沈單16號玉米雄性不育化的選育和利用

盧雪宏，薛玉鋒，路永勤，趙 云

（涇川縣種子管理站，甘肅涇川 744300）

隨著雜種優勢在作物育種上的廣泛應用，雄性不育已經成為雜種優勢利用的有效途徑。經調查，目前已在40多個科162個屬的320個種中發現了雄性不育。玉米是最早利用細胞質雄性不育的作物。利用雄性不育系配置雜交種，是保證種子純度、提高玉米產量的重要途徑，快捷而高效。自從1950年第一個玉米雄性不育系雜交種問世以來，對玉米細胞質雄性不育的研究曾經有過較大的進展，但由于認識、技術、管理等方面的種種原因，致使玉米雄性不育雜種優勢的研究和推廣利用受到嚴重影響，拉大了我國與國外的差距。至今，我國玉米雄性不育系雜交種的種植面積僅數十萬公頃，不到玉米種植面積的3%。據粗略計算，如果玉米雄性不育雜交種種植面積達總面積的35%，每年就可增收玉米25億㎏，節約勞動力150萬個工日，相應的經濟效益和社會效益非常明顯。基于這些原因，我們對春播區種植面積較大的沈單16號進行了雄性不育雜種優勢的研究和推廣利用，以期盡早實現該品種由人工雜交向自然雜交的轉變，不斷提高種子質量。

1 品種來源

玉米雜交種沈單16號是沈陽市農業科學院利用沈137和自交系K12組配的普通玉米雜交種 （沈9729），2003年2月通過國家農作物品種審定委員會審定，審定編號為“國審玉2003014”。該品種是我國目前年種植面積較大的玉米品種，推廣面積成倍數增長，當前仍然保持上升趨勢，推廣潛力較大。

父本沈137是利用含有熱帶種質的美國雜交種6JK111選育而成，具有一般配合力高、抗病性強、抗倒性強、光周期敏感、光合速率高、自身產量高、綜合農藝性狀好的特點，為沈單16號具有優異性狀打下堅實基礎，尤其是對溫光變化敏感的特性使沈單16號生育期具有很大的可塑性和廣泛的適應性。母本K12中含有黃早四血緣，是適應性較廣的育種材料之一。沈137與K12雜交拓展了國內種質與國外種質的原有雜交模式，使沈單16號表現出較強的雜種優勢，既高產又優質、既多抗又適應性廣，充分實現了高產、優質、高抗的內在統一，解決了生產上長期存在的重產量輕品質、缺少優質高產品種的普遍問題。其栽培技術要點是：（1）春播4月份土壤表層5～10㎝地溫穩定在10～12℃、土壤持水量在60%以上方可播種，畝留苗3 500株左右，全膜覆蓋時可留4000株左右。(2)氮、磷、鉀肥配合施用，出苗后30天、50天分兩次追肥，一般畝施玉米專用復合肥20～40㎏，拔節期至大喇叭口期畝追尿素15～25㎏，（3）注意防治黏蟲和玉米螟。

在無灌溉條件的區域，利用常規方法進行雜交種子生產時，仍然會因干旱母本K12在苞葉內散粉或人工去雄不及時、不徹底而引起種子純度降低，影響其雜種優勢潛力的正常發揮。為了避免或減少這一問題的發生，大量研究和實踐表明，利用母本雄性不育化制種是最經濟有效的途徑。為此，我們對沈單16號進行了母本不育化制種的研究和利用。

2 選育經過

2.1 不育化轉育

K12具有高配合力、自身產量高、品質好、抗病、抗倒性好等特性。從1995年開始以不育系CA為母本與K12雜交和連續回交，采用定向選擇成對授粉方式，即在輪回親本自交留種的同時，取其花粉與回交后代中雄花完全不育，植株性狀傾向于輪回親本的單株進行回交。到了BC3不育株率達99% （套袋測定），但株高和雄穗枝數尚有一定優勢。到了BC5植株性狀已類同輪回親本，即完成不育系K12A的轉育。而輪回親本K12則成為K12A的同型保持性。

2.2 恢復性測定

從2000-2005年連續在本縣育種點用父本沈137與母本不育系K12A不同系進行側交，每個雜交不育系列共種20行，每行20株。結果發現，沈137與母本K12不育系的其他系交配均未能獲得具有較強恢復基因的單株，說明父本沈137恢復能力極差。

