一种薄果皮、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法.pdf

本发明属于植物遗传育种领域，公开了一种薄果皮、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法，利用温带超甜玉米种质进行母本自交系选育，选育出果皮薄、耐热性强的种质，然后利用航天诱变处理对其存在不足进行改良，得到优良的航天变异系，作为母本自交系；利用热带或亚热带超甜玉米种质进行父本自交系选育，选育出果皮较薄或薄、耐热性强、适应性较广的种质，然后对其存在不足进行回交定向改良，得到优良的回交改良系，作为父本自交系。母本自交系与父本自交系杂交，对配制组合进行多年多点的果皮厚度测定及评价、耐热性及适应性鉴定，最终培育出符合市场需要的薄果皮、耐热、广适型超甜玉米品种。

1.  一种薄果皮、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法，其特征在于步骤如下：
(1)利用温带超甜玉米种质进行母本自交系选育
通过对温带超甜玉米种质进行连续多代的自交纯合和定向选育，结合多年多点耐热性鉴定、果皮厚度测定及评价，进行耐热和薄果皮基因聚合，适当提高温带种质耐热性，选育出耐热性强、果皮薄的种质，作为初选母本自交系；
然后，针对初选母本自交系存在的繁种、制种产量偏低的不足，通过航天诱变处理对初选母本自交系进行改良，从中鉴选出有利突变单株，再对该变异单株进行自交纯合和定向选育，最终得到在耐热性和果皮厚度性状上得到保持，而繁种、制种产量较高的航天变异系，作为母本自交系；
(2)利用热带或亚热带超甜玉米种质进行父本自交系选育
通过热带或亚热带超甜玉米种质的2代自交纯合和定向选育，聚合薄果皮和耐热优良基因，然后将其与优良的温带超甜玉米种质进行1代杂交，导入部分温带血缘种质，钝化热带或亚热带种质对光照和温度的敏感性，然后对杂交后代进行自交纯合和定向选育，全程结合果皮厚度测定和人工品尝评价，从中筛选出果皮较薄或薄的种质，同时结合多年多点的耐热性和适应性鉴定，选育出果皮较薄或薄、耐热性强、适应性好的种质，作为初选父本自交系；
然后，针对初选父本自交系存在的果皮偏硬、吐丝不畅、果穗偏短的不足，对其开展回交定向改良，最终得到在果皮厚度、耐热性和适应性性状上得到保持，而果皮较软、吐丝顺畅、果穗较长的回交改良系，作为父本自交系；
(3)杂交种选育
母本自交系与父本自交系间杂交，对配制组合进行多年多点的果皮厚度测定及评价、耐热性及适应性鉴定，最终培育出果皮薄，耐热性强，适应性好的超甜玉米杂交品种。

2.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(1)中所述的温带超甜玉米种质为杂交种“王朝”；步骤(2)中所述的温带超甜玉米种质为杂交种“粤甜9号”或“粤甜10号”，所述热带超甜玉米种质为杂交种“先甜5号”，亚热带超甜玉米种质为杂交种“华珍”。

3.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(2)中，在导入部分温带血缘种质后进行的自交纯合和定向选育是利用超甜玉米品种“库普拉”或“粤甜11号”作为供体亲本对其开展4代的回交定向改良。

4.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(1)、(2)、(3)中所述的果皮厚度鉴定是指利用田间及室内多人的品尝食味对果皮厚度的定性评价和利用显微测微尺法对果皮厚度的定量测定。

5.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(1)、(2)、(3)中所述的果皮薄是指果皮厚度测定值≤65μm，果皮较薄是指果皮厚度测定值在66～80μm之间。

6.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(1)、(2)、(3)中所述的耐热性鉴定是指在甜玉米生长过程中经历≥35℃高温连续7天以上后，以产量及外观品质为主要指标的鉴定；当产量与正常季节相比下降幅度≤5％，秃顶长≤2cm，缺粒≤5％的则为耐热性强。

7.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(2)、(3)中所述的适应性鉴定是指以ASI，出苗到吐丝天数和植株高度为主要指标进行的鉴定；当ASI≤4天，出苗到吐丝天数春季≤80天，秋季≤75天，植株高度在170-230cm之间时，则为适应性好。

8.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(1)中所述的繁种、制种产量较高是指繁种产量≥30kg/亩，制种产量≥60kg/亩；步骤(2)中所述的果穗较长是指自交系果穗长度≥10cm。

