一种选育聚合大穗和快脱水性状玉米自交系的方法与流程

本发明属于玉米育种技术领域，具体涉及一种选育聚合大穗和快脱水性状玉米自交系的方法。

背景技术：

美国的troyer等(2009)利用独立的研究文献，分析了玉米遗传改良进程中杂交种产量、自交系产量以及杂种优势产量随年份的变化规律。利用schnell(1974)数据得到亲本自交系产量、杂种优势产量、杂交种产量的增加分别为每年168.9、48.1、217kg/hm²；利用duvick(1999)和troyer(2009)的数据所得的3种产量的增加分别为每年48.3、25.8、74.0kg/hm²。自交系改良对杂交种产量的贡献分别为77.8％和65.3％。而根据mikel(2008)数据，1976～2005年间商用自交系产量与对应杂交种产量间存在极显著正相关(r²＝0.36**)。根据美国玉米育种的历史可以推知，通过培育高产的自交系，进而可以育成高产的杂交种。

20世纪60年代中期开始推广玉米单交种以来，选育了很多生产上广泛应用的优良自交系，如‘黄早四’、‘自330’、‘丹340’、‘e28’、‘478’、‘郑58’等，以这些自交系选配的优良杂交种如‘丹玉6号’、‘中单2号’、‘丹玉13’和‘掖单13’等为中国玉米生产的发展做出了很大的贡献。但是，目前国产杂交玉米种基本不适应机械化作业，其主要问题有：植株高大、晚熟、茎杆粗壮、轴粗叶厚、苞叶紧，籽粒含水量高，机械收获耗费能源、籽粒易破碎。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种选育聚合大穗和快脱水性状玉米自交系的方法，简化玉米育种程序，提高优势组合选配的效率，极大的推进玉米商业化育种的进程。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种选育聚合大穗和快脱水性状玉米自交系的方法，包括以下步骤：(1)分别在ss群内、nss群内组配选系组合，杂交后得f1代种子，将所述f1代种子种植后，得s1代种子；

(2)种植所述s1代种子，选择8～12％数量的植株进行自花授粉，在进行所述自花授粉后的植株上决选2～5％数量的单穗，采集种子，得s2代种子；所述8～12％数量的植株的开花期早于其他植株；所述2～5％数量的单穗的选择标准包括：穗长12～16cm，果穗直径40～45mm，穗轴直径22～25mm，单穗重90～100g和生理成熟后10d籽粒含水量18～22％；

(3)种植所述s2代种子，选择60～80％的穗行进行自花授粉，淘汰其他穗行，在进行所述自花授粉后的穗行上决选40～60％数量的穗行，采集种子，得s3代种子；所述进行自花授粉的穗行的出苗率、出苗势、苗期长势和穗行整齐度优于淘汰穗行；所述40～60％数量的穗行的植株完整性、空秆率和保绿性优于其他穗行；

(4)利用与步骤(3)相同的筛选方法，种植所述s3种子至s6；

(5)对步骤(4)中得到的s4、s5代做测配组合，对测配组合进行3～5个试验点的鉴定，筛选表现优异的测配组合所对应的表型最优的3个系，得聚合大穗和快脱水性状的玉米自交系种子。

优选的，步骤(1)所述ss群内的种质包括：ph6wc、kw1a139、a489、和phw52。

优选的，步骤(1)所述nss群内的种质包括：lh283、phn82、4s、mbst、ph4cv和6f576。

优选的，步骤(4)所述种植s3时独立的安排第一早播试点，第二早播试点和第一晚播试点；所述第一早播试点和第二早播试点之间间隔50～100km。

优选的，所述第一早播试点和第二早播试点在播种时，土壤温度低于10℃；所述第一晚播试点在播种时，土壤温度高于10℃。

优选的，步骤(2)～步骤(5)所述种植的密度独立的为8000～10000株/667m²。

优选的，步骤(4)所述连续自交至s4、s5代时，还包括对s4、s5代植株进行优势组合的测配、多点测试和含水量测定。

优选的，所述测配时的测配组合构建方法为ss群表现优异的前5～10个s4或s5穗行与nss群表现较好的前100～200个穗行进行双列杂交配组，或nss群表现优异的前5～10个s4或s5穗行与ss群表现较好的前100～200个穗行进行双列杂交配组。

