CN103975843A - 一种玉米自交系的导入集聚育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种玉米自交系的导入集聚育种方法，属于玉米育种技术领域。克服目前当地主导自交系抗性差退化和难以选育出高抗病性和高配合力于一体的自交系的问题。本发明的方法运用导入集聚将玉米回交导入与有利基因集聚累加结合在一起，在回交导入后代群体的选育时，利用群体改良的原理，使分离群体内优良单株间混合授粉，增加有利基因频率，并将这种混合授粉与自交授粉交替进行，直至育成稳定的优异自交系，这种小群体内的改良将种质改良与自交选育结合起来，使更多的有利加性基因集聚累加在一个自交系内，既增加了微小基因的选择机会，又提高了育种效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种玉米自交系的导入集聚育种方法，属于玉米育种技术领域。
背景技术
目前黄淮海生态区推广的玉米杂交种60％以上多为郑单958及其近缘品种，由于种质资源过于集中和不断退化，生产上迫切需要导入新的高产抗病基因，从而克服不断变化的玉米生产逆境，保持玉米持续稳定地增产。
没有新的种质资源，我国玉米育种很难有重大突破。为使玉米育种有突破性进展，应加强基础材料的引进、改良和创新。玉米优良种质的筛选是为育种和生产提供适用的种质。资源的深入研究整理、筛选、开发利用，能进一步挖掘遗传潜力，不断育出新品种，加快品种更新。根据种质资源的特点，开展改良利用，更能保持和发挥其遗传优势的特点，丰富育种素材，使育种目标更具针对性，缩短育种进程。积极引进热带、亚热带种质资源，使其按不同比例导入当地优良自交系中。采用轮回选择方法丰富和创新育种的种质资源。采用直接杂交方式和中介导入法，对玉米野生近缘材料二倍体多年生玉米种、多年生玉米种、类玉米的基因导入我国栽培玉米种质，使我国玉米育种尽快走出低谷，育出一批优良玉米自交系和杂交种用于生产。
目前国外对玉米种质资源的引进、改良都很重视，国内对玉米种质改良创新起步较晚。国外对外来抗病基因的导入有两种方法，第一是回交导入，第二是利用转基因技术将其它物种的基因导入玉米中，但这种转基因技术也引起了世界各国的广泛争议，目前我国还没有开放玉米转基因市场。在中国育种界目前广泛采用的育种方法是二环系选育的方法，同时也有少部分育种者采用了回交导入抗性基因的方法，但这种导入后自交分离的方法，基因分离太快，有利基因和不利基因连锁不易被打破，在后代分离的过程中，极易丢失有利的抗性基因，很难选育出集多种抗病性和高配合力于一体的优良自交系。目前国内未见采用导入集聚法选育玉米自交系的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对目前玉米自交系回交导入抗性基因后自交分离过程中，基因分离太快，有利基因和不利基因连锁不易被打破，在后代分离的过程中，且极易丢失有利的抗性基因，很难选育出集多种抗病性和高配合力于一体的优良自交系，克服目前当地主导自交系抗性差退化的问题。利用当地主导种质自交系作为轮回亲本单粒播种，以含有热带抗病、耐旱种质基础等抗性较好的自交系作为供体。以一年两代山东、海南两地穿梭加代育种，在海南短日照环境下克服轮回亲本与供体材料间花期不遇的问题，采用早期回交导入和小群体混合及自花授粉方法，将抗病有利基因导入集聚累加到一个自交系中，选育出具有较强适应性(耐热耐湿耐旱抗病)和高配合力稳定的自交系。
采用早期回交导入和小群体混合及自花授粉方法，在开花授粉期间，利用群体改良的原理，在分离群体内选择优良抗病单株进行混合授粉，增加有利基因的频率，成熟期收获授粉结实率提高10％以上且抗锈病(低于3级)和抗大斑病(低于5级)及抗茎腐病(发病率10％以下)的单株。再将在上一季收获的各单株籽粒播种，授粉期间，进行优良单株自交授粉，成熟期收获授粉单株。如此一季混合授粉，一季自交授粉，这样代代交替进行，这种小群体内的改良将种质改良与自交选育结合起来，将抗病有利基因导入集聚累加到一个自交系中，选育出具有较强适应性(耐热耐湿耐旱抗病)和高配合力稳定的自交系。既增加了微小基因的选择机会，又提高了育种效率。
本发明所采用的技术方案为：
一种玉米自交系的导入集聚育种方法，其特征是，包括以下步骤：
①第一年用本地区主导种质自交系A与具有热带抗病、耐旱种质的自交系B杂交，即得A/B；
②用主导自交系A作轮回亲本，将A/B回交A，即得A/(A/B)；
