CN108887172A - 利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法。本发明通过改良系谱选择法、穿梭驯化和在不同等级旱地胁迫选择的综合手段，利用Suwan1C11群体育成了一批耐瘠玉米自交系，提高了Suwan种质的抗旱耐瘠性,特别是发明人采用了本发明改良系谱选择法为主导的方案与现有技术育成自交系进行耐瘠比较，可达40%以上），拓宽了我国玉米的种质基础，解决了现有玉米种质遗传基础狭窄、缺乏适应喀斯特贫瘠山区的玉米种质的核心技术问题，为选育适应我国喀斯特贫瘠山区乃至东南亚、非洲国家的玉米杂交种奠定了基础。

Description

利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体为一种利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法。

背景技术

玉米是世界第一大粮食作物，已被称为饲料之王，发展玉米生产对保障粮食安全和促进畜牧业发展有着至关重要的作用。

我国喀斯特贫瘠山区以贵州省为中心，覆盖滇、川、渝、鄂、湘193个县(区)，包含武陵山区、乌蒙山区和滇桂黔石漠化区三个国家级连片特困地区，贫困人口的温饱是该地区最突出的社会问题。玉米是该区域种植面积最大的口粮作物，常年玉米播种面积约3500万亩，单产低，平均亩产仅192.8kg，品质差，总量严重不足。因此，选育耐瘠品种，对我国乃至东南亚、非洲国家玉米持续发展具有重要意义。

Suwan1群体是泰国苏湾农场从世界各地引进的玉米品种到泰国鉴定，筛选出综合表现好、遗传变异丰富的36份材料形成的，经过长期改良选择，现在已被全世界广泛应用，在西南地区主要体现在抗旱耐瘠性好，籽粒品质优，植株抗病虫性好，的众多优点。

提高玉米品种的耐瘠性，关键是选育出耐瘠性好的玉米自交系，玉米耐瘠性的研究方法很多，但对于应用在生产上耐瘠自交系的选育需在干旱瘠薄的土地鉴定选育，未经过这样的环境胁迫选择会造成审定的品种产量高但抗旱耐瘠能力弱，遇到干旱年份造成严重减产，耐瘠性差的品种减产幅度达35％以上。因而提高玉米品种的亲本耐瘠能力至关重要，进而提高玉米杂交种的耐瘠能力，使其雨水充足的年份高产，雨水不足的年份减产较少，甚至不减产。

我国玉米种质基础狭窄，大部分育种家长期依赖四大(唐四平头、旅大红骨、Reid、Lancaster)种质资源，导致了育成的品种在喀斯特贫瘠山区生产上很难经得起考验，但利用Suwan1C11群体设置不同等级旱地进行选育研究还未见有报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法，通过该方法选育获得的自交系实现玉米杂交种高产的同时,增强了耐瘠性,能抵御干旱灾害，保证灾年减产较少甚至不减产，以克服现有技术的不足。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法，利用玉米群体Suwan1C11在广西和贵州瘠薄的土地进行种植，分别进行1次驯化,获得S₁和S₂代种子；而后设置不同等级旱地种植选育，采用改良系谱选择法选择，即S₁和S₂代混合授粉、混合选择、混合种植，在S₃代开始单株自交、穗行种植与筛选，育成稳定的自交系；经过不同肥力土壤鉴定后，育成在喀斯特贫瘠山区利用的自交系。

所述设置不同等级旱地种植选育具体是指，1)S₃至S₈代选育：将S₂代种子种植在贵州5-7等旱地(参照<贵州省耕地地力等级划分标准)种植2000株；采用改良系谱选择法选择，获得S₃代；将其中选穗行种植在2-4等旱地加代，这样在5-7和2-4等旱地反复进行2-3次选择，获得S₉代种子。

