CN105284603A - 鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系，包括选三群组配轮回选择初始群体的优良种质与杂交种、抗性选择、双单倍体育种、DH系测试、配合力测定、DH系应用于育种以及组配第二轮回原始群体等步骤。本发明倡导在多生态条件下广泛进行多病虫害抗性、抗倒性、品质、产量等方面的轮回选择，并进行群体互换与相互结合，聚合优质、高产、多抗、广适等优良基因，使得群体的优良特性逐步累积，育种性能逐步提升。

Description

鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系

技术领域

本发明涉及一种鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系。

背景技术

鲜食玉米是我国经济的新增长点，近10年来面积与效益扩大迅速。目前我国糯玉米、甜玉米、甜糯结合玉米面积已达117万ha左右，其中糯玉米66万ha左右，其中1/3籽粒用，2/3鲜食用，甜玉米44万ha左右，甜糯结合玉米达7万ha左右。鲜食玉米生产上需要常年种植均衡供应市场，而粗缩病暴发会引起感病季节种植田块绝收，一般发生年份会大幅度减产及降低商品率，威胁鲜食玉米高效农业与产业化发展。其它病害、倒伏等会大大降低品质、卫生指标。目前我国鲜食玉米育种趋势是以提高品质为核心的提高多抗性与产量产值并行的目标，轮回选择的群体改良可达到多世代累加优良性状基因，淘汰不良基因的目的。

目前国内鲜食糯玉米等育种上尚没有统一的杂种优势群与杂优模式，育种方法也从普通玉米回交转育法，发展到利用普通玉米种质杂交改良某一性状基因，逐渐发展到利用糯、甜等鲜食玉米自交系相互改良的育种阶段。这就要求在鲜食糯玉米等育种上能建立一个全国或世界范围内较为统一的杂种优势类群与杂种优势模式，以便各育种单位种质的优良特性能相互累积，而使种质杂优类群归属明确，以便种质能进一步改良，或加入归属明确的轮选群体进一步累积优良性状基因，同时保持较强的杂种优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效果好的鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系。

本发明的技术解决方案是：

一种鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系，其特征是：包括下列步骤：

（1）选三群组配轮回选择初始群体的优良种质与杂交种，根据育种系谱及分子标记划群结果，将种质分成T、H、O三群：将3类群种质分别采用一母多父混粉杂交，然后将此种子分别种植在三个各0.5亩的隔离区，隔离区以空间距离不低于500米，或时间隔离不低于20天，得到轮选初始群体；

（2）抗性选择：初始群体播种于玉米粗缩病、茎腐病易发病环境下，将感病株去雄或砍除淘汰；

（3）双单倍体育种：利用上述三个群体，在大陆秋播或海南岛以农大高诱1号作父本种植隔离区1个，面积1.5-2亩，收获三个群体去雄后授以诱导系花粉的种子，分别在三类群中逐粒挑选具有紫色粒顶、无色胚芽尖、凹陷三角形胚性状的准单倍体籽粒；将三群准单倍体种子春季或海南种植自然加倍；

也能将三群准单倍体种子种植在可逆境生态条件，可逆境生态条件不利于单倍体的自然加倍，自然加倍率5～10%；

（4）DH系测试：记录DH系的株高、穗位高，自交授粉期、生育期，先按株高排序，从矮到高；矮、中、高杆中再从早至晚授粉期或生育期排序，以登记种子；登记好的种子种植在75000-90000株/ha环境下选择耐密抗倒性，辅以粗缩病、茎腐病、瘤黑粉的病虫害发生条件，选择多抗性；同时还选择矮杆、低穗位、早熟优良株系；

（5）配合力测定：每三个群的DH系登记后种植1个隔离区，去雄，分别利用第一至三群最优代表系作测验种测配，产生可供3～9个点抗逆性、农艺特性、品质产量配合力测试的种子；选择3～9个生态各异试点种植，根据多点测试结果，选获多抗、高产、优质、抗倒优异DH系；或选获具有单抗、高配、优质、抗倒性强的特征系；测配组合测试密度在50000-90000株/ha间分密度进行，鉴定性状包括鲜收或干收产量及其构成因素、倒伏、抗病性、品质各性状，以主要鉴定测试产量配合力、粗缩、茎腐、瘤黑粉的病害抗病性、抗倒性与耐密性、感观与风味品质性状的配合力效应；根据产量配合力结果，将与原杂优群有配合力且综合性状优良的种质系回归其最适合杂优群；