③A/(A/B)单粒播种，开花授粉期间，选择逆境条件下，且6000株/亩的高密度下，雌雄协调的单株进行混合花粉授粉，成熟期对人工混合授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比自交系A提高10％以上，且锈病低于3级、大斑病低于5级、茎腐病发病率10％以下的单株；
④将上一季收获的各单株籽粒播种，授粉期间，选择逆境条件下，且6000株/亩的高密度下，雌雄协调的单株进行单株自交授粉，成熟期对自交授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比自交系A提高10％以上，且锈病低于3级、大斑病低于5级、茎腐病发病率10％以下的单株；
⑤如此重复步骤③和步骤④，一季混合授粉，一季自交授粉，代代交替7-8季，初步筛选出抗逆性强、稳定性好、综合性状优良的自交系A1-An；
⑥将步骤⑤筛选出的经导入集聚的自交系A1-An为父本与标准测验种C为母本杂交，将杂交种子经在玉米主产县多点种植小区品系比较鉴定，筛选出一个比主导自交系A耐热耐旱耐湿、抗病性强、配合力强的自交系A1；
经导入集聚的自交系A1为父本与标准测验种C为母本杂交，并杂交测配育成高产优质多抗玉米杂交组合(A1/C)。
优选的，步骤③和④中所述逆境条件为高温高湿干旱；
步骤③和④中所述雌雄协调的选择标准为：雌雄花集中开花时间不相差2天；
步骤⑥中所述的耐热耐旱的筛选标准为：授粉结实率90％以上；
步骤⑥中所述的耐湿的筛选标准为：茎腐病发病率10％以下；
步骤⑥中配合力强的筛选标准为：产量高于郑单958玉米品种5％以上。
优选的，
所述本地区主导种质自交系A为昌7-2、郑58，
所述具有热带抗病、耐旱种质的自交系B为178、78599。
本发明的有益效果：
本发明的方法克服目前当地主导自交系抗性差退化的问题，解决目前玉米自交系回交导入抗性基因后自交分离过程中，基因分离太快，有利基因和不利基因连锁不易被打破，在后代分离的过程中，且极易丢失有利的抗性基因，很难选育出集多种抗病性和高配合力于一体的优良自交系。本发明的方法利用当地主导种质自交系作为轮回亲本单粒播种，以含有热带抗病、耐旱种质基础等抗性较好的自交系作为供体。以一年两代山东、海南两地穿梭加代育种，在海南短日照环境下克服轮回亲本与供体材料间花期不遇的问题，采用早期回交导入和小群体混合及自花授粉方法，在开花授粉期间，利用群体改良的原理，在分离群体内选择优良抗病单株进行混合授粉，增加有利基因的频率，成熟期收获授粉结实率提高10％以上且抗锈病(低于3级)和抗大斑病(低于5级)及抗茎腐病(发病率10％以下)的单株。再将在上一季收获的各单株籽粒播种，授粉期间，进行优良单株自交授粉，成熟期收获授粉单株。如此一季混合授粉，一季自交授粉，这样代代交替进行，这种小群体内的改良将种质改良与自交选育结合起来，将抗病有利基因导入集聚累加到一个自交系中，选育出具有较强适应性(耐热耐湿耐旱抗病)和高配合力稳定的自交系，既增加了微小基因的选择机会，又提高了育种效率。
经导入集聚法选育的自交系与当地主导自交系昌7-2、郑58等经杂交利用验证，其显著的效果在于：
①抗病性显著提高；抗大斑病，特别对锈病的抗性达高抗水平，明显克服了黄淮地区主栽玉米品种郑单958高感锈病的弱点。
②耐热耐湿耐旱，授粉结实率比自交系A提高10％以上，秃顶少，抗茎腐病和青枯病。
③品质优良；利用T872杂交选育的金阳光6号赖氨酸高达0.34％，利用T459杂交选育的金阳光7号粗淀粉含量高达75.2％。
④增产显著；利用T872杂交选育的金阳光6号玉米杂交种2008-2009年参加山东省夏玉米品种区域试验，两年平均亩产684.9公斤，比对照郑单958增产6.2％，2010年生产试验平均亩产572.8公斤，比对照郑单958增产5.3％。利用T459杂交选育的金阳光7号玉米杂交种2009-2010年参加山东省夏玉米品种区域试验，两年平均亩产634.4公斤，比对照郑单958增产8.6％，2011年生产试验平均亩产559.4公斤，比对照郑单958增产6.5％。
附图说明
附图1为本发明导入集聚法选育玉米自交系系谱图。
具体实施方式
实施例1：
1、自交系T872的选育
(1)1999年在海南用黄淮地区主导玉米自交系昌7-2与具有热带抗逆种质的178自交系杂交，即昌7-2/178。
(2)2000年在海南用昌7-2作轮回亲本，将(昌7-2/178)回交昌7-2，即昌7-2/(昌7-2/178)。
