CN113016601A - 一种基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法 - Google Patents

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郭向阳
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吴迅
祝云芳
王安贵
刘鹏飞
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Abstract

本发明公开了一种基于玉米Suwan‑Iodent群体的选育自交系的方法，包括：群体割苗与环境胁迫压选择；多环境异地鉴选；采用不完全双列杂交设计获得测交种；田间鉴定；杂种优势模式分析；将杂交种产量和田间多点表型评价分析，选育出自交系等步骤。通过本发明的方法将温热玉米(Suwan‑Iodent)群体感光性有效的解决，与现有育种方法相比，优势明显，可操作性强，目的性强，尤其是第1步“群体割苗与环境胁迫压选择”，很好地解决了热带材料感光性选择，在温带地区的利用提供一种很好可能。

Description

一种基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法
技术领域
本发明涉及一种基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，属于农作物育种技术领域。
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。
当今，在美国玉米主产区，BSSS(母本)与Iodent(父本)杂种优势模式的单交种面积占75％以上。经过80年不懈努力，选育出脱水快、早熟和配合力高等玉米骨干自交系PH207，并衍生出一批优良Iodent自交系(Mikel M A， 2008)。Iodent(Iowa ExperimentStationReidYellow Dent)种质现已是美国玉米商业育种应用最广泛、最重要的的种质之一(马占林等，2016)；但在国内外对玉米Iodent和Suwan种质的群体构建、选育和应用研究鲜见报道。在前期研究中，基于热源Suwan和温带Iodent种质的性状优势互补，进行第2次遗传平衡后，构建了人工合成温热Suwan-Iodent原始群体C0，定名为苏艾C0(已申报国家发明专利：201910164428.2；同时，针对玉米Iodent种质在Suwan材料改良利用中的有效性分析已发表(郭向阳等，2020))。
针对玉米杂交种杂优模式文献计载繁多，但是以早熟、广适性强为主的 Suwan-Iodent群体的自交系选育鲜见报道。针对现有技术的不足，本发明提供了一种新的玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，以解决现有技术存在的南方玉米制种难、成本高等存在的不足；该方法实用性强、操作简单、成本低廉、针对性强，且产业化效果明显，缩小父母本调花期，种子产量提高，为种业企业提供更大利润和农民提供高质量种子。
一种基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，包括：
步骤1：群体割苗与环境胁迫压选择；
步骤2：多环境异地鉴选；
步骤3：采用不完全双列杂交设计获得测交种；
步骤4：田间鉴定；
步骤5：杂种优势模式分析；
步骤6：将杂交种产量和田间多点表型评价分析，选育出自交系。
其中，前述的群体割苗与环境胁迫压选择是将苏艾C0原始群体种植3万株左右，密度8000株/亩，行宽65cm；在出苗后至开花期进行干旱、不施肥等胁迫压，让其开花期延迟、植株变低等出现不良反应。通过不同叶片时期，人为将从地表以上第1片叶处进行割断，创造胁迫压，使之破坏玉米植株的生长势(表 1)，发现在玉米4-6片叶期割苗，开花-散粉期基本上一致，雌雄协调性强，综合评价为3级水平，亲本对照(DK517F)正常田间管理。在开花期，将玉米S1 群体中选择优良单株，并单株挂牌，将表现好的300个穗行晋级(控制在1％左右)S2。
优选的，在开花-散粉期，选择开花早、穗位适中的单株套袋授粉。成熟时，抗倒伏强，选择果穗性状好、苞叶好、抗逆强的优良单株300个穗行左右晋级 S1。
进一步的，前述的多环境异地鉴选是将步骤1中晋级的300个S1穗行在3 个环境中种植自然表型鉴定；穗行在各个试点行号一致，行长3米，每份15株，密度6000株/亩；收获时，对各点穗行抗病、抗倒性评价，汇总各点穗行。这里的述三个环境包括甘肃张掖、贵州贵阳和河南安阳。
表1割苗时期对试验指标效果的影响
Figure RE-GDA0003066761640000031
优选的，将步骤2中表现好的S1穗行按照系谱法进行包括耐热性、早熟性和抗到性在内的性状筛选，套袋自交，其中整个穗行植株清秀，开花早，抗性好果穗晋级S2下一代；将上一季的S2果穗加代，按系谱法种植，其中田间穗行的植株长势整齐度好，开花早，植株清秀，抗性强，套袋自交，筛选穗行S3晋级下一季；将上一季穗行S3再经过包括耐热性、抗逆性在内的逆境筛选，选择开花早，抗青枯病，抗穗腐的优良单株晋级S4；同时，再经过3次自交优良单株穗行S6，筛选出一批温热Suwan-Iodent的改良系。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
热带玉米种质资源对我国玉米的育种与生产推广意义重大，但是，热带种质光温敏感严重限制了热带种质的应用范围，通过本发明的方法将温热玉米 (Suwan-Iodent)群体感光性有效的解决，与现有育种方法相比，优势明显，可操作性强，目的性强，尤其是第1步“群体割苗与环境胁迫压选择”，很好地解决了热带材料感光性选择，在温带地区的利用提供一种很好可能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。其中涉及的数值、份数或比例如无标注，均为质量数值、质量份数或质量比例。
