玉米-矮生基因型杂交种“矮单”的选育报告

摘要　1935年发现玉米br-2矮生基因以来，国内外广泛开展了矮生玉米育种工作。但因该基因型的矮生玉米材料具有一些难以克服的不良性状，诸如植株节间短、叶片密集重叠、授粉不良、结实不好等，未能育成理想的矮生玉米杂交种，均先后停止了这项工作。1976年至今，我们利用玉米br-2基因的致矮特性，根据基因重组的原理，反复采用“高、矮杂交，定向选择”的做法，较好地解决了上述不良性状，并于2010年育成比较理想的矮生玉米杂交种——矮单268。展望未来，如果从事矮生玉米育种的人多了，矮生玉米材料丰富了，必将育成更为理想的矮生玉米杂交种。

关键词　玉米br-2矮生基因　矮生玉米育种　高矮杂交定向选择

玉米br-2矮生基因，自1935年埃默森(Emerson)发现以来，国内外专家学者对其进行了大量应用和遗传方面的研究。美国上世纪50年代末出现利用高潮，但未能育成理想的br-2矮生基因型玉米杂交种(简称矮生玉米杂交种)，1974年以前放弃了对该基因的利用。上世纪60年代后期，墨西哥利用该基因曾育成AN360等矮生玉米杂交种，70年代初我们曾小面积种过，株高不过1.2～1.3米，节间短，叶片密集重叠，叶片宽约20厘米，果穗也很小，亩产不过150千克。

我国对br-2矮生基因的研发利用，始于1965年，70年代中期全国范围内广泛开展了矮生玉米育种工作。先后育成“登攀号”、“成矮号”等矮生玉米杂交种，但推广面积都不大，最大面积不过数千亩。到70年代末，由于br-2矮生基因型玉米具有一些难以克服的不良性状，诸如植株节间短、叶片密集重叠、雌雄不协调、授粉不良、结实不好等，许多科研单位停止了这项工作。

对于玉米br-2矮生基因的研发利用，我们是1976年开始的。在国内外多年研究的基础上，我们利用br-2基因的致矮特性，根据基因重组的原理，反复采用“高、矮杂交，定向选择”的做法，较好地解决了该基因型玉米的不良性状，于1982年育成矮生玉米杂交种“矮单88”，1986年通过河北省审定，定名为冀单20。但推广面积不大，累积推广面积不过五六十万亩。未能大面积推广的主要原因是产量不够突出，最高亩产不过千斤；其次是当时受玉米稀植的影响，推广密度偏稀，仅4000株/亩，增产潜力没有充分发挥出来。但可喜的是，它给了我们一个很好的“启发”，那就是矮生玉米育种是有希望的，有望成功的。因此，我们坚持下来了，并于2010年育成比较理想的矮生玉米杂交种“矮单268”。亲本组合是永126×永872，2014年春通过河北省审定，审定编号为“冀审玉2014014号”。

1.矮单268的亲本选育

(1)永126的选育：本自交系历经12个世代育成。

背景材料：br-2矮生基因型玉米自交系冀159，普通玉米自交系8112和郑58。

首先组成冀159×8112的高矮秆杂交组合，杂交一代(F1)进行自交，自交一代(S1)分离出的br-2基因型矮生植株(简称矮生株)与郑58杂交，组成矮生株×郑58的高矮秆杂交组合，其F1再自交，自交后的S1矮生株再用郑58回交，组成郑58的回交种质，以这一回交种质为基础材料，连续自交分离筛选6个世代育成矮生玉米自交系永126。具体方法步骤如下：

2004年冬：冀159和8112各播1行，开花期以冀159作母本，8112作父本，组成冀159×8112高矮秆单交组合，成熟后选留一个优良植株果穗，晒干脱粒作种，即杂交一代种子(F1)。

2005年夏：播种F1，1行区，拔节后植株表型均为高秆，开花期全部自交，成熟后选留1株穗晒干脱粒作种，即自交一代种子(S1)。

2005年冬：S1和郑58各播1行，拔节后S1植株出现高、矮分离，其高、矮株的比例为3∶1。开花期选果穗下部节间短，叶片密集重叠；果穗上部节间长，叶片疏散的优良矮生株(简称优良矮生株)作母本，郑58作父本，组成矮生株×郑58杂交组合，成熟后选留1株穗作种，即矮生株×郑58的杂交一代种子(F1)。

