超高產玉米‘浚單29’選育的創新思路

王良發，張守林，孫永霞，趙 博，盧瑞乾，張志方

（1鶴壁市農業科學院，河南鶴壁458030；2河南省農業科學院，鄭州450002）

0 引言

黃淮海地區是中國玉米種植的主要區域之一，其玉米生產對中國糧食安全起著重要的作用。該區域主要的種質資源為塘四平頭和改良瑞德。從近15年的省審及國審玉米品種選育報告及保護信息來看[1]，黃淮海區域父本自交系以黃改系‘昌7-2’、‘LX9801’、‘京24’及衍生系為主[2-3]；母本以‘478’及其衍生系為主。中國第一大玉米品種‘鄭單958’的父本是‘昌7-2’[4]，第二大品種‘浚單20’的父本‘浚928’是‘昌7-2’的衍生系[5]；山東農科院選育的魯單系列品種父本主要是‘LX9801’及其衍生系[6-8]；北京農科院選育的京科系列品種父本來源于‘京24’、‘昌7-2’、‘LX9801’等黃改系所構建的基礎材料選系[9-11]。‘鄭單 958’、‘浚單 20’、‘偉科702’[12]、‘中單909’[13]、‘隆平206’[14]、‘華農18’等黃淮海主推品種的母本均為‘鄭58’及其改良系。

黃淮海地區一年兩熟的種植模式限制了晚熟大穗品種的推廣[15]。通過縮短生育期，提高種植密度，從而達到單位面積玉米產量增長的育種方法逐漸在該區域推廣開來。近年來極端天氣頻發，在玉米生長期內經常遭遇開花期氣溫高、狂風暴雨等災害性天氣，造成玉米生產波動較大[16]。主要病害莖腐病、大斑病、小斑病、玉米螟等危害嚴重[17-19]。這就要求育種單位選育的品種抗逆性強，適應性廣，生育期適當提前，產量高。

根據黃淮海地區玉米生產需求，在選育‘浚單29’時制定的育種目標為：一是超高產，1 hm2以上小面積超高產攻關田產量要達到15000 kg；二是耐密植，適宜種植密度可達67500株/hm2；三是抗逆性強，耐高溫、抗倒伏、抗青枯病等黃淮海地區常發的主要病害；四是品質優，品質達到普通玉米國標一級；五是易制種，制種產量達6000 kg/hm2以上。

鶴壁市農業科學院在選育‘浚單29’之前已選育出‘浚單18’、‘浚單20’等國審品種。‘浚單18’是以自選系‘浚248’為母本，‘浚926’為父本選育而成；‘浚單20’以‘浚9058’為母本，‘浚928’為父本選育而成，2個品種雜交模式均為瑞德×塘四平頭。‘浚單18’產量高，品質好，但種植密度小，推廣密度一般不超過52500株/hm2，生育期較長，比‘鄭單958’晚4天。‘浚單20’由于結實性好，產量高，一度成為繼‘鄭單958’之后全國第二大品種，但‘浚單20’在抗倒伏、抗青枯的抗性上并沒有達到高抗的水平。在保證浚單品種高產、優質的品性基礎上，提高品種的抗逆性、抗病性和耐密性是鶴壁市農業科學院新品種研發的攻關核心點。拓寬鶴壁市農業科學院玉米育種的種質基礎、豐富遺傳多樣性是選育出目標品種的首要任務。鶴壁市農業科學院開始引入含有部分熱帶和亞熱帶血緣的‘78599’種質材料。利用‘78599’種質與瑞德類群種質雜交選出的二環系，再回交瑞德類群自交系，把國內種質良好的豐產性、適應性與富含抗病、抗倒及耐熱等優良基因的熱帶、亞熱帶種質融合在一起，增強選育雜交種的抗倒抗病能力和豐產穩產性能[20-21]。塘四平頭種質具有成熟早、灌漿快、配合力高的特點，但抗倒伏能力不強，選擇高配合力、抗倒伏性好的自交系是黃改類父本選育的主要目標[22]。‘浚單29’選育雜交優勢模式定為：（瑞德×（瑞德×PB））×塘四平頭。

