甜脆型甜玉米自交系及雜交種的選育方法
2023-05-11 17:47:51
專利名稱：甜脆型甜玉米自交系及雜交種的選育方法
技術領域：
本發明涉及一種玉米特別是甜脆型(bt1)甜玉米自交系及雜交種的選育方法，屬於農作物雜種優勢利用技術領域。
人類對甜玉米的栽培和食用僅有100多年的歷史。甜玉米單交種的應用首推美國人瓊斯於1924年育成的「瑞德格林」，接著1927年史密斯育成著名單交種「高登彭頓」並於1931年被應用於加工成甜玉米罐頭，而後大量的甜玉米單交種相繼育成。以上提及的甜玉米均屬普通型甜玉米，基因型為sul sul。1959年一種基因型為sh2 sh2的特甜玉米(英文Extra sweet翻譯而來)單交種開始育成；1975年超甜玉米(英文Super-Sweet譯名)單交種問世；而1976-1979年雙隱性甜(ae wx)、多隱性甜(aedu wx)單交種相繼投放市場，給甜玉米家族增添了重要的成員。
超甜玉米包括兩種基因型，即bt1bt1，bt2bt2。bt1，bt2基因由埃默遜(Emerson et al.1935)分別定位在5L-42和4S-67座位上。長期來未被玉米生產上所利用。到了1975年Brewbaker.J始報導選育超甜玉米單交種的情況，並相繼於1975年和1977年，分別育成夏威夷人超甜9號(Hawaiian super-sweet 9#(bt2)、夏威夷人超甜6號(Hawaiian super-sweet6#(bt1))。適宜於熱帶地區種植，食味品質特點是脆性，風味別具一格。缺點是制種產量低，種子成本高，經營效益低。選育方法是常規系譜選育法，選育材料為適應熱帶氣候的bt1複合種。此後國外沒有別的作者發表有關bt1型超甜玉米選育報導。我國在這方面做的工作很少，1989年前沒有育成bt1自交系及(改良)單交種，沒有專論。僅有的是，曾孟潛(1989)，曾孟潛(1991)，劉雅楠(1991)等，分別在中國科學院遺傳所研究工作年報上發表的有關bt1型玉米的信息。
bt1型超甜玉米，由於具有獨特的風味，而備受消費者歡迎。在適宜熱帶種植的bt1型超甜玉米單交種(指夏威夷人超甜9號)發放後，探索適宜溫帶地區栽培的bt1型超甜玉米的選育方法，及選育出保持bt1型超甜玉米的風味，制種產量高，優勢更強的雜交種，必然成為下一步工作的主攻目標。本研究開始進行時國內外還沒有別的作者，迄今為止，仍沒有別的作者提供有關適宜溫帶地區bt1型超甜玉米配套的選育方法，及選育出新雜交種並應用於生產。
本發明的目的是提供一種選育甜脆型優良玉米自交系及雜交種的方法，利用選育的自交系配製強優勢雜交組合，選出優質、高產、抗病、抗逆性強、適應性廣、生育期適宜的優良雜交種。
本發明的甜脆玉米自交系及雜交種的選育方法，包括選育自交系、隔離條件、適宜行比、錯期播種、合理密植、去雜去劣、母本去雄和授粉、分收分藏措施。以遺甜bt1-11×遺甜bt1-13為母本，以遺甜bt1-15自交係為父本，育成科甜(1)號甜脆玉米改良單交種。
將從美國引進的玉米甜脆基因(bt1)導入適宜溫帶種植的VC2-1、海7-1、Mo17、Mo17Ht、C103、旅28、旅9寬、二南24、吉63、泰401普通玉米系，經自交、分離，選出bt1籽粒混合播種混合授粉，形成輪迴選擇群體，又經過一輪選擇獲得輪迴選擇群體C1，再從中分別選擇株型類似的優良株，經5代自交並同工酶測定、化學藥劑(EMS，甲基磺酸乙酯)處理育成遺甜bt1-11、遺甜bt1-13兩個姊妹系。
