專利名稱：甜脆型甜玉米自交系及雜交種的選育方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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，屬于農(nóng)作物雜種優(yōu)勢利用技術(shù)領(lǐng)域。
人類對(duì)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(yīng)用首推美國人瓊斯于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”并于1931年被應(yīng)用于加工成甜玉米罐頭，而后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(chǎn)上所利用。到了1975年Brewbaker.J始報(bào)道選育超甜玉米單交種的情況，并相繼于1975年和1977年，分別育成夏威夷人超甜9號(hào)(Hawaiian super-sweet 9#(bt2)、夏威夷人超甜6號(hào)(Hawaiian super-sweet6#(bt1))。適宜于熱帶地區(qū)種植，食味品質(zhì)特點(diǎn)是脆性，風(fēng)味別具一格。缺點(diǎn)是制種產(chǎn)量低，種子成本高，經(jīng)營效益低。選育方法是常規(guī)系譜選育法，選育材料為適應(yīng)熱帶氣候的bt1復(fù)合種。此后國外沒有別的作者發(fā)表有關(guān)bt1型超甜玉米選育報(bào)道。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(xué)院遺傳所研究工作年報(bào)上發(fā)表的有關(guān)bt1型玉米的信息。
bt1型超甜玉米，由于具有獨(dú)特的風(fēng)味，而備受消費(fèi)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(hào))發(fā)放后，探索適宜溫帶地區(qū)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(fēng)味，制種產(chǎn)量高，優(yōu)勢更強(qiáng)的雜交種，必然成為下一步工作的主攻目標(biāo)。本研究開始進(jìn)行時(shí)國內(nèi)外還沒有別的作者，迄今為止，仍沒有別的作者提供有關(guān)適宜溫帶地區(qū)bt1型超甜玉米配套的選育方法，及選育出新雜交種并應(yīng)用于生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種選育甜脆型優(yōu)良玉米自交系及雜交種的方法，利用選育的自交系配制強(qiáng)優(yōu)勢雜交組合，選出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、生育期適宜的優(yōu)良雜交種。
本發(fā)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(cuò)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自交系為父本，育成科甜(1)號(hào)甜脆玉米改良單交種。
將從美國引進(jìn)的玉米甜脆基因(bt1)導(dǎo)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(jīng)自交、分離，選出bt1籽?；旌喜シN混合授粉，形成輪回選擇群體，又經(jīng)過一輪選擇獲得輪回選擇群體C1，再從中分別選擇株型類似的優(yōu)良株，經(jīng)5代自交并同工酶測定、化學(xué)藥劑(EMS，甲基磺酸乙酯)處理育成遺甜bt1-11、遺甜bt1-13兩個(gè)姊妹系。
將從上海農(nóng)科院引進(jìn)的“145”品系，經(jīng)遺傳測定屬bt1型，又經(jīng)混合授粉，形成選育群體，從后代中選擇優(yōu)良株，經(jīng)5代自交并同工酶測定、化學(xué)藥劑(EMS，甲基磺酸乙酯)處理育成遺甜bt1-15自交系。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果如下本發(fā)明應(yīng)用一種選育技術(shù)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良系的選育及改良單交種的育成。選育技術(shù)上運(yùn)用輪回選擇群體，選育群體選育優(yōu)良系，應(yīng)用早代系或基本株測交、親本選配原理、多點(diǎn)鑒定繁殖、配制、試種及同工酶測定、化學(xué)藥劑處理方法，及早選育出優(yōu)良改良單交種。由于國際上尚未育成供溫帶地區(qū)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(hào)在溫帶種植抽雄停滯，最后產(chǎn)量過低，單株青穗不及150克，不能在北京地區(qū)作對(duì)照種。因此，本發(fā)明對(duì)照種改選同為改良單交種，生育期相當(dāng)，有一定推廣面積，產(chǎn)量正常的普甜型(sul)玉米8701號(hào)。況且我國長江中下游及長江以北、長城以南地區(qū)的甜玉米品比試驗(yàn)，多數(shù)也以它作對(duì)照種，特此予以說明。主要優(yōu)點(diǎn)如下1、自交系性狀穩(wěn)定快，產(chǎn)量穩(wěn)定性好。遺甜bt1-11，遺甜bt1-13來自輪選群體C1株型相似的優(yōu)良株。因?yàn)檩嗊x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(yōu)良株自交分離，早代系就較整齊，S5已整齊一致，單產(chǎn)穩(wěn)定在130-150Kg。比8701號(hào)親本系A(chǔ)單產(chǎn)96Kg，增產(chǎn)35-56%。