实施例1：
一种新的玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，包括以下步骤：
步骤1：群体割苗与环境胁迫压选择：将苏艾C0原始群体种植3万株左右，密度8000株/亩，在出苗后至开花期进行干旱、不施肥等胁迫压，让其开花期延迟、植株变低等出现不良反应。通过不同叶片时期，人为将从地表以上第1片叶处进行割断，创造胁迫压，使之破坏玉米植株的生长势，发现在玉米4-6片叶期割苗，开花-散粉期基本上一致，雌雄协调性强，综合评价为3级水平，亲本对照(DK517F)正常田间管理。在开花期，将玉米S1群体中选择优良单株，并单株挂牌，将表现好的300个穗行晋级(控制在1％左右)S2。
(a)步骤1，优选地，在开花-散粉期，选择开花早(与PH207相当并在晚 3-5天以内)、穗位适中(穗位在100cm以内)等单株套袋授粉。
(b)步骤1，优选地，成熟时，抗倒伏强(成熟后10天收获，不抗倒伏的淘汰)，选择果穗性状好、苞叶好、抗逆强的优良单株300个穗行左右晋级S2。
步骤2：多环境异地鉴选：将步骤1中晋级的300个S2穗行在3个环境中 (甘肃张掖、贵州贵阳和河南安阳)种植自然表型鉴定；穗行在各个试点行号一致，行长3米，每份15株，密度6000株/亩；收获时，对各点穗行抗病、抗倒性评价，汇总各点穗行。
(c)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；甘肃张掖属于大陆性气候，干燥少雨，年平均气温6℃，一月份最冷，7月份最热。每年6月至9月，是全年最佳旅游季节。年降水量平均131毫米，月平均降水量1—29毫米；是我国玉米制种的理想地。河南安阳属于暖温带半湿润大陆性季风气候，气候温和，四季分明，日照充足，雨量适中，春季温暖，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季寒冷干燥，历年平均气温12.7—13.7℃。极端最高气温43.2℃，极端最低气温-21.7℃。全年平均气压1001.5毫巴。全年降雨量为606.1毫米；是我国玉米主产区筛选玉米耐热性、早熟性、丰产性好、抗逆性强的自交系和杂交种的理想生态环境。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。
(d)优选地，将步骤2中表现好的穗行(S2)(35个)按照系谱法在河南安阳(每个果穗种植50株，密度5500株/亩)种植进行耐热性、早熟性和抗到性等性状筛选，套袋自交，其中整个穗行植株清秀，开花早，抗性好果穗晋级(S2) 下一代；
(e)将上一季的S2果穗加代，按系谱法种植，其中田间穗行的植株长势整齐度好，开花早，植株清秀，抗性强，套袋自交，筛选穗行(S3)晋级下一季；
(f)将上一季穗行(S3)再经过河南安阳耐热性、抗逆性等逆境筛选，选择开花早，抗青枯病，抗穗腐的优良单株晋级(S4)；同时，再经过3次自交优良单株穗行(S6)。
(g)筛选出一批温热Suwan-Iodent的改良系。
步骤3：优选地，步骤(g)中，将定名的自交系，利用8个骨干自交系郑58 (Reid)、昌7-2(四平头)、PH6WC(BSSS)、PH4CV(Lancaster)、齐319 (PB)、丹3140(旅大红骨)、T4565(BSSS-PB)、M03(美二环)作测验种。 2016年12月，采用不完全双列杂交设计，分别将80个改良系与我国8大类测验种杂交，形成640个测交种。
步骤4：2017年春，在河南滑县(35.58°N，114.52°E)和郑州(34.56°N， 113.26°E)2地点对640个杂交组合与2个主推品种先玉335(CK1)与郑单958 (CK2)做对照进行田间鉴定；采用完全随机区组设计；行长4m，行距为65cm，走道0.5m，每行20株，株距20cm，密度68,400株/hm2；2行区，2次重复，田间管理同当地大田生产一致。室内考种以小区为单位，共调查了8个农艺性状，测定的性状名称、方法和单位；调查产量性状标准参照农业部颁布的标准。
步骤5：杂种优势模式分析根据两年的田间组合鉴定的联合产量测定结果(表2)表明，将Suwan-Iodent改良系与以PB-BSSS种质的骨干自交系作为测验种所得的杂交组合的平均产量最高(687.9kg/667m2)，其次是Suwan-Iodent 改良系与以美二环种质的骨干自交系作为测验种所得的杂交组合的平均产量 (676.5kg/667m2)；Suwan-Iodent改良系与以BSSS种质的骨干自交系作为测验种所得的杂交组合的平均产量(665.9kg/667m2)；Suwan-Iodent改良系与以Lancaster种质的骨干自交系作为测验种所得的杂交组合的平均产量(657.5kg/667m2)。构建出适应黄淮海区新的玉米杂优组型，本杂种优势组型的特征如下：
表2产量前7名的杂交组合产量
Figure RE-GDA0003066761640000051
Figure RE-GDA0003066761640000061
(h)广适性强：PB-BSSS的丰产性与Suwan-Iodent种质改良系的抗逆性相结合，使该杂优模式组型的玉米杂交种稳定性好，为黄淮海玉米育种创建新的杂优组型奠定基础。
(i)脱水快：苞叶包紧性松，有助于脱水，减少了穗腐发生几率。
(j)早熟：该模式的玉米杂交种生育期一般与对照相当或者短1-3天。
(k)抗性好：综合多抗该生态区玉米的主要病害，抗小斑病，穗腐病、丝黑穗病等。
步骤6：通过步骤5，将杂交种产量和田间多点表型评价分析，选育出配合力高、抗逆性强的自交系QB5721、QB5749、QB5775、QB5813等。
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 (7)

