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西南玉米新“三高”自交系K169、K236和K305的选育与应用

文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科技进步奖

获奖等级： 一等奖

第一完成单位： 四川农业大学

获奖时间： 2017

摘要： 　　西南山地丘陵玉米区是我国三大玉米主产区之一，但受生态和生产条件等限制，玉米单产低于全国平均水平，品质较差；四川和西南地区畜牧业、酿酒与医药等工业发展对玉米的需求量特别大，本区玉米生产远不能自给，需从国内外大量调入，生产与需求矛盾突出。另外，该玉米产区多为丘陵山地，旱坡地为主，干旱频发，阴雨寡照，高温高湿等，需要高抗多抗、耐瘠能力强、养分利用效率高的品种；耕作制度多为间套种植，为保全年整体丰收，不仅需要产量高、品质优的品种，而且对株型、生育期、抗倒等性状还有特殊要求；农业面源污染日趋严重，要求对重金属富集低的品种，以降低粮食质量安全风险；农村人口转移导致有效劳动力缺乏，成本上升，亟需发展宜机械化生产品种。常规玉米育种的选育和鉴定方法落后，盲目性大，周期长、效率低，很难育成集配合力高、制种产量高、抗病抗逆性强、品质优良等性状于一身的优良自交系，育成的突破性杂交种自然少，不能满足玉米生产对品种的需求。因此，扩增种质基础、改进和创新育种方法、提高自交系和杂交种选育效率就成为玉米育种研究的重点和难点。根据西南区生态特点、生产条件和玉米生产发展需要，项目组在国家和省级项目支持下，历时近20年，开展玉米“三高”自交系的选育与应用研究，取得了以下成果。 　　（1）利用美国优良种质资源，育成了自交系K169、K236和K305。这3个自交系产量GCA高，对光温不敏感，新疆制种产量380-450公斤/亩，抗大小斑病等多种玉米病虫害，容重730克/升以上，粗蛋白含量11.5%-13.6%，粗淀粉含量76.0%以上，赖氨酸含量0.25%以上，取得了“三高”自交系选育的突破。K236和K305株型半紧凑，K169倒3叶与主茎夹角21度，是典型的紧凑耐密株型；K236属于PB群，K169和K305不能归属于我国5大常见的玉米杂优类群，种质新颖，拓宽了西南玉米种质基础。 　　（2）利用3个新自交系，育成省级以上审定品种8个，区试产量472.0-660.0公斤/亩，比对照增产5.52-17.5%。其中，国审品种1个，西南5省（市、区）审（认）定品种2个；比对照增产8%以上的突破性品种5个，增产15%以上的超高产品种2个；品质达国家玉米一级标准品种7个，高淀粉品种3个，重金属镉、汞、砷、铜或铅低富集品种4个；抗病抗虫与肥水高效品种5个；促进了西南区玉米品种更新换代。 　　（3）用K169组配的正红6号，在四川省区试中比对照增产16.6%、品质优、抗性强、株型紧凑耐密，实现了紧凑型玉米品种选育的突破。K169和K305籽粒容重和抗压碎强度较高，适合机播；组配的正红6号及正红505，耐高温高湿，抗逆强，穗位整齐，苞叶薄松紧适度，后期籽粒脱水快，机收掉苞率、落粒率、破碎率、杂质率及损失率低，取得了西南区玉米适宜夏播及机械化育种的突破，为西南新型两熟制地区和机械化生产提供了理想品种。 　　（4）建立了“一种快速高效的玉米穿梭系谱育种法”，以筛选鉴定出的优良种质资源为基础群体，南北穿梭选育，以本地骨干自交系作测验种，在S1和S3连续单株配合力测定，并对测交种进行高密度、强逆境、多生态鉴定选择，实现了以配合力为核心的自交系与杂交种“同步定向”选育，5年内同时育成新“三高”自交系2个及其突破性杂交种2个，显著提高了玉米育种效率，完善了玉米育种技术体系。 　　（5）利用K169和K305为核心种质，创造了100余份育种新材料。其中，有高配合力航天诱变系1203、EMS诱变系K305Y1405和K305Y1407、热带种质导入系K305D2和大刍草基因导入系1183；以及导入大刍草基因的多分蘖和多穗系1147，辐射诱变矮秆系1217、1205，EMS诱变抗旱系K305Y1403和雄性不育K305ms等优良特异育种材料，丰富了我国玉米基因资源。 　　（6）探明了玉米籽粒容重、粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和10多种氨基酸等营养品质性状的遗传效应，检侧到16个营养品质性状QTL35个，每个QTL可解释表型变异3.5%-30.1%。玉米分蘖性和多穗性狭义遗传力低，检测到玉米有效穗数QTL7个，最大贡献率27.31%。K305ms是由隐性单基因控制的“无花粉型”细胞核雄性不育，不育基因ms305初步定位于2号染色体长臂端。 　　（7）研究集成8套高产繁殖制种技术方案，提高了制种产量，降低了成本；优化集成8套轻简抗逆与机械化高效栽培技术规程，提高了育成品种的推广应用速度和效果。 　　（8）获植物新品种权9项，授权专利2项，发表论文56篇。育成品种在四川、重庆、云南、贵州、广西、湖南和湖北等西南7省（市、区）大面积推广应用，2004-2016年累计推广应用面积6800余万亩，共增产玉米22.7亿多公斤，新增纯收益37亿多元，经济社会生态效益显著。

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