2、自交系特殊配合力高。由于溫帶地區(qū)尚未發(fā)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(hào)與遺甜bt1-11×遺甜bt1-15畝產(chǎn)很接近，青穗產(chǎn)量為684，691Kg，差異不大。而與親本系平均值比較優(yōu)勢明顯，優(yōu)勢率分別達(dá)到103.6%，105.7%，較之對(duì)照種8701號(hào)提高14.8%。
3、產(chǎn)量高?？铺?11號(hào)畝產(chǎn)青穗684Kg，較之8701號(hào)增產(chǎn)15-20%，畝產(chǎn)筍(10-12cm長)1.2萬支以上，較之對(duì)照增產(chǎn)14%(在北京條件下)。廣州試驗(yàn)表明，科甜111號(hào)畝產(chǎn)青穗608Kg，比當(dāng)?shù)貙?duì)照種金穗3號(hào)增產(chǎn)33.3%，即增產(chǎn)152Kg。浙江安吉試驗(yàn)表明，出苗至采筍期67天，比穗美1號(hào)多采筍1100支/畝，增產(chǎn)21%。上海、山東濟(jì)寧、陜西華縣、武漢等地試驗(yàn)也有類似的增產(chǎn)效果。
4、品質(zhì)好?？铺?11號(hào)在測定的各種生化成份中除淀粉、維生素C及Fe含量低于8701號(hào)對(duì)照外(上述淀粉、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(fēng)味獨(dú)特。
5、抗病、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣。科甜111號(hào)抗4種病，耐一種病，均比8701號(hào)提高1-2個(gè)級(jí)別?？沟狗?折)性、耐陰、耐密植性、耐熱性俱佳。適應(yīng)性與8701號(hào)一樣，都具有廣泛的適應(yīng)性。
6、制種成本低，經(jīng)濟(jì)效益好?？铺?11號(hào)改良單交種較之遺甜bt1-11×遺甜bt1-15單交種制種成本低，經(jīng)濟(jì)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(fèi)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(fèi)15元；(3)改良單交制種，它的拔雄費(fèi)用與單交制種類似；(4)改良單交制種產(chǎn)種量與單交產(chǎn)種量的比較遺甜bt1-11×bt1-13姊妹系雜交組合作母本，畝產(chǎn)157Kg，而遺甜bt1-11作母本，畝產(chǎn)128Kg。每畝增產(chǎn)量29Kg，即增產(chǎn)22.7%，合增值145元(每Kg以5元計(jì))。這樣一來，每制一畝改良單交種估算純?cè)鲋?45-2-15=128元。根據(jù)類似條件得到的資料，比8701號(hào)制種，每制一畝改良單交種估算純?cè)鲋?0元。
圖1為科甜111號(hào)選育系譜圖下面敘述
具體實(shí)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(jìn)的玉米甜脆基因(bt1)導(dǎo)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(jīng)自交、分離，選出bt1籽?；旌喜シN混合授粉，形成輪回選擇群體，又經(jīng)過一輪選擇獲得輪回選擇群體C1。再從中分別選擇株型類似的優(yōu)良株，經(jīng)5代自交并同工酶測定、化學(xué)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(nóng)科院引進(jìn)的“145”品系，經(jīng)遺傳測定屬bt1型，又經(jīng)混合授粉，形成選育群體，從后代中選擇優(yōu)良株，經(jīng)5代自交并同工酶測定、化學(xué)藥劑(EMS，甲基磺酸乙酯)處理育成。
3、科甜111號(hào)雜交種的選育經(jīng)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(yōu)勢不很明顯，為姊妹系雜交組合，作為改良單交種科甜111號(hào)的母本。經(jīng)多次遺傳測定，選定遺甜bt1-15作為改良單交種科甜111號(hào)的父本。育成科甜111號(hào)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、特征特性(1)遺甜bt1-11籽粒甜脆型、干粒易脆、胚乳皺折。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(shù)19-21片，根系發(fā)達(dá)，氣生根多，雄穗分枝數(shù)11個(gè)，直立集中，花粉量大，雄花枝梗和穎殼綠色。穗長18cm，單株雙穗，但授粉后發(fā)育一般單株單穗，穗行數(shù)14行，行粒數(shù)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(fēng)干穗重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(qiáng)。耐肥水抗倒伏(折)，抗熱性稍差，耐陰、耐密植性中等?？勾笮∪~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(chǎn)130-150Kg，高產(chǎn)繁殖田可達(dá)170-180Kg。適應(yīng)于長江中下游廣闊地區(qū)，長城以南長江以北地區(qū)應(yīng)用。