2.3 母本雄性不育的應用及制種程序

常規的玉米胞質雄性不育雜交種可以分為摻和型和恢復型兩種。在雜交玉米制種田中，父本株與母本抽雄株比例即父母本的行比一般1∶4或1∶5，即由一行父本來提供花粉，這說明在群體中有80%的花粉是多余的。但是由于受溫度、光照、降水等環境影響，在保證大田生產100%結實的情況下，不育株在群體內所占比例不能超過75%，而最低又不能低于50%，否則達不到理想的效果。為了使大田風險更小，不育株率保持在60%左右較好，即3∶2為宜。

繁殖親本種子時，在母本隔離區中按1∶4行比分行種植母本保持系和母本不育系，且一半保持系推遲5～7天播種，保證正常授粉結實。生育期中要嚴格淘汰變異株、高大雜株和母本行內散粉株，收獲時先收保持系，待清理完畢后方可收獲母本不育系。原則上保持系收獲后不留在繁殖戶家中，直接拉回種子生產單位保管。總之，不育系和保持系不能存于一起或一家，以防難以辨別。獲得的母本保持系和母本不育系種子全部供制種使用。

在父本繁殖隔離區中種植父本的原種，收獲的父本種子供制種使用。

2.4 沈單16號摻和型雄性不育胞質雜交種的利用

選具備隔離條件的兩塊地或兩個制種村，一塊或一個村用K12A和父本137雜交生產不育雜交種，此過程不必去雄，所產種子不能直接用于生產；另一塊地或另一個村用正常的K12（保持系）與137雜交，其母本應該去雄，所產種子可直接用于生產。然后將所生產的兩種同型母本配制的雜交種，按照不育雜交種與可育雜交種3∶2的比例人工摻和均勻，摻和過程中一定要有專業技術人員嚴格把關，標注清楚，方可用于大田生產。

3 品種特征特性

沈單16號高抗大斑病、小斑病、莖腐病、矮花葉病、黑粉病、彎孢菌葉斑病，抗絲黑穗病、紋枯病、尾孢菌葉斑病，還具有抗旱、抗澇、耐高溫、活稈成熟等特點。幼苗葉片深綠，葉鞘紫紅。株高280cm左右，穗位高120～130cm，穗長20～25cm，穗行數16或18行，行粒數40粒左右，穗軸紅色，果穗筒形，苞葉上長小葉。籽粒橙黃色，半硬粒型，百粒重34.9～40.0g。春播生育期135天左右，容重777g/L。產量表現：2006-2007年兩年畝產分別為840kg、816.8kg，而我們轉育成的CA沈單16號完全具備上述特征特性外，雄穗不育化，雌穗早吐絲二三天，無禿頂出現。一般玉米大田散粉末期雌穗才吐絲，往往因氣候不良導致禿頂出現，因此，一部分雌穗早吐絲極有利于結全實。經過多年試驗，配制的不育雜交種與同型保持系配制的可育雜交種產量等同或有明顯提高。因此，正常胞質和不育胞質雜交種均可使用。

4 結論

經多年研究表明，玉米雄性不育的利用在理論上是成熟的，技術上是可行的。當前，生產上推廣的玉米雜交種常因制種時的混雜而造成不應有的損失。采用雄性不育化制種程序既省工又保證了種子純度，降低了種子生產成本，更有利于集約化經營。

CA沈單16號在大田生產中摻入40%的同名正常可育雜交種來提供正常花粉，滿足大田花粉的需要，或用半不育化制種方式1∶1均勻摻和可直接投放生產應用。

利用玉米雄性不育系不僅免去人工抽雄，而且在制種隔離安全、父本純度高的情況下，父本種子可以連用，減少了隔離區數目，降低了制種成本。所以，利用不育化制種是生產雜交種子既經濟質量又有保證的有效途徑。

[1]馬春紅，李九云，鄭積德，等.3個自選玉米雜交種雄性不育化育種過程及其利用[J].玉米科學，2005，13（4）：30 ～ 33.

[2]盧雪紅，劉書林，趙秀霞.K12雄性不育系的選育和利用[J].玉米科學，2003，11（1）：25，29.