优选的，所述优势组合的测配方法包括一父多母隔离制种方法，父母本的种植行比为1∶(2～3)。

优选的，所述含水量测定为利用探针含水量预测烘干含水量，以烘干含水量y和探针含水量x建立回归方程：y＝0.52x+15.24，其中样本数n＝30，r²＝0.899，p<0.01。

本发明提供了一种选育聚合大穗和快脱水性状玉米自交系的方法，通过对大穗选择途径的改变，即从原来的粗穗、浅粒的大穗，转为选择细轴、深粒或长粒的大穗，进而化解了大穗、快脱水的不利关联；利用所述方法可直接得到自交系种，可通过自交系的实际表现预知其在杂交组合中的潜在表现；利用自交系的多点测试替代测配，以加快育种进程。本发明所述方法简化了玉米育种程序，提高了优势组合选配的效率，可极大的推进玉米商业化育种的进程。本发明所述测定聚合大穗和快脱水性状玉米自交系种子的烘干含水量的回归方程，有助于提高快脱水材料的筛选效率，还可以进一步拓展到新配杂交组合收获期玉米的含水量的速测筛选。

附图说明

图1为本发明实施例1育种流程图；

图2为本发明实施例2育种流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种选育聚合大穗和快脱水性状玉米自交系的方法，包括以下步骤：(1)分别在ss群内、nss群内组配选系组合，杂交后得f1代种子，将所述f1代种子种植后，得s1代种子；

(2)种植所述s1代种子，选择8～12％数量的植株进行自花授粉，在进行所述自花授粉后的植株上决选2～5％数量的单穗，采集种子，得s2代种子；所述8～12％数量的植株的开花期早于其他植株；所述2～5％数量的单穗的选择标准包括：穗长12～16cm，果穗直径40～45mm，穗轴直径22～25mm，单穗重90～100g和生理成熟后10d籽粒含水量18～22％；

(3)种植所述s2代种子，选择60～80％的穗行进行自花授粉，淘汰其他穗行，在进行所述自花授粉后的穗行上决选40～60％数量的穗行，采集种子，得s3代种子；所述进行自花授粉的穗行的出苗率、出苗势、苗期长势和穗行整齐度优于淘汰穗行；所述40～60％数量的穗行的植株完整性、空秆率和保绿性优于其他穗行；

(4)利用与步骤(3)相同的筛选方法，种植所述s3种子至s6；

(5)对步骤(4)中得到的s4、s5代做测配组合，对测配组合进行3～5个试验点的鉴定，筛选表现优异的测配组合所对应的表型最优的3个系，得聚合大穗和快脱水性状的玉米自交系种子。

在本发明所述方法中，分别在ss群内、nss群内组配选系组合，杂交后得f1代种子，将所述f1代种子种植后，得s1代种子。在本发明中以ss群为母本群，nss群为父本群，群内种质材料进行杂交后得f1代种子，将所述f1代种子种植后，得s1代种子。本发明所述杂交的方式包括ss1×ss2，nss1×nss2。本发明所述ss群为坚秆综合种，群内种质优选包括：ph6wc、kw1a139、a489和phw52。本发明中，所述ph6wc为先玉335母本的母本，所述kw1a139为德美亚2号父本，所述a489来源于江苏中江种业股份有限公司，所述phw52为美国解密自交系，来源于中国农科院。本发明对所述ss群中的种质的来源并没有特殊限定，利用本领域的常规市售品种即可。

本发明所述nss群为非坚秆综合种，群内种质优选包括：lh283、phn82、4s、mbst、ph4cv和6f576。本发明中，所述ph4cv为先玉335父本，所述6f576为德美亚3号父本，所述lh283、phn82和mbst为美国解密自交系，来源于中国农科院发放，所述4s为苏玉10号等品种的父本。本发明对所述nss群中的种质的来源并没有特殊限定，利用本领域的常规市售产品即可。

本发明对所述杂交的方法并没有特殊限定，利用本领域的常规杂交方法即可。本发明所述f1代种子种植，优选通过海南加代的方式实现。本发明对所述种植的方法并没有特殊限定，利用本领域的常规手段即可。