(3)2001年夏季在山东将昌7-2/(昌7-2/178)后代单粒播种，开花授粉期间，选择高温高湿干旱条件下及在6000株/亩的高密度下，选择雌雄花集中开花时间不相差2天的单株进行混合花粉授粉，成熟期对人工混合授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比昌7-2提高10％以上且比昌7-2锈病(低于3级)和大斑病(低于5级)及茎腐病(发病率10％以下)的单株。
(4)2001年冬季在海南将上一季收获的各单株籽粒播种，授粉期间，选择高温高湿干旱条件下及在6000株/亩的高密度下，选择雌雄花集中开花时间不相差2天的单株进行单株自交授粉，成熟期对自交授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比昌7-2提高10％以上且比昌7-2锈病(低于3级)和大斑病(低于5级)及茎腐病(发病率10％以下)的单株。
(5)2002年夏季在山东混合授粉，2002年冬季在海南自交授粉，这样代代交替进行。
(6)2003年夏季在山东及冬季在海南选育出29个稳定的自交姊妹系(T871-T8729)。
(7)同时在2003年冬季在海南将经导入集聚的昌7-2/(昌7-2/178)后代29个稳定的自交系(T871-T8729)分别与标准测验种H131(2000年公司技术人员以478×Reid系为基本材料，在山东和海南以一年两季南北穿梭加代育种，经过连续7代的自交，从28个姊妹系H131-H1328中筛选而成)。
(8)2004-2005年夏季经多点鉴定，从29个昌7-2/(昌7-2/178)后代自交系(T871-T8729)中筛选出比昌7-2抗锈病和大斑病及配合力强的自交系T872(2009年已申请农作物植物新品种权，申请公告号：CNA005995E)。
2、T872玉米自交系的利用及验证
2004年冬季在海南将经导入集聚的T872自交系作父本与标准测验种H131作母本杂交，并在测配的基础上育成比黄淮主栽玉米品种郑单958抗病高产优质的杂交组合-金阳光6号。
2005-2006年夏季金阳光6号玉米新品种参加多点品种比较试验鉴定。2007-2010年参加山东省区试，2008年和2010年经河北省农林科学院植保所两年的抗病性接种鉴定：高抗矮花叶病，抗茎腐病，中抗大斑病，轻感小斑病、弯孢霉叶斑病。赖氨酸高，经农业部谷物品质监督检验测试中心(泰安)品质分析：粗蛋白含量10.7％，粗脂肪4.7％，赖氨酸0.34％，粗淀粉70.6％。2008-2009年参加山东省夏玉米品种区域试验，两年平均亩产684.9公斤，比对照郑单958增产6.2％；2010年生产试验平均亩产572.8公斤，比对照郑单958增产5.3％；2011年通过山东省审定(审定编号：鲁农审字[2011]001号)；2014年被授予植物新品种权(品种权号：CNA20090567.2)。
实施例2：
1、自交系T459的选育
(1)2000年在海南用Reid系统的玉米自交系郑58与具有热带抗逆热带种质的78599自交系杂交，即郑58/78599。
(2)2001年在海南用郑58作轮回亲本，将(郑58/78599)回交郑58，即郑58/(郑58/78599)。
(3)2002年夏季在山东将郑58/(郑58/78599)后代单粒播种，开花授粉期间，选择高温高湿干旱条件下及在6000株/亩的高密度下，选择雌雄花集中开花时间不相差2天的单株进行混合花粉授粉，成熟期对人工混合授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比郑58提高10％以上且比郑58锈病(低于3级)和大斑病(低于5级)及茎腐病(发病率10％以下)的单株。
(4)2002年冬季在海南将上一季收获的各单株籽粒播种，授粉期间，选择高温高湿干旱条件下及在6000株/亩的高密度下，选择雌雄花集中开花时间不相差2天的单株进行单株自交授粉，成熟期对自交授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比郑58提高10％以上且比郑58锈病(低于3级)和大斑病(低于5级)及茎腐病(发病率10％以下)的单株。
(5)2003年夏季在山东混合授粉，2002年冬季在海南自交授粉，这样代代交替进行。
(6)2004年夏季在山东及冬季在海南选育出37个稳定的自交姊妹系(T451-T488)。