1 選育過程

1.1 母本自交系‘浚313’選育

母本‘浚313’是以適應性廣、制種產量高的‘鄭58’作母本，‘78599’選系ב掖478’的優良自交系作父本，采用系譜法選育而成[23-24]。‘掖 478’是‘沈 5003’בU8112’雜交種選育的二環系，‘沈5003’、‘U8112’分別是從美系雜交種‘3147’、‘U8’中選出的自交系，‘掖478’被劃為改良瑞德。‘78599’選系ב478’自交過程的每代選系均選擇抗銹病、抗青枯病最強的自交系。整個選系過程均在75000株/hm2密度下進行，選擇結實性好、耐高溫的自交系。在6代時用‘浚926’、‘浚928’做測驗種，選擇配合力最好的自交系定名為‘浚313’。

1.2 父本自交系‘浚66’選育

父本‘浚66’是從鶴壁市農業科學院骨干自交系‘浚926’中選擇的低穗位變異株，‘浚926’是‘昌7-2’與‘京7黃’經選育的二環系[25]。‘昌7-2’是‘昌單7號’（‘濰59’ב黃早四’）二環系導入‘Suwan一號’種質而育成，‘Suwan一號’抗病、耐旱、耐高溫。‘京7黃’是由‘京早7號’選育二環系育成的‘京7’自交系與抗病、抗倒的‘黃野四’雜交選育而成[26]。‘浚926’具有較高的特殊配合力[27]，在抗病性方面優于‘昌7-2’，但其穗位較高，為提高品種的抗倒伏能力，大群體繁育‘浚926’，從中選育低穗位單株自交，同時用‘鄭58’、‘浚248’、‘浚9058’作測驗種，選擇高配合力自交系命名為‘浚66’。

1.3 雜交種‘浚單29’選育

2004年在海南三亞組配‘浚313’ב浚66’雜交組合，2005—2006年進行多點鑒定和品比較試驗，表現抗病高產，命名為‘浚單 29’（又名‘浚009’）；2007—2008年參加河南省夏玉米區域試驗和生產試驗；2008—2009年參加國家黃淮海夏玉米區域試驗和生產試驗。2009年4月通過河南省品種審定委員會審定；2011年10月通過國家審定[28]。

2 品種特征特性

2.1 超高產

2007年‘浚單29’參加河南省夏玉米區試（67500株/hm2組），試驗平均產量9187.5 kg/hm2，比對照增產5.2%，差異不顯著，全省10個試點，6點增產4點減產。2008年區試平均產量10233 kg/hm2，比對照增產6.3%，達顯著差異，增產點率達100%。2008年河南省夏玉米生產試驗，平均產量9837 kg/hm2，比對照增產6.1%，差異顯著[29]。

2008年參加國家黃淮海夏玉米區試，平均產量10051.5 kg/hm2，比對照增產5.79%，增產點率達93.1%。2009年在國家黃淮海夏玉米區試中，平均產量為9594 kg/hm2，比對照‘鄭單958’增產5.46%，26個試點中23增2減1平。2009年參加國家黃淮海夏玉米生試，平均產量為9178.5 kg/hm2，比對照‘鄭單958’增產5.26%，24個試點中20個增產4個減產。

2008—2009年河南省科技廳組織專家對設置在浚縣劉寨的1.0 hm2和6.67 hm2‘浚單29’夏玉米高產攻關田現場實打驗收，2008年平均產量分別為14635.35、14196.6 kg/hm2。2009 年平均產量分別為15552.45、15279.0 kg/hm2。

‘浚單29’苞葉和葉鞘中干物質向籽粒轉運速率快[30]，光合作用效率高是其超高產的生理基礎[31-32]。

2.2 耐密植

‘浚單18’種植密度在45000～52500株/hm2，‘浚單20’推廣種植密度在52500～60000株/hm2，‘浚單29’在河南省通過67500株/hm2密度組審定，當時是黃淮海地區最高密度。大田生產，中低肥地種植密度在60000～67500株/hm2，高水肥地可種植75000株/hm2。