9.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(2)中所述果皮硬度鉴定是指利用果实硬度计测量甜玉米籽粒果皮硬度；当果皮硬度测定值≤0.1kg/cm²时则为果皮较软，反之即为果皮偏硬。

10.  根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于：步骤(1)中所述的航天诱变处理是指利用卫星搭载进行航天飞行，通过航天的空间环境使种子得到诱变，最后将处理的种子经常规育种手段进行鉴定和选择的过程；具体航天诱变条件是：飞行高度800千米，飞行器中真空度为10^-5Pa，微重力为10^-4g。

一种薄果皮、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法
技术领域
本发明属于植物育种技术领域，尤其是涉及一种薄果皮、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法。
背景技术
超甜玉米属甜质玉米(Zea mays L.Sacchara sturt)的一种，基因型为sh2(shrunken-2)，其具有含糖量高(20％左右)，货架期长，营养丰富等特点，目前已成为广东省的特色优势农作物，截止到2009年，全省种植面积已超过300万亩，占世界甜玉米种植面积的11％以上，创造经济效益40多亿元，经济和社会效益十分显著。
当前的甜玉米生产中，果皮薄、耐热、广适型超甜玉米杂交品种严重缺乏。优质品种以进口的美国品种为主，该类品种果皮非常薄，口感很好，但耐热性及适应性较差；耐热、广适型品种以中国台湾华珍及其衍生品种为主，华珍系列品种虽然耐热性强、适应性好，但果皮中等。同时这些进口品种未经品种审定，存在较大的种植风险，而且种子价格非常昂贵，不利于甜玉米产业的健康发展。
在当前的国内甜玉米育种研究中，多利用普通玉米回交转育进行甜玉米自交系创新，仅有少量采用引进的美国超甜玉米品种(王朝、库普拉等)、泰国(先甜5号等)及中国台湾(华珍等)种质进行二环系选育，育种方法简单，虽然这些方法在甜玉米育种初期取得了一些成效，但随着市场对甜玉米品种品质(特别是果皮厚度)、抗逆性(尤其是耐热性)及适应性要求的逐步提高，常规的品种选育方法和重要性状的鉴定技术已难以满足果皮薄、耐热、广适型超甜玉米的选育需求。
发明内容
为了解决当前生产中果皮薄、耐热、广适型超甜玉米品种严重缺乏，育种中种质创新手段单一，种质资源及组合鉴定过程中逆境条件不强，鉴定手段粗放的突出问题，本发明通过超甜玉米自交系选育方法和杂交种鉴定手段，选育出果皮薄、耐热性强、适应性好的超甜玉米杂交品种。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种果皮薄、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法，包括以下步骤：
(1)利用温带超甜玉米种质进行母本自交系选育
通过对温带超甜玉米种质进行连续多代的自交纯合和定向选育，结合多年多点耐热性鉴定、果皮厚度测定及评价，进行耐热和果皮薄基因聚合，适当提高温带种质的耐热性，选育出耐热性强、果皮薄的种质，作为初选母本自交系。
然后，针对初选母本自交系存在的繁种、制种产量偏低的不足，通过航天诱变处理对初选母本自交系进行改良，从中鉴选出有利突变单株，再对该变异单株进行自交纯合和定向选育，最终得到在耐热性和果皮厚度性状上得到保持，而繁种、制种产量较高的航天变异系，作为母本自交系。
(2)利用热带或亚热带超甜玉米种质进行父本自交系选育
通过热带或亚热带超甜玉米种质的2代自交纯合和定向选育，聚合果皮薄和耐热优良基因，然后与温带超甜玉米种质进行1代杂交，导入部分温带血缘种质，钝化热带或亚热带种质对光照和温度的敏感性，然后进行自交纯合和定向选育，全程结合果皮厚度测定和品尝评价，从中筛选出果皮较薄或薄的种质，同时结合多年多点的耐热性和适应性鉴定，选育出果皮较薄或薄、耐热性强、适应性较广的种质，作为初选父本自交系。