(7)同时在2004年冬季在海南将经导入集聚的郑58/(郑58/78599)后代-37个稳定的自交系(T451-T488)分别与标准测验种T702(2001年公司技术人员以昌7-2和四川省具有热带资源的自交系S37为基本材料，在山东和海南以一年两季南北穿梭加代育种，经过连续7代的自交，2004年从32个姊妹系T701-T733中筛选而成)。
(8)2005-2006年夏季经多点鉴定，从37个郑58/(郑58/78599)后代自交系(T451-T488)中筛选出比郑58抗锈病和大斑病及配合力强的自交系T459(2011年已申请农作物植物新品种权，申请公告号：CNA008554E)。
2、T459玉米自交系的利用及验证
2005年冬季在海南将经导入集聚的T459自交系作父本与标准测验种T702作母本杂交，并在测配的基础上育成比黄淮主栽玉米品种郑单958抗病高产优质的杂交组合-金阳光7号。
2006-2007年夏季金阳光7号玉米新品种参加多点品种比较试验鉴定。2008-2011年参加山东省区试。2009年经河北省农林科学院植保所抗病性接种鉴定：中抗小斑病、大斑病、弯孢霉叶斑病和茎腐病，感瘤黑粉病，高抗矮花叶病；2010年经河北省农林科学院植保所抗病性接种鉴定：中抗小斑病和瘤黑粉病，抗大斑病、茎腐病和矮花叶病，感弯孢霉叶斑病。粗淀粉含量高，经农业部谷物品质监督检验测试中心(泰安)品质分析：粗蛋白含量9.0％，粗脂肪4.3％，赖氨酸0.30％，粗淀粉75.2％。2009-2010年参加山东省夏玉米品种区域试验，两年平均亩产634.4公斤，比对照郑单958增产8.6％；2011年生产试验平均亩产559.4公斤，比对照郑单958增产6.5％；2012年通过山东省审定(审定编号：鲁农审字[2012]001号)；2011年已申请农作物植物新品种权(申请公告号：CNA008555E)。
表1自主选育玉米品种的抗性及产量对比表(山东-郯城2010年)
Claims (3)
1.一种玉米自交系的导入集聚育种方法，其特征是，包括以下步骤：
①第一年用本地区主导种质自交系A与具有热带抗病、耐旱种质的自交系B杂交，即得A/B；
②用主导自交系A作轮回亲本，将A/B回交A，即得A/(A/B)；
③A/(A/B)单粒播种，开花授粉期间，选择逆境条件下，且6000株/亩的高密度下，雌雄协调的单株进行混合花粉授粉，成熟期对人工混合授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比自交系A提高10％以上，且锈病低于3级、大斑病低于5级、茎腐病发病率10％以下的单株；
④将上一季收获的各单株籽粒播种，授粉期间，选择逆境条件下，且6000株/亩的高密度下，雌雄协调的单株进行单株自交授粉，成熟期对自交授粉后的单株再进行选择，只收获授粉结实率比自交系A提高10％以上，且锈病低于3级、大斑病低于5级、茎腐病发病率10％以下的单株；
⑤如此重复步骤③和步骤④，一季混合授粉，一季自交授粉，代代交替7-8季，初步筛选出抗逆性强、稳定性好、综合性状优良的自交系A1-An；
⑥将步骤⑤筛选出的经导入集聚的自交系A1-An为父本与标准测验种C为母本杂交，将杂交种子经在玉米主产县多点种植小区品系比较鉴定，筛选出一个比主导自交系A耐热耐旱耐湿、抗病性强、配合力强的自交系A1；
经导入集聚的自交系A1为父本与标准测验种C为母本杂交，并杂交测配育成高产优质多抗玉米杂交组合(A1/C)。
2.根据权利要求1所述的玉米自交系的导入集聚育种方法，其特征是，
步骤③和④中所述逆境条件为高温高湿干旱；
步骤③和④中所述雌雄协调的选择标准为：雌雄花集中开花时间不相差2天；
步骤⑥中所述的耐热耐旱的筛选标准为：授粉结实率90％以上；
步骤⑥中所述的耐湿的筛选标准为：茎腐病发病率10％以下；
步骤⑥中配合力强的筛选标准为：产量高于郑单958玉米品种5％以上。
3.根据权利要求1所述的玉米自交系的导入集聚育种方法，其特征是，
所述本地区主导种质自交系A为昌7-2、郑58，
所述具有热带抗病、耐旱种质的自交系B为178、78599。
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| CN109197578B (zh) * | 2018-11-22 | 2021-11-05 | 山东省农业科学院玉米研究所（山东省农业科学院玉米工程技术研究中心） | 一种P群玉米自交系Lx286的选育方法 |
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