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Pdf 隐性单基因br-2 玉米矮生系的选育

  1. 1. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 中国农业科学 2009,42(8):2978-2981 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.08.042 隐性单基因 br-2 玉米矮生系的选育 何 川,郑祖平,谢树果,李 钟,刘代惠 (国家玉米产业技术体系南充试验站/四川省南充市农业科学研究所,四川南充 637000) 摘要: 【目的】研究单基因 br-2 玉米矮源导入热带血缘选育矮生玉米自交系的效果。【方法】利用玉米 br-2 基因的致矮特性,根据基因重组的原理,通过导入热带血缘进行回交选择。 【结果】选育出配合力高的单基因 br-2 矮生系南 381、南 387,组配的玉米杂交种南玉 8 号和隆单 9 号先后通过四川省审定,正在中国南方大面积推广应 用。【结论】利用隐性矮生基因导入热带血缘,使抗病、抗倒、窄叶片等优良基因与 br-2 基因良好结合,克服了 矮生自交系节间短、叶宽重叠密集、授粉不良等缺点,在玉米育种研究上具有一定的应用前景。 关键词:玉米;隐性 br-2 基因;矮化育种;定向选择 Breeding of the Maize Monogenic br-2 Dwarf Lines HE Chuan, ZHENG Zu-ping, XIE Shu-guo, LI Zhong, LIU Dai-hui (National Maize Industry Technology System Nanchong Experiment Station/Nanchong Institute of Agricultural Science, Nanchong 637000, Sichuan) Abstract: 【Objective】 The experiment was conducted to study the effects of breeding dwarf maize inbred lines by using the introduced tropical germplasm with monogenic br-2.【Method】Utilizing the gene br-2 in maize controlling the dwarf characteristic, based on the principle of gene recombination, backcross of selection was made through introduction of tropical germplasm. 【Result】 The main results showed that the dwarf lines Nan381 and Nan387 gave excellent combining ability. As to the breeding method, the hybrids Nanyu8 and Longdan9 have been examined and are widely extended in Southern China. 【Conclusion】 Monogenic br-2 was recombined with some genes controlling desirable agronomic characters, such as disease resistance, lodging resistance and narrow leaf, and the disadvantages of original br-2 inbred lines were overcome, including short internode, wide and dense leaves, high barrenness, which could be used for maize breeding in the future. Key words: maize; monogenic br-2; dwarf breeding; select in direction 杂交种的抗病性能,引进和导入了热带血缘亲本自交 0 引言 系,玉米杂交种株高迅猛增高,抗倒性能降低。较好 【研究意义】自从 1951 年发现 br-2 矮生玉米以 的利用热带种质抗病、优质等优良基因尤为重要[4]。 来,由于矮秆基因与不良性状连锁,或者一因多效[1], 【拟解决的关键问题】利用隐性的矮生基因导入热带 同一矮生基因的广泛利用潜伏着由遗传单一带来的风 血缘,培育 出叶 片直 立 上冲 ,光能利用效率高,抗 险。发掘、鉴定和利用新矮源一直是玉米遗传育种中 倒、耐肥,适宜密植、综合性状优良的矮秆及中矮秆 [2] 广泛重视的研究内容 。【前人研究进展】中国玉米 玉米自交系及杂交种。 矮化育种开始于 20 世纪 60 年代,选育有矮 154、矮 544、5003 等矮秆玉米自交系,先后育成登攀 1 号、 1 材料与方法 登攀 5 号、成矮 1 号、风光 72 号等矮秆玉米杂交种[3]。 从征集 的 77 份玉米地 方品种中 评 选出多抗 【本研究切入点】20 世纪 90 年代以来,为提高玉米 质优,早熟 高产的龙门大心、山西金皇后等 10 个品 收稿日期:2008-10-26;接受日期:2009-03-18 基金项目:四川省“八五”“九五”“十五”攻关项目(玉米高产、多抗、优质新杂交种选育 91101001-3-4) 、 、 作者简介:何 川(1972-) ,男,四川阆中人,副研究员,研究方向为玉米遗传育种。通信作者郑祖平(1966-),四川广安人,研究员,博士, 研究方向为玉米遗传育种。Tel:0817-2805132;E-mail:nchcyms@163.com zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
