玉米与大刍草远缘杂交创新玉米新种质

科 技 纵 横农业开发与装备 2012年第6期

摘要：本研究以一年生二倍体大刍草KIH1556、KIH1558为基础材料和普通玉米自选自交系236、237、238进行杂交，对收获得杂交后代进行农艺性状田间调查和茎叶消化性检测，从中选育出有利用价值的优良株系，经过杂交、回交和自交选择，获得抗病能力强、农艺性状优良的3个高消化性饲用玉米自交系，组配出一批高产、多抗、优质的饲用玉米杂交组合。

关键词：大刍草；远缘杂交；饲用玉米；种质创新

玉米的野生近缘植物大刍草有2个种，一为一年生墨西哥大刍草，一为多年生大刍草。大刍草为高温短日照植物，在我国高纬度北方地区，不能满足对短日照的要求，故不能正常开花结实，难以繁殖后代。但由于其具有很多优良基因，可通过远缘杂交等方式将其导入栽培玉米中。近年来，我们一直从事玉米与大刍草远缘杂交的育种研究，已基本掌握了大刍草远缘杂交的育种技术与方法，每年在海南进行加代杂交研究，目前已经利用常规育种技术将大刍草基因导入玉米的方法做了大量的杂交组合。以将其有益基因导入到栽培玉米，获得丰富的多样性的种质资源，创建新的基因库，加快饲用玉米育种进程。

1　材料和方法

1.1 试验材料

该项研究全部试验种于山西农业科学院东阳试验基地，海南加代试验种于海南三角基地。普通玉米自交系选用配合力高、综合性状好的高代普通玉米自交系普9058、昌7-2、日本高消化性自交系JD28、JD76。远缘杂交材料选用中国农科院作科所提供的大刍草KIH1556和大刍草KIH1568，墨西哥玉米为本所库存材料。

1.2 研究方法

1.2.1　以二倍体多年生大刍草、墨西哥玉米作为基础材料，进行复合杂交及回交改良。筛选生物学产量高于对照、茎叶消化性高于国家标准的创新材料。1.2.2　每年海南加代，组配青贮玉米杂交组合，筛选生物学产量高于对照、茎叶消化性高于国家标准且保绿性好的创新材料。性状调查：在拔节期，逐株挂牌，单株测量株高、穗位高、单株定期观察记载抽雄期、散粉期和抽丝期。蜡熟期收获全部果穗，单穗考种，记录穗长、穗行数、行粒数、穗重、千粒重。

1.2.3　统计分析方法。以小区平均数为统计分析的基础数据，对散粉期、抽丝期、抽雄期、株高、穗位高、叶面积、穗长、穗粒数、穗重、穗粒重、千粒重等主要农艺性状作分析，揭示远缘杂交玉米种质群体间的差异。

1.3　品质分析

酸性洗涤纤维测定采用MAF IC - LAB /METH 标准，中性洗涤纤维测定采用MAF IC - LAB /METH 标准，由北京农学院植物科学技术系检测中心检测；粗蛋白测定采用NY/T3 - 1982标准，由山西省农科院中心化验室检测。根据青贮玉米茎叶含有酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的量来评价茎叶消化性。

2　结果与分析

2.1　普通玉米与大刍草远缘杂交后代的植株性状表现

大刍草、墨西哥玉米在北方种植只有营养体生长，不开花散粉，只有在海南种植才能正常授粉结实。大刍草、墨西哥玉米在海南种植没有果穗，只有一个苞叶抱一粒种子，取其花粉与普通玉米晚熟自交系及早熟玉米材料杂交可以收获杂交种子，收获的杂交种子第二年春播于农科院东阳试验地，其株高和穗位高都明显高于海南，大刍草分蘖多，植株较低，其分蘖高达16～18，墨西哥玉米植株高大，分蘖相对于大刍草较少，有6～10个，见表1。

2.2 普通玉米与大刍草远缘杂交后代果穗性状分析

将普通玉米自交系在海南同大刍草、墨西哥玉米杂交，可以获得部分结实果穗，将籽粒种植在北方东阳基地

玉米与大刍草远缘杂交创新玉米新种质

曹利萍1,2，张效梅1,2，任 元1,2，张丛卓3

（1.山西省农科院农作物品种资源研究所；

2.农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室；

3.山西省农科院作物遗传研究所，山西太原 030031）

表1 高消化性玉米基础材料在不同地区农艺形状表现

材料试验基地株高（m）穗位高（m）叶片数穗长（cm）穗粗（cm）分蘖数（个）保绿度（%）大刍草-1556东阳基地31022020001698三角基地26516520001695大刍草-1568东阳基地31023020001898三角基地25316819001699

