CN1545863A - 抗螟玉米自交系杂交种子及选育方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玉米种子的培养选育的方法，尤其是抗螟玉米自交系杂交种子及选育方法。按照作物遗传规律，抗螟基因是受抗螟的主效基因即质量性壮遗传所决定的；抗螟玉米自交系杂交种子，按照物相逆反，定向运转，田间优选，单株记载，室考把关，辩证统一，兼顾一般的生物工程，逆反定向优选法，提出一套螟虫发生的普遍规律，找到抗螟玉米质量性壮规律，达到了辩证统一，使螟虫的发生率由原来的93％以上降到了5％左右，个别好的自交系达到了免疫程度；育出了高抗螟虫的玉米自交系。抗螟玉米自交系杂交种子及选育方法的优点是，使螟虫的发生率由原来的93％以上降到了5％左右，个别好的自交系达到了免疫程度，提高了玉米的产量，避免了农药的使用，控制了玉米的残留农药，达到了绿色农作物的标准。

Description

抗螟玉米自交系杂交种子及选育方法

技术领域

本发明涉及玉米种子的培养选育的方法，尤其是抗螟玉米自交系杂交种子及选育方法。

背景技术

国际上自从7000年前，印第安人把野草改良成玉米以来，玉米新品种选育受到国内外专家的普遍重视，目前，利用生物技术进行玉米品种改良的研究已取得了令人瞩目的成就，美国MONSANTO公司相继推出了转基因抗虫、抗除草剂和高产玉米新品种，见《玉米科学》吉林省农业科学院、国家玉米工程技术研究中心(吉林)主办，2003年第一期P7。成为世界上单产、总产、面积最大第一生产大国。我国是世界上无论面积、单产、总产在世界上都占第二位的生产大国。所以稳定播种面积，提高玉米产量，改善玉米品质和抗性，实现玉米生产的高产优质，高效就成为不仅是常规育种，也是生物育种工程的及待解决的重要内容之一。

玉米品种改良其核心问题是基础材料的严重缺乏，因此资源的引进、鉴定、改良、创新和利用十分迫切。由于玉米作物的特殊性，使得其遗传转化具有一定的难度，科研进展缓慢，但近几年特别是90年代末期已取得了重要性，突破性的进展。到目前为止，已开始对玉米基因转化的研究并有相关的报导，1993年报导了北京农业大学丁群星等用子房注射法将BT毒蛋白基因转入玉米及转基因的再生杆株。我国目前正处研究攻关阶段。

我国为什么要攻关？理由有三：

1、因为玉米螟虫是世界性害虫，它危害面积广(全世界)危害性极大。无论什么气候条件，每年都有轻重不同的发生，条件不宜为轻发生年，螟虫危害率在35-56％，气候适宜大发生年螟虫发生率在76-93％之间，轻年减产2-3成，大发生年减产5成以上，全国每年因玉米危害要减产703-1173亿斤。见表1

                不同地区螟虫发生率造成玉米减产情况表        表1

地区	单产公斤	面积	轻年			大发生年
									危害率(％)	减产成度(成)	损失粮食(亿斤)	危害率(％)	减产程度(成)	损失粮食(亿斤)
			鞍山	450	150	35-56	2-3	3-4.5							76-93	5	5
辽宁	410	2500							35-56	2-3	50-75	76-93	5	83.3
			全国	345	34605	35-56	2-3	469-703							76-93	5	1173

此表1数据见《玉米科学》吉林省农业科学院、国家玉米工程技术研究中心(吉林)主办，2003年第一期P98十五期间玉米生产调控对策之建议，才卓编写，和《现代玉米生产》一书，中国农业科技出版社，佟屏亚、罗振峰、娇树凯，1999年12月第二次印刷。

