玉米抗性种质浚M9 的创制与思考

张志方 张文成 张素娟 张守林 王良发 章慧玉

（1 河南省鹤壁市农业科学院，鹤壁 458030；2 河南省鹤壁市农业农村发展服务中心，鹤壁 458030）

黄淮海地区是我国夏玉米主产区，对保障我国粮食安全具有重要意义[1]。受气候变暖的影响，黄淮海地区异常气候时有发生，高温干旱、阴雨寡照、病虫害等逆境发生程度呈加剧之势，玉米生产面临严峻考验，迫切需要选育综合抗性强的玉米新品种，以应对新的气候形势。优良玉米种质是品种选育的关键[2-3]，解决品种问题首先要解决种质问题。但受选系模式、育种目标的影响[4]，黄淮海地区玉米种质遗传基础趋于狭窄、遗传多样性匮乏[5]，综合抗性差、优异种质不足。开展种质创制科研攻关，引进来源地及类群丰富的外来种质，是解决以上问题的有效路径。本研究制定“高、大、严”选系方案，以“优质、多抗”为选系目标，以本地种质为基础，以外来特异种质为目标基因来源，采用正反交育种技术，对本地和外引种质优异基因进行充分的遗传重组，并反复进行多环境逆境高压选择，经过多年选系攻关，拓宽了本地抗性种质基础，增强了种质的抗逆性和适应性，并成功创制出以浚M9 为种质基础的抗性种质资源群。

1 选育过程

针对当地种质抗倒伏能力差，感南方锈病、弯孢霉叶斑病和茎腐病等问题，自2004 年起开展种质创制研究。以抗病性强为主要性状指标，选择外引抗南方锈病玉米杂交种M119 作为基础材料，利用河南-海南不同生态区天然地理气候特点，优选单株连续7 代自交，选育出2 个互补型姊妹系，分别是S7-1（配合力高、不抗南方锈病）及S7-2（配合力低、抗南方锈病），这2 个自交系杂交后再连续自交2 个世代，成功选育出高抗南方锈病等病害、耐高温的玉米自交系浚M9（品种权号：CNA20172444.7）。浚M9 选育示意图见图1。

图1 浚M9 选育示意图

2 主要特征特性

浚M9 株型紧凑，叶色深绿；成株株高约205cm，穗位高约90cm；雄穗小、分枝数中等，但花粉量大，雌雄穗花期协调一致；果穗均匀度高，结实性好，白轴黄粒，夏播生育期约108d。夏播宜在6 月15 日前播种结束，中肥地适宜密度75000 株/hm2，高肥地不超过90000 株/hm2。气生根发达，茎秆柔韧性好，抗倒性强。

主要优点：（1）综合抗病性强，河南农业大学植物保护学院抗性鉴定及评价结果显示，浚M9 对镰孢茎腐病、弯孢霉叶斑病、瘤黑粉病、南方锈病等病害表现高抗（HR），对镰孢穗腐病表现抗（R），对小斑病表现中抗（MR）（表1）。（2）耐高温，依据华中农业大学耐高温鉴定评价结果，浚M9 耐高温性强于对照品种（表2）。（3）配合力高，与标准测验种和自选系田间测配，浚M9 一般配合力相对效应值水平与昌7-2 接近，说明浚M9 一般配合力水平高（表3）；基于组合间杂优强度预测结果，结合田间表型鉴定评估，成功选育出多个国（省）审玉米品种，说明浚M9 参与组配的组合具有较高的特殊配合力（表4）。

表1 浚M9 抗病性鉴定结果

表2 浚M9 耐高温鉴定结果

表3 产量一般配合力相对效应值分析

表4 浚M9 及其衍生系组配的主要品种

3 应用情况

本研究通过高效育种技术，实现了抗逆、高产基因的有效聚合，选育的品种和自交系综合抗性和适应性强。主要采用瑞德类群×塘四平头类群杂优模式进行玉米新品种选育，其中，直接利用浚M9 作为父本材料，自主选育的玉米品种主要有浚单509（浚50X×浚M9）、浚单3136（浚313×浚M9）、永优618（浚9058×浚M9）；利用浚M9改良系作为父本材料，自主选育的玉米品种主要有国审玉米单交种浚单996（浚3138×浚96）。组配品种综合抗病性强，对黄淮海地区主要玉米病害镰孢茎腐病、小斑病、镰孢穗腐病、南方锈病均表现出不同程度的抗性；组配品种丰产性好，与对照品种相比，区域试验及生产试验中品种产量增产幅度为3.6%～11.7%；组配品种品质好，品质分析结果为：粗蛋白质含量范围9.70%～11.43%、粗脂肪含量范围3.96%～5.16%、赖氨酸含量范围0.29%～0.36%，均优于对照。组配品种适应性强，从审定（引种）结果可见，浚单509 和浚单996 先后通过国审，浚509 和浚单3136 均被多个省份审定或引种。

