基于籽粒機收玉米品種新單68 的選育及其種質資源創新模式探索

洪德峰 馬俊峰 衛曉軼 馬 毅 魏 峰 張學舜 白東升 郭全根 史大坤 楊海峰

（河南省新鄉市農業科學院，新鄉 453002）

20 世紀80 年代，研究人員就指出種質資源遺傳基礎狹窄成為我國玉米育種的限制因素[1]，市場上推廣的玉米品種多以稀植大穗為主，產量一直在4500～5600kg/hm2范圍之間。進入21 世紀，隨著鄭單958 的審定及推廣，耐密、高產、抗逆成為市場流行品種的主要特點[2]。國外雜交種進入我國后，憑借其獨特的優點迅速在我國玉米種子市場占據一席之地，特別是適宜全程機械化操作的玉米品種，快速改變了依靠人工勞作的作業方式，如美國先鋒公司鐵嶺先鋒分公司研發的先玉335 等一批優良品種，在短短幾年的時間里迅速占領玉米種業市場[3]。這些品種耐密植、生育期適中、綜合抗性好、豐產性好、后期籽粒脫水快，適宜機械收獲。受種質資源限制，我國玉米育種工作者進行了大量模仿育種，特別是先玉335、鄭單958 等品種審定后，大量的近仿品種問世。為了拓寬本土種質的遺傳多樣性、突破資源限制，科研人員引進和馴化了熱帶、亞熱帶玉米種質，這些種質遺傳變異性廣泛，具有抗病蟲害、耐高溫陰雨等優點，是黃淮海夏玉米區育種不可多得的異源種質[4-8]。

河南省新鄉市農業科學院在保持本土優質材料的基礎上，廣泛引進早熟、耐密的種質資源，對本土種質資源進行改良和創新。同時，加大對國外材料的改良和創新選育力度，形成了不同于黃淮海區的雜種優勢新模式——X 系×黃熱系[9]，選育出優質、高產、抗逆、廣適的機收玉米新品種新單68。該品種于2017 年通過河南省機收組首批審定（豫審玉2017023），2018 年通過國家黃淮海夏玉米區機收組審定（國審玉20180297）。

1 親本來源及選育過程

新單68 是以新美026 為母本、新69 為父本，于2008 年冬季組配而成。新美026 是河南省新鄉市農業科學院從河南農業大學引進的美系綜合群體中經連續多代自交選育而成，歸屬于X 系。新69 是用自選系新6 與浚926 雜交，經連續多代自交選育而成。新6由2001年河南省夏玉米生產試驗種A（浚單18）進行自交后加入含熱帶種質的8085 泰及昌7-2 選育而成。2009 年初篩出新單68 組合，2010 年、2011 年分別通過品系鑒定及產比試驗，2013 年參加河南省機收組品種比較試驗，2014-2015 年參加河南省機收組區域試驗，2016 年晉級河南省機收組生產試驗，同年參加河南農科聯合體區域試驗，2017年續試且晉級河南農科聯合體生產試驗并通過河南省審定，2018 年通過國家黃淮海夏玉米區機收組審定。其選育系譜見圖1。

圖1 新單68 及親本選育圖譜

在制定育種目標時，考慮到未來機械化發展方向和進程，將適于全程機械化作業作為選育品種的首要目標。育成的品種不僅要適于機械化播種、機械化中耕除草，更要適于機械化收獲，尤其是適于田間直接收獲籽粒，只有這樣，育成的品種才更具廣闊的應用前景。在父本新69 的選育上，利用黃淮海區本土優異自交系昌7-2 進行回交，在保留其配合力高、適應性強等優點的基礎上，利用含有熱帶優異基因的自交系8085 泰來改良其穗位高、成熟偏晚、后期籽粒脫水慢等缺陷，而后再次用昌7-2 雜交，保留早熟、抗逆和高配合力等優良性狀，培育出遺傳基礎豐富的自選系新6，在后續的改良中加入浚926，加大對株型的選擇，培育出高產耐密植自交系新69。母本新美026 則直接利用引進的美國綜合材料連續多代自交選育而成。在選育進程中，除考慮自交系配合力高的特點外，同時兼顧考慮了適應性、熟期及籽粒脫水速率等優點[10-11]。

2 產量及穩產性表現

2.1 河南省試驗2014 年參加河南省機收組67500 株/hm2的區域試驗，新單68 每hm2平均產量達到10358.55kg，較對照鄭單958 增產10.11%，在該組13 個參試品種中居第2 位；2015 年續試，平均產量達到11243.70kg，較對照鄭單958 增產15.49%，居20 個參試品種的第8 位；2016 年參加河南省機收組生產試驗，平均產量為9121.50kg，比對照鄭單958 增產4.77%，居6 個參試品種第3 位。

2.2 聯合體試驗2016 年參加河南農科聯合體75000 株/hm2的區域試驗，每hm2平均產量達到9841.95kg，較對照鄭單958增產3.88%，居13個參試品種第3 位；2017 年續試，平均產量為9976.50kg，較對照鄭單958 增產5.10%，居14 個參試品種第4 位；2017 年參加河南農科聯合體生產試驗，平均產量達到9222.00kg，較對照鄭單958 增產3.50%，居4 個參試品種第2 位。

