谷子高度雄性不育系高51A 的選育與應用研究

李會霞 田 崗 劉 鑫 劉 紅 王振華 鄭向陽

（山西農業大學谷子研究所，長治 046000）

谷子（Setaria italica（L.）P.Beauv.）是C4作物，但是與玉米、高粱等C4作物相比產量偏低。利用雜種優勢是大幅度提高谷子產量的有效方法之一，20世紀60 年代育種家們就開始了谷子雜種優勢利用研究。谷子每穗穎花數量大，開花不整齊且花器很小，人工去雄生產雜交種極其困難，同時利用化學殺雄也存在很多弊端，如殺雄效果不理想或多次殺雄影響柱頭正常授粉結實等。因此，選育不育系是谷子利用雜種優勢最有效的手段，但目前為止，谷子還未做到三系配套。現有谷子不育系大多屬于高度雄性不育系，有5%～10%的自交結實率，可以用來繁殖不育系；生產上生產谷子雜交種只有不育系和恢復系，故稱之為高不育“二系法”雜交種生產[1-3]。

在谷子高度雄性不育系選育方面，張家口農業科學院和山西農業大學谷子研究所（原山西省農業科學院谷子研究所）做了大量工作[4-7]。2000 年以前山西農業大學谷子研究所也選育出多個谷子高度雄性不育系[8-9]，但因不育系大多屬于春播中晚熟類群，與恢復系類群基本一致，配置的雜交種雜種優勢不明顯；后來利用河南、河北等夏播類型品種進行雜交轉育，選育出多個夏播類型的不育系，提高了雜交種的優勢幅度。這些不育系中就包括配合力高、抗逆性強的不育系高51A。

1 谷子高度雄性不育系高51A 的選育

1.1谷子高抗、高配合力高度雄性不育系選育思路2000 年前后育種技術手段比較落后，山西農業大學谷子研究所育種科研人員根據親本來源及株高、抽穗期等農藝性狀表現，對親本種質進行了大致的類群劃分，把谷子種質資源劃分為兩大類，夏播早熟類群和春播中晚熟類群。然后篩選夏播早熟類群中抗病性好、農藝性狀優良的親本對高度雄性不育系進行雜交轉育F1，選可育株（真雜種）自交轉育F2，盡量多地篩選性狀優良單穗套袋自交，在后代中系譜法選育新不育系；也可篩選農藝性狀表現接近原父本的優異不育單株與原親本回交，BC1F1選擇可育株自交，BC1F2篩選優良不育單株自交多代，系譜法選育新不育系；不育株系從F4篩選優異穗行與春播中晚熟、抗拿捕凈除草劑谷子品系進行測配，結合一般配合力篩選優異高抗穗行自交，穩定后即為穩定不育新品系。然后用其與春播中晚熟恢復系大量測配組合，鑒選高抗、強優勢雜交組合參加區域試驗，登記并應用于生產。此技術選育谷子不育系，采用邊分離、邊穩定、邊測配的方法篩選高配合力強優恢復系，在一定程度上縮短了育種年限，具有一定的創新性。

1.2谷子高抗、高配合力高度雄性不育系高51A選育過程高51A 是山西農業大學谷子研究所2015 年選育的谷子高度雄性不育系。2012 年利用高236A 不育系為母本材料，與矮稈、抗病優良品種（系）安5498 進行雜交，冬天在海南種植F1，選可育單株收獲。F2出苗后隨機留苗，開花期觀察花粉育性，將植株較矮、性狀優異的不育單穗套袋自交，成熟后單株收獲、單穗脫粒，收獲后對米質進行鑒定。2013-2015 年種植其F3～F6穗行（冬天海南加代）。2014 年篩選出本組合的5 個穗系與6 個西北中晚熟區抗拿捕凈谷子品系進行不完全雙列雜交，配制出30 個組合。2015 年根據各組合產量結果測定不育穗系的一般配合力（表1）。2015 年選擇優異、高配合力且表現穩定的穗系定名為高51A。2016 年對高51A 進行擴繁，同時進行強優組合選配工作（圖1）。