  2. 2. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 8期 何 川等:隐性单基因 br-2 玉米矮生系的选育 2979 种,鉴定出优异组合“龙门大心×金皇后”,1958 年 西南全国玉米良种区域性鉴定协作会上命名为“东风 [5] 1 号” 。 随后在其自由授粉后代中发现 1 株矮生植株, 采取自交分离选择,对结实性、生长势、抗病性、抗 倒伏、雌雄花期间隔严格选择淘汰,选育出矮 325、 矮 331、矮 351、龙 73、杂 711 等 10 多个优良的隐性 单基因 br-2 矮生玉米自交系[6],70 年代育成超矮秆玉 米杂交种南矮 1 号, 1979 年获中共四川省委、 于 省革 委授予重大科技成果二等奖。 1990 年用温带种质矮 351(轮回亲本 )对热 带资源 B9001(非轮回亲 本)进行回 交驯化[7],从 后代分离群体中选择具有 B9001 所提供优良基因 的 表型性状 和 尽可能多 的 轮回亲本 优 良性状单 株 , 再回交与 自 交 [8] ,育成了优良自交系南 381 与南 387 (图)。 2 结果与分析 2.1 矮生系单基因鉴定 图 回交选育矮生玉米自交系南 381、南 387 1996 年冬在海南将矮 351、南 381、南 387 分别 Fig. Breeding of dwarf maize inbred lines Nan381 and 与黄早四、Mo17 杂交,翌年在南充试验站种植各亲 Nan387 by backcross 本 2 行,组合群体 4 行,3 次重复,对照为 br-2 矮生 系成矮一号[2],成熟期每行两头各去掉 1m 连续调查 株和矮株分离, 高、矮株比例近为 3﹕1,χ2 测验结果 株高,株高低于对照,或高于对照但差异不显著的植 显著(表 1)。同时,与成矮一号杂交,F1 和 S1 代均 株记为矮秆,相反的植株记为高秆。结果后代植株高 为矮株,证明它们受同一矮生基因控制,可以判断矮 度表现为质量性状的遗传规律,F1 都是高株,S1 有高 351、南 381、南 387 具有 br-2 基因。 表1 矮生系与黄早四、MO17 杂交及其自交后代株高的分离 Table 1 Dwarf line with Huangzaosi, MO17 hybrid offspring of plant height and self-separation 组合名称 类别 总株数 高株数 矮株数 高﹕矮 P值 Portfolio Categories Total plants High plants Dwarf plants High﹕dwarf P value 矮 351×黄早四 Ai351×Huangzaosi F1、S1 48、106 48、79 0、27 2.93﹕1 0.9>P>0.75 矮 351×Mo17 Ai351×Mo17 F1、S1 48、103 48、76 0、27 2.81﹕1 0.75>P>0.5 南 381×黄早四 Nan381×Huangzaosi F1、S1 48、96 48、72 0、24 3.00﹕1 P=1 南 381×Mo17 Nan381×Mo17 F1、S1 48、98 48、73 0、25 2.92﹕1 0.9>P>0.75 南 387×黄早四 Nan387×Huangzaosi F1、S1 48、101 48、74 0、27 2.74﹕1 0.75>P>0.5 南 387×Mo17 Nan387×Mo17 F1、S1 48、102 48、79 0、24 3.29﹕1 0.75>P>0.5 2.2 矮生系南 381 与南 387 特征特性 主要差异见表 2。 南 381 与南 387 幼苗生长势强,株型半紧凑,成 2.3 矮生系南 381 与南 387 配合力 株总叶片数 17~19 叶,叶片较窄、叶色深绿;颖壳绿 选择丹 340、黄早四、Mo17、S37 和 P178 共 5 色,花药紫色,花丝绿色,果穗长筒型,籽粒黄色、 个测验种,按 NCⅡ设计,以 7 个矮生玉米自交系为 半硬粒型,穗轴白色,茎秆坚韧,抗倒力强,接种鉴 母本,5 个测验种自交系为父本配制杂交组合。亲本 定抗大斑病、小斑病,中抗丝黑穗病和纹枯病。性状 产量的一般配合力和测交组合的特殊配合力效应估值 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
  3. 3. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 2980 中 国 农 业 科 学 42 卷 表2 南 381 与南 387 主要特征特性差异 Table 2 Main differential characters of the dwarf lines Nan381 and Nan387 自交系 株高 穗位 ASD 穗长 单株产量 穗行数 Lines Height (cm) Ear Panicle length (cm) Yield per plant (kg·hm-2) Panicle rows B9001 187 73 7 14.2 51.30 12 矮 351 Ai351 135 42 2 13.3 61.40 16 南 381 Nan381 146 50 2 14.0 61.57 16 南 387 Nan387 140 45 5 12.5 57.12 14 列于表 3,矮生自交系中南 381 与南 387 的 GCA 效应 南 381 与外引系 273 组配隆单 9 号,在四川省区试 值最高,分别为 1 261.35 和 1 457.48,而龙 73 与杂 711 中两年平均单产 7 927.5 kg·hm-2,较对照川单 13 增 效应值最低,分别为 362.51 和 378.02。 产 8.8%,2006 年通过四川省审定。 2006 至 2008 2.4 矮生系南 381 与南 387 的应用 年,南玉 8 号累计推广应用 23.8 万公倾,新增粮食 1999 年用南 387 与外引系 08-641 组配玉米杂交 1.5467 万吨,新增产值 2.148538 亿元。2007 至 2008 种南玉 8 号,在两年四川省区试中平均单产 年,隆单 9 号累计推广应用 14.2 万公顷,新增总产值 -2 7 875 kg·hm ,较对照川单 13 增产 6.9%,2005 年通 1.02384 亿元,被确定为 2009 年四川省主要农作物主 过四川省审定,2007 年通过重庆市 认 定;2000 年用 导品种。 