2006年夏：播种矮生株×郑58的F1代种子，1行区，拔节后植株表现均为高秆，开花期全部自交，成熟后选留1株穗晒干脱粒作种，即矮生株×郑58杂交组合的自交一代种子(S1)。

2006年冬：当年夏获得的S1代种子和郑58各播1行，拔节后S1的高、矮株亦呈3∶1分离，开花期仍然选优良矮生株作母本，郑58作父本，组成郑58的回交种质，成熟后选留1株穗作种，即回交种质的F1。

2007年夏：播种回交种质F1，1行区，拔节后植株表现均为高秆，开花期全部自交。为增加选择优良矮生株的频率，成熟后选留3个自交株穗作种，即3个自交一代果穗种子(S1)。

2007年冬：3个自交S1，各播1行，拔节后，高、矮株亦呈3∶1分离，仍然选优良矮生株自交，成熟后选取1个优良自交矮生株穗作种，即自交二代种子(S2)。

S2及其后各自交世代植株均为矮生株，不再有高、矮分离，至自交6世代育成矮生玉米自交系永126(图14)。

图14　矮单268选育示意图

特征特性：夏播生育期100天。幼苗叶鞘紫色，株型紧凑，株高130厘米，穗位43厘米。果穗下部节间短，叶片密集重叠；果穗上部节间长，叶片疏散。花药黄色，花丝红色。果穗圆筒型，穗长17厘米，14～16行粒，粒深轴细，结实好，穗轴白色。粒黄色，马齿型。

(2)永872的选育：本自交系亦经12个世代育成。

背景材料：矮生玉米自交系冀35-8，普通玉米自交系连1538和昌7-2。

首先组成冀35-8×连1538的高、矮秆杂交组合，杂交一代进行自交，自交一代分离出的矮生株与昌7-2杂交，组成矮生株×昌7-2的高、矮秆杂交组合，其F1再自交，自交后的S1矮生株再用昌7-2回交，组成昌7-2的回交种质，以该回交种质为基础材料自交分离筛选，育成矮生自交系永872。具体方法与永126的选育相同(图14)。

特征特性：夏播生育期96天。幼苗叶鞘紫色，株高83厘米，穗位38厘米，果穗下部节间短，叶片密集重叠；果穗上部节间长，叶片疏散。花药黄色，花丝红色。果穗短筒型，穗长12.5厘米，14～16行粒，穗轴白色。粒黄色，中间型。

2.矮单268杂交种的选育

2010年春在海南以永126作母本，永872作父本，组成永126×永872矮生单交组合，当年本所夏播试验(4500株/亩)，平均亩产636.0千克，比郑单958增产6.8%。植株表现秆矮、抗病、结实好、不秃尖，农艺性状比较优异，暂定名“矮单268”。

(1)特征特性。夏播生育期98～100天，与郑单958生育期相同。

株型半紧凑，株高180～210厘米，穗位60～70厘米。果穗下部节间短，叶片密集重叠；果穗上部节间长，叶片比较疏散。据2012年调查，普通玉米杂交种郑单958的果穗下部节间平均长12.82厘米，果穗上部节间平均长15.38厘米；果穗下部节间长相当果穗上部节间长的85.51%。矮单268果穗下部平均节间长8.03厘米，果穗上部平均节间长13.17厘米；果穗下部节间长仅相当果穗上部节间长的60.97%，比郑单958少24.54%；尤其是地上1～3节更短，平均长2.92厘米，仅相当上部节间长的22.17%(表20)。实践表明，矮单268的这一特点，再加上它的根系也比较发达，非常利于其抗倒折的能力。据2011年在玉米灌浆期调查，矮单268抗倒折力为1375克/株，比郑单958(725克/株)的抗倒折力高近1倍。