本发明种植所述s1代种子，选择8～12％数量的植株进行自花授粉，在进行所述自花授粉后的植株上决选2～5％数量的单穗，采集种子，得s2代种子；所述8～12％数量的植株的开花期早于其他植株；所述2～5％数量的单穗的选择标准包括：穗长12～16cm，果穗直径40～45mm，穗轴直径22～25mm，单穗重80～100g和生理成熟后10d籽粒含水量18～22％。

本发明在得s1代种子后，对分离世代进行选择。本发明所述种植s3代时优选安排第一早播试点，第二早播试点和第一晚播试点；所述第一早播试点和第二早播试点之间间隔50～100km，可减弱基因型与环境的互作关系，增加鉴定结果的准确性。本发明所述第一早播试点和第二早播试点在播种时，优选的土壤温度低于10℃，在本发明实施例中，江苏南通育种基地的早播时间为3月下旬，有利于鉴定种子耐低温出苗的能力。本发明所述第一晚播试点在播种时，优选的土壤温度高于10℃，在本发明实施例中，江苏南通育种基地时间的晚播时间为4月上旬，晚播比早播易于引发根倒，方便性状对照，利于选择。本发明所述种植优选为高密度、大群体种植模式，所述高密度优选的为8000～10000株/667m²，且每个群体2000株以上。本发明所述高密度有利于玉米选系耐逆性的选择，除有助于淘汰生长势差、植株弱小，以及因抽丝延迟而不能受粉的植株外，还能充分表现出一些收获期的淘汰性状，如空秆、瘪粒等。

在s1世代中，本发明选择8～12％数量的植株进行自花授粉，所述8～12％数量的植株的开花期早于其他植株，优选的数量为9～11％，更优选为10％。本发明选择2～5％数量的单穗收集种子，优选的数量为3％。

得s2代种子后，本发明种植所述s2代种子，选择60～80％的穗行进行自花授粉，淘汰其他穗行，在进行所述自花授粉后的穗行上决选40～60％数量的穗行，采集种子，得s3代种子；所述进行自花授粉的穗行的出苗率、出苗势、苗期长势和穗行整齐度优于淘汰穗行；所述40～60％数量的穗行的植株完整性、空秆率和保绿性优于其他穗行。本发明对s2代种子的种植方法以及自花授粉的方法与s1代种子相同。本发明在s2世代的分离筛选中，应重视优良穗行的选择，并在优行中选优株优穗。在本发明实施例中，s2世代分离时，依据出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度，在授粉前淘汰20～40％的穗行，选择出苗势强、长势强、生长整齐的穗行，在早播点进行套袋授粉，一般每行套5株，授粉3～4株，特别好的穗行可套袋授粉更多。收获前根据植株完整性、空秆率、保绿性等选择40％～60％的穗行，在有2个或2个以上大穗的穗行中选穗，较好的穗行保留2个以上的穗，一般的穗行保留2个大穗中的1个。

得s3代种子后，本发明种植所述s3代种子进行连续自交至s6代，利用与步骤(3)相同的筛选方法，对s4、s5代穗行的测配组合进行鉴定，筛选最优测配组合所对应的3个系，得聚合大穗和快脱水性状玉米自交系种子。在本发明中，s3代种子种植后，优选对需聚合的目标表型性状进行严格选择，如对穗轴、粒长、单穗重、籽粒含水量、苞叶松紧等性状进行严格的选择，具体的筛选标准是：穗长12～16cm，果穗直径40～45mm，穗轴直径22～25mm，单穗重80～100g(作母本的选系为必选指标)、生理成熟后10d籽粒含水量18～22％，以此筛选聚合了大穗(单穗重高)、快脱水等优良表型性状的选系。本发明在进行所述严格选择时，还包括对于常规性状的选择，如株高、穗位高、花期合适、雌雄协调、耐逆性(高温、干旱等)、抗病性(锈病、茎腐、粒腐等)等，具体指标如下：株高、穗位高：株高>150cm，穗位高/株高＝0.3～0.35；雌雄协调，开花-吐丝间隔天数<3d；高温、干旱耐性：果穗结实性好，倒伏率<5％；抗病性：优选指标为抗和中抗，淘汰指标为高感。