(2)遺甜bt1-13粒型特點(diǎn)、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(diǎn)上予以區(qū)分。成株株高165cm，穗位高75cm，葉片總數(shù)19-21片。根系、雄穗、花粉情況同遺甜bt1-11。穗長17cm，穗行數(shù)14行，行粒數(shù)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(fēng)干穗重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(xué)特性、產(chǎn)量表現(xiàn)、適應(yīng)性等同遺甜bt1-11。
(3)遺甜bt1-15籽粒甜脆型，胚乳有大皺折。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(shù)20片。根系發(fā)達(dá)，氣生根多，雄穗直立集中，分枝數(shù)8個(gè)，花粉量中等，雄花枝梗和穎殼綠色。穗長17cm，穗行數(shù)12-14行，行粒數(shù)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(fēng)干穗重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(gè)幼穗(果穗)，采筍時(shí)每株可采兩個(gè)，但結(jié)實(shí)果穗，發(fā)育成果穗的只有1個(gè)，即單株單果穗(結(jié)實(shí)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(qiáng)，其他各項(xiàng)生物學(xué)特性、產(chǎn)量表現(xiàn)、適應(yīng)性同遺甜bt1-11。
(4)科甜111號(hào)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，利于通風(fēng)透光。株高214cm，穗位73cm，葉片總數(shù)20片左右。根系發(fā)達(dá)，氣生根多。雄穗直立集中，分枝數(shù)10個(gè)左右，雄穗和穎殼顏色為綠色，花粉量大。一般單株2-3花，采筍時(shí)可采2-3個(gè)筍，但授粉后發(fā)育一般單株單穗，單穗大穗。穗長21cm，穗粗4.5cm，穗行數(shù)14行，行粒數(shù)45粒左右。采收青穗，一般授粉后20-22天，采收的青穗在沒有完全剝?nèi)グ~，尚留數(shù)片苞葉情況下稱重，約280g左右?？铺?11號(hào)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，到采收期為82天左右。幼芽頂土力中等強(qiáng)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(qiáng)。耐肥水抗倒伏(折)，耐陰、抗熱、耐密植性中等?？勾笏~斑病，中抗青枯病、矮花葉病、穗粒腐病，耐絲黑穗病。一般畝產(chǎn)青穗600-700Kg，比對(duì)照種8701號(hào)增產(chǎn)量20%左右。單穗重280g。產(chǎn)筍情況，一般畝收10-12cm的青筍1.2萬支以上，比對(duì)照種8701號(hào)增產(chǎn)14%。適應(yīng)長江中下游廣闊地區(qū)，長城以南沿長江中下游地區(qū)應(yīng)用。授粉后21天取樣，分析青穗籽粒生化成份，結(jié)果表明，科甜111號(hào)含蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉(單位每100g干物重中含該物質(zhì)的g數(shù))分別為2.63，9.03，24.50，較之對(duì)照種8701號(hào)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(duì)照增加14.1%，19.0%；微量元素和維生素C(單位每100mg干物重中含該物質(zhì)的mg數(shù))中，Ca，P，Zn，K，Mn增加3.9-62.4%，而維生素C，F(xiàn)e則減少7.6-39.6%；氨基酸分析(單位每100g干物質(zhì)中含該物質(zhì)的g數(shù))，科甜111號(hào)籽粒各種氨基酸含量都比對(duì)照增多，增長值達(dá)8.3-97.9%，其中精氨酸、酪氨酸、丙氨酸增長值較高，分別達(dá)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(hào)制種技術(shù)本發(fā)明的自交系繁殖和雜交種制種技術(shù)有許多共同點(diǎn)，在此將一起敘述。
(1)選地與隔離甜脆型玉米屬于蔬菜類玉米，宜選肥沃、壤土、有水澆條件、排水設(shè)施的土壤種植。選擇隔離區(qū)注意安全?？臻g隔離，自交系原種繁殖不少于500米，雜交種制種不少于350米；時(shí)間隔離，春播40天以上，夏播30天以上；高桿作物隔離，高桿作物種植100米以上。