墨西哥玉米23东阳基地3202102212 2.71095三角基地268186219.5 2.1697

墨西哥玉米21东阳基地3202101916 3.0898

基金项目：山西省国际合作项目（2010081004）；山西省农

科院基础研究项目（YYZJC1011）。

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和海南三角基地，植株高度和开花习性有所差异，见表2，果穗发育均出现一些特异类型，如腋芽分化成的雌穗顶部又长小雄穗，植株多穗，雌穗苞叶异化成叶片，影响雌穗吐丝授粉，表现大刍草玉米的一些野生性状。有分孽的野生型，其植株包括分孽、分枝、多穗、气生根，果穗行数较少，行列不明显具有碎穗性，籽粒小而坚硬之特点。2.3 普通玉米与大刍草远缘杂交后代生育期表现

远缘杂交后代的生育期有较大差异，有些表现为极晚熟，野生性较明显。杂交F1抽雄期天数最大相差10天，开花期达7天，吐丝期达8天；杂交F2变异分离更大，抽雄期、开花期、吐丝期各相差可达26、28、29天；回交一代B，相应的相差天数分别为7、13、21天，变异系数较大。其中杂交F1植株中有23%的个体、杂交F2中有90%个体、回交一代BI中有2%个体花期无法相遇，不能正常授粉结实，回交一代雌雄穗间隔最短，植株可以正常生殖结实。

2.4 高消化性饲用玉米材料的创制

我们利用已经选育出的普通玉米自交系普9058、昌7-2、1568和哈F的雌穗作为高消化性基础材料，与大刍草1556和大刍草1568远缘杂交，采用人工剥苞多次授粉方法，对远缘杂种F1进行自交和回交。据田间的农艺性状调查，回交世代的果穗在所有的穗部性状中均为最好，各个性状的变异系数最小，表明回交一代BI己经趋向栽培玉米，通过回交方法快速利用远缘杂交后代，从中筛选分孽多、产草量高、抗病性好的优良植株并建立株系60个，在山西东阳基地和海南基地连续选择自交7 代，通过严格选择目的株型，选育出优良自交系PC721和 PC723。所选材料综合了双亲优良形状和多分蘖、保绿性好等特点。

PC721：叶色绿，叶鞘紫色，花丝紫红色，花药黄色。株高205cm，穗位高95cm，全株叶片数18片。雄花分枝数16个，穗长15.5cm，穗粗5.05cm，穗行数16～18行，行粒数41粒，黄粒，粒型硬粒，白轴，百粒重30.5g；PC723：叶色绿，叶型窄、上冲，叶鞘绿色，花丝淡绿色，花药黄色。株高135cm，穗位高85cm，全株叶片数17片。雄花分枝数6个，穗长15.1cm，穗粗4.80cm，穗行数16行，行粒数41粒，黄粒，白轴，百粒重32.3g，分蘖多、保绿性好。

2.5　高消化性材料的利用

利用创新的种质PC721和 PC723，2002年冬季在海南冲破进行测配组合。2003～2004年在山西农科院基地进行组合比较鉴定试验，选育优良组合。当年冬季利用当选优系，在海南隔离区一父多母制种。选出最优杂交种品系323、品系526和品系293，2006 年参加了山西省玉米饲用玉米新品种区域试验。品系323在2008年通过山西省玉米新品种审定，定名晋饲育1号。该品种属于青贮专用品种，表现为多分蘖，多果穗，株高325cm，穗位高184cm，平均分蘖2～3个，主茎和分蘖均可形成果穗。单株成穗6～8个，出苗至乳熟期制作青贮为125天左右。后期不早衰，成熟时为青枝绿叶，茎秆粗壮，生物学产量高。

2.6 茎叶消化性的评价分析

根据青贮玉米茎叶含有酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的量来评价。酸性洗涤纤维测定采用MAF IC-LAB /METH 标准，中性洗涤纤维测定采用MAF IC- LAB /METH 标准，粗蛋白测定采用NY/T3-1982标准。筛选具有优势的单株，创

表2 杂交组合在不同地区农艺形状表现

杂交组合（F1）试验基地

株高

（m）

穗位高

（m）

叶片数

穗长

（cm）

穗粗

（cm）

穗行数行粒数

分蘖数

（个）

9058

×大刍草1556东阳基地350220189.5 2.28129三角基地34019617 6.4 2.28118

昌7-2

×大刍草1556东阳基地3203002011 2.88105三角基地3102351810 2.3865

9058

×墨西哥玉米23东阳基地3103002013 2.88102三角基地3032461712 2.4882

昌7-2

×墨西哥玉米23东阳基地3202601412 3.110232三角基地3102351212 2.78202

JD28×大刍草1556东阳基地3501102021 3.310245三角基地3231031721 2.78234

JD28 ×墨西哥玉米23东阳基地3502052012 2.88183三角基地3271891812 2.58163

JD76×墨西哥玉米23东阳基地3002501616 3.08163三角基地2692311515 2.88143

表3 山西省2007年区试晋饲育1号与统一对照品种平均产量比较

品种名称生育期

株高

（cm）

穗位高

（cm）

亩鲜重

（kg/亩）

増産

（％）

位次

亩干重

（kg）

増産

（％）

位次

晋饲育一号132325.0184.06973.042.811881.043.21中北410ck130302.0133.04882.00.051264.00.04总计平均值289.5134.55488.41417.6

注：山西省2007年饲草玉米区试5个试验点平均产量。

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