玉米c型雄性不育三系配套技術(shù)應(yīng)用研究

玉米c型雄性不育三系配套技術(shù)應(yīng)用研究

玉米是水稻科植物中廣泛使用的不良性育種品種之一，尤其是大面積的混合和育種。要實(shí)現(xiàn)母種及時(shí)、全面、真實(shí)，這是不容易的。在玉米種子的混合生產(chǎn)中，由于不良性育種錯(cuò)誤造成的損失是罕見(jiàn)的。目前，玉米種子的生產(chǎn)迫切需要解決這個(gè)問(wèn)題。采用非生殖性生育系統(tǒng)制作是提高種子質(zhì)量的有效途徑。采用雄性不育系作為母本配制雜交種,不但能減少制種勞動(dòng)強(qiáng)度,降低種子生產(chǎn)成本,而且能夠有效地防止自交,提高雜交種子的純度質(zhì)量,促進(jìn)玉米大面積增產(chǎn)。國(guó)外實(shí)踐證明,T群、C群和S群玉米雄性不育胞質(zhì),曾經(jīng)大量用于生產(chǎn),2006年在美國(guó),C群和S群不育胞質(zhì)的雜交種應(yīng)用,已超過(guò)玉米種植總面積的40%,在前蘇聯(lián)地區(qū),已普及不育胞質(zhì)玉米雜交種,在我國(guó)C群和S群玉米雄性不育胞質(zhì)的雜交種,2009年應(yīng)用面積僅占全國(guó)玉米播種面積的3%左右。但存在的問(wèn)題,首先是有的不育系類(lèi)型中,如T型不育系嚴(yán)重感染小斑病,典型例子是1970年美國(guó)由于大面積種植T型胞質(zhì)的雜交種導(dǎo)致玉米小斑病暴發(fā)流行,損失約30億美元;其次是不育性的遺傳較復(fù)雜,育性和恢復(fù)性不易穩(wěn)定,如1986年四川省種植20多萬(wàn)畝C型玉米雜交種C73(C77A×自330)單交曾出現(xiàn)恢復(fù)性散粉能力較差而造成了較大的損失。并對(duì)上述問(wèn)題,當(dāng)時(shí)由于存在認(rèn)識(shí)上的、技術(shù)上的、管理上的種種原因,使我國(guó)玉米雄性不育雜種優(yōu)勢(shì)的研究和推廣應(yīng)用受到嚴(yán)重挫折,國(guó)家“八·五”攻關(guān)期間研究課題被取消,拉大了我國(guó)與國(guó)際的差距。盡管如此,由于玉米雄性不育特性的利用在雜交種制種上的明顯優(yōu)越性,國(guó)內(nèi)外玉米育種家仍堅(jiān)持探索,旨在讓這種特性更好地為人類(lèi)服務(wù),1986年以來(lái)我所在西南山區(qū)開(kāi)展玉米不育特性的研究應(yīng)用,先后鑒定了T、C、S型不育胞質(zhì)在本區(qū)生態(tài)條件下的育性表現(xiàn),并對(duì)很多自交系進(jìn)行不育系的轉(zhuǎn)育和恢復(fù)系的篩選工作。目前已有三個(gè)組合實(shí)現(xiàn)三系配套使用。因此,利用玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育特性以提高雜交種質(zhì)量,仍不失為當(dāng)前一項(xiàng)十分切實(shí)而有效的措施。又在玉米細(xì)胞質(zhì)雄性不育類(lèi)型中,C型細(xì)胞質(zhì)不育特性屬較為穩(wěn)定的類(lèi)型之一,因此,我們結(jié)合雜交玉米育種工作,先后對(duì)自交系B107,V811,M206和M丹1511等進(jìn)行C型雄性不育的轉(zhuǎn)育和利用轉(zhuǎn)育成功的不育系選育三系配套雜交種的研究應(yīng)用。1u3000來(lái)源用外引C型不育系材料(Cb37)為母本與本所正在育種上重點(diǎn)使用的11個(gè)自交系雜交,觀察它們測(cè)交一代的育性表現(xiàn),對(duì)其中不具備恢復(fù)性能B107,V8112,M206和M丹1511等優(yōu)良系繼續(xù)采用回交方法進(jìn)行核轉(zhuǎn)換,以轉(zhuǎn)育同型不育系。在回交轉(zhuǎn)育過(guò)程中,對(duì)純度不足的自交系單株成對(duì)測(cè)驗(yàn)法篩選留種。所用的C型不育系,使用前曾經(jīng)兩年三代育性鑒定,其雄性不育特性十分穩(wěn)定,B107是從夜107的雜株自交選育而成的,M206是從MO17Ht1中分離選育而成的,V8112和M丹1511是從省內(nèi)引入的自交系。恢復(fù)系是從不育系轉(zhuǎn)育后第3代開(kāi)始測(cè)配篩選,每代用20～30個(gè)材料,3年5代共測(cè)配107份材料,其中,高代系34個(gè),中低代材料73個(gè)。選育的重點(diǎn)放在有苗頭組合上。對(duì)共測(cè)材料中某些純合度較差,但配合力和恢復(fù)力較好的系采用“單株花粉兩分法”測(cè)交選育。育性的鑒定(包括不育系的雄花不育性和雜交種的恢復(fù)性鑒定)辦法:早代進(jìn)行穗行觀察,中晚代進(jìn)行大面積多點(diǎn)生產(chǎn)鑒定。針對(duì)自330對(duì)C型組合恢復(fù)性不穩(wěn)定的問(wèn)題。在恢復(fù)性測(cè)定中,特別用自330為對(duì)照系與自育的強(qiáng)恢復(fù)系保103、Ab46和SC24的恢復(fù)能力進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。為了加速育種進(jìn)程,1989年以來(lái),我們利用本區(qū)低熱河谷區(qū)冬播加代。