（6）DH系应用于育种以及组配第二轮回原始群体：将抗逆性与品质产量配合力优良的DH系直接应用于育种配组；同时将最优良的以及优质、抗病、抗倒、产量配合力方面有特色的当选DH系，进行：1)相互杂交，继续选择聚合多个优良性状的自交系种质；2)按三个类群分别混粉后形成新原初群体，将新原初群体收获后混合分别种在三个隔离区，得到3个第二轮回初始群体；3)提升育种潜力后的群体，通过DH育种，所有DH系不作淘汰，一边进行分子标记扫描，一边进行品质，粗缩、茎腐、瘤黑粉的病虫害、抗倒性性状多点鉴定，通过可重复性的联合相关分析，供作品质、抗性实用性分子标记辅助选择基础研究遗传分析群体的构建，进而实现分子标记辅选实用化；

（7）将经由多生态区自然与人工选择或轮回选择多年多点复合选择后的多个返归群体，结合本生态区多点多年复合选择后的群体，通过隔离区充分混粉形成新的优质多抗广适高产育种潜力再次得到提升的群体。

本发明具有如下优点：

三群分类法适合当前育种形势。本发明以曾获江苏省科技进步二等奖的“优质鲜食糯玉米种质创新与应用”成果的核心之一“通系5类群×衡白522类群”杂优模式为基础，首先建立通系5为核心的T群与衡白522为核心的H群。再用与T、H群有杂种优势的新种质合成第三类群O群。通过测配与分子标记辅助，将外单位育成的新种质中与T、H相关的种质分别划入T、H群，无关者形成O群。

三群间具有杂种优势，易育成优良品种。合成的T、H、O三群，切合我国育种实际，三群间目前各具特色，T群行数较多、结实性好、淀粉黏度回生性好，H群穗较长、行数中等、粒重中上、甜度较高，而O群中以行数较多或多、粒重中上或上，再结合了国内外与T、H种质无关的糯、甜、甜糯结合玉米系或杂交种等优良资源，以选育优质高产特高产综合性状优良系为主攻方向的一类资源。T×H为开拓我国糯玉米产业化且在全国最广泛推广的苏玉糯1号的杂优模式，三群间血缘明确，易形成杂种优势强的组合。

三群分类法有利于吸收优异资源加盟种质改良群体计划。如某团队育成了一个优良杂交种，其双亲其中一亲可进入O群，另一与T、H群遗传距离较近者或农艺性状相似者可进入其中之一，仍保持三群格局。

三群分类法有利于群间优系的相互改良。育种实践表明，玉米杂种优势群的形成与发展是一个动态的过程，无论窄基础还是群体系改良基础材料育种过程中，由于不断打破连锁与交换，不可避免地会出现两尾分化的某些脱群优系。将这些脱群优系进入其它二群之一，有利于杂种优势群的动态优化，进一步拓宽杂种优势群的遗传基础，为育种不断动态发掘优异种质。

通过DH系育种再经过产量配合力测定，可将三群间遗传距离拉大，育成更优质高产抗逆的优良品种。

有意加入本种质改良计划部门间，可通过签订协议，促进群体育种潜力递增，并订立群体或特征种质互换共享协定。经由多生态区自然与人工选择或轮回选择多年多点复合选择的返归群体，再通过隔离区充分混粉打破连锁继续自然选择与人工选择，可提高群体的优质多抗高产稳产广适等育种潜力。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

一种鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系，包括下列步骤：

（1）确定种质：为达到鲜食玉米种质育种潜能跨越式提升，选择目前育种与生产上表现优良的杂交种参与组配基础群体。根据前育种试验结果，以及育种实践经验，决选三群组配轮回选择初始群体的优良种质与杂交种。

（2）根据育种系谱及分子标记划群结果，将种质分成T、H、O三群：T类群可以包括通系5、T361、W6等自交系12个及苏试81301、超黑糯1号、美玉加甜糯16号、黑甜糯168、NK1203、米哥等糯、甜玉米杂交种23个，H类群可以包括衡白522、T366、W31、W448等自交系13个及万糯2000、万糯6号、三北黑糯4号、佳彩甜糯、中农甜410、斯达甜208等糯甜玉米23个，O类群可以包括BN2、糯515等优系15个及渝糯930、丹糯2008、西星红彩糯、彩玉追月、E13ZP07、西星甜玉4号等21个，分别通过将此35、36、36个自交系与杂交种混粉后再在各系上授粉2-3个（花期不同期时可分2-3次进行），收获后混合分别种在三个各0.5亩的隔离区，隔离区以空间距离不低于500米，或时间隔离不低于20天，得到轮选初始群体。