1.一种基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，其特征在于包括：
步骤1：群体割苗与环境胁迫压选择；
步骤2：多环境异地鉴选；
步骤3：采用不完全双列杂交设计获得测交种；
步骤4：田间鉴定；
步骤5：杂种优势模式分析；
步骤6：将杂交种产量和田间多点表型评价分析，选育出自交系。
2.根据权利要求1所述的基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，其特征在于：所述群体割苗与环境胁迫压选择是将苏艾C0原始群体种植3万株左右，密度8000株/亩，行宽65cm；在玉米5-6片叶期，人为将从地表以上第1片叶处进行割断，创造胁迫压，使之破坏玉米植株的生长势；同时，在出苗后至开花期进行包括干旱、不施肥在内的胁迫压操作，让其出现不良反应，人为与环境胁迫相结合；在开花期，将玉米苏艾C0群体中选择优良单株，并单株挂牌，将表现好的300个穗行晋级S1。
3.根据权利要求2所述的基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，其特征在于：在开花-散粉期，选择开花早、穗位适中的单株套袋授粉。
4.根据权利要求3所述的基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，其特征在于：成熟时，抗倒伏强，选择果穗性状好、苞叶好、抗逆强的优良单株300个穗行左右晋级S1。
5.根据权利要求4所述的基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，其特征在于：所述多环境异地鉴选是将步骤1中晋级的300个S1穗行在3个环境中种植自然表型鉴定；穗行在各个试点行号一致，行长3米，每份15株，密度6000株/亩；收获时，对各点穗行抗病、抗倒性评价，汇总各点穗行。
6.根据权利要求5所述的基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，其特征在于：所述三个环境包括甘肃张掖、贵州贵阳和河南安阳。
7.根据权利要求5或6所述的基于玉米Suwan-Iodent群体的选育自交系的方法，其特征在于：将步骤2中表现好的S1穗行按照系谱法进行包括耐热性、早熟性和抗到性在内的性状筛选，套袋自交，其中整个穗行植株清秀，开花早，抗性好果穗晋级S2下一代；将上一季的S2果穗加代，按系谱法种植，其中田间穗行的植株长势整齐度好，开花早，植株清秀，抗性强，套袋自交，筛选穗行S3晋级下一季；将上一季穗行S3再经过包括耐热性、抗逆性在内的逆境筛选，选择开花早，抗青枯病，抗穗腐的优良单株晋级S4；同时，再经过3次自交优良单株穗行S6，筛选出一批温热Suwan-Iodent的改良系。
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