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大京九7个青贮玉米杂交种及杂优模式分析

2020-09-18苏天增李建生侯乐新

种子 2020年8期
关键词:黄淮海杂交种自交系

苏天增,李建生,刘 杭,任 伟,彭 雷,侯乐新

(1.商丘师范学院生物与食品学院,河南 商丘 476000; 2.中国农业大学国家玉米改良中心,北京 100193;3.北京大京九农业开发有限公司,北京 100193; 4.河南省大京九种业有限公司,河南 商丘 476000)

青贮玉米是草食畜牧业最主要的粗饲料来源之一,其各种能量相当于玉米籽实的51%~57%,而青贮玉米产量相当于籽实的4~5倍,在全部养殖业生产用的粗饲料中,青贮玉米提供的能量约占25%[1-3]。西方畜牧业发达国家非常重视青贮玉米的生产,美国2015—2017年每年收获青贮玉米约266.7万hm2,在玉米面积中的占比超过7%,年产全株青贮玉米饲料12 500万t以上,在美国高产奶牛的日粮中青贮玉米一般占到粗饲料的80%[4]。近年来,随着我国草食畜牧业的迅猛发展,对以青贮玉米为主的粗饲料的需求不断上升,2016年农业部颁发了《全国草食畜牧业发展规划(2016—2020年)》(农牧发[2016]12号)的通知,要求饲草产业坚持“以养定种”的原则,以全株青贮玉米、优质苜蓿、羊草等为特点,因地制宜推进优质饲料生产。李少昆等[5]分析表明,1949—2006年期间,全国玉米生产平均以每年101.85 kg·hm-2的速度增加。在诸多增产因素中杂交种占30%~40%比重[6-8]。显然,选育优良青贮玉米杂交种,是促进我国草食畜牧业发展的重要措施之一。长期以来,河南省大京九种业有限公司致力于青贮玉米育种工作,曾先后选育出一批优良青贮玉米自交系,育成了大京九系列青贮玉米杂交种,在生产上大面积推广种植,取得了显著成效。本文主要介绍大京九系列青贮玉米杂交种的组配亲本、产量表现、特征特性及审(认)定情况,并对其杂优模式进行分析,以期为大京九青贮玉米种质进一步创新及利用提供科学依据。

1 材料和方法

该文主要对豫青贮23、大京九26、京九青贮16、大京九12、大京九3876、大京九3912和大京九4059青贮玉米杂交种的组合、产量表现、特征特性、适宜区域及审(认)定情况作介绍。按其亲本自交系所属杂种优势群进行杂优模式分析,并根据每一个玉米单交种组合的亲本自交系选育时的基础材料来源进行血缘关系分析[9],即将每一个单交种的遗传贡献值记为1.0,由2个亲本自交系组配而成,且各记为0.5;若其中一个亲本自交系选育时的基础材料是由2个类群的基础材料组配的,其遗传贡献值分别记为0.25,以此类推[10]。

2 结果与分析

2.1 青贮玉米杂交种简介

2.1.1豫青贮23

豫青贮23以9383作母本、115作父本组配选育而成,2007年通过内蒙古自治区农作物品种审定委员会认定(蒙认饲2007007),2008年通过国家农作物品种审定委员会审定(国审玉2008022),2016年通过西藏自治区农作物品种审定委员会审定(藏种审证字第2016165号)。

2005—2006年参加内蒙古青贮玉米区域试验,平均生物鲜重90 669.0 kg·hm-2,较对照增产16.6%。2006—2007年参加国家青贮玉米区域试验(东北、华北组),平均生物干重21 541.5 kg·hm-2,较对照增产11.9%[11]。2015—2016年参加西藏青贮玉米品比试验,平均生物鲜重110 005.5 kg·hm-2,较对照增产8.7%。