（3）抗性选择：初始群体按75000株/ha左右密度种植在粗缩病易发的播期（如本省春播的4月15日后至5月中下旬，夏播的6月初至6月中旬前），再在生育中期辅以拔节期漫灌一次（泡水10小时后放干或隔1-2天再泡水10小时后放干，视田间湿度状况2-3回）、灌浆中期漫灌一次（泡水10小时后放干或隔1-2天再泡水10小时后放干，视田间状况2-3回）以诱导茎腐病发生，淘汰倒折株、粗缩病、茎腐病、瘤黑粉等病虫严重株。

（4）双单倍体（DH）育种：利用上述三个群体，在大陆秋播或海南岛（种子较大利于选择）以农大高诱1号作父本种植隔离区1个（1.5-2亩），收获三个群体去雄后授以诱导系花粉的种子，分别在三类群中逐粒挑选具有紫色粒顶、无色胚芽尖、凹陷三角形胚等性状的准单倍体籽粒；将三群准单倍体种子春季或海南种植自然加倍[气候凉爽、昼夜温差大的环境有利于单倍体植株的自然加倍；逆境生态条件（极端高温、干旱、低温寡照、瘠薄等）不利于单倍体的自然加倍，但有利于单倍体植株的自然选择，易获得抗逆、广适的DH系]，自然加倍率一般5～10%，极少种质3%以下或不加倍必需人工加倍），或用秋水仙素（有剧毒）+（二甲基亚矾（DMSO）、吐温80（Tween-80）和细胞分裂素等常用辅助剂）浸种处理进行加倍，或用特定浓度的除草剂甲基胺草磷（APM，Amipro-phosmethyl）、炔苯酰草胺（拿草特，Pronamide）、二硝基苯胺（氟乐灵，Trifluralin）和安磺灵（Oryzalin）等除草剂，在单倍体苗5～7叶期对苗喷洒具有良好的加倍效果。此外，中国农业大学已研制出“利用除草剂加倍玉米单倍体的方法及专用除草剂”专利技术（专利号：201110325133）可供利用。得到能自交的DH系种子。由于单倍体被诱导率与自然加倍率因育种基础材料不同，且DH系后代其单倍体诱导率与加倍率能提到累加提升，故利用高诱导率与高加倍率的材料及优DH系后代配组育种基材或群体进行DH系育种更易事半功倍。

（5）DH系测试：记录DH系的株高、穗位高，自交授粉期、生育期，先按株高排序，从矮到高（避免高杆影响矮杆系选育）；矮、中、高杆中再从早至晚授粉期或生育期排序（便于生育期归类），以登记种子。登记好的种子种植在75000-90000株/ha环境下选择耐密抗倒性，辅以粗缩病、茎腐病、瘤黑粉等病虫害发生条件，选择多抗性；同时还可以选择矮杆、低穗位、早熟等优良株系，优者多做自交繁殖。

（6）配合力测定：每三个群的DH系登记后种植1个隔离区，去雄，分别利用第一至三群最优代表系作测验种测配，产生可供3～9个点抗逆性、农艺特性、品质产量配合力测试的种子。选择3～9个生态各异试点种植，根据多点测试结果，选获多抗、高产、优质、抗倒等优异DH系；或选获具有单抗、高配、优质、抗倒性强的特征系。测配组合测试密度可在50000-90000株/ha间分密度进行，鉴定性状包括鲜收或干收产量及其构成因素、倒伏（根倒、茎折断）、抗病性（粗缩、茎腐、瘤黑粉、穗腐等），品质各性状，以主要鉴定测试产量配合力、粗缩、茎腐、瘤黑粉等病害抗病性、抗倒性与耐密性、感观与风味品质等性状的配合力效应；根据产量配合力结果，将与原杂优群有配合力且综合性状优良的种质系回归其最适合杂优群，如原T群系与T最优测配系高配，但与H群最优测配系最低配合力，即回归H杂优群。

