CN109169253A - 基于玉米Suwan-lancaster群体选育自交系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于玉米Suwan‑lancaster群体选育自交系的方法。本发明有别于常规育种中的传统群体改良和窄基系谱法；基于前期种质改良的基础上，发明人提出以人工合成的温热Suwan‑Lancaster群体为核心基础，采取早代(S0)逆向选择法、S1+异地抗逆鉴选法与DH诱导策略相结合，经过8年的系统研究工作，选育出高配、多抗和高产自交系2个(QB1310和QB1314)。本发明的育种方法实用性强、可操作性强、目的性明确、缩短育种周期、节约成本和育种效率明显提高，可以在玉米育种中推广应用。

Description

基于玉米Suwan-lancaster群体选育自交系的方法

技术领域

本发明涉及农作物育种技术领域，具体为一种基于玉米 Suwan-lancaster群体选育自交系的方法。

背景技术

当前玉米品种同质化严重与种质基础十分狭窄，导致数千万公顷作物生产依赖狭窄的遗传基础，同时遭受多种病虫危害；在种质改良过程中优良基因累加受限，自交系改良难以在保留优点前提下克服缺点，导致选育的杂交组合很难有所突破，造成生产上品种同质化严重。外来种质的引入、鉴定、改良与利用是拓宽当前种质基础最有效的途径之一。近40年育种实践证明，热带玉米种质资源对我国玉米育种与生产的发展贡献巨大；尤其是热带玉米Suwan种质已是西南山区重要种质资源之一；以具有丰富遗传多样性、抗性强、配合力好等优点，但常伴随着感光性强，营养体繁茂等缺点限制了其有效的利用。玉米Lancaster种质(类群)是温带玉米最重要的类群之一；具有果穗长，轴细，脱水快，熟期适中，抗丝黑穗病、大小斑病、茎腐病等，耐旱耐瘠，稳产性好，适应性广，但由于其不抗矮花叶病，根系欠发达。

针对玉米自交系选育方法文献计载繁多，但大多数育种工作者对早代和晚代测配一直持不同意见，本发明提出了玉米种质改良的早代 (S0)逆向选择法与S1+异地抗逆性鉴选法相结合策略，可快速评价、鉴定出改良供体的育种利用价值。

经过20年的育种实践，贵州省旱粮研究所已对玉米 Suwan-Lancaster群体合成申请国家发明专利(申请号： 201710010965.2)；同时，针对Suwan-Lancaster群体遗传改良效果等相关数据已发表(陈泽辉等，2013；郭向阳等，2016)；本发明拟在前期群体改良种质为基础，采用早代(S0)逆向选择法、S1+异地抗逆性鉴选法和DH诱导策略，规模化、快速地选育出具有配合力高、综合抗性好、制种产量高等特点的玉米自交系(品系)，以组配出高产、品质优和抗性强的玉米杂交种。大大加速了育种进程和为玉米育种提供新的理论支撑。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于玉米 Suwan-lancaster群体选育自交系的方法，它能规模化、快速地选育出具有配合力高、综合抗性好、制种产量高等特点的玉米自交系，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：基于玉米 Suwan-lancaster群体选育自交系的方法，包括如下步骤：

步骤1)早代S0+逆向选择法：对基础种质选育前，基于玉米 Suwan-lancaster群体种植2000株，密度4500株/亩，行距0.70米，测验种选择标准：7-9级高感病害，抗倒性差，叶片宽大、生育期晚缺点十分突出的自交系；在开花期，将玉米Suwan-lancaster S0群体单株自交、挂牌，同时，将群体单株自交花粉对测验种进行测配，收获时，将自交单株种子保存，同时将测交组合进行多点田间鉴定，筛选出抗病性强、抗倒性好及生育期早性状良好测交组合；然后，将筛选出的测交组合表现好的相对应的自交穗行种子入选晋级S1；

步骤2)S1+异地抗逆性鉴选法：将上一季入选的S1穗行分别在贵州贵阳、贵州毕节及云南保山进行多生态环境自然鉴定；其中，贵阳点的穗行套袋自交，收获时，各点穗行抗病、抗到性综合评分达3级以上的穗行，把各点表现好的穗行对应贵阳点自交的穗行入选晋级S2；

步骤3)DH诱导法：同年冬季，在海南，将S2代穗行种植，密度6500株/亩，结合DH诱导方法，授粉时，利用诱导系Stock6花粉对S2代穗行中的穗位适中、抗到性强的单株授粉；次年，收获时，挑选胚乳显色、胚无色的DH系；

