玉米種質創新及新品種G 592的選育

鄭向陽， 王國平

(山西農業大學谷子研究所， 山西 長治 046011)

玉米是我國的大宗農作物，其用途廣泛，不僅是糧食作物，也是戰略物資。玉米種質改良和新品種選育是玉米產業發展的基礎，而創新出遺傳基礎豐富且配合力高的自交系是玉米育種工作的中重中之重[1]。在自交系的選育手段上已有不少的方法，且取得了一定的成效[2-5]，但突破性的成果不多。進年來興起的化學誘變育種技術在許多作物的品種改良上起到了獨特的作用，該項技術能在DNA水平上誘發基因突變，產生一般常規育種方法難以獲得的新類型、新性狀，誘變育種往往會導致比同源或異源轉基因更大的改變。甲基磺酸乙酯(EMS)被認為是在眾多的化學誘變劑中應用最好的誘變劑[6]，在水稻、大豆、小麥、高梁、花生等作物上都取得了突破性進展[7-10]。EMS誘變創造新的玉米自交系已被大量的試驗證明是有效的[11-15]，其主要方法是處理花粉[12-15]或通過處理花絲而誘發變異[11-12]。應用常規系圃選育法結合EMS花粉管通道處理技術[16-18]，再應用常規系圃法進行玉米新種質的創制，并成功選育出玉米新品種G 592，為玉米自交系選育提供了新方法。

1 矮桿玉米自交系08 H 67-2的選育及遺傳規律分析

1.1 自交系08 H 67-2的選育思路

鄭單958是我國玉米種植面積最大品種，為我國的玉米產業做出了很大貢獻。山西農業大學谷子研究所選育出的玉米自交系長A 37和昌7-2之間有配合力，但不突出。鄭58自交系株型較上沖、耐密性強、產量較高，但抗病性較弱、果穗細小、籽粒較大；長A 37自交系株型清秀、上沖、抗病性好，但耐密性差、穗粗大、籽粒較少。這兩個自交系同為Reid種質，在性狀上又相互互補，以(鄭58×長A 37)的雜交種為基礎材料進行新的自交系選育[19]。

1.2 自交系08 H 67-2的選育方法

以(鄭58×長A 37)的雜交種為基礎材料應用系圃法先進行選育，在選育的過程中根據育種目標進行單株和穗行的選擇。選擇出的單株基本接近育種目標時，用EMS化學誘變劑對花絲進行處理，應用花粉管通道法引發變異。與以往的用EMS化學誘變劑處理穩定的自交系[11-15]而誘發變異不同，對即將穩定而又有差異的具有豐富基礎基因的材料進行的化學誘變，這樣既能創造出新類型、新性狀，而且也便于利用[19]。

1.3 自交系08 H 67-2的遺傳規律分析

應用40個常規玉米自交系和08 H 67-2進行雜交，然后再用08 H 67-2進行回交，對F2代和BF1代的植株高度進行調查，研究其株高的遺傳規律。結果表明，08 H 67-2是一個屬于隱性單基因控制的、受外界環境影響比較小的穩定的矮生類型新自交系[20]。

1.4 自交系08 H 67-2對F1代株型的影響

以矮桿玉米自交系08 H 67-2為母本與14個父本雜交，研究08 H 67-2對F1代雜交種株高、穗位高、棒三葉及旗葉的葉片長和寬的影響。結果表明，用矮桿自交系08 H 67-2組配的F1代雜交種，株高、穗位高降低，穗位以上葉片數增多，棒三葉更緊湊，有利于雜交種種植密度的提高，是玉米理想株型育種的一個成功典范[21]。

G 592的親本選育系譜圖

1.5 自交系08 H 67-2株型性狀一般配合力分析

通過以矮桿玉米自交系08 H 67-2為母本，株型差異比較大的14個自交系為父本進行雜交，對雜交后代F1及父本的棒三葉和旗葉的性狀進行系統研究來分析08 H 67-2株型的一般配合力。結果表明，08 H 67-2的株高、穗位高、旗葉寬和穗下葉長4個性狀的一般配合力小，特別是對株高的一般配合力最小；對棒三葉和旗葉的葉寬的一般配合力最大，其次是對穗位以上葉數的一般配合力也比較大，為形成結構合理的株型以增加種植密度從而增加群體來提高玉米產量奠定了基礎。

1.6 自交系08 H 67-2穗部性狀一般配合力分析

通過以矮桿玉米自交系08 H 67-2為母本，穗部性狀差異比較大的30個自交系為父本進行雜交，對雜交后代F1的穗長、穗粗、穗行數、行粒數和出籽率等產量性狀進行了系統研究來分析08 H 67-2穗部性狀的一般配合力。結果表明：矮稈玉米自交系08 H 67-2對雜交F1代穗部性狀的一般配合力從大到小為：穗粗>產量>穗行數>穗長>行粒數>出籽率。為有目的地組配雜交組合及進一步選擇優良自交系基礎材料提供了依據，提高了選育效率[22]。

該自交系的優點突出，利用價值比較大，品種權號為CNA 20130908.4。

2 玉米新品種G 592的選育

2.1 G 592親本選育

2.1.1G 592母本15 G 505選育的路線

矮桿玉米自交系08 H 67-2的一般配合力比較高，用其組配的雜交種在生產上沒有突出的表現，主要因為其抗穗腐的能力比較弱。為此用高抗穗腐的親本WR 335與其雜交，為了保持其高配合力，再用08 H 67-2進行回交。