在东北、华北地区出苗至青贮收获期117 d,属中熟品种。幼苗叶鞘紫色,叶片浓绿色,叶缘紫色,株高330 cm,整株叶数18~19片,株型半紧凑,雄穗分枝14~16个,护颖紫色,花药黄色,雌穗花丝紫红色。经中国农业科学院作物科学研究所2年接种鉴定,高抗矮花叶病毒病,中抗大斑病和纹枯病,对小斑病有一定抗性。据北京农学院2年品质测定,粗蛋白含量7.09%,淀粉含量33.15%,酸性洗涤纤维含量17.07%,中性洗涤纤维含量42.84%[11]。

适宜北京、天津、河北北部、辽宁东部、吉林中南部、黑龙江第一积温带和西藏海拔3 622~3 802 m春播区作青贮玉米品种种植[11]。

2.1.2大京九26

大京九26以9889作母本、2193作父本组配选育而成。2016年通过内蒙古农作物品种审定委员会审定(蒙审玉2016004),2017年通过国家农作物品种审定委员会审定(国审玉20170049),同年通过宁夏农作物品种审定委员会审定(宁审玉2017015),2018年再次通过国家农作物品种审定委员会审定(国审玉20180176)。

2013—2014年参加内蒙古饲用玉米品种区域试验,平均生物鲜重87 090.8 kg·hm-2,较对照增产8.8%;2016年内蒙古饲用玉米生产试验,平均生物鲜重86 355.0 kg·hm-2,较对照增产10.1%。2015—2016年参加国家青贮玉米品种区域试验(北方组),平均生物干重26 277.0 kg·hm-2,较对照增产4.6%;2016年参加国家青贮玉米生产试验(北方组),平均生物干重28 845.0 kg·hm-2,较对照增产9.3%。2015—2016年参加国家青贮玉米品种区域试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重19 699.5 kg·hm-2,较对照增产9.2%;2017年参加国家青贮玉米品种生产试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重24 165.0 kg·hm-2,较对照增产4.3%。2015—2016年参加宁夏青贮玉米品种区域试验,平均生物鲜重103 915.5 kg·hm-2,较对照增产16.5%。2016年参加宁夏青贮玉米品种生产试验,平均生物鲜重85 671.0 kg·hm-2,较对照增产4.1%。

北方春播生育期132 d,黄淮海夏播105 d,属晚熟品种。幼苗叶鞘浅紫色,第1幼叶卵圆形。株高336 cm,穗位高159 cm,全株叶数21片,株型半紧凑。雄穗分枝8~10个,护颖绿色,花药黄色;雌穗花丝浅紫色。果穗长筒形,穗长22 cm,穗粗4.9 cm,穗行数16~18行,每行39粒,白轴。籽粒黄色,马齿型,百粒重36.5 g,出籽率88.5%。根系发达,茎秆粗壮,抗倒伏性强。叶色浓绿,持绿性好。经中国农业科学院作物科学研究所接种鉴定,抗小斑病、中抗纹枯病,感大斑病、丝黑穗病[12]。据北京农学院2年品质测定,粗蛋白含量7.79%,淀粉含量29.38%,酸性洗涤纤维含量17.96%,中性洗涤纤维含量41.79%,品质一级。

适宜新疆、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、北京、天津、山西、河北春玉米区种植;山西、陕西、山东、河南、江苏、安徽、河北夏玉米区种植。

2.1.3京九青贮16

京九青贮16以5801作母本、32226作父本组配选育而成。2017年通过北京市农作物品种审定委员会审定(京审玉20170008)。2019年通过国家农作物品种审定委员会审定(国审玉20190400)。