2主要結(jié)果2.1同型正常系的制備轉(zhuǎn)育成功穩(wěn)定不育系C107、CM206、CV8112和CM丹1511。所育成的不育性不論植株長(zhǎng)勢(shì)或籽粒生產(chǎn)力均比其同型正常系略有優(yōu)勝,這與前人研究結(jié)果相符,如在1992年和1999年的對(duì)比試驗(yàn)中,CB107和CM206,CV8112和CM丹1511的單株子粒產(chǎn)量,比其同行保持系高4.2%～5.92%。這四個(gè)系的雄花不育性狀,經(jīng)多年生產(chǎn)鑒定,不育株率在99.6%～99.8%之間。2.2不同保玉7號(hào)、保玉5號(hào)、sc2c恢復(fù)率結(jié)果從107份材料中共篩選出14個(gè)具有強(qiáng)恢復(fù)力的材料,這里所謂“強(qiáng)恢復(fù)力”的標(biāo)準(zhǔn)是指在C型不育系的雜交組合的小群體(40～80株)中,全部植株都恢復(fù)散粉,而且花粉量與其同型正常系大體相似。其中,以自育自交系保103、Ab46和引進(jìn)的SC24表現(xiàn)交突出。經(jīng)多年多點(diǎn)鑒定,保103恢復(fù)率99.8%～100%,Ab46恢復(fù)率97%～98.5%,SC24恢復(fù)率96%～98.5%,而對(duì)照自330恢復(fù)力只有33%～57%(每株的花粉量特別少),保103、Ab46和SC24恢復(fù)力極顯著的高于自330。為了對(duì)中選恢復(fù)系進(jìn)一步加于驗(yàn)證,把用它們組配的三個(gè)C型組合保玉7號(hào)、保玉5號(hào)、保玉12號(hào)安排到不同生態(tài)條件下進(jìn)行育性觀察,經(jīng)多年多點(diǎn)調(diào)查證明,它們的恢復(fù)力是比較穩(wěn)定的。C型保玉7號(hào)恢復(fù)率為96.3%～100%,C型保玉5號(hào)為97%～98.5%,C型保玉12號(hào)為96%～97.3%。1994年,對(duì)前兩個(gè)組合C型雜交種在保山市試驗(yàn)示范8640畝,普遍恢復(fù)良好。1999—2010年,C型保玉7號(hào)在保山市應(yīng)用面積20萬(wàn)畝左右/年,近幾年在云南省150萬(wàn)畝～200萬(wàn)畝/年,多點(diǎn)跟蹤調(diào)查結(jié)果,恢復(fù)散粉株率在96%以上,同它們的正常細(xì)胞質(zhì)的同型組合相比,表現(xiàn)自交株少,整齊度好,結(jié)實(shí)率高,穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。C型保玉12號(hào)的大面積恢復(fù)散粉株率與C型保玉7號(hào)基本相同。2.3c型誘導(dǎo)的不同時(shí)種選育經(jīng)多年多種生態(tài)的較大面積生產(chǎn)試驗(yàn),可以確定上述三個(gè)三系配套的C型組合,在生產(chǎn)上有較好的使用價(jià)值。其中保玉7號(hào)、12號(hào)已通過(guò)云南省審定。這兩個(gè)組合采用C型三系配套的不育化制種,都是母本先于父本播種,因此花期調(diào)節(jié)較為方便,在種籽生產(chǎn)上有較好的實(shí)用性。經(jīng)對(duì)比試驗(yàn),用C型不育化制種所得的雜交一代種,其經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量性狀和產(chǎn)量潛力與它們的正常胞質(zhì)的同型組合相似,沒(méi)有顯著差異。經(jīng)多年大面積生產(chǎn)鑒定,這兩個(gè)組合恢復(fù)性都較穩(wěn)定。所以,不必?fù)匠Ｒ?guī)雜交種即可提供生產(chǎn)應(yīng)用。3結(jié)論3.1推廣不成功雜交的種植減輕制種的勞動(dòng)強(qiáng)度,保證制種田生產(chǎn)安全,避免由于去雄失誤造成損失,并能最大限度的提高雜交種籽的純度質(zhì)量,保證大田增產(chǎn),具有較大經(jīng)濟(jì)效益,值得大力開(kāi)發(fā)應(yīng)用。3.2散粉株的產(chǎn)生就不加過(guò)問(wèn)。實(shí)踐證明,即使很穩(wěn)定的C型不育系,由于各種原因,在大面積制種和繁殖過(guò)程中,仞會(huì)產(chǎn)生0.2%～0.4%的散粉株,如不及時(shí)除去,使自交株增加,從而降低雜交種質(zhì)量。特別是在繁殖不育系時(shí),抽穗期間,必須徹底除掉不育系中的散粉株(未散粉前,其雄穗形態(tài)與不育株有明顯區(qū)別,極易辯認(rèn)),以防不育株率降低。3.3比較粵保103、sc24和ab46的恢復(fù)能力結(jié)果表明,自330對(duì)C型細(xì)胞質(zhì)雄不育的恢復(fù)力不高,只是中偏弱型,由此看來(lái),對(duì)于用自330來(lái)作為C型不育系的恢復(fù)材料必須慎重。3.4環(huán)境對(duì)工夫恢復(fù)的影響系”配套技術(shù)生產(chǎn)的雜交一代種,不需要摻合常規(guī)雜交種,在大面積生產(chǎn)種植,恢復(fù)散粉能力保持穩(wěn)定在96%以上,最關(guān)鍵的問(wèn)題是在篩選強(qiáng)恢復(fù)材料方面下工夫,環(huán)境