2.3 穩產性分析新單68 在不同生態類型區中，表現出了突出的穩產性。由表1 可知，河南省2 年區域試驗中，增產點率均達100%，河南省生產試驗中增產點率為84.60%，同時新單68 的Shukla 變異系數都小于對照鄭單958，說明新單68 在河南區域內，其穩產性超過鄭單958。在河南農科聯合體試驗中，新單68 的增產點占比為71.11%～82.50%，同時新單68 的Shukla 變異系數都大于對照鄭單958，表明新單68 的穩產性在大范圍內低于鄭單958，比較全部參試品種，新單68 的Shukla 變異系數低于大部分參試品種，說明新單68 的穩產性居中上游水平。

表1 新單68 穩產性表現

3 品種特征特性

3.1 籽粒機收特性及灌漿表現國家機收組玉米品種審定標準規定，產量增產率高于3.0%，倒伏倒折率之和低于5.0%，含水量低于28%，雜質率低于5%，破碎率低于5%。由表2 可知，新單68 在河南省的3 年試驗，各個指標都達到規定標準。新單68在河南農科聯合體試驗中，僅2016 年的倒伏倒折率之和略高于5%的標準，2017 年的區域試驗和生產試驗，籽粒含水量和倒伏倒折率之和都達到機收品種審定標準。河南省試驗中新單68 籽粒機收性狀優于大部分參試品種。夏來坤等[12]研究不同夏玉米品種及其密度對籽粒機收質量的影響，結果表明：新單68 破碎率較低，雜質率低，含水量最低。新單68 在黃淮海夏玉米區生育期在102～103d 之間，較對照鄭單958 早熟0～3d，機械收獲時，能達到生理成熟，符合機收標準。

表2 新單68 籽粒機收特性綜合表現

根據河南省新鄉市農業科學院連續3 年的灌漿速率測定試驗結果，新單68 的籽粒鮮重在授粉后24d、38d 高于鄭單958，授粉0～24d 鮮重快速增加，至45d 時達最大值（42.22g/100 粒）；授粉0～31d 籽粒干重持續高于鄭單958，與籽粒鮮重一樣，籽粒干重也在45d 時達到最大值（29.58g/100 粒）；授粉后0～24d 籽粒快速膨脹進行擴容增庫，授粉后38d 籽粒體積達到最大值（32.33mL/100 粒）[13]。

3.2 抗病性表現結合河南省及河南農科聯合體試驗結果，新單68 在自然發病條件下，大斑病1～3級，小斑病1～3 級，彎孢菌葉斑病1～5 級，瘤黑粉病0，莖基腐病5.5%，粗縮病0.1%，矮花葉病毒病1～3級，銹病1～5 級；經河南農業大學植物保護學院田間人工接種鑒定，莖腐病（青枯病）5 級，小斑病3級（病情指數21.6），彎孢菌葉斑病5 級（病情指數49.5），瘤黑粉病1.0%，穗腐病5 級，銹病5 級（病情指數52.0）。綜合人工接種和田間自然發病情況，新單68 對主要病害的抗病性達到抗或中抗水平，符合綠色優質品種中的抗病品種標準。

3.3 其他優良特性目前玉米生產中投入了大量的化肥，肥料利用效率低且易造成農產品中氮殘留超標。CIMMYT 通過輪回選擇提高群體的氮利用效率，KWS 公司的氮高效品種在產量持平的情況下可減少30%的氮肥用量，國內也開展了玉米種質的氮利用效率研究，發掘出一些氮利用效率較高的種質。楊豫龍等[14]研究表明新單68 屬于氮雙高效型（在高氮和低氮水平下籽粒產量均高于平均值）品種。新單68 的氮素雙高效特性及抗病性特性非常契合玉米生產提出的“雙減”措施的品種需求。夏來坤等[12]研究表明新單68 適宜種植密度為60000～90000 株/hm2，耐密性狀較好，說明單株個體與群體綜合調節能力較強。

經農業農村部農產品質量監督檢驗測試中心（鄭州）檢測，新單68 粗蛋白質含量10.84%，粗淀粉含量74.01%，賴氨酸含量0.34%，粗脂肪含量4.20%，容重786g/L。