2015—2016年参加北京市青贮玉米夏播区域试验,平均生物干重19 845.0 kg·hm-2,较对照增产16.9%,2016年参加北京市青贮玉米夏播生产试验,平均生物干重17 955.0 kg·hm-2,较对照增产17.6%。2017-2018年参加国家青贮玉米区域试验(东华北中晚熟组),平均生物干重22 725.0 kg·hm-2,较对照增产7.9%。2018年参加国家青贮玉米生产试验(东华北中晚熟组),平均生物干重27 216 kg·hm-2,较对照增产10.5%。2017—2018年参加国家青贮玉米区域试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重20 295 kg·hm-2,较对照增产7.42%。2018年国家青贮玉米生产试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重18 610.5 kg·hm-2,较对照增产9.6%。

东华北地区春播123 d,黄淮海地区夏播97 d,属中晚熟品种。幼苗叶片卵圆形,叶鞘紫色,叶缘紫色。株高320 cm,穗位高143 cm,茎秆柔韧,全株叶数21片,株型半紧凑。雄穗分枝12~14个,护颖绿色,花药浅紫色;雌穗花丝绿色。果穗筒形,穗长22.5 cm,穗粗5.2 cm,穗行数14~16行,每行36粒,白轴。籽粒黄色,马齿型,百粒重34.9 g,出籽率88.5%。生长势强,持绿性好。经中国农业科学院作物科学研究所接种鉴定,高抗腐霉茎腐病,抗弯孢叶斑病,中抗镰孢穗腐病、小斑病,感黑粉病、南方锈病。据北京农学院品质测定,粗蛋白含量8.14%,淀粉含量32.21%,酸性洗涤纤维含量15.89%,中性洗涤纤维含量39.37%,品质一级。

适宜在吉林、辽宁、内蒙古、山西、河北、北京和天津春玉米区种植;河南、山东、河北、陕西、山西、江苏、安徽和湖北夏玉米区种植。

2.1.4大京九12

大京九12以TH 01作母本、L 88作父本组配选育而成。2017年通过内蒙古自治区农作物品种审定委员会审定(蒙审玉2017001)。

2014—2015年参加内蒙古饲用玉米区域试验,平均生物鲜重83 008.5 kg·hm-2,较对照组均值增产1.9%;2016年参加内蒙古饲用玉米生产试验,平均生物鲜重67 288.5 kg·hm-2,较对照增产4.9%。

春播生育期121 d,属晚熟品种。幼苗叶鞘紫色,叶片绿色,第一叶匙形。株高307.9 cm,穗位高130 cm,全株叶数21片,株型半紧凑。雄穗分枝12~14个,护颖绿色,花药黄色;雌穗花丝浅紫色。果穗筒形,穗长20.3 cm,穗粗5.2 cm,穗行数14~16行,每行38.2粒,白轴。籽粒黄色,马齿型,百粒重38.2 g,出籽率88.2%。经中国农业科学院作物科学研究所接种鉴定,高抗茎腐病,抗大斑病,中抗丝黑穗病、感弯孢叶斑病,中抗玉米螟。据北京农学院品质测定,粗蛋白含量8.71%,酸性洗涤纤维含量16.77%,中性洗涤纤维含量38.47%,品质一级。

适宜在内蒙古自治区青贮玉米种植区种植。

2.1.5大京九3876

大京九3876以60271作母本、32578作父本组配选育而成。2017年通过北京市农作物品种审定委员会审定(京审玉20170005)。

2015—2016年参加北京市春播青贮玉米区域试验,平均生物干重21 052.5 kg·hm-2,较对照增产12.6%。2016年参加北京市春播青贮玉米生产试验,平均生物干重24 345.0 kg·hm-2,较对照增产25.8%。

北京地区春播生育期112 d,属中熟品种。幼苗叶鞘浅紫色,苗势强。株高305.2 cm,穗位高129 cm,茎秆柔韧,生长势强,植株繁茂,全株叶数20片,株型半紧凑。雄穗分枝8~10个,花药黄色;雌穗花丝绿色。果穗筒形,穗长20.5 cm,穗粗5.1 cm,穗行数14~16行,每行34.2粒,红轴。籽粒黄色,马齿型,百粒重35.2 g,出籽率88.4%。根系发达,支持根多,抗倒伏性强,生长繁茂,持绿性好。经中国农业科学院作物科学研究所接种鉴定,高抗腐霉茎腐病,中抗小斑病,感丝黑穗病,高感镰孢穗腐病和矮花叶病毒病。据北京农学院2年品质测定,粗蛋白含量8.14%,淀粉含量34.12%,酸性洗涤纤维含量14.23%,中性洗涤纤维含量36.23%,品质一级。