將從上海農科院引進的「145」品系，經遺傳測定屬bt1型，又經混合授粉，形成選育群體，從後代中選擇優良株，經5代自交並同工酶測定、化學藥劑(EMS，甲基磺酸乙酯)處理育成遺甜bt1-15自交系。
本發明的優點和積極效果如下本發明應用一種選育技術實現了優良系的選育及改良單交種的育成。選育技術上運用輪迴選擇群體，選育群體選育優良系，應用早代系或基本株測交、親本選配原理、多點鑑定繁殖、配製、試種及同工酶測定、化學藥劑處理方法，及早選育出優良改良單交種。由於國際上尚未育成供溫帶地區種植的甜脆型玉米雜交種，而已有的熱帶種夏威夷人超甜9號在溫帶種植抽雄停滯，最後產量過低，單株青穗不及150克，不能在北京地區作對照種。因此，本發明對照種改選同為改良單交種，生育期相當，有一定推廣面積，產量正常的普甜型(sul)玉米8701號。況且我國長江中下遊及長江以北、長城以南地區的甜玉米品比試驗，多數也以它作對照種，特此予以說明。主要優點如下1、自交系性狀穩定快，產量穩定性好。遺甜bt1-11，遺甜bt1-13來自輪選群體C1株型相似的優良株。因為輪選群體來自許多性狀相同、株型類似的自交系及組成C1輪的早代系，故群體本身性狀較整齊，通過選優良株自交分離，早代系就較整齊，S5已整齊一致，單產穩定在130-150Kg。比8701號親本系A單產96Kg，增產35-56%。
2、自交系特殊配合力高。由於溫帶地區尚未發放bt1型自交系，故不能測定選系的一般配合力。從特殊配合力看，科甜111號與遺甜bt1-11×遺甜bt1-15畝產很接近，青穗產量為684，691Kg，差異不大。而與親本系平均值比較優勢明顯，優勢率分別達到103.6%，105.7%，較之對照種8701號提高14.8%。
3、產量高。科甜111號畝產青穗684Kg，較之8701號增產15-20%，畝產筍(10-12cm長)1.2萬支以上，較之對照增產14%(在北京條件下)。廣州試驗表明，科甜111號畝產青穗608Kg，比當地對照種金穗3號增產33.3%，即增產152Kg。浙江安吉試驗表明，出苗至採筍期67天，比穗美1號多採筍1100支/畝，增產21%。上海、山東濟寧、陝西華縣、武漢等地試驗也有類似的增產效果。
4、品質好。科甜111號在測定的各種生化成份中除澱粉、維生素C及Fe含量低於8701號對照外(上述澱粉、維生素C的降低是基因型決定的)，其它各種成份都增高。特別值得提及的是，脂肪和精氨酸含量提高近1倍。甜脆風味獨特。
5、抗病、抗逆性強、適應性廣。科甜111號抗4種病，耐一種病，均比8701號提高1-2個級別。抗倒伏(折)性、耐陰、耐密植性、耐熱性俱佳。適應性與8701號一樣，都具有廣泛的適應性。
6、制種成本低，經濟效益好。科甜111號改良單交種較之遺甜bt1-11×遺甜bt1-15單交種制種成本低，經濟效益高。(1)改良單交親本繁殖多一道工序，親本成本攤給改良單交制種，每畝多耗費2元；(2)姊妹系雜交制種，它的拔雄是改良單交額外增加的一道工序，攤給改良單交制種每畝多耗費15元；(3)改良單交制種，它的拔雄費用與單交制種類似；(4)改良單交制種產種量與單交產種量的比較遺甜bt1-11×bt1-13姊妹系雜交組合作母本，畝產157Kg，而遺甜bt1-11作母本，畝產128Kg。每畝增產量29Kg，即增產22.7%，合增值145元(每Kg以5元計)。這樣一來，每制一畝改良單交種估算純增值145-2-15=128元。根據類似條件得到的資料，比8701號制種，每制一畝改良單交種估算純增值40元。
圖1為科甜111號選育系譜圖下面敘述