本发明种植s3代种子后，利用上述相同的筛选方法进行选择，得s4代种子，本发明对s4代植株进行优势组合的测配、多点测试和含水量测定后筛选，筛选的主要指标为测配组合的籽粒产量较对照增产>5％，收获期籽粒含水量<25％。本发明在进行所述优势组合的测配时，优选采用一父多母的母本去雄隔离制种配置杂交组合，具体包括：i.选择隔离区，空间隔离要求距离350m以上，时间隔离要求50d以上；ii.制种规模，根据组合多点测试的规模确定，一般母本选系种植5～10株，父母本行比为1：(2～3)，所生产的种子可满足5～10个测试点鉴定所用；iii.三次去雄法确保制种质量，当母本雄穗80％左右打苞，未出叶2～3片，雄穗尚未露出顶叶，手摸雄穗较硬时及时去雄，一般带3～4叶拔出雄穗，雌穗节位以上留2片叶为宜；2d后第2次去雄，同时拔除弱苗、晚苗；第三次于母本吐丝前彻底清理弱苗，杜绝遗漏母本去雄株；iv.母本授粉结束后及时砍除父本株，以免受种子时混杂；v.当母本茎叶变黄，苞叶干枯，籽粒硬化而有光泽时，抢晴天及时收获、晾晒、脱粒，因为每个隔离区制种组合数百乃至上千，应避免混杂。本发明所述父母本的种植行比为1∶(2～3)，优选为1：2。

本发明所述多点测试方法优选包括：①在育种目标区域选择5～10个有代表性的测试点；②试验采用增广随机区组设计，设有v*＝v+v1个材料(v个本地主推品种和v1个新配组合)在b个区组中试验，其中v个品种的每一个在每一区组中均有一个小区，而v1个选系的每一个则仅在某一区组中有一个小区。③测试密度，在当地生产密度的基础上增加1000株，一般5000～6000株/667m²；④试验结果数据分析，可用dps软件中的“专业统计—品种区域试验—无重复ammi模型”进行分析，获得每个参试组合的产量表现及其适宜区域。

本发明所述含水量测定优选为利用探针含水量预测烘干含水量，以烘干含水量y和探针含水量x建立回归方程：y＝0.52x+15.24，其中样本数n＝30，r²＝0.899，p<0.01。本发明所述回归方程的建立方法，优选包括：①在选系圃中随机选择10个s4品系，自花授粉植株吐丝授粉后35天开始每3天采收一次果穗，剥开苞叶，利用水分测试仪(mt-10)，在果穗不同部位(顶部、基部、中部，标准为如将玉米果穗分三等分，则由上至下分别定义为顶部、中部、基部)测定含水量，每个果穗按顶部、基部、中部三个部位测定3次，计算平均值。随后，人工剥出籽粒，利用烘箱烘干法测定籽粒含水量(公认的测定籽粒含水量的方法)，共测定5～6个时期，从而建立回归方程。

本发明对s4代植株进行与上述相同的自交筛选后，得s5代种子。

本发明对s4、s5代穗行的测配组合进行鉴定，筛选最优测配组合所对应的3个系，得聚合大穗和快脱水性状玉米自交系种子。本发明在所述测配时的测配组合构建方法优选为ss群表现优异的前5～10个s4或s5穗行与nss群表现较好的前100～200个穗行进行双列杂交配组，或nss群表现优异的前5～10个s4或s5穗行与ss群表现较好的前100～200个穗行进行双列杂交配组。本发明对所述测配组合鉴定和筛选表型的方法并没有特殊限定，利用本领域的常规方法即可。在本发明中，如果穗行的纯度较低，还可以继续进行自交、加代，并进行所述测配组合鉴定。

下面结合实施例对本发明提供的选育聚合大穗和快脱水性状玉米自交系的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

根据图1所示流程进行玉米自交系tm5128的选育：

2015年春，以ph6wc为母本，以a489为父本进行杂交，得f1代种子。

2015年将f1代种子在海南进行加代繁殖，得f2代种子(即s1代种子)。

2016年春按照8000株/亩的密度播s1代种子，保证每个群体2100株。种植后，对早开花的10％植株进行自花授粉，并决选3％的单穗，共筛选出57个单穗，收集种子，得s2代种子。