2)S₉至S₁₅代选育：S₉代开始在2-4等旱地进行选择，在耐瘠性状表现优良的穗行中各选择优良单株自交3-5株，收获时进行穗选，分穗脱粒，一直选育到S₁₅代。

所述的S₁和S₂代混合授粉、混合选择、混合种植具体过程为，

1)种植密度：3000株/亩以上；

2)植群体：1500株以上；

3)择方法：在开花前期对去除株高穗位均高的植株；在开花期去除吐丝和散粉不正常的植株，剩下的植株进行混合授粉；在完熟期主要对植株的根系、穗下绿叶数和抗病性、果穗的结实率、籽粒的商品性进行选择；

4)选择原则：株高2.6m以下，穗位1.5m以下；吐丝散粉协调-单株花期相遇；根系发达、植株青秀且穗下绿叶数为6叶以上，综合抗病性达中抗以上、结实率达96％以上、籽粒为硬粒型的果穗为入果穗；

5)收获脱粒：将入选的果穗进行混合脱粒，作为下一代种植的种子，按上述方法连续进行两次，分别获得S₁和S₂代种子。

所述的S₃开始单株自交、穗行种植与筛选具体过程为，

1)单株自交：将入选的S₂代种子，按3500-3600株/亩以上的密度，种植2000株以上，种植后在开花期进行单株套袋自交，收获后单穗脱粒，分装编号，获得S₃代种子；

2)穗行种植：将入选的S₃种子种植成穗行，在开花期进行单株套袋自交收获后单穗脱粒，分装编号，获得S₄种子，至稳定为止；

3)种植密度：从S₃代开始每选择一代增加100株/亩的密度；

4)选择方法：在开花前期对去除株高穗位均高的植株；在开花期去除吐丝和散粉不正常的植株，剩下的植株进行混合授粉；在完熟期主要对植株的根系、穗下绿叶数和抗病性、果穗的结实率、籽粒的商品性进行选择；

5)选择原则：除株高穗位高每选择一代按降低5-10cm的标准，其同上。

有益效果

与现有技术相比，本发明通过改良系谱选择法、穿梭驯化和在不同等级旱地胁迫选择的综合手段，利用Suwan1C11群体育成的玉米自交系，提高了Suwan种质的抗旱耐瘠性,特别是发明人采用了本发明改良系谱选择法为主导的方案与现有技术育成自交系进行耐瘠比较，可达40％以上)，拓宽了我国玉米的种质基础，解决了现有玉米种质遗传基础狭窄、缺乏适应喀斯特贫瘠山区的玉米种质的核心技术问题，为选育适应我国喀斯特贫瘠山区乃至东南亚、非洲国家的玉米杂交种奠定了基础。

附图说明

附图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

本发明的实施步骤：利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法，1992利用玉米群体Suwan1C11在广西和贵州瘠薄的土地进行种植，分别进行1次驯化,获得S₁和S₂代种子；而后设置不同等级旱地种植选育，采用改良系谱选择法选择，即S₁和S₂代混合授粉、混合选择、混合种植，在S₃代开始单株自交、穗行种植与筛选，育成稳定的自交系；经过不同肥力土壤鉴定后，育成在喀斯特贫瘠山区利用的自交系；

所述设置不同等级旱地种植选育具体是指，

1)S₃至S₈代选育：将S₂代种子种植在贵州5-7等旱地(参照<贵州省耕地地力等级划分标准)种植2000株；采用改良系谱选择法选择，获得S₃代；将其中选穗行种植在2-4等旱地加代，这样在5-7和2-4等旱地反复进行2-3次选择，获得S₉代种子。

2)S₉至S₁₅代选育：S₉代开始在2-4等旱地进行选择，在耐瘠性状表现优良的穗行中各选择优良单株自交3-5株，收获时进行穗选，分穗脱粒，一直选育到S₁₅代。

所述的S₁和S₂代混合授粉、混合选择、混合种植具体过程为，

1)种植密度：3000株/亩以上；

2)种植群体：1500株以上；

3)选择方法：在开花前期对去除株高穗位均高的植株；在开花期去除吐丝和散粉不正常的植株，剩下的植株进行混合授粉；在完熟期主要对植株的根系、穗下绿叶数和抗病性、果穗的结实率、籽粒的商品性进行选择；

