病性等優點，可滿足現代人追求品質生活的新要求，也可滿足生產上對新品種更新換代的需求。

在我國普通玉米育種研究中，已經建立了成熟的雜種優勢群和雜種優勢模式理論，并指導普通玉米育種取得了巨大的成就[7－8]。然而，適合我國甜玉米育種的雜種優勢群以及相應的雜種優勢模式的研究和報道較少，所涉及的相關研究也不深入，不能很好指導當前甜玉米的育種實踐。前期，筆者通過大量研究和育種實踐，在我國東南區鑒定和評價了一批溫帶（主要來自美國）、亞熱帶（主要來自我國臺灣和國內亞熱帶）和熱帶種質（主要來自泰國和越南）的品質、產量、抗性以及相應的配合力特點，發現三類種質在產量方面，相互之間具有很好的雜種優勢，而把品質、抗性及產量結合最好的模式是“溫帶種質×熱帶種質”的甜玉米雜種優勢模式。于是，本研究擴大了雜交組合的測配規模并深入進行配合力分析和鑒定，成功選育出優良甜玉米新品種閩雙色4號，證明了通過該模式確實可以把溫帶種質優良的品質和熱帶種質優良的抗性很好地結合在F1組合中，對選育品質優、產量高、抗倒性強，并兼具抗病性和適應性的甜玉米新品種具有重要借鑒意義。同時，該雜種優勢利用模式也可為我國南方亞熱帶區域甜玉米新品種選育提供參考。