圖1 高51A 的選育過程

表1 2015 年不育系的一般配合力測定結果

2 高51A 的特征特性

幼苗深綠色，葉鞘綠色，株高中等，約120cm；生育期118d，中晚熟類型；穗型筒形，穗長22.0cm，穗粗2.8cm，穗子松緊度中等，短岡毛。葉片細長，上沖性好。分蘗數1～2 個，分蘗成穗率高，自交結實率8%～10%。籽粒淺黃色，米色亮黃、粳性。田間表現中抗白發病，高抗谷瘟病、黑穗病。

3 高度雄性不育系高51A 的應用研究

3.1高51A所配組合的整體表現2016 年利用高51A 與西北中晚熟抗拿捕凈除草劑品系配置組合103 個，2017 年種植F1，間比排列，2 次重復，小區面積12.6m2。3 葉1 心期田間噴施拿捕凈去除假雜種苗，成熟后小區全部收獲測定產量。小區產量高于對照長農35 號的有64 個，其中產量高于對照15%以上的組合有8 個（表2），高51A 表現出了良好的配合力。

表2 高51A 的優勢組合

3.2優勢組合篩選與登記經2017-2018 年田間農藝性狀、抗病性調查和產量結果測定，高51A×K410 是一個抗病性好、豐產性好的理想組合，其穗子長筒形，成熟期上籽好，綠葉黃谷穗，熟相好。2017 年田間鑒定和2018 年所內品比試驗，分別比對照長農35 號增產18.3%、22.8%，定名為長雜谷333。2022 年9 月通過非主要農作物品種登記，登記編號：GPD 谷子（2022）140131；2023 年3 月轉讓給山西德利農種業有限公司進行開發推廣，轉讓費20 萬元。

長雜谷333 的抗逆性優良。聯合鑒定試驗中，田間自然鑒定抗旱性、耐澇性均為1 級，抗倒性、谷銹病、紋枯病均為2 級，谷瘟病為3 級，白發病發病率為2.32%，紅葉病發病率為1.33%，線蟲病發病率為0.56%，蛀莖率為5.42%，其他病害未見發生。2021-2022 年經河北省農林科學院谷子研究所抗病鑒定，該品種抗白發病（R），中抗谷瘟病（MR）。

長雜谷333 于2019-2020 年參加國家西北區中晚熟組聯合鑒定試驗，2 年每hm2平均產量6249.8kg，比對照長農35 號增產26.83%，居參試品種第1 位；2019 年聯合鑒定試驗中，平均產量5866.5kg，比對照長農35 號增產26.67%，居參試品種第1 位；2020 年續試，平均產量6633.0kg，比對照長農35 號增產26.98%，居參試品種第1 位；2 年14點區域試驗全部增產，增產幅度為1.44%～59.27%，增產點率100%。2022 年長雜谷333 在呂梁、忻州等地示范20 多hm2，平均產量7950kg/hm2，表現優良。

4 高51A 的改良方向

降低株高是高51A 的主要改良方向。高51A株高120cm 左右，在常規種生產中，此株高為適宜類型，但在不育系中，株高屬偏高類型，因為不育系在配置組合時，父本株高要求高于母本20cm 以上以便于異交授粉，有利于制種產量提高，而株高又是加性效應為主的農藝性狀，雜交種的株高較高，不適于機械化收獲。因此，下一步研究中，應在保持高配合力的前提下，適當降低高51A 的株高，以便鑒選中矮稈、宜機收的雜交種用于生產。

降低株高可以通過與矮稈品系進行雜交，在F2中選擇優異矮稈不育單株，連續自交5～7 代完成；也可以采取理化誘變的方法進行，其中甲基磺酸乙酯（EMS）誘變是行之有效的方法之一[10-11]，從誘變后代中鑒選優異矮稈不育單株自交多代，即能選育出與原不育系近似的矮稈不育系，以便組配出更具市場潛力的雜交種用于生產。