适宜在北京市、河北省春玉米生态类型区种植。

2.1.6大京九3912

大京九3912以60271作母本、32739作父本组配选育而成。2019年通过国家农作物品种审定委员会审定(国审玉20190040)。

2015—2016年参加国家青贮玉米区域试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重20 130.0 kg·hm-2,较对照增产8.2%;2017年参加国家青贮玉米生产试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重17 730.0 kg·hm-2,较对照增产6.9%。

黄淮海地区夏播生育期100.5 d,属晚熟品种。幼苗叶鞘浅紫色,苗势强。株高294 cm,穗位高118 cm,茎秆坚韧,全株叶数21片,株型半紧凑。雄穗分枝12~14个,护颖浅紫色,花药黄色;雌穗花丝绿色。果穗筒形,穗长21.5 cm,穗粗5.2 cm,穗行数14~16行,红轴。籽粒黄色,马齿型,百粒重34.5 g,出籽率88.6%。经中国农业科学院作物科学研究所接种鉴定,抗大斑病、小斑病,中抗弯孢叶斑病、镰孢茎腐病,感丝黑穗病、纹枯病。据北京农学院2年品质测定,粗蛋白含量8.01%,淀粉含量32.39%,酸性洗涤纤维含量15.59%,中性洗涤纤维含量38.40%,品质一级[13]。

适宜在河南、山东、河北、陕西、山西、江苏、安徽、湖北夏玉米生态类型区种植。

2.1.7大京九4059

大京九4059以5801作母本、33197作父本组配选育而成。2019年通过国家农作物品种审定委员会审定(国审玉20190398)。

2016—2017年参加国家青贮玉米区域试验(东华北中晚熟组),平均生物干重21 532.5 kg·hm-2,较对照增产3.1%。2018年参加国家青贮玉米生产试验(东华北中晚熟组),平均生物干重21 315.0 kg·hm-2,较对照增产9.8%。2016—2017年参加国家青贮玉米区域试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重18 802.5 kg·hm-2,较对照增产6.1%。2018年参加国家青贮玉米生产试验(黄淮海夏玉米组),平均生物干重20 535.0 kg·hm-2,较对照增产11.7%[14]。

东华北地区春播生育期126 d,黄淮海地区夏播97.5 d,属中晚熟品种。幼苗叶鞘紫色,叶片绿色,叶缘紫色,苗势强。株高313 cm,穗位高135 cm,茎秆坚韧,全株叶数21片,株型半紧凑。雄穗分枝14~16个,花药浅紫色,护颖绿色,雌穗花丝绿色。果穗筒形,穗长22.7 cm,穗粗5.3 cm,穗行数14~16行,白轴。籽粒黄色,马齿型,百粒重35.4 g,出籽率88.9%。生长势强,根系发达,茎叶繁茂抗倒伏,持绿性好。经中国农业科学院作物科学研究所接种鉴定,抗镰孢茎腐病,中抗丝黑穗病、灰斑病和弯孢叶斑病,感大斑病、小斑病、瘤黑粉病和南方锈病。据北京农学院2年品质测定,粗蛋白含量7.89%,淀粉含量33.18%,酸性洗涤纤维含量15.69%,中性洗涤纤维含量39.30%,品质一级[14]。

表2 7个青贮玉米杂交种组配亲本的血缘关系

适宜在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、河北、北京和天津春玉米区种植;河南、山东、河北、陕西、山西、江苏、安徽和湖北夏玉米区种植。