步骤4)多点田间组合鉴定：将DH系利用测验种ZH6218及PH6WC 对DH诱导系诱导的Suwan-lancaster群体DH系测配，多点田间鉴定。

进行二季DH系种子扩繁、测配工作。

所述的7-9级高感病害是指穗腐与纹枯病。

有益效果

与现有技术相比，本发明有别于常规育种中的传统群体改良和窄基系谱法；自2000年起，发明人团队创制出的玉米温热人工 Suwan-Lancaster群体(详见陈泽辉等，2013)，该群体的产量遗传增益大和群体结构变异大，对拓宽我国现有玉米种质基础起推动作用。但玉米种质群体改良具有周期长、成本大、育种效率低和实际操作难等缺点，同时，常规育种中传统系谱法选系育种效率极低、遗传稳定慢、育种周期长等缺点。基于前期种质改良的基础上，发明人提出以人工合成的温热Suwan-Lancaster群体为核心基础，采取早代(S0) 逆向选择法，即采用的测验种具有与所需要的形状完全相反的特性，保证了选择的准确性获得极大提高，并采用S1+异地抗逆鉴选法与 DH诱导策略相结合，经过8年的系统研究工作，选育出高配、多抗和高产自交系2个(QB1310和QB1314)。本发明的育种方法实用性强、可操作性强、目的性明确、缩短育种周期、节约成本和育种效率明显提高，可以在玉米育种中推广应用。

附图说明

图1为本发明的流程示意图.

具体实施方式

本发明的实施例：基于玉米Suwan-lancaster群体选育自交系的方法，

步骤1)早代(S0)+逆向选择法：对基础种质选育前，要对其种质群体遗传多样性进行评价；首先，选择合适的标尺(测验种)：7-9 级高感病害，抗倒性差，叶片宽大、生育期晚缺点十分突出的自交系。2011年春季，在贵阳(贵州省农业科学院试验基地),将玉米Suwan-lancaster群体种植2000株，密度4500株/亩，行距0.70 米，测验种选择标准：基于杂种优势群选择高感(7-9级)病害(穗腐、纹枯病等)，抗倒性差，叶片宽大、生育期晚等缺点十分突出的自交系(品系)掖478、丹340、大19为反向测验种。其次，在开花期，将玉米Suwan-lancaster群体(S0)单株自交、挂牌(如：SL-1， SL-2……SL-200)，同时，将群体单株自交花粉对测验种掖478、丹 340和大19分别进行测配，组建600个测交组合，收获时，将自交单株种子保存，同时将测交组合进行多点(贵州贵阳、毕节和云南保山)田间鉴定，筛选出抗病性强、抗倒性好、生育期早等性状较好测交组合，可有效的推测出群体自交单株的优良基因的累加性，有利于准确评价(供体)玉米Suwan-lancaster群体(S0)的育种利用价值；然后，将测交组合表现好的相对应的自交穗行种子入选晋级 (S1)。

对步骤1)早代(S0)+逆向选择法进行注释，600个测交组合进行多点(贵州贵阳、毕节和云南保山)田间鉴定，行长4米，走道 0.50米，行宽0.7米，密度3800-4000株/亩。将测交组合多点田间表现出抗病性强、抗倒性好、生育期早等性状较好测交组合，说明其优良基因主要由(供体)群体自交单株提供，选择抗病性差、抗到性差等缺点十分突出的自交系，可以让其测交后代充分表露出来，如果选择抗性强、抗到好的测验种很难对供体进行评价。

步骤2)S1+异地抗逆性鉴选法，2012年春季，将上一步的晋级 S1 150-200个穗行在3试点(贵州贵阳、毕节和云南保山)种植自然鉴定；穗行在各个试点行号一致，行长3米，每份15株，密度 6000株/亩；其中，贵阳点的穗行套袋自交，收获时，对各点穗行抗病、抗倒性综合评分分级，汇总各点达3分以上对应贵阳点自交的穗行入选晋级(S2)。

针对上述S1代穗行鉴定点选择说明，贵州贵阳点属于典型的云贵高原气候，海拔1140米，常年平均气温22.6℃，玉米生长季温度偏低，光照少，降水分布不均，，是筛选其穗腐、叶斑病等病害的理想生态区。贵州毕节地区属于贵州西部高海拔区，年平均气温偏低，阴雨寡照，后期雨水多，是筛选其生育期、穗腐、叶斑病等指标的适宜区域；云南保山试验点海拔1680米，光照比较好，降雨量分布不均，是玉米筛选产量丰产性、灰斑病和抗倒伏等性状的适宜区域。