利用浚M9 良好的综合抗病性，采用正反交育种技术，对本地玉米种质的抗病性进行改良。经过涵盖河南-三亚不同生态区的多年多点鉴定筛选，成功选育出180 余份抗镰孢茎腐病的玉米种质材料、80 余份抗南方锈病的玉米种质材料，创制出同时高抗镰孢茎腐病和南方锈病的优异玉米种质浚96、浚M97、浚M98。浚M9 及其衍生系广适多抗，配合力高，是优异的父本种质资源，构建起以浚M9为基础的父本种质群。

4 思考

4.1 熟期适当延迟和耐高温是应对未来气候变化趋势的主要品种特性为有效应对夏玉米生长季高温干旱等异常天气多发的气候趋势，整理分析了豫北地区主栽玉米品种的物候期、产量数据；播种时间及播种密度、施肥时间及施肥量、灌溉时间及灌溉量等田间管理数据；田间持水量、凋萎含水量、土壤容重、饱和含水量等土壤数据；逐日最高温度、最低温度、日照时数（太阳辐射）、降雨等历史气象数据。数据结果表明：适当晚熟将是未来玉米品种的主要特性，增强籽粒耐热性是应对高温天气的有效途径，耐高温和熟期适当延迟是有效应对未来气候变化的育种方向。本研究自选系浚M9 耐高温、结实性好、生育期适当延迟，以其作为父本材料，成功选育出浚单509、永优618 等国（省）审玉米杂交种，这些品种兼具丰产性和稳产性，对未来气候变化趋势具有极强的适应性。

4.2 引种和逆境胁迫是定向种质改良创新的有效路径以本土瑞德或塘四平头种质为基础，自交纯化技术和回交目标基因富集技术相结合，融合引入的美国自交系、德国自交系以及通过美国、南非、德国、法国杂交种选育的二环系等外来种质，打破原有种质的基因连锁，人工模拟逆境条件或充分利用自然逆境，是创制适应黄淮海生态环境条件优良玉米种质材料的可靠路径。本研究充分利用大田自然发病、异常气候等因素，结合表型鉴定和综合评价，选育出浚M9、浚M97、浚M98、浚96 等综合抗性优良的玉米自交系，丰富了黄淮海夏玉米区抗性种质资源。

4.3 创建高效育种技术体系是提高育种效率和质量的技术保障针对黄淮海地区播种期高温干旱、花粒期阴雨寡照及病虫害频发等问题，建立多生态区逆境自然选择、人工逆境胁迫选择、早代种质配合力测定、基因产量性状的抗逆评价相结合的抗逆高效育种技术体系，可提高优异基因重组的概率，提高育种效率。本研究通过利用三亚、贵州高温高湿病害多发的地域特点，重点进行抗病性筛选；利用湖北、豫南高温多发特点，进行耐高温筛选；利用豫北播期干旱少雨的特点，进行抗旱性筛选；同时结合人工高温、干旱模拟及病害接种技术，增强了自交系高温耐受力和抗病性。以来源于不同杂种优势群的骨干自交系结合自选系作为测验种，对早代选系材料进行基于产量性状的配合力测定，选育的自交系一般配合力水平较高。建立科企联合鉴定测试模式，在黄淮海夏玉米区开展多点多年联合鉴定评价，组配品种的综合抗逆性、丰产性和稳产性明显改善。

4.4 开展气候适应性关键技术研究能有效促进玉米新品种选育和推广玉米种质资源生产应用价值的实现依赖于品种成功选育及市场推广，同时需要集成和应用相应的农业生产技术。黄淮海夏玉米主栽区拥有优越的地理环境和光热资源，玉米生长季雨热同期，但随着全球气候变暖，当地极端气象灾害频发且危害程度呈加剧之势，给玉米新品种选育及推广带来严峻考验。综合大气科学、育种学、栽培学等学科知识和技术，开展品种对气候适应性关键技术研究，利用数理统计和相关分析方法研究各品种产量和气象因子的关系，用积分回归方法分析各气象因子对玉米气象产量的影响，制定黄淮海地区玉米品种气候适应性区划图，对培育适应未来气候变化趋势的玉米新品种、确定玉米新品种示范推广区域，具有一定的促进作用[6-7]。本研究将气象理论研究与玉米育种实践相结合，在气象区划图指导下，成功将浚单509 引种到河南、山东、河北、安徽等省份推广种植，该品种于2018 年通过国家审定。将浚单3136 引种到河南、江苏、山东、山西、河北、安徽、湖北等省份推广种植。