2.2 青贮玉米杂交种杂优模式分析

根据玉米杂种优势群和杂优模式选配杂交种,对克服育种的盲目性、增强预见性和提高育种工作效率是十分重要的[15]。依照上述7个青贮玉米杂交种的亲本自交系所属杂种优势群,可将其归为4种杂优模式(见表1)。其中旅大红骨群×P群、四平头群×P群和瑞德群×旅大红骨群杂优模式的杂交种各有1个,依次是豫青贮23、大京九26和大京九12;瑞德群×兰卡斯特群有4个,分别是京九青贮16、大京九4059、大京九3876和大京九3912。显然,大京九系列青贮玉米杂交种主要杂优模式是瑞德群×兰卡斯特群。

表1 7个青贮玉米杂交种的杂优模式

2.3 青贮玉米杂交种组配亲本的血缘关系分析

根据目前我国大多数玉米自交系在选育中通过多次杂合,存在着“类群”模糊的现象,这就不能过分依赖现有的杂优模式[16,17]。有必要对其血缘关系进行分析,以提高育种工作效率。从表2可以看出,7个青贮玉米杂交种来源12个亲本自交系,其中含瑞德群血缘的有豫青贮23、京九青贮16、大京九12、大京九3876、大京九3912和大京九4059,前二者各占0.25,后四者各占0.5;兰卡斯特血缘的有京九青贮16、大京九3876、大京九3912和大京九4059,各占0.25;四平头血缘的有大京九12和大京九26,前者占0.25,后者占0.5;旅大红骨群血缘的有豫青贮23和大京九12,各占0.25;P群血缘的有京九青贮16、大京九3876、大京九3912、大京九4059、豫青贮23和大京九26,前四者各占0.25,后二者各占0.5;其它血缘的有大京九12,占0.25。上述分析可知,大京九系列青贮玉米杂交种有6个分别含有瑞德群和PN 78599血缘,特别是PN 78599种质具有配合力高、持绿性好、抗倒伏和品质优等优良特性,今后应注意加强对该种质的拓宽、改良和应用。

3 结论与讨论

作物生产的发展和产量水平的提高,基本上是通过作物遗传改良和生育条件改善2个相互结合,又相辅相成的途径来实现的。优良品种的增产潜力很大,一般比当地栽培品种增产20%~30%,有的可达40%~50%,甚至成倍增产[18]。显然,选育优良青贮玉米杂交种,是发展青贮玉米生产,构建现代饲草产业体系,推动草食畜牧业发展的重要举措[19]。

制定青贮玉米育种目标是育种工作的首要任务和基本环节,育种目标的正确与否是育种成败的关键。根据国内外育种经验和生产实际,制定了青贮玉米育种目标:生物干重春播21 000 kg·hm-2、夏播18 000 kg·hm-2以上,超过对照5%;粗蛋白含量≥7%,淀粉含量≥25%,中性洗涤纤维含量≤45%,酸性洗涤纤维含量≤23%,抗大小斑病,抗穗部病害,抗倒伏[20,21]。在育种过程中,始终紧扣育种目标,选育具有植株高大、茎叶繁茂、持绿性好和抗倒伏等特点,生物干重超标,品质达标,抗参试生态区主要病虫害的品种。

从7个青贮玉米杂交种的种质来源可以看出: 1) 在所用12个亲本自交系中PH 4 CV×2193基础材料的选系就有4个,占33.3%,进一步证明一个好的基础材料能育成若干优良玉米自交系,杂交种育成的关键是玉米自交系的选育[22,23]。 2) 在7个青贮玉米杂交种中含有PN 78599种质血缘的有6个(直接2个,间接4个),这充分表明该种质具有配合力高、持绿性好、抗倒伏、品质优、抗多种病虫害的遗传基础。今后应加强对该种质的拓宽、改良和应用。

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