4 種質改良創新的思考與探索

4.1 種質資源創新我國玉米產量每次大幅的提升，都伴隨著優良品種的更替，更離不開優異種質的引進與改良創新，特別是國外雜交種及種質資源的引進，如78599、Mo17、B73 等，育種家利用它們進行創新改良，選育出一批遺傳基礎豐富的骨干自交系。熱帶與亞熱帶玉米種質具有根系發達、抗病性及抗逆性強等優點，通過回交轉育或其他方法將熱帶與亞熱帶優異種質導入溫帶種質資源中，可以選育出適宜利用的骨干優良自交系[15-19]。如陳洪梅等[4]利用熱帶亞熱帶種質通過連續回交的方法，改良溫帶玉米自交系，得到具有抗病性增強、莖稈堅韌、產量增加、耐旱及脫水速度快等優勢的自交系。沈陽市農業科學院將熱帶種質導入到溫帶種質中，選育出沈218、沈118 等優異自交系。河南省農業科學院把泰國玉米血緣導入8085 自交系中，育成含有50%熱帶種質的BT1（即8085 泰）自交系。北京市農林科學院王元東等[20]利用構建的黃歐系群體選系，與鄭58、MC01 等進行測配，選育出一批高產、耐密、宜機收的玉米新品種。四川農業大學將玉米野生近緣材料大芻草、多年生玉米等導入我國玉米種質，培育出抗性較強的新材料。育種實踐結果顯示，利用熱帶亞熱帶種質及歐美國家資源的遺傳多樣性廣、優異性狀基因頻率高的特性，可以拓寬溫帶種質基礎，豐富其遺傳多樣性，是一條拓寬我國玉米種質遺傳基礎的重要途徑，一定程度上解決了玉米種質資源“卡脖子”問題。

河南省新鄉市農業科學院利用浚單18 為基礎材料，加入含有熱帶種質的8085 泰自交系，利用昌7-2 進行雜交，選育出新6；而后與含有昌7-2 血緣的浚926 進行雜交，進行連續多代自交選擇，選育出黃熱系新69；同時再次利用昌7-2 回交，選育出另外一個優良的黃熱系新01A3；利用新01A3 導入浚926、5237 等自交系，用新01A3 進行回交，選育出新4095 自交系、新ANA-4567 等優良自交系。

4.2 本土雜優模式的探索國外在玉米雜交種的選育上，特別是美國的育種者或公司利用的雜優模式為BSSS×non-BSSS，我國推廣面積最廣的雜交種先玉335 就是利用該模式選育而成的。自張世煌[9]提出簡化自交系分類后（父本群、母本群），國內育種者開始探索簡化玉米雜優模式。趙久然[21]提出新的雜優模式：X 群×黃改群，分子遺傳分析發現X 群種質由BSSS 和Iodent 構成，其中Iodent 成分更多一些，說明利用國外材料直接進行選系或改良創新選系，與國內本土優勢強的黃改群有較強的雜種優勢，利用該模式選育出京科928、京農科968、京農科828、MC121 等一批優良玉米雜交種。

河南省新鄉市農業科學院自2000 年開始引進河南農業大學的美系綜合材料，經過多代自交選擇，選育出新美026、新美09、新DM26 等自交系，同時對國外優良雜交種X1132X 的親本等材料進行改良創新，選育出新534、新LP269、新XF806、新CY1535 等優良自交系。現已利用上述材料與自選黃熱系雜交，選育出玉米雜交種新單61（新美09×新01A3，國審玉20180120、國審玉20210048、豫審玉20180040）、新單58（新美09× 新4095，國審玉20190238）、新單68（新美026×新69，國審玉20180297、豫審玉2017023）、新單65（新美026×新4095，國審玉20190003）、新單88（新XF806×新69，國審玉20210064）。新組合新單98（新DM26× 新6）、新 單101（新CY1535× 新ANA-4567）分別參加河南科企共贏聯合體生產試驗、國家良種重大科研聯合攻關區域試驗，從實例中印證了該模式的可行性。

4.3 外引材料改良創新利用的思索利用連續回交選育的方法，可以將熱帶、亞熱帶材料導入溫帶系中，獲得抗性增強、適應性廣、配合力高、早熟、脫水快的優良黃熱系，是一條拓寬種質資源遺傳基礎的有效途徑。陳洪梅等[4]通過此方法選育出YML598、YML58 等優良黃熱系。新6、新69 及新01A3 等溫熱自交系選育的過程中，利用高壓逆境條件、早代測定、測用結合的方式，加強對目標性狀的選擇力度，最終選育出耐密、抗逆、早熟、高產、宜機收的自交系。母本材料的選擇中，直接或間接利用國外種質進行改良和選系，特別是歐美材料，在加大逆境壓力條件下，選擇適應性強、脫水速率快、抗性好、早熟的自交系。王元東等[20]直接利用美國商業雜交種X1132X 選育出京24、京MC01 等系列X 系。依據育種家的育種實踐，在改良利用母本材料上，加大對BSSS 和Iodent 的研究利用，除保持籽粒快速脫水性狀外，加強抗逆性、早熟性及產量性狀方面的選擇，可以滿足選育高產、優質、抗病、抗蟲、耐逆、高效、宜機收的突破性新種源的需求[22-23]。在雜優模式的探索中，以二群論為基礎，固守本土優良自交系，加入熱帶、亞熱帶、歐美等材料，選育黃熱系、黃歐系、黃旅系等父本群；利用遺傳距離遠的X 系為母本群，可選育出適宜機收的高產、抗逆、優質玉米新品種。

文中部分數據采用河南省試驗數據及河南農科聯合體區域試驗和生產試驗數據，特此致謝！