4)选择原则：株高2.6m以下，穗位1.5m以下；吐丝散粉协调-单株花期相遇；根系发达、植株青秀且穗下绿叶数为6叶以上，综合抗病性达中抗以上、结实率达96％以上、籽粒为硬粒型的果穗为入选果穗；

5)收获脱粒：将入选的果穗进行混合脱粒，作为下一代种植的种子，按上述方法连续进行两次，分别获得S₁和S₂代种子。

所述的S₃开始单株自交、穗行种植与筛选具体过程为，

1)单株自交：将入选的S₂代种子，按3500-3600株/亩以上的密度，种植2000株以上，种植后在开花期进行单株套袋自交，收获后单穗脱粒，分装编号，获得S₃代种子；

2)穗行种植：将入选的S₃种子种植成穗行，在开花期进行单株套袋自交收获后单穗脱粒，分装编号，获得S₄种子，至稳定为止；

3)种植密度：从S₃代开始每选择一代增加100株/亩的密度；

4)选择方法：在开花前期对去除株高穗位均高的植株；在开花期去除吐丝和散粉不正常的植株，剩下的植株进行混合授粉；在完熟期主要对植株的根系、穗下绿叶数和抗病性、果穗的结实率、籽粒的商品性进行选择；

5)选择原则：除株高穗位高每选择一代按降低5-10cm的标准，其同上。

根据实施步骤选出的自交系包括如QB48、QB39、QB44等，其中QB48组配出杂交种金单999、金玉5号、宝玉999、煌单008等组合通过审定；QB39和QB44分别组配黔单13号和黔单18号。

QB48于2010年获得农业部植物新品种权保护授权，品种权号为：CNA20070788.4。

经贵州大学农学院进行耐瘠性鉴定(表1)。在高低肥力土壤上玉米苗期生物量差计算综合耐瘠性，根据苗期NPK吸收量的差异计算耐NPK的系数。结果表明，QB48综合耐瘠性高，中耐低氮和低钾(耐瘠性系数为0.7-0.8)，低耐低磷(耐瘠性系数为0.6-0.7)。

表1 QB48耐瘠性研究结果(祝云芳等，2014)

注：综合耐瘠系数＝低肥生物量/高肥生物量含量

耐瘠系数分类：大于0.8为高耐，0.7-0.8为中耐，0.6-0.7为低耐，0.5-0.6为低敏，0.4-0.5为中敏，小于0.4为高敏。

把本发明方法育成的QB48与没用该方法(采用系谱选择法在没有设置不同等级的情况下)育成的QB1102做对比试验，设为不施肥和正常施肥两种处理。结果表明：QB48在不施肥的情况下，其产量、株高、穗位高、穗行数、穗长、穗粗和秃尖变化都比较小，除穗位高表现为低耐外，其余性状均表现为中耐或高耐。QB1102在不施肥的情况下，其产量、株高、穗位高、穗行数、穗长、穗粗和秃尖变化都大，均表现为低耐或低敏。

金单999(QB48×106)于2003年参加贵州省区试B组平均单产492.5kg/667m²，比对照农大108增产11.68％，增产达显著水平；2004年贵州省区试B组平均单产635.5kg/667m²，比对照农大108增产14.03％，增产达极显著水平；两年平均单产564.0kg/667m²，比对照增产12.98％；16个点次中15增1减，增产点次达93.7％；2004年生产试验平均单产595kg/667m²，比对照增产11.3％。于2005年6月经贵州省农作物品种审定委员会审定通过，2007年通过湖北省审定，2013年经广西区审定。2012年获得农业部植物新品种权保护授权，品种权号为：CNA20070792.2。

全生育期127d，比对照长1d；株高247-282cm，穗位高90-111cm；果穗花丝红色，苞叶长度中等，穗型锥型，穗长21.2cm，秃尖2.8cm，穗行15.7行，单穗粒重202g；籽粒黄色，半硬粒，百粒重34.6g。经农业部谷物品质监督检验测试中心测试：容重808g/升，粗蛋白9.61％，粗脂肪4.25％，粗淀粉72.91％，赖氨酸0.27％。经四川省农业科学院植物保护研究所鉴定，高抗茎腐病，抗大、小斑病和纹枯病，中抗丝黑穗病，高抗玉米螟。(陈泽辉等，2014)