2、因为中国是世界上无论面积、单产、总产都占第二位的玉米生产大国，一年四季都有玉米播种。

从玉米种植分布区域看，东起台湾和沿海各省，西至新疆、青藏，南至北纬20度的海南岛，北至北纬5度的黑龙江省黑河，凡是有耕地的地方都有玉米。据1996年世界粮农组织报导，全世界玉米播种面积达21亿亩，面积最多国家是美国占总面积的21.2％，单产最高平均532公斤，第二位是中国面积占16.5％，达到34606万亩，单产345公斤，比美国单产降低35.1％，我省在中国单产最高平均410公斤，但比美国每亩少产187公斤，减产35.1％，分析低产原因，主要是品种落后，我国目前，根本没有高产抗螟品种投入生产，这是主要原因之一。见表2

         1996年世界粮农组织统计                 表2

地区	播种面积	播种面积占总面积的％	平均单产公斤	单产和美国比较-％
					全世界	210.159	100	274	-48.4
美国	44.403	21.2	532	0
					中国	34.606	16.5	345	-35.1
辽宁	2500	1.1	410	-22.9

从表2可以看出，只有选育出高产抗螟品种，才能赶上美国，否则是没有希望的。此表数据见《现代玉米生产》一书，中国农业科技出版社1998.12，佟屏亚等编著。

3、从玉米生物学特征要求的条件看：

玉米是喜温湿气候的，分布在年降水800-1500毫米的地区，在玉米生育期间月降水平均在100毫米地区最为合适。我国是由东北斜向西南分布，以东北三省面积最大，直到西南部广西、四川等13个省，占总播种面积的85％，我辽宁省气候条件和美国玉米最高单产地区加利福尼亚洲气候在同一个经纬度上，最适合玉米生长，但单产比美国每亩少产187公斤，低产原因是品种落后，机械化管理水平低造成的。

综合上述三种原因，所以必须及早进行攻关，这样才能赶上发达国家。

目前，我国玉米生产存在问题及攻关办法：

我国玉米生产的主要问题一是品种落后，品种落后的主要原因是品种资源的严重缺乏，我国玉米品种资源已由70年代的2300多个，减少到目前210多个，由于推广使用杂交种，我国的杂交资源大部分靠近亲繁殖，所以很难育出高产品种，这是一个原因。第二是原因是近年来病虫害危害严重，防治不利造成减产，就玉米螟虫而言有逐年上升的趋势。解决螟虫危害办法目前我国有三条措施：

一是用药剂人工防治，该办法缺点是工作量太大，价格高，由于面积太广时间集中工作难度大，造成浪费大量的人力、物力和财力，而且污染环境，产品又有残留，不附合绿色食品要求。我省每年用于防治玉米螟的费用高达10亿元人民币，全国每年要浪费110多亿元，且效果不理想。

二是用生物防治，利用螟虫的天敌赤眼蜂，缺点是价格太高，面积太大，时间集中，育不出这么多赤眼蜂。办不到也推广不了。这两条目前生产上使用由于推广面积太小达不到防虫效果。

三是选育推广抗螟高产品种是最佳方案，该办法在源头上解决抗螟虫问题，不用药剂和生物防治达到防螟目的，是投资少，见效快，易推广的好办法。目前，美国已广泛使用推广。我国尚没有这样好品种，所以必须攻关。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗螟玉米自交系杂交种子及选育方法，要育出抗螟玉米品种，就是从根本上解决抗螟基因问题。

抗螟玉米自交系杂交种子，其特征在于：按照作物遗传规律，抗螟基因是受抗螟的主效基因即质量性状遗传所决定的；抗螟玉米自交系杂交种子，按照物相逆反，定向运转，田间优选，单株记载，室考把关，辩证统一，兼顾一般的生物工程，逆反定向优选法，提出一套螟虫发生的普遍规律，找到抗螟玉米质量性状规律，达到了辩证统一，使螟虫的发生率由原来的93％以上降到了5％左右，个别好的自交系达到了免疫程度；育出了高抗螟虫的玉米自交系；