然后，针对初选父本自交系存在的果皮偏硬、吐丝不畅、果穗偏短的不足，对其开展回交定向改良，最终得到在果皮厚度、耐热性和适应性性状上得到保持，而果皮较软、吐丝顺畅、果穗较长的回交改良系，作为父本自交系。
(3)杂交种选育
母本自交系与父本自交系间杂交，对配制组合进行多年多点的果皮厚度测定及评价、耐热性及适应性鉴定，最终培育出果皮薄，耐热性强，适应性好的优良超甜玉米杂交品种。
步骤(1)中所述的温带超甜玉米种质为杂交种“王朝”；步骤(2)中所述的温带超甜玉米种质为杂交种“粤甜9号”或“粤甜10号”，所述热带超甜玉米种质为杂交种“先甜5号”，亚热带超甜玉米种质为杂交种“华珍”。
步骤(2)中，在导入部分温带血缘种质后进行的自交纯合和定向选育是利用超甜玉米品种“库普拉”或“粤甜11号”作为供体亲本对其开展4代的回交定向改良。
步骤(1)、(2)、(3)中所述的果皮厚度鉴定是指利用田间及室内多人的品尝食味对果皮厚度的定性评价和利用显微测微尺法对果皮厚度的定量测定。
步骤(1)、(2)、(3)中所述的果皮薄是指果皮厚度测定值≤65μm，果皮较薄是指果皮厚度测定值在66～80μm之间。
步骤(1)、(2)、(3)中所述的耐热性鉴定是指在甜玉米生长过程中经历≥35℃高温连续7天以上后，以产量及外观品质为主要性状指标的鉴定；当产量与正常季节相比下降幅度≤5％，秃顶长≤2cm，缺粒≤5％的则为耐热性强。
步骤(2)、(3)中所述的适应性鉴定是指以ASI(散粉和吐丝间隔天数)，出苗到吐丝天数和植株高度等为主要指标进行的鉴定；当ASI≤4天，出苗到吐丝天数春季≤80天，秋季≤75天，植株高度在170-230cm之间时，则为适应性好。
步骤(1)中所述的繁种、制种产量较高是指繁种产量≥30kg/亩，制种产量≥60kg/亩；步骤(2)中所述的果穗较长是指自交系果穗长度≥10cm。
步骤(2)中所述果皮硬度鉴定是指利用果实硬度计测量甜玉米籽粒果皮硬度，当果皮硬度测定值≤0.1kg/cm²时则为果皮较软，反之即为果皮偏硬。
步骤(1)中所述的航天诱变处理是指利用卫星搭载进行航天飞行，通过航天的空间环境使种子得到诱变，最后将处理的种子经常规育种手段进行鉴定和选择的过程。具体航天诱变条件是：飞行高度800千米，飞行器中真空度为10^-5Pa，微重力为10^-4g。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明针对当前甜玉米育种过程中种质创新手段单一，资源及组合鉴定过程中逆境条件不强，生产中果皮薄、耐热、广适型超甜玉米品种严重缺乏的突出问题，通过回交改良和航天诱变方法改良和创新超甜玉米种质，增加了基因间交流和重组机会，提高了优良基因型出现的频率；同时结合全程的果皮厚度测定及评价、多年多点的耐热及适应性鉴定，加大了对超甜玉米种质及组合的选择和鉴定压力，提高了选择和鉴定效率。
附图说明
图1为粤甜13号品种选育流程图；
图2为粤甜18号品种选育流程图。
具体实施方式
下面通过附图、附表及实施例对本发明作进一步具体的说明，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1
如图1所示，一种果皮薄、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法，包括以下步骤：
(1)利用温带超甜玉米品种“王朝”进行母本自交系选育
2000年春，利用从市场上购买的超甜玉米品种“王朝”在广州进行隔离种植观察和适应性鉴定，同年秋，自交同时，对其进行系统的食用品质、产量及抗病性鉴定，结果发现，该品种具有果皮薄，甜度高，产量较高(平均亩产850kg)，抗病性较好(中抗纹枯病和大、小斑病)等优点；2001年春-2002年秋，继续进行连续5代的自交分离和遗传纯合，同时于2002年春和2002年秋分别在广州增城及海南三亚进行适应性鉴定和筛选，2001年和2002年夏分别在广州和海南三亚进行耐热性鉴定和筛选，自交选系过程中结合果皮厚度测定及评价，最终于2003年春筛选出1份果皮薄、耐热性强，果皮薄的优良自交系，并将其命名为“日超”。
