玉米抗性種質浚M9 的創制與思考

張志方 張文成 張素娟 張守林 王良發 章慧玉

（1 河南省鶴壁市農業科學院，鶴壁 458030；2 河南省鶴壁市農業農村發展服務中心，鶴壁 458030）

黃淮海地區是我國夏玉米主產區，對保障我國糧食安全具有重要意義[1]。受氣候變暖的影響，黃淮海地區異常氣候時有發生，高溫干旱、陰雨寡照、病蟲害等逆境發生程度呈加劇之勢，玉米生產面臨嚴峻考驗，迫切需要選育綜合抗性強的玉米新品種，以應對新的氣候形勢。優良玉米種質是品種選育的關鍵[2-3]，解決品種問題首先要解決種質問題。但受選系模式、育種目標的影響[4]，黃淮海地區玉米種質遺傳基礎趨于狹窄、遺傳多樣性匱乏[5]，綜合抗性差、優異種質不足。開展種質創制科研攻關，引進來源地及類群豐富的外來種質，是解決以上問題的有效路徑。本研究制定“高、大、嚴”選系方案，以“優質、多抗”為選系目標，以本地種質為基礎，以外來特異種質為目標基因來源，采用正反交育種技術，對本地和外引種質優異基因進行充分的遺傳重組，并反復進行多環境逆境高壓選擇，經過多年選系攻關，拓寬了本地抗性種質基礎，增強了種質的抗逆性和適應性，并成功創制出以浚M9 為種質基礎的抗性種質資源群。

1 選育過程

針對當地種質抗倒伏能力差，感南方銹病、彎孢霉葉斑病和莖腐病等問題，自2004 年起開展種質創制研究。以抗病性強為主要性狀指標，選擇外引抗南方銹病玉米雜交種M119 作為基礎材料，利用河南-海南不同生態區天然地理氣候特點，優選單株連續7 代自交，選育出2 個互補型姊妹系，分別是S7-1（配合力高、不抗南方銹病）及S7-2（配合力低、抗南方銹病），這2 個自交系雜交后再連續自交2 個世代，成功選育出高抗南方銹病等病害、耐高溫的玉米自交系浚M9（品種權號：CNA20172444.7）。浚M9 選育示意圖見圖1。

圖1 浚M9 選育示意圖

2 主要特征特性

浚M9 株型緊湊，葉色深綠；成株株高約205cm，穗位高約90cm；雄穗小、分枝數中等，但花粉量大，雌雄穗花期協調一致；果穗均勻度高，結實性好，白軸黃粒，夏播生育期約108d。夏播宜在6 月15 日前播種結束，中肥地適宜密度75000 株/hm2，高肥地不超過90000 株/hm2。氣生根發達，莖稈柔韌性好，抗倒性強。

主要優點：（1）綜合抗病性強，河南農業大學植物保護學院抗性鑒定及評價結果顯示，浚M9 對鐮孢莖腐病、彎孢霉葉斑病、瘤黑粉病、南方銹病等病害表現高抗（HR），對鐮孢穗腐病表現抗（R），對小斑病表現中抗（MR）（表1）。（2）耐高溫，依據華中農業大學耐高溫鑒定評價結果，浚M9 耐高溫性強于對照品種（表2）。（3）配合力高，與標準測驗種和自選系田間測配，浚M9 一般配合力相對效應值水平與昌7-2 接近，說明浚M9 一般配合力水平高（表3）；基于組合間雜優強度預測結果，結合田間表型鑒定評估，成功選育出多個國（省）審玉米品種，說明浚M9 參與組配的組合具有較高的特殊配合力（表4）。

表1 浚M9 抗病性鑒定結果

表2 浚M9 耐高溫鑒定結果

表3 產量一般配合力相對效應值分析

表4 浚M9 及其衍生系組配的主要品種

3 應用情況

本研究通過高效育種技術，實現了抗逆、高產基因的有效聚合，選育的品種和自交系綜合抗性和適應性強。主要采用瑞德類群×塘四平頭類群雜優模式進行玉米新品種選育，其中，直接利用浚M9 作為父本材料，自主選育的玉米品種主要有浚單509（浚50X×浚M9）、浚單3136（浚313×浚M9）、永優618（浚9058×浚M9）；利用浚M9改良系作為父本材料，自主選育的玉米品種主要有國審玉米單交種浚單996（浚3138×浚96）。組配品種綜合抗病性強，對黃淮海地區主要玉米病害鐮孢莖腐病、小斑病、鐮孢穗腐病、南方銹病均表現出不同程度的抗性；組配品種豐產性好，與對照品種相比，區域試驗及生產試驗中品種產量增產幅度為3.6%～11.7%；組配品種品質好，品質分析結果為：粗蛋白質含量范圍9.70%～11.43%、粗脂肪含量范圍3.96%～5.16%、賴氨酸含量范圍0.29%～0.36%，均優于對照。組配品種適應性強，從審定（引種）結果可見，浚單509 和浚單996 先后通過國審，浚509 和浚單3136 均被多個省份審定或引種。