具體實施例方式1、自交系遺甜bt1-11，遺甜bt1-13姊妹系的選育首先將從美國引進的玉米甜脆基因(bt1)導入適宜溫帶種植的VC2-1、海7-1、Mo17、Mo17Ht、C103、旅28、旅9寬、二南24、吉63、泰401普通玉米系，經自交、分離，選出bt1籽粒混合播種混合授粉，形成輪迴選擇群體，又經過一輪選擇獲得輪迴選擇群體C1。再從中分別選擇株型類似的優良株，經5代自交並同工酶測定、化學藥劑(EMS，甲基磺酸乙酯)處理育成。
2、自交系遺甜bt1-15的選育從上海農科院引進的「145」品系，經遺傳測定屬bt1型，又經混合授粉，形成選育群體，從後代中選擇優良株，經5代自交並同工酶測定、化學藥劑(EMS，甲基磺酸乙酯)處理育成。
3、科甜111號雜交種的選育經早代系或基本株測交，選定的遺甜bt1-11和遺甜bt1-13為姊妹系，具有類似株型，彼此間雜種優勢不很明顯，為姊妹系雜交組合，作為改良單交種科甜111號的母本。經多次遺傳測定，選定遺甜bt1-15作為改良單交種科甜111號的父本。育成科甜111號甜脆玉米雜交種。其雜交組合為〖(遺甜bt1-11×遺甜bt1-13)×遺甜bt1-15〗。
4、特徵特性(1)遺甜bt1-11籽粒甜脆型、幹粒易脆、胚乳皺摺。幼苗葉綠色，第一片葉卵形，葉鞘淺綠色葉片稍寬，較直立，波紋少，泡泡沙較多。成株株高164cm，穗位高72cm，葉片總數19-21片，根系發達，氣生根多，雄穗分枝數11個，直立集中，花粉量大，雄花枝梗和穎殼綠色。穗長18cm，單株雙穗，但授粉後發育一般單株單穗，穗行數14行，行粒數40粒。穗型園柱形，穗軸白色，籽粒黃色、粒型甜脆，果穗一般不禿尖或有1cm的輕微禿尖。平均單穗風乾穗重80g，穗粒重64g，出籽率80%左右，千粒重120g，平均單株穗重80g，單株粒重為64g。遺甜bt1-11在北京從出苗到抽雄58天，至吐絲62天，至籽粒成熟97天左右。幼苗長勢較強。耐肥水抗倒伏(折)，抗熱性稍差，耐陰、耐密植性中等。抗大小葉斑病，中抗青枯病、矮花葉病、穗粒腐病，耐絲黑穗病。一般中等肥力條件下，每畝種植5000株，畝產130-150Kg，高產繁殖田可達170-180Kg。適應於長江中下遊廣闊地區，長城以南長江以北地區應用。
(2)遺甜bt1-13粒型特點、幼苗葉片形狀、色澤長相與遺甜bt1-11類似。但可從它葉色深綠，葉面有白霜的特點上予以區分。成株株高165cm，穗位高75cm，葉片總數19-21片。根系、雄穗、花粉情況同遺甜bt1-11。穗長17cm，穗行數14行，行粒數36粒。雙穗性、穗型、穗軸、籽粒色澤、禿尖情況同遺甜bt1-11。平均單穗風乾穗重75g，穗粒重61g，出籽率81%左右，千粒重115g，平均單株穗重75g，單株粒重61g。生物學特性、產量表現、適應性等同遺甜bt1-11。
(3)遺甜bt1-15籽粒甜脆型，胚乳有大皺摺。幼苗第一片葉橢園形，葉鞘淺綠色，葉色較綠，較遺甜bt1-11深一些。葉片較窄，直立一些，葉片波紋多，無泡泡紗。成株株高151cm，穗位高62cm，葉片總數20片。根系發達，氣生根多，雄穗直立集中，分枝數8個，花粉量中等，雄花枝梗和穎殼綠色。穗長17cm，穗行數12-14行，行粒數34粒。穗型園柱形，穗軸白色，籽粒黃色、粒型甜脆，果穗一般不禿尖。平均單穗風乾穗重75g，穗粒重60g，出籽率80%左右，千粒重120g，平均單株穗重75g，單株粒重60g。一般每株有兩個幼穗(果穗)，採筍時每株可採兩個，但結實果穗，發育成果穗的只有1個，即單株單果穗(結實果穗)。遺甜bt1-15在北京條件下，從出苗至抽雄59天，至吐絲63天，至籽粒成熟100天左右。幼芽頂土力較強，其他各項生物學特性、產量表現、適應性同遺甜bt1-11。