但该自交系(“日超”)繁种、制种产量偏低，花粉量较少，不利于杂交种的商业化开发。2003年春，对其进行航天诱变处理，同年秋对处理材料进行田间种植，结果在航天诱变后代中筛选得到了1个优良变异单株，其除保持原始系(日超)果皮薄、耐热性强，适应性较广的优点外，繁种、制种产量得到明显提高，分别达到42.8kg/亩和67.8kg/亩，经连续4代自交分离和纯合，于2005春获得了1个优良的航天变异系，并将其命名为“日超-1”，变异系(“日超-1”)与初选母本系(“日超”)各性状表现见附表1。
(2)利用热带超甜玉米品种“先甜5号”进行父本自交系选育
1999年春，对从市场上购买的热带超甜玉米品种“先甜5号”，首先进行隔离种植和适应性鉴定，结果发现该品种产量高(平均亩产达1200kg/亩)，耐热性好。1999年秋-2000年春，通过2代自交，聚合果皮较薄、耐热性好的基因资源，得到苗头系C5；2000年秋，将C5与温带超甜玉米品种“粤甜9号”(广东省农业科学院作物研究所)进行1代杂交，导入了部分温带血缘种质，从而钝化了热带材料对光、温周期的敏感性，最后经连续6代的自交分离和定向选育，同时结合3年(2001、2002、2003)2点(广州增城及海南三亚)的果皮厚度测定、耐热及适应性鉴定，并于2003秋选育出1个果皮较薄、耐热性强、适应性好的温热型超甜玉米自交系，并将其命名为“C5-1”。
但该自交系(“C5-1”)果皮偏硬，吐丝不畅。2003秋开始利用市场上购买的超甜玉米品种“库普拉”作为供体亲本对其开展回交定向改良，经4轮回交，结合果皮厚度测定及耐热性鉴定，成功获得1个果皮硬度比原始系有所改善、吐丝顺畅的改良系，并将其命名为“C5-2”，改良系(“C5-2”)与初选父本系(“C5-1”)各性状表现见附表2。
(3)杂交种选育及鉴定
2005年秋，以航天变异系(“日超-1”)为母本，回交改良系(C5-2)为父本，进行组合测配。
2006年春和秋两季在广东农科院白云试验基地参加品种比较试验，该组合平均亩产鲜苞分别达1120kg和1170kg，分别比对照种“粤甜3号”(广东省农业科学院作物研究所)增产16.67％和34.50％，生育期70～75天，株高168～175cm，茎粗2.2～2.4cm，穗位高50～60cm，穗长21～23cm，穗粗4.5～5.0cm，穗行数16行，无秃顶，单苞重320g，平均穗重280g，千粒重386g，出籽率71.87～76.75％，一级果穗率80～86％。果穗长锥型，可溶性糖含量21.56～22.98％，果皮厚度测定值61.5～62.1微米，籽粒黄白相间，并将该组合命名为“粤甜13号”。
2007年夏和2008年夏，连续2年分别在广州增城和海南三亚进行耐热鉴定，结果发现，该品种耐热性强，耐热性优于对照华珍，耐热试验结果见附表4。
2007、2008连续两年参加广东省区域试验，分别平均亩产鲜苞945.5kg和950.2kg，分别比对照种“粤甜3号”增产1.58％和1.97％。生育期68～71天，比对照种“粤甜3号”早熟2-4天，为参试组合最早熟品种。2007年秋季开始在广东省各地开展生产试验，亩产鲜苞900～1100kg，与生产上大面积应用的甜玉米品种“华珍”相当，但品质明显优于“华珍”，充分表现出优质、稳产，适应性好的优良特性。
“粤甜13号”历年生产试验结果：
2007年秋在广州、阳江、惠州进行多点试验，平均亩产鲜苞900～1100kg，基本无秃顶，品质评价均为含糖量较高，果皮薄(61.3μm-64.5μm)适口性好，专家品尝评分在91.3-92.5之间，充分表现出优质、稳产、适应性好的特点。
2008年春，广州市花都区种子站在花都区梯面镇进行粤甜13号的生产，种植密度3300株/亩，产量1080kg/亩。植株高166cm，穗位高52.5cm，穗长20.22cm，穗粗4.4cm，无秃顶。单苞鲜重370g，单穗净重230g。