表3 玉米自交系及 4 个温带玉米测验种的产量 GCA 和 SCA 效应估值 - Table 3 The estimates of GCA and SCA among the lines in the study for yield (kg·hm 2) 矮生系 GCA SCA Lines 黄早四 Huangzaosi Mo17 S37 丹 340Dan340 P178 矮 325 Ai325 553.82 714.65 -1657.21 938.57 135.82 1067.24 矮 331 Ai331 686.73 -705.34 668.32 1082.67 -1045.88 987.28 矮 351 Ai351 851.90 -425.97 245.12 478.11 -309.12 369.25 龙 73 Long73 362.51 -43.91 162.31 -374.58 251.36 -278.95 杂 711 Za71 378.02 -291.00 189.26 1134.20 -976.28 1034.14 南 381 Nan381 1261.35 1993.45 -987.14 -198.29 -614.01 -753.81 南 387 Nan387 1457.28 82.37 160.41 -201.81 21.09 -191.63 列缺点[11],可以进一步矮化玉米杂交种高度,加之较 3 讨论 为合理的株叶结构和优良的产量性状,为单基因矮生 理想株型育种的重要目标是降低植株高度,使叶 系的应用和培育矮秆高产新型玉米杂交种开辟了一条 片分布更为合理,在高密度下有利于植株进行光合作 新途径。 用。单基因 br-2 玉米矮源对于缩短节间长度特别是果 穗以下节间,降低株高,增加茎秆直径有一定的正向 4 结论 效应[9]。热带种质在长期进化中形成了丰富的遗传变 利用隐性矮生基因导入热带血缘,使抗病、抗倒、 异,具有抗逆性强、根系发达、叶片浓绿、持绿期长 窄叶片等优良基因与 br-2 基因良好结合,选育出矮 等优良特性,但在温带表现为植株高大、叶片数增多、 351、 381 与南 387 等优良矮生玉米自交系, 南 在玉米 [10] 果穗发育不良 。本研究利用隐性矮生基因导入热带 育种研究上具有一定的应用前景。 血缘,使抗病、抗倒、窄叶片等许多优良基因与 br-2 基因很好地结合,克服了原 br-2 基因型矮生自交系节 References 间短、叶宽重叠密集、雌雄不协调、授粉不良等一系 [1] 刘纪麟. 玉米育种学(第 2 版). 北京: 中国农业出版社, 2001: 20. zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
  4. 4. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 8期 何 川等:隐性单基因 br-2 玉米矮生系的选育 2981 Liu J L. 2001. Maize Breedings (2nd ed. ). Beijing: China Agriculture [7] Betran F, Hallauer J. Hybrid improvement after recipeocal recurrent Press, 2001: 20. (in Chinese) selection in BSSS and BSCB1 maize populations. Maydica, 1996, 41: [2] Lu H, Li J S, Liu J L, Bernardo R. Allozyme polymorphisms of maize 25-33. populations from southwestern China. Heoretical and Applied [8] A R 哈洛威. 玉米轮回选择的理论与实践. 北京: 农业出版社, Genetics, 2002, 104: 119-126. 47-102. [3] 佟屏亚. 中国玉米种植区划. 北京: 中国农业科技出版社, 1992: Hallauer A R. Theory and Practice for Recurrent Selection in Maize 6-24. Population. Beijing: Agricultural Press, 47-102. (in Chinese) Tong P Y. Partitions of Maize Planting-Regions in China. Beijing: [9] 曾孟潜. 矮秆和超矮秆杂交玉米. 遗传与育种, 1976, (3): 31. China Agricultural Sci-Tech Press, 1992: 6-24. (in Chinese) Zeng M Q. Dwarf and ultra-dwarf hybrid maize. Genetics and [4] Russell W A. Selection for specific combing ability for yield in tow Breeding, 1976, (3): 31. (in Chinese) maize populations. Maydica, 1985, 30: 407-419. [10] 彭泽斌, 张世煌. 玉米群体改良的问题与对策. 中国农业科学 [5] 荣廷昭, 李晚忱, 杨克诚, 张 彪, 张述宽, 唐洪军, 番兴明. 西南 2000, 33(增刊): 27-33. 生态区玉米育种. 北京: 中国农业出版社, 2003: 46-52. Peng Z B, Zhang S H. Problems and strategies in maize Rong T Z, Li W C, Yang K C, Zhang B, Zhang S K, Tang H J, Pan X populationimprovement. Scientia Agricultura Sinica, 2000, 33 M. Maize Breedings in Southwest Maize Regions of China. Beijing: (Suppl.): 27-33. (in Chinese) China Agriculture Press, 2003: 46-52. (in Chinese) [11] Berke T, Rocheford T R. Quantitative trait loci for flowering, plant [6] 戴景瑞. 玉米的矮生基因及其遗传效应. 遗传, 1979, (5): 40-43. and ear height, and kernel traits in maize. Crop Science, 1993, 33(6): Dai J R. Maize dwarf genes and their genetic effects. Genetic, 1979, 1209-1216. (5): 40-43. (in Chinese) (责任编辑 于 竞) zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/

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