(4)科甜111號改良單交種粒型屬甜脆型。幼苗第一片葉為橢圓形，葉鞘顏色淺綠，葉片顏色正常綠色，稍寬，較直立，波紋和泡泡紗較多。株型較緊湊，穗位以下葉片較密集，穗位以上葉片葉距較大，利於通風透光。株高214cm，穗位73cm，葉片總數20片左右。根系發達，氣生根多。雄穗直立集中，分枝數10個左右，雄穗和穎殼顏色為綠色，花粉量大。一般單株2-3花，採筍時可採2-3個筍，但授粉後發育一般單株單穗，單穗大穗。穗長21cm，穗粗4.5cm，穗行數14行，行粒數45粒左右。採收青穗，一般授粉後20-22天，採收的青穗在沒有完全剝去苞葉，尚留數片苞葉情況下稱重，約280g左右。科甜111號改良單交種在北京條件下，從出苗至抽雄期為56天，至吐絲期為60天，到採收期為82天左右。幼芽頂土力中等強度，與sul型甜玉米雜交種的幼芽頂土力類似。幼苗生長勢較強。耐肥水抗倒伏(折)，耐陰、抗熱、耐密植性中等。抗大水葉斑病，中抗青枯病、矮花葉病、穗粒腐病，耐絲黑穗病。一般畝產青穗600-700Kg，比對照種8701號增產量20%左右。單穗重280g。產筍情況，一般畝收10-12cm的青筍1.2萬支以上，比對照種8701號增產14%。適應長江中下遊廣闊地區，長城以南沿長江中下遊地區應用。授粉後21天取樣，分析青穗籽粒生化成份，結果表明，科甜111號含蛋白質、脂肪、澱粉(單位每100g乾物重中含該物質的g數)分別為2.63，9.03，24.50，較之對照種8701號增減百分率為28.3%，96.3%和-50.0%；總糖和纖維素為15.34，2.51，較之對照增加14.1%，19.0%；微量元素和維生素C(單位每100mg乾物重中含該物質的mg數)中，Ca，P，Zn，K，Mn增加3.9-62.4%，而維生素C，Fe則減少7.6-39.6%；胺基酸分析(單位每100g乾物質中含該物質的g數)，科甜111號籽粒各種胺基酸含量都比對照增多，增長值達8.3-97.9%，其中精氨酸、酪氨酸、丙氨酸增長值較高，分別達到97.9%，54.5%，42.7%。
5、遺甜bt1-11、遺甜bt1-13、遺甜bt1-15自交系的繁殖與科甜111號制種技術本發明的自交系繁殖和雜交種制種技術有許多共同點，在此將一起敘述。
(1)選地與隔離甜脆型玉米屬於蔬菜類玉米，宜選肥沃、壤土、有水澆條件、排水設施的土壤種植。選擇隔離區注意安全。空間隔離，自交系原種繁殖不少於500米，雜交種制種不少於350米；時間隔離，春播40天以上，夏播30天以上；高杆作物隔離，高杆作物種植100米以上。
(2)規格播種自交系繁殖行距為60cm，畝種5000株左右。雜交種制種地母本間行距60cm，母本與父本間行距50cm，畝種植母本5000株左右，父本可加大到5500株/畝。母本與父本行比3-4∶1。錯期播種，母本播種後4天，再播種父本，過7天再在制種區四周播第二期父本。
(3)去雜去劣田間分兩次去雜去劣，第一次在定苗時根據長相、葉色、葉形、葉鞘色、生長勢等性狀去雜，去劣苗，第二次在抽雄前根據自交系和姊妹系雜交組合(遺甜bt1-11×遺甜bt1-13)的典型特徵特性留苗去雜株。在收穫前、收穫後，還要根據果穗特徵決定去留。
(4)母本去雄要求做到及時、徹底、乾淨，在一周內拔完母本雄穗。
(5)分收分藏一般在授完粉後，及早割除父本植株。如未割除父本植株，那麼，收穫時要先收父本，父本果穗當飼用糧食處理，後收母本(即F1種子)。分收、分曬、分裝、分存，謹防混雜。