(2)規(guī)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(cuò)期播種，母本播種后4天，再播種父本，過7天再在制種區(qū)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(shí)根據(jù)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(jù)自交系和姊妹系雜交組合(遺甜bt1-11×遺甜bt1-13)的典型特征特性留苗去雜株。在收獲前、收獲后，還要根據(jù)果穗特征決定去留。
(4)母本去雄要求做到及時(shí)、徹底、干凈，在一周內(nèi)拔完母本雄穗。
(5)分收分藏一般在授完粉后，及早割除父本植株。如未割除父本植株，那么，收獲時(shí)要先收父本，父本果穗當(dāng)飼用糧食處理，后收母本(即F1種子)。分收、分曬、分裝、分存，謹(jǐn)防混雜。
(6)原種的標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)力，每畝130Kg；種子質(zhì)量好，籽粒飽滿千粒重120g，發(fā)芽率、純度、凈度達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)。
6、栽培技術(shù)要點(diǎn)(1)選擇肥沃土地，能灌能排、旱澇保收。(2)適時(shí)播種、規(guī)格播種地溫穩(wěn)定在12℃以上時(shí)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(采收玉米筍條件下)，或4000株(采收青穗條件下)。在施足底肥和墑情好條件下，苗期無需追肥、灌溉。(4)中后期管理拔節(jié)期追肥灌水二次，小喇叭口期開始連續(xù)治蟲二次。畝施N15-16Kg，P2O55Kg，K20 14-15Kg。(5)及時(shí)采收吐絲授粉前采筍；授粉后20-22天采青穗。
權(quán)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(cuò)期播種、合理密植、去雜去劣、母本去雄和授粉、分收分藏措施，其特征在于以遺甜bt1-11×遺甜bt1-13為母本，以遺甜bt1-15自交系為父本，育成科甜111號(hào)甜脆玉米改良單交種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選育方法，其特征在于選育自交系是指將從美國引進(jìn)的玉米甜脆基因(bt1)導(dǎo)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(jīng)自交、分離，選出bt1籽?；旌喜シN混合授粉，形成輪回選擇群體，又經(jīng)過一輪選擇獲得輪回選擇群體C1，再從中分別選擇株型類似的優(yōu)良株，經(jīng)5代自交并同工酶測定、化學(xué)藥劑甲基磺酸乙酯處理育成遺甜bt1-11、遺甜bt1-13兩個(gè)姊妹系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選育方法，其特征在于選育自交系是指將從上海農(nóng)科院引進(jìn)的“145”品系，經(jīng)遺傳測定屬bt1型，又經(jīng)混合授粉，形成選育群體，從后代中選擇優(yōu)良株，經(jīng)5代自交并同工酶測定、化學(xué)藥劑甲基磺酸乙酯處理育成遺甜bt1-15自交系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選育方法，其特征在于隔離條件是指空間隔離為自交系原種繁殖不少于500米，雜交種制種不少于350米；時(shí)間隔離為春播40天以上，夏播30天以上；高桿作物隔離為高桿作物種植100米以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選育方法，其特征在于適宜行比是指母本與父本行比為3-4∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選育方法，其特征在于錯(cuò)期播種是指母本播種后4天，再播種父本，過7天再在制種區(qū)四周播第二期父本。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選育方法，其特征在于去雜去劣是指在田間分兩次去雜去劣，第一次在定苗時(shí)根據(jù)植株長相、葉色、葉形、葉鞘色、生長勢特征進(jìn)行去雜去劣苗，第二次在抽雄前根據(jù)自交系和姊妹系雜交組合的典型特征特性留苗去雜株，在收獲前、收獲后，還要根據(jù)果穗特征決定去留。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選育方法，其特征在于分收分藏是指一般在授完粉后，及早割除父本植株，如未割除父本植株，那么，收獲時(shí)要先收父本，父本果穗當(dāng)飼用糧食處理，后收母本(即F1種子)，分收、分曬、分裝、分存，謹(jǐn)防混雜。
全文摘要
本發(fā)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(cuò)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(hào)A01H1/00GK1097922SQ94105890
公開日1995年2月1日 申請(qǐng)日期1994年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月1日
發(fā)明者曾孟潛, 劉雅楠, 楊濤蘭 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院遺傳研究所