果穗圆筒型，穗长18～20厘米，16行粒，在高肥水生产条件下亩7000株结实好不秃尖，粒深轴细，出籽率89～90%。粒黄色，马齿型，千粒重310～330克。

籽粒品质较优，含粗蛋白10.04%，粗脂肪4.64%，粗淀粉72.9%，赖氨酸0.29%，均稍高于普通玉米。

抗病性亦较好，接种条件下，抗玉米大斑病、小斑病、矮花叶病毒病。

表20　矮单268与郑单958植株地上节间长度

注：矮单268试验密度6000株/亩，郑单958试验密度4500株/亩。

(2)产量表现

a.区域试验和生产试验：2012年河北省夏播玉米区域试验(简称区试)，矮单268平均亩产754.4千克，比对照郑单958增产2.80%；2013年河北省夏播区试，平均亩产640.3千克，比对照郑单958减产1.13%；两年区试平均亩产697.4千克，比对照郑单958仅增产0.84%。2013年河北省夏播生产试验，平均亩产625.4千克，比对照郑单958增产4.77%。2012年河北省石家庄市生产试验，平均亩产722.6千克，比对照郑单958增产6.5%(表21)。上述试验表明，矮单268在区试中的产量水平与郑单958相似，但在生产试验中有明显的增产趋势。

表21　矮单268试验产量

注：1.区域试验5行区，对照郑单958(4500株/亩)。
2.生产试验，对照郑单958(4500株/亩)，小区面积不少于300米2，播种行数不少于12行。

矮单268在区试中产量水平低于生产试验的原因，我们认为主要是受四周高秆玉米郁蔽影响的结果。为说明这一情况，特作了如下调查(图15)。

图15　省超高密玉米品种预试永年点矮单268四周为高秆玉米条件下的产量表现

图15是河北省玉米超高密预备试验永年点，矮单268受高秆玉米郁蔽影响程度的测产结果。该试验为间比排列，5行区，密度为5000株/亩，对照品种郑单958为4500株/亩。

测产方法是，高(23号)，矮(22号，矮单268)品种各取4行，每行从第2株起，连收20株果穗分别称重，按小区出干率换算产量。矮单268以中间行作对照，23号高秆品种以第4行作对照。

从图15看出，矮单268与高秆相邻的第1行，减产高达11.4%，第2行减产还在9%以上(其实对照行也在减产之列)。相反，与其相邻的23号高秆品种有明显的生长优势，第1行增产高达15.6%，第二行增产7.8%，第3行仍有增产趋势，表明矮单268在区试中受高秆品种郁蔽影响是比较大的。因此，在生产上矮单268的播种行数不能太少了，最少也应在12行以上。

b.高产示范：2012年矮单268在本所夏播高产示范0.98亩，经省内知名专家实收测产，亩产889.2千克(表22，下同)。

2013年，矮单268在本所高产示范1.73亩，经国内多位知名专家实收测产，亩产903.5千克，创造了河北省当今夏播玉米的最高产量纪录。

2014年，矮单268在本所高产示范6.6亩，经省内知名专家实收测产，亩产973.46千克。

总之，矮单268的农艺性状及生产力等，可谓是比较理想的，但并非完美，尚有缺点或不足。例如，叶片比较宽大，不利通风透光；果穗籽粒着生紧密，机械收获脱粒困难等，均需改进提高。

表22　矮单268高产示范产量

3.结束语

实践表明，育成理想的矮生玉米杂交种是有希望的、可能的。而且矮生玉米还具有秆矮、抗倒、适宜密植、适宜机械收获，以及便于追肥、浇水、防治病虫害等田间作业的优点。因此，研发利用玉米br-2基因，开展矮生玉米育种是很必要的，它应当成为玉米育种的重要途径之一。但是，当前br-2基因型的玉米材料太少了，就现有的材料来说，要想育成更理想的矮生玉米杂交种是比较困难的。今后如果从事矮生玉米育种工作的人多了，矮生玉米材料丰富了，我们相信必将育成更理想的矮生玉米杂交种来，我们期盼有一天，玉米矮生育种也会像常规育种一样广泛开展起来。

展望未来，矮生玉米育种的前景是广阔的。

参考文献

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