(6)原種的標準性狀典型一致，雜株率0.05%以下；保持原自交系的配合力；保持原自交系的生長勢和生產力，每畝130Kg；種子質量好，籽粒飽滿千粒重120g，發芽率、純度、淨度達國家標準。
6、栽培技術要點(1)選擇肥沃土地，能灌能排、旱澇保收。(2)適時播種、規格播種地溫穩定在12℃以上時溝播，撒毒谷，施種肥，覆土深度3-4cm。播種量1.5-1.75公斤/畝，行距60cm。(3)苗期管理3-4片葉定苗，每畝留苗5000株(採收玉米筍條件下)，或4000株(採收青穗條件下)。在施足底肥和墒情好條件下，苗期無需追肥、灌溉。(4)中後期管理拔節期追肥灌水二次，小喇叭口期開始連續治蟲二次。畝施N15-16Kg，P2O55Kg，K20 14-15Kg。(5)及時採收吐絲授粉前採筍；授粉後20-22天採青穗。
權利要求
1.一種甜脆玉米雜交種的選育方法，包括選育自交系、隔離條件、適宜行比、錯期播種、合理密植、去雜去劣、母本去雄和授粉、分收分藏措施，其特徵在於以遺甜bt1-11×遺甜bt1-13為母本，以遺甜bt1-15自交係為父本，育成科甜111號甜脆玉米改良單交種。
2.根據權利要求1所述的選育方法，其特徵在於選育自交系是指將從美國引進的玉米甜脆基因(bt1)導入適宜溫帶種植的VC2-1、海7-1、Mo17、Mo17Ht、C103、旅28、旅9寬、二南24、吉63、泰401普通玉米系，經自交、分離，選出bt1籽粒混合播種混合授粉，形成輪迴選擇群體，又經過一輪選擇獲得輪迴選擇群體C1，再從中分別選擇株型類似的優良株，經5代自交並同工酶測定、化學藥劑甲基磺酸乙酯處理育成遺甜bt1-11、遺甜bt1-13兩個姊妹系。
3.根據權利要求1所述的選育方法，其特徵在於選育自交系是指將從上海農科院引進的「145」品系，經遺傳測定屬bt1型，又經混合授粉，形成選育群體，從後代中選擇優良株，經5代自交並同工酶測定、化學藥劑甲基磺酸乙酯處理育成遺甜bt1-15自交系。
4.根據權利要求1所述的選育方法，其特徵在於隔離條件是指空間隔離為自交系原種繁殖不少於500米，雜交種制種不少於350米；時間隔離為春播40天以上，夏播30天以上；高杆作物隔離為高杆作物種植100米以上。
5.根據權利要求1所述的選育方法，其特徵在於適宜行比是指母本與父本行比為3-4∶1。
6.根據權利要求1所述的選育方法，其特徵在於錯期播種是指母本播種後4天，再播種父本，過7天再在制種區四周播第二期父本。
7.根據權利要求1所述的選育方法，其特徵在於去雜去劣是指在田間分兩次去雜去劣，第一次在定苗時根據植株長相、葉色、葉形、葉鞘色、生長勢特徵進行去雜去劣苗，第二次在抽雄前根據自交系和姊妹系雜交組合的典型特徵特性留苗去雜株，在收穫前、收穫後，還要根據果穗特徵決定去留。
8.根據權利要求1所述的選育方法，其特徵在於分收分藏是指一般在授完粉後，及早割除父本植株，如未割除父本植株，那麼，收穫時要先收父本，父本果穗當飼用糧食處理，後收母本(即F1種子)，分收、分曬、分裝、分存，謹防混雜。
全文摘要
本發明的甜脆型甜玉米自交系及雜交種的選育方法，包括選育自交系、隔離條件、適宜行比、錯期播種、合理密植、去雜去劣、母本去雄和授粉、分收分藏措施。以遺甜bt
文檔編號A01H1/00GK1097922SQ94105890
公開日1995年2月1日 申請日期1994年6月1日 優先權日1994年6月1日
發明者曾孟潛, 劉雅楠, 楊濤蘭 申請人:中國科學院遺傳研究所