2008年春，参加广东省甜玉米生产试验，该组合平均亩产鲜苞941.7kg，最高产的惠州点高达1114.8kg。生育期72±3天，田间表现抗纹枯病、茎腐病和大、小斑病。植株高168cm，穗位高48cm，穗长19.4cm，穗粗4.7cm，秃顶长0.7cm。单苞鲜重279g，单穗净重210g，千粒重366g，出籽率72.1％，一级果穗率87％；品质评价为甜度较高，果皮薄(62.5μm)，适口性好。
2008年、2009年粤甜13号在广东的广州、中山，吉林长春，北京，云南昆明及山西太原进行试验，结果发现，该品种适应性好，果皮薄，产量稳定(平均亩产905-950kg/亩)。
实施例2
如图2所示，一种果皮薄、耐热、广适型超甜玉米杂交品种的选育方法，包括以下步骤：
(1)利用温带超甜玉米品种“王朝”进行母本自交系选育
选育方法同实施例1。
(2)利用亚热带超甜玉米品种“华珍”进行父本自交系选育
1999年秋，以从市场上购买的优良超甜玉米杂交种“华珍”为基础材料，在广州进行隔离种植观察和适应性鉴定，结果发现，该品种具有果皮较薄，甜度高，产量好(平均亩产鲜穗1000kg)，抗病性较好(抗纹枯病和大、小斑病)；2000年春-2000年秋，通过2代自交，聚合果皮较薄、耐热性好的基因资源，得到“华珍-1”；2001年春，“华珍-1”与温带超甜玉米品种“粤甜10号”(广东省农业科学院作物研究所)进行1代杂交，导入部分温带血缘种质，2002年春和2003年秋分别在广州及海南三亚进行适应性鉴定和筛选，2001年和2002年夏在广州增城及海南三亚进行耐热鉴定和筛选，并经连续5代的自交分离和定向选育，自交选系过程中结合果皮厚度测定及评价，最终与2004年春筛选出1份果皮较薄、耐热性强，适应性好的优良自交系，并将其命名为“华珍-2”。
但该自交系(华珍-2)果皮偏硬，吐丝不畅，因此，2004年秋开始利用超甜玉米品种“粤甜11号”(广东省农业科学院作物研究所)对该系(“华珍-2”)进行定向改良，经4轮的定向回交改良，同时结合2年(2003和2004)2点(广州及海南三亚)果皮厚度评价和测定，耐热性和适应性鉴定，从中鉴选出1个优良的回交改良系，并将其命名为“华珍-3”，改良系(“华珍-3”)与原始系(“华珍-2”)各性状表现见附表3。
(3)杂交种选育及鉴定
2006春，以航天变异系(“日超-1”)为母本，以改良系-“华珍3”为父本，进行组合测配。
2007年春和2007年秋连续两造在广东农科院白云试验基地参加品种比较试验，该组合平均亩产鲜苞分别达1080kg和1100kg，分别比对照种“粤甜3号”增产8.9％和9.5％，生育期75～80天，株高178～185cm，茎粗2.3～2.5cm，穗位高70～85cm，穗长18.9～19.5cm，穗粗5.2～5.4cm，穗行数16行，无秃顶，平均单苞重325g，平均穗重272g，千粒重395g，出籽率73.57～78.25％，一级果穗率82～88％，果穗近筒型，可溶性糖含量22.25～23.35％，果皮厚度测定值61.2～62.5μm，并将该组合命名为“粤甜18号”。
2008年夏和2009年夏，连续2年分别在广州增城和海南三亚进行耐热鉴定，结果发现，该品种果皮薄，结实性好，商品率高，产量稳定，综合耐热性优于对照“华珍”，耐热试验结果见附表5。
在2009年广东省区域试验中，该组合平均亩产950kg，与对照种“粤甜3号”平产，生育期72-75天，株高175～180cm，茎粗2.3～2.5cm，穗位高72～80cm，穗长17.8～18.5cm，穗粗5.2～5.4cm，穗行数16-18行，无秃顶，平均单苞重325g，平均穗重245g，千粒重385g，出籽率73.55～76.48％，一级果穗率80～86％，可溶性糖含量21.75～23.67％，果皮厚度测定值61.8～63.7μm，专家平均综合品质评分92.5，显著超过对照种“粤甜3号”(平均综合品质评分85)。
表1粤甜13号母本主要性状表现(2005春，广东广州)

表2粤甜13号父本主要性状表现(2005秋，广东广州)

表3粤甜18号父本主要性状表现(2006秋，广东广州)

表4粤甜13号耐热试验表现

表5粤甜18号耐热试验表现

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。