2.3 抗逆性強

抗倒伏能力強。‘浚單29’抗倒伏能力比‘浚單18’、‘浚單20’有較大提高。2007年參加河南省高密度組區試田間倒伏率為3.6%，倒折率為0.2%；2008年區試田間倒伏率為0.7%，倒折率為0.4%，生產試驗倒伏倒折率為0.0%。

抗病性好。通過河北省農科院植保所2007—2008年人工接種抗性鑒定結果表明，‘浚單29’中抗大斑病、瘤黑粉病、莖腐病、玉米螟，高抗矮花葉病，抗小斑病、南方銹病。2014年河南全省玉米青枯病大爆發，王良發等[33]調查了25個品種的發病情況，依據相關抗性標準，只有4個品種被列為抗病品種，‘浚單29’被劃為感病品種，但其產量損失率為4.9%，小于5%的臨界值，被劃為耐青枯病品種。

耐高溫能力強。2013年、2016和2017年黃淮海地區夏玉米花期遇高溫使部分品種在部分區域出現不結實或花粒現象，‘浚單29’正常結實，研究發現該雜交種在花期高溫情況下吐絲后第6天花絲仍保持正常活力[34]。

2.4 品質優

‘浚單29’籽粒黃色半馬齒，據2007年農業部農產品質量監督檢驗測試中心（鄭州）品質分析檢驗：籽粒粗蛋白質9.37%，粗淀粉72.34%，粗脂肪4.42%，賴氨酸0.323%，容重706 g/L，籽粒品質達到普通玉米一級國標，飼料用玉米一級國標[35]。

2.5 生育期適中

‘浚單29’在河南夏播條件下生育期101天，與對照‘鄭單958’相同。活棵成熟，屬中熟品種。

2.6 易制種

‘浚單29’父本‘浚66’花粉量大，持續時間長。母本‘浚313’吐絲暢，雌穗長且結實好。在甘肅、新疆大面積制種平均產量達到6000 kg/hm2以上。

3 討論

3.1 種質創新

依據種群劃分，將不同優勢群有機結合是拓寬玉米品種種質基礎、豐富遺傳基礎、聚合有利基因的主要措施。黃淮海地區育種材料較多為瑞德類和黃改類，種質基礎狹窄，生態環境復雜，近年來極端氣候頻發，玉米生產潛在危險加大。‘78599’種質屬于P群種質，遺傳基礎豐富，抗生物脅迫和非生物脅迫能力強，含有育種者所需的多種有利基因[36-37]。P群種質自交系與瑞德類群種質雜交選出的二環系，可以很好地改良瑞德類群自交系的抗性[38]。‘78599’選系 ב478’自交系再回交‘鄭58’，選育出抗逆性強、適應性廣、配合力高的自交系‘浚313’。遺傳基礎廣泛是玉米品種抗逆豐產穩產的基本條件。

3.2 創新雜種優勢理論

黃淮海地區雜種優勢模式主要是瑞德×塘四平頭或PB×塘四平頭、瑞德×PB等[39]。‘浚單29’選育成功并大面積推廣說明（瑞德×（瑞德×PB））×塘四平頭具有較強的雜種優勢。這在未來一段時間內對黃淮海地區育種具有導向作用。

3.3 外來種質的利用

相關研究表明，美國等外來種質的利用率提高1%，中國玉米產量平均提高10 kg/hm2[40-41]。黃淮海地區屬于暖溫帶濕潤氣候，地域廣闊復雜，無論是來自緯度偏北的美系材料還是偏南的‘Tuxpeno’、‘Suwan’、‘ETO’熱帶亞熱帶種質，都得注意馴化。在選擇改良自交系時，多以本土自交系為主，用外來自交系改良本土自交系的抗逆性和脫水速率。若選擇的自交系外來種質成分較多，所組配的雜交種要進行多年多點鑒定，注重其穩產性。