2016年秋按照8000株/亩的密度播s2代种子，依据出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度，在授粉前淘汰20～40％的穗行，选择出苗势强、长势强、生长整齐的穗行，在早播点进行套袋授粉，一般每行套5株，授粉3～4株，特别好的穗行可套袋授粉更多。收获前根据植株完整性、空秆率、保绿性等选择40％～60％的穗行，在有2个或2个以上大穗的穗行中选穗，较好的穗行保留2个以上的穗，而一般的穗行保留2个大穗中的1个，共筛选出31个穗行中的39个单穗，收集种子，得s3代种子。

2016年于海南按照8000株/亩的密度播所述s3代种子，依据相同的出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度标准进行筛选，共筛选出25个穗行中的36个单穗，收集种子，得s4代种子。

2017年春播s4代种子，并对其进行三点测试和测配，除进行上述的出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度标准筛选外，还按照以下筛选标准进行筛选：穗长12～16cm，果穗直径40～45mm，穗轴直径22～25mm，单穗重80～100g(作母本的选系为必选指标)、生理成熟后10d籽粒含水量18～22％，共筛选出23个穗行中的33个单穗，收集种子，得s5代种子。

2017年秋播s5代种子，进行相同的出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度标准筛选，共筛选出16个穗行中的25个单穗，收集种子，得s6代种子。

2018年春播s6代种子，对其进行测配组合鉴定，筛选表型最优的品系，即得tm5128。

选育出的tm5128籽粒偏硬粒，穗长13.2cm，果穗直径42.1mm，穗轴直径22.3mm，生理成熟后10d籽粒含水量20.7％，苞叶松脱水快。

实施例2

根据图2所示流程进行玉米自交系rd6013的选育：

2014年春，以4s为母本，以-mbst为父本进行杂交，得f1代种子。

2014年将f1代种子在海南进行加代繁殖，得f2代种子(即s1代种子)。

2015年春按照8000株/亩的密度播s1代种子，群体1650株。种植后，对早开花的10％植株进行自花授粉，并决选3％的单穗，共筛选出51个单穗，收集种子，得s2代种子。

2015年秋按照8000株/亩的密度播s2代种子，依据出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度，在授粉前淘汰20～40％的穗行，选择出苗势强、长势强、生长整齐的穗行，在早播点进行套袋授粉，一般每行套5株，授粉3～4株，特别好的穗行可套袋授粉更多。收获前根据植株完整性、空秆率、保绿性等选择40％～60％的穗行，在有2个或2个以上大穗的穗行中选穗，较好的穗行保留2个以上的穗，而一般的穗行保留2个大穗中的1个，共筛选出23个穗行中的31个单穗，收集种子，得s3代种子。

2015年于海南按照8000株/亩的密度播所述s3代种子，依据相同的出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度标准进行筛选，共筛选出19个穗行中的24个单穗，收集种子，得s4代种子。

2016年春播s4代种子，并对其进行三点测试和测配，除进行上述的出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度标准筛选外，还按照以下筛选标准进行筛选：穗长12～16cm，果穗直径40～45mm，穗轴直径22～25mm，单穗重80～100g(作母本的选系为必选指标)、生理成熟后10d籽粒含水量18～22％，共筛选出15个穗行中的22个单穗，收集种子，得s5代种子。

2016年秋播s5代种子，进行相同的出苗率、出苗势、苗期长势以及穗行整齐度标准筛选，共筛选出12个穗行中的21个单穗，收集种子，得s6代种子。

2017年春播s6代种子，对其进行测配组合鉴定，筛选表型最优的品系，即得rd6013。

本发明所述rd6013籽粒偏马齿，穗长16.3cm，果穗直径44.6mm，穗轴直径21.9mm，生理成熟后10d籽粒含水量21.3％，苞叶松脱水快。

本发明提供了一种选育聚合大穗和快脱水性状的玉米自交系的方法，可化解大穗、快脱水的不利关联，简化了玉米育种程序，提高了优势组合选配的效率，可极大的推进玉米商业化育种的进程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。