2.1.2G 592父本08 Y 092選育的路線

用中大穗型，紅軸的自選系長A 513對昌7-2進行改良。

2.1.3G 592的親本選育過程

母本15 G 505是以長08 H 67-2為母本，WR 335為父本于2008年雜交，2009年再以長08 H 67-2為父本進行回交，然后采用系譜法經過連續8個世代山西、海南穿梭自交選育而成。

父本08 Y 092是以長A 513為母本，以昌7-2為父本，2008年冬再以昌7-2進行回交。采用系譜法經過連續8個世代山西、海南穿梭自交選育而成。

2.1.4G 592的親本的特征特性

母本15 G 505在長治種植生育期(出苗-成熟)110 d，幼苗葉鞘紫色，子葉卵圓形；總葉片數18片，株高180 cm，穗位高100 cm；分枝數2～3個；護穎綠色，花藥黃色，花絲綜色；果穗筒型，穗長12.3 cm，穗行數14～16行，行粒數24粒左右，穗軸紅色，籽粒淺黃色，半馬齒型，出籽率85.7%。成株株型緊湊。

父本08 Y 092在長治種植生育期(出苗-成熟)112 d，幼苗葉鞘紫色，子葉卵形；株形半緊湊，總葉片數18片左右，葉色濃綠；株高165 cm，穗位高102 cm；雄穗分枝數5～8個；護穎綠色，花藥黃色；花絲淺紅色，果穗筒型，穗長12.5 cm，穗軸紅色，籽粒黃色，硬粒型，出籽率82.1%。

2.2 G 592雜交種選育

2.2.1G 592雜交種選育過程

G 592是由山西省農業科學院谷子研究所于2013年以15 G 505為母本、08 Y 092為父本進行雜交選育的玉米新品種。2014年和2015年進行鑒定和品比試驗，比對照鄭單958增產明顯；2016年在山西省內進行多點品比試驗，表現為產量高、抗性好，比對照鄭單958增產5.66%；2017年參加山西省多點品種比較試驗，產量平均比對照鄭單958增產5.9%。

2.2.2G 592參加區域試驗和生產試驗結果

2018年，參加山西省南部復播玉米區區域試驗，平均產量為655.2 kg·(667 m2)-1，比對照鄭單958增產4.2%。2019年，參加山西省南部復播玉米區區域試驗，平均產量為736.3 kg·(667 m2)-1，比對照鄭單958增產4.0%。兩年平均產量為695.8 kg·(667 m2)-1，比對照增產4.1%。2019年，參加山西省南部復播玉米區生產試驗，平均產量為709.7 kg·(667 m2)-1，比對照鄭單958增產2.2%。

2.2.3G 592抗病性

2018和2019年，抗病性接種鑒定綜合結果表明，G 592感穗腐病，感莖腐病，中抗絲黑穗病，中抗大斑病，感矮花葉病。

2.2.4G 592品質

2019年農業部谷物及制品質量監督檢驗測試中心(哈爾濱)檢測，容重766 g·L-1，粗蛋白9.49%，粗脂肪4.72%，粗淀粉74.24%。

2.2.5G 592特征特性

山西省南部復播玉米區生育期108 d左右，比對照鄭單958早1～2 d。幼苗第一葉葉鞘淺紫色，葉尖端卵形，葉緣白色。株形半緊湊，總葉片數21片，株高262 cm，穗位103 cm，雄穗主軸與分枝角度小，側枝姿態上沖，一級分枝5～10個，最高位側枝以上的主軸長30 cm，花藥土紅色，穎殼綠色，花絲淺紅色。果穗筒型，穗軸紅色，穗長17.8 cm，穗粗5.1 cm，穗行17.5行，行粒數35.9粒，籽粒橙色，粒型半硬型，籽粒頂端橙黃色，百粒重33.3 g，出籽率81.5%。

2.2.6G 592的審定情況

2020年G 592通過山西省農作物品種審定委員會的審定(編號：晉審玉20200109)。該品種最大的優點是耐密性強，品質好，容重高，適應性廣。目前已參加了河南、河北、山東、陜西和安徽等省的引種試驗。

3 小 結

玉米新品種的選育首先是自交系的創新。本項研究中在確定了育種目標的基礎上，以(鄭58×長A 37)的雜交種為基礎材料，先應用系圃法先進行選育，在選育的過程中根據育種目標進行單株和穗行的選擇。選擇出的單株基本接近育種目標時，用EMS化學誘變劑對花絲進行處理，引發變異。該方法應用了“系圃法+化學誘變”的方法，既鎖定了育種目標，又縮短了育種年限，快速地選育出了矮桿玉米自交系08 H 67-2。親本穩定后，先進行測試，確定有利用價值時，對其進行了遺傳規律分析、對F1代株型的影響分析、株型性狀一般配合力分析和穗部性狀一般配合力分析的深入研究，為該自交系的應用打下了堅實的基礎，并進行了新品種保護，保護了知識產權。

矮桿玉米自交系08 H 67-2的一般配合力高，但由于抗穗腐病的能力弱，直接應用于生產有一定的差距，以其為基礎材料和別的材料進行雜交和回交轉育，選育出了可以直接應用于生產的新自交系15 G 505。以15 G 505為母本，08 Y 092為父本組配的雜交種G 592，參加了山西省南部復播區的品比試驗、區域性試驗和生產試驗，2020年通過了審定，因其有耐密性強、品質好、容重高、適應性廣等優點，一經審定就參加了河南、河北、山東、陜西和安徽等省的引種試驗。

在玉米自交系的選育中，應用“系圃法+化學誘變”的方法是可行的。對選育出的自交系先進行配合力的測定，確定有利用價值后，然后對其組配的雜種F1代進行系統的研究，便于有目的的利用該自交系。