1)抗螟系宏T系列是丹340XBT；

2)抗螟系宏A系列是78599系列，逆反定向杂交回交；

3)抗螟系宏D系列是3团-9系列，逆反定向杂交回交；

4)抗螟系宏B系列是外来系列，逆反定向杂交回交；

四个系列抗螟自交系若干个，并组配成杂交种，

A25×T614    D100-5×A53-1    A6×D100-4

A53×T612    D61×A21    A12×A25

A33×T613    A20×A57    A33×A36

A21×T643    A68×A2     B97×B109

A40×T731    D9522×A72    A1×A40

已育出了高抗螟虫，高产优质玉米新品种。

定向运转：按抗螟规律去运转；

如从自交系的各形态上，自交系幼苗基部颜色形态白绿色好于粉红色→好于紫红色。叶型为直立叶、宽叶好于披散型；白边好于紫边。骨色是红骨好于白骨。粒型是硬粒好于半马齿，半马齿好于马齿。

物相逆反，就是让原来的自交系凡不适应的质量性状，向抗螟适应的方向发展，如340自交系幼苗基部颜色是粉红色向白绿发展，由高杆向矮杆化，由长叶向直立短宽转化，由白骨向红骨、由马齿型向硬粒型等定向转化。

选育方法：

1、引种。引进国内外抗源玉米种子，严格筛选观察找出抗螟特点按物相逆反原理使之结合；

2、选择育种。在发螟最重地区，找发螟最重的品种，在发螟最重的品种中找发螟少的或不发螟的单株观察不发的原因，向不发螟的物相方向转移，使之纯合；

3、杂交育种，对符合上述二条的玉米种子，选择抗螟好的种子，进行杂交，使之纯合，选出抗螟自交系，然后两个好的抗螟自交系种子再杂交组配成杂交高产抗螟玉米新品种。

4、回交育种。在子1代至5代的选择中观察抗螟效果，效果差的再用抗螟好的自交系回交一二次，加大抗螟基因然后纯合。

抗螟玉米自交系杂交种子及选育方法的优点是，使螟虫的发生率由原来的93％以上降到了5％左右，个别好的自交系达到了免疫程度，提高了玉米的产量，避免了农药的使用，控制了玉米的残留农药，达到了绿色农作物的标准。

具体实施方式

例如：宏T系列抗螟自交系就是在本地区找出配合力最高，而又是发螟最重，丰产性最强的自交系340为高频受体种子，经选择育种找出抗螟最好的单株，按逆反定向方法在田间逆向选择，室内严格考种后确定一个好系，再和抗源种子远缘的BT杂交，再回交办法，再逆反定向选择最后达到结合，使其定向的各项标准达到辩证统一抗螟目的，目前已选育出四系列抗螟自交系，它们是：

1)抗螟系宏T系列是丹340XBT

2)抗螟系宏A系列是78599系列，逆反定向杂交回交

3)抗螟系宏D系列是3团-9系列，逆反定向杂交回交

4)抗螟系宏B系列是外来系列，逆反定向杂交回交

宏T系列抗螟系，代表系有宏T6、宏T7、宏T8

现以宏T643自交系的特征特性分述如下：

该自交系生育期125天，株高160-180cm，棒位70-80cm，19片叶，雄穗分枝20-30个花丝白绿色棒长10-17cm，粗5.2-5.5cm，筒形20-22行，红骨，方马齿粒，黄色。

在整个生育期表现是：出苗后苗基颜色白绿色，叶长叶窄，白绿向高梁苗，定植后叶明显由长叶向宽转移呈灰绿色，叶开始上举，到营养生长末期，茎杆开始粗壮叶密口大，灰绿上举，前期蹲苗长根，转入生殖期后，茎杆迅速生长，叶向横向发展变宽变硬直立上冲，叶宽达成16公分，叶向背卷曲，叶上有皱褶，叶和杆开张角度很小，几乎是抱杆生长，杆茎呈红柴色直立上冲，雌穗在叶掖间包着，不出棒先出花丝，授粉后才长棒。该自交系最大特点是抗螟虫最好，正常年螟虫基本上不发生，大发生年螟虫危害率在7％以下，抗倒伏，抗大小斑病，抗丝黑穗病，花粉量大，适于作父本，用抗螟系列自交系组配的高抗螟高产优质组合有：