（7）DH系应用于育种以及组配第二轮回原始群体：将抗逆性与品质产量配合力优良的DH系直接应用于育种配组；同时将最优良的以及优质、抗病、抗倒、产量配合力方面有特色的当选DH系，1)相互杂交，继续选择聚合多个优良性状的自交系种质；2)按三个类群分别混粉后形成新原初群体，将新原初群体收获后混合分别种在三个隔离区，得到3个第二轮回初始群体。3)提升育种潜力后的群体，通过DH育种，所有DH系不作淘汰，一边进行分子标记扫描，一边进行品质，粗缩、茎腐、瘤黑粉等病虫害，抗倒性等性状多点鉴定，通过可重复性的联合相关分析，供作品质、抗性等实用性分子标记辅助选择基础研究遗传分析群体的构建，进而实现分子标记辅选实用化。

（8）通过产学研协作等相关途径，广泛吸收有意加入本种质改良计划的部门单位，通过签订协议，促进群体育种潜力递增，并订立群体互换协定。将经由多生态区自然与人工选择或轮回选择多年多点复合选择后的多个返归群体，结合本生态区多点多年复合选择后的群体，通过隔离区充分混粉形成新的优质多抗广适高产等育种潜力再次得到提升的群体。

Claims (1)

1.一种鲜食玉米杂优群逐步分类种质改良与育种技术体系，其特征是：包括下列步骤：

（1）选三群组配轮回选择初始群体的优良种质与杂交种，根据育种系谱及分子标记划群结果，将种质分成T、H、O三群：将3类群种质分别采用一母多父混粉杂交，然后将此种子分别种植在三个各0.5亩的隔离区，隔离区以空间距离不低于500米，或时间隔离不低于20天，得到轮选初始群体；

（2）抗性选择：初始群体播种于玉米粗缩病、茎腐病易发病环境下，将感病株去雄或砍除淘汰；

（3）双单倍体育种：利用上述三个群体，在大陆秋播或海南岛以农大高诱1号作父本种植隔离区1个，面积1.5-2亩，收获三个群体去雄后授以诱导系花粉的种子，分别在三类群中逐粒挑选具有紫色粒顶、无色胚芽尖、凹陷三角形胚性状的准单倍体籽粒；将三群准单倍体种子春季或海南种植自然加倍；

也能将三群准单倍体种子种植在可逆境生态条件，可逆境生态条件不利于单倍体的自然加倍，自然加倍率5～10%；

（4）DH系测试：记录DH系的株高、穗位高，自交授粉期、生育期，先按株高排序，从矮到高；矮、中、高杆中再从早至晚授粉期或生育期排序，以登记种子；登记好的种子种植在75000-90000株/ha环境下选择耐密抗倒性，辅以粗缩病、茎腐病、瘤黑粉的病虫害发生条件，选择多抗性；同时还选择矮杆、低穗位、早熟优良株系；

（5）配合力测定：每三个群的DH系登记后种植1个隔离区，去雄，分别利用第一至三群最优代表系作测验种测配，产生可供3～9个点抗逆性、农艺特性、品质产量配合力测试的种子；选择3～9个生态各异试点种植，根据多点测试结果，选获多抗、高产、优质、抗倒优异DH系；或选获具有单抗、高配、优质、抗倒性强的特征系；测配组合测试密度在50000-90000株/ha间分密度进行，鉴定性状包括鲜收或干收产量及其构成因素、倒伏、抗病性、品质各性状，以主要鉴定测试产量配合力、粗缩、茎腐、瘤黑粉的病害抗病性、抗倒性与耐密性、感观与风味品质性状的配合力效应；根据产量配合力结果，将与原杂优群有配合力且综合性状优良的种质系回归其最适合杂优群；

（6）DH系应用于育种以及组配第二轮回原始群体：将抗逆性与品质产量配合力优良的DH系直接应用于育种配组；同时将最优良的以及优质、抗病、抗倒、产量配合力方面有特色的当选DH系，进行：1)相互杂交，继续选择聚合多个优良性状的自交系种质；2)按三个类群分别混粉后形成新原初群体，将新原初群体收获后混合分别种在三个隔离区，得到3个第二轮回初始群体；3)提升育种潜力后的群体，通过DH育种，所有DH系不作淘汰，一边进行分子标记扫描，一边进行品质，粗缩、茎腐、瘤黑粉的病虫害、抗倒性性状多点鉴定，通过可重复性的联合相关分析，供作品质、抗性实用性分子标记辅助选择基础研究遗传分析群体的构建，进而实现分子标记辅选实用化；

（7）将经由多生态区自然与人工选择或轮回选择多年多点复合选择后的多个返归群体，结合本生态区多点多年复合选择后的群体，通过隔离区充分混粉形成新的优质多抗广适高产育种潜力再次得到提升的群体。