抗性综合评分分级标准参照农业部颁布的抗病性分级标准。

步骤3)DH诱导法，同年(2012年)冬季，在海南，将S2代穗行按照系谱法种植，密度6500株/亩，结合DH诱导方法，授粉时，利用诱导系Stock6花粉对S2代穗行中的穗位适中、抗倒性强的单株授粉。次年(2013年1月)，收获时，挑选胚乳显色、胚无色的DH 系，进行二季DH系种子扩繁,同时,利用测验种(ZH6218、PH6WC)对 DH诱导系诱导的Suwan-lancaster群体DH系测配,组配260个组合。

步骤4)多点田间组合鉴定，将260份杂交组合在西南玉米区(云南保山、湖南长沙、四川成都、贵州贵阳、贵州毕节和贵州德江)6 点田间鉴定，5米行长，2行区，行距0.70米，种植密度3800株/ 亩，对照种(CK)为渝单8号。田间管理同大田生产。在西南山区筛选出产量比对照增产10.0％以上杂交组合2个(黔1018和黔1806)；

通过对多点杂交组合产量的分析，研究发现，鉴选出配合力高、花粉量大、抗逆性强的玉米Suwan-Lancaste改良系2个 (QB1310、QB1314)。

实施例获得的QB1310是利用诱导系Stock6对玉米 Suwan-Lancaste群体(S2)诱导选系；植株性状表型：

株高2.00米，穗位高0.90米，长势强；叶鞘浅色，根系紫；穗筒型，轴红色；中间偏马型，穗行数14-16行，粒浅黄色，成株茎秆呈浅紫色，株型紧凑；中抗玉米大、小斑病、穗腐病、黑粉病等病害；一般配合力较好；活秆成熟；西南山区生育期110天。

玉米杂交新组合(品系)黔1018，以ZH6218为母本，QB1310为父本杂交选育而成。杂交种田间表型：

植株半紧凑型，生育期118天，与对照贵单8号生育期早熟2-3 天。株高268厘米，穗位高110厘米，穗长17.5厘米，穗行数14-16 行，行粒数34粒，千粒重370克，出籽率87％。中间粒型，籽粒浅黄色，品质好，红轴。果穗苞叶覆盖程度中，籽粒排列直。抗青枯病、穗腐病等等综合抗性好。适宜区域：西南山区和湖北、江苏等区域。

实施例获得的QB1314：利用诱导系Stock6对玉米 Suwan-Lancaste群体(S2)诱导选系；植株性状表型：

株高2.20米，穗位高0.80米，长势强，幼苗深绿；叶鞘浅紫色，根系浅紫；穗短筒型，轴红色；半硬粒型，粒浅黄色；中抗玉米大、小斑病、黑粉病等病害；一般配合力较好；活秆成熟；夏播生育期105天。

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于玉米Suwan-lancaster群体选育自交系的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)早代S0+逆向选择法：对基础种质选育前，基于玉米Suwan-lancaster群体种植2000株，密度4500株/亩，行距0.70米，测验种选择标准：7-9级高感病害，抗倒性差，叶片宽大、生育期晚缺点十分突出的自交系；在开花期，将玉米Suwan-lancaster S0群体单株自交、挂牌，同时，将群体单株自交花粉对测验种进行测配，收获时，将自交单株种子保存，同时将测交组合进行多点田间鉴定，筛选出抗病性强、抗倒性好及生育期早性状良好测交组合；然后，将筛选出的测交组合表现好的相对应的自交穗行种子入选晋级S1；

步骤2)S1+异地抗逆性鉴选法：将上一季入选的S1穗行分别在贵州贵阳、贵州毕节及云南保山进行多生态环境自然鉴定；其中，贵阳点的穗行套袋自交，收获时，各点穗行抗病、抗到性综合评分达3级以上的穗行，把各点表现好的穗行对应贵阳点自交的穗行入选晋级S2；

步骤3)DH诱导法：同年冬季，在海南，将S2代穗行种植，密度6500株/亩，结合DH诱导方法，授粉时，利用诱导系Stock6花粉对S2代穗行中的穗位适中、抗到性强的单株授粉；次年，收获时，挑选胚乳显色、胚无色的DH系；

步骤4)多点田间组合鉴定：将DH系利用测验种ZH6218及PH6WC对DH诱导系诱导的Suwan-lancaster群体DH系测配，多点田间鉴定。

2.根据权利要求1所述的基于玉米Suwan-lancaster群体选育自交系的方法，其特征在于：进行二季DH系种子扩繁、测配工作。

3.根据权利要求1所述的基于玉米Suwan-lancaster群体选育自交系的方法，其特征在于：所述的测验种选择标准中，7-9级高感病害是指穗腐与纹枯病。