A25×T614    D100-5×A53-1    A6×D100-4

A53×T612    D61×A21    A12×A25

A33×T613    A20×A57    A33×A36

A21×T643    A68×A2     B97×B109

A40×T731    D9522×A72    A1×A40

抗螟高产优质玉米杂交种A25×T614特性：

该品种生育期130天，株高260cm，棒位130cm，19片叶，棒长26-28cm粗5.2-5.6cm，14-16行，筒形，红骨，行粒数54，扁马齿粒，橙黄色，米质优，在生育期表现是：抗螟虫，在正常年一代螟发生在5％以下，大发生的2003年一代螟发生率在30％以下，比对照品种辽单16一代螟发生率84.6％减少54.6％提高抗螟效果182％，二代螟虫10株解剖为3头，比对照品种辽单16，10株有虫14头，减少11头提高抗虫率366％，(而且在10株中有9株内无一虫，只有一株是杂株有虫3头)。

抗丝黑穗病，成棒率高，无空杆，抗倒伏，抗大小斑病，青枯病，活杆成熟，叶宽上冲，亩产1616斤，比对照辽单16亩产1408斤，每亩可增产208斤，增产14.7％。

按照这个品种的增产幅度，每亩增产200斤，辽宁省2500万亩玉米如能使用该品种，每年可增产玉米50亿斤，每斤按价0.5元计算，可年增效益25亿元，全国如能推广使用面积达十分之一，是3500万亩每年可增产700亿斤，年增效益350亿元，如果这个品种一推广，我国就可还头赶上和超过目前世界发达国家的美国，而处于世界领先地位。

Claims (3)

1、抗螟玉米自交系杂交种子，其特征在于：按照作物遗传规律，抗螟基因是受抗螟的主效基因即质量性壮遗传所决定的；抗螟玉米自交系杂交种子，按照物相逆反，定向运转，田间优选，单株记载，室考把关，辩证统一，兼顾一般的生物工程，逆反定向优选法，提出一套螟虫发生的普遍规律，找到抗螟玉米质量性壮规律，达到了辩证统一，使螟虫的发生率由原来的93％以上降到了5％左右，个别好的自交系达到了免疫程度；育出了高抗螟虫的玉米自交系：

1)抗螟系宏T系列是丹340XBT；

2)抗螟系宏A系列是78599系列，逆反定向杂交回交；

3)抗螟系宏D系列是3团-9系列，逆反定向杂交回交；

4)抗螟系宏B系列是外来系列，逆反定向杂交回交；

四个系列抗螟自交系若干个，并组配成杂交种，

A25×T614   D100-5×A53-1 A6×D100-4

A53×T612   D61×A21      A12×A25

A33×T613   A20×A57      A33×A36

A21×T643   A68×A2       B97×B109

A40×T731   D9522×A72    A1×A40

已育出了高抗螟虫，高产优质玉米新品种。

2、根据权利要求1所述的抗螟玉米自交系杂交种子，其特征在于：所述的定向运转：按抗螟规律去运转；

从自交系的各形态上，自交系幼苗基部颜色形态白绿色好于粉红色→好于紫红色。叶型为直立叶、宽叶好于披散型；白边好于紫边。骨色是红骨好于白骨。粒型是硬粒好于半马齿，半马齿好于马齿；

物相逆反，就是让原来的自交系凡不适应的质量性壮，向抗螟适应的方向发展，340自交系幼苗基部颜色是粉红色向白绿发展，由高杆向矮杆化，由长叶向直立短宽转化，由白骨向红骨、由马齿型向硬粒型等定向转化。

3、权利要求1所述的抗螟玉米自交系杂交种子选育方法：其特征在于：

1)引种。引进国内外抗源玉米种子，严格筛选观察找出抗螟特点按物相逆反原理使之结合；

2)选择育种；在发螟最重地区，找发螟最重的品种，在发螟最重的品种中找发螟少的或不发螟的单株观察不发的原因，向不发螟的物相方向转移，使之纯合；

3)杂交育种；对符合上述二条的玉米种子，选择抗螟好的种子，进行杂交，使之纯合，选出抗螟自交系，然后两个好的抗螟自交系种子再杂交组配成杂交高产抗螟玉米新品种；

4)回交育种；在子1代至5代的选择中观察抗螟效果，效果差的再用抗螟好的自交系回交一二次，加大抗螟基因然后纯合。