经过本发明方法育成的自交系与没有经过本方法育成的自交系所组配的组合比较，耐瘠自交系QB48组配的组合耐瘠性试验见表2；没有经过上述方法选择来自Suwan的自交系QB1102,组配的组合耐瘠性试验结果见表3，结果表明：没有经过本方法育成的自交系及组合各性状表现均未达到高耐，尤其在产量方面QB1102所组配的组合均为低耐或中耐，而QB48所组配的组合均为高耐；通过试验的组合耐瘠系数平均比较，用本方法选育的自交系育成的组合可增产19.57％。

表2 QB48自交系及所配组合的耐瘠性试验结果(陈泽辉等，2014)

注：耐瘠系数＝不施任何肥获得的性状指标/正常施肥获得的性状指标

表3 QB1102自交系及所配组合的耐瘠性试验结果

可见，根据本发明的方法，能选育出极为优良的自交系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法，其特征在于：利用玉米群体Suwan1C11在广西和贵州瘠薄的土地进行种植，分别进行1次驯化,获得S₁和S₂代种子；而后设置不同等级旱地种植选育，采用改良系谱选择法选择，即S₁和S₂代混合授粉、混合选择、混合种植，在S₃代开始单株自交、穗行种植与筛选，育成稳定的自交系；经过不同肥力土壤鉴定后，育成在喀斯特贫瘠山区利用的自交系。

2.根据权利要求1所述的利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法，其特征在于：所述设置不同等级旱地种植选育具体是指，

1)S₃至S₈代选育：将S₂代种子种植在贵州5-7等旱地，种植2000株以上；采用改良系谱选择法选择，获得S₃代；将其中选穗行种植在2-4等旱地加代，这样在5-7和2-4等旱地反复进行2-3次选择，获得S₉代种子；

S₉至S₁₅代选育：S₉代开始在2-4等旱地进行选择，在耐瘠性状表现优良的穗行中各选择优良单株自交3-5株，收获时进行穗选，分穗脱粒，一直选育到S₁₅代。

3.根据权利要求1所述的利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法，其特征在于：所述的S₁和S₂代混合授粉、混合选择、混合种植具体过程为，

1)种植密度：3000株/亩以上；

2)种植群体：1500株以上；

3)选择方法：在开花前期对去除株高穗位均高的植株；在开花期去除吐丝和散粉不正常的植株，剩下的植株进行混合授粉；在完熟期主要对植株的根系、穗下绿叶数和抗病性、果穗的结实率、籽粒的商品性进行选择；

4)选择原则：株高2.6m以下，穗位1.5m以下；吐丝散粉协调-单株花期相遇；根系发达、植株青秀且穗下绿叶数为6叶以上，综合抗病性达中抗以上、结实率达96％以上、籽粒为硬粒型的果穗为入选果穗；

5)收获脱粒：将入选的果穗进行混合脱粒，作为下一代种植的种子，按上述方法连续进行两次，分别获得S₁和S₂代种子。

4.根据权利要求1所述的利用玉米群体Suwan1选育耐瘠自交系的方法，其特征在于：所述的S₃开始单株自交、穗行种植与筛选具体过程为，

1)单株自交：将入选的S₂代种子，按3500-3600株/亩以上的密度，种植2000株以上，种植后在开花期进行单株套袋自交，收获后单穗脱粒，分装编号，获得S₃代种子；

2)穗行种植：将入选的S₃种子种植成穗行，在开花期进行单株套袋自交收获后单穗脱粒，分装编号，获得S₄种子，至稳定为止；

3)种植密度：从S₃代开始每选择一代增加100株/亩的密度；

4)选择方法：在开花前期对去除株高穗位均高的植株；在开花期去除吐丝和散粉不正常的植株，剩下的植株进行混合授粉；在完熟期主要对植株的根系、穗下绿叶数和抗病性、果穗的结实率、籽粒的商品性进行选择；

5)选择原则：除株高穗位高每选择一代按降低5-10cm的标准，其同上。