利用浚M9 良好的綜合抗病性，采用正反交育種技術，對本地玉米種質的抗病性進行改良。經過涵蓋河南-三亞不同生態區的多年多點鑒定篩選，成功選育出180 余份抗鐮孢莖腐病的玉米種質材料、80 余份抗南方銹病的玉米種質材料，創制出同時高抗鐮孢莖腐病和南方銹病的優異玉米種質浚96、浚M97、浚M98。浚M9 及其衍生系廣適多抗，配合力高，是優異的父本種質資源，構建起以浚M9為基礎的父本種質群。

4 思考

4.1 熟期適當延遲和耐高溫是應對未來氣候變化趨勢的主要品種特性為有效應對夏玉米生長季高溫干旱等異常天氣多發的氣候趨勢，整理分析了豫北地區主栽玉米品種的物候期、產量數據；播種時間及播種密度、施肥時間及施肥量、灌溉時間及灌溉量等田間管理數據；田間持水量、凋萎含水量、土壤容重、飽和含水量等土壤數據；逐日最高溫度、最低溫度、日照時數（太陽輻射）、降雨等歷史氣象數據。數據結果表明：適當晚熟將是未來玉米品種的主要特性，增強籽粒耐熱性是應對高溫天氣的有效途徑，耐高溫和熟期適當延遲是有效應對未來氣候變化的育種方向。本研究自選系浚M9 耐高溫、結實性好、生育期適當延遲，以其作為父本材料，成功選育出浚單509、永優618 等國（省）審玉米雜交種，這些品種兼具豐產性和穩產性，對未來氣候變化趨勢具有極強的適應性。

4.2 引種和逆境脅迫是定向種質改良創新的有效路徑以本土瑞德或塘四平頭種質為基礎，自交純化技術和回交目標基因富集技術相結合，融合引入的美國自交系、德國自交系以及通過美國、南非、德國、法國雜交種選育的二環系等外來種質，打破原有種質的基因連鎖，人工模擬逆境條件或充分利用自然逆境，是創制適應黃淮海生態環境條件優良玉米種質材料的可靠路徑。本研究充分利用大田自然發病、異常氣候等因素，結合表型鑒定和綜合評價，選育出浚M9、浚M97、浚M98、浚96 等綜合抗性優良的玉米自交系，豐富了黃淮海夏玉米區抗性種質資源。

4.3 創建高效育種技術體系是提高育種效率和質量的技術保障針對黃淮海地區播種期高溫干旱、花粒期陰雨寡照及病蟲害頻發等問題，建立多生態區逆境自然選擇、人工逆境脅迫選擇、早代種質配合力測定、基因產量性狀的抗逆評價相結合的抗逆高效育種技術體系，可提高優異基因重組的概率，提高育種效率。本研究通過利用三亞、貴州高溫高濕病害多發的地域特點，重點進行抗病性篩選；利用湖北、豫南高溫多發特點，進行耐高溫篩選；利用豫北播期干旱少雨的特點，進行抗旱性篩選；同時結合人工高溫、干旱模擬及病害接種技術，增強了自交系高溫耐受力和抗病性。以來源于不同雜種優勢群的骨干自交系結合自選系作為測驗種，對早代選系材料進行基于產量性狀的配合力測定，選育的自交系一般配合力水平較高。建立科企聯合鑒定測試模式，在黃淮海夏玉米區開展多點多年聯合鑒定評價，組配品種的綜合抗逆性、豐產性和穩產性明顯改善。

4.4 開展氣候適應性關鍵技術研究能有效促進玉米新品種選育和推廣玉米種質資源生產應用價值的實現依賴于品種成功選育及市場推廣，同時需要集成和應用相應的農業生產技術。黃淮海夏玉米主栽區擁有優越的地理環境和光熱資源，玉米生長季雨熱同期，但隨著全球氣候變暖，當地極端氣象災害頻發且危害程度呈加劇之勢，給玉米新品種選育及推廣帶來嚴峻考驗。綜合大氣科學、育種學、栽培學等學科知識和技術，開展品種對氣候適應性關鍵技術研究，利用數理統計和相關分析方法研究各品種產量和氣象因子的關系，用積分回歸方法分析各氣象因子對玉米氣象產量的影響，制定黃淮海地區玉米品種氣候適應性區劃圖，對培育適應未來氣候變化趨勢的玉米新品種、確定玉米新品種示范推廣區域，具有一定的促進作用[6-7]。本研究將氣象理論研究與玉米育種實踐相結合，在氣象區劃圖指導下，成功將浚單509 引種到河南、山東、河北、安徽等省份推廣種植，該品種于2018 年通過國家審定。將浚單3136 引種到河南、江蘇、山東、山西、河北、安徽、湖北等省份推廣種植。