賈春林，王國(guó)良，楊秋玲，吳 波，盛亦兵

（山東省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究所，山東 濟(jì)南250100）

一年生二倍體大芻草（Zea mexicana）具有熱帶玉米種質(zhì)特有的抗病性強(qiáng)、再生性強(qiáng)、廣適性和特殊適應(yīng)性等特點(diǎn)，染色體數(shù)2n＝20，與玉米染色體數(shù)相同，二者雜交易成功［1－2］。將大芻草優(yōu)異基因?qū)胗衩祝╖．mays），對(duì)于豐富玉米育種的遺傳資源具有重要的理論和實(shí)踐意義［3］。國(guó)內(nèi)已有不少利用大芻草與玉米雜交獲得新種質(zhì)的報(bào)道［2，4－7］。但是，由于大芻草光周期敏感性的限制，其利用途徑多通過(guò)溫室大棚栽培進(jìn)行短日處理或在南繁條件下獲得，操控復(fù)雜，制種成本較高，影響了優(yōu)新種質(zhì)的發(fā)掘、良種擴(kuò)繁和生產(chǎn)應(yīng)用［8－9］。關(guān)于大芻草在長(zhǎng)日地區(qū)開(kāi)花結(jié)實(shí)的研究，國(guó)內(nèi)有通過(guò)暗處理方法使大芻草在安徽、武漢地區(qū)開(kāi)花、結(jié)實(shí)的報(bào)道［10－13］，但投入較高，方法繁瑣，不利于大面積推廣應(yīng)用。

本研究利用發(fā)現(xiàn)的大芻草天然變異植株經(jīng)過(guò)系統(tǒng)選育，育成可以在山東地區(qū)正常開(kāi)花結(jié)實(shí)的光不敏感型大芻草新品種“魯牧2號(hào)”。該品種植株直立，分蘗數(shù)3～7個(gè)，主莖粗4．2cm，分蘗粗2．8cm，三葉期平均株高21cm，抽雄期平均株高176cm。葉均長(zhǎng)90cm，寬4．6cm，葉色深綠。雄穗頂生，雌穗著生于各節(jié)，每節(jié)3～5個(gè)雌穗。每穗有種子8～16粒，千粒重約75g。成熟種子顏色以褐色、灰褐色為主。該品種的育成，解除了大芻草在長(zhǎng)日照地區(qū)（山東）利用的限制，簡(jiǎn)化了利用方式。本研究分析該品種在長(zhǎng)日照地區(qū)大田繁種和利用其進(jìn)行雜交制種的可行性，旨在進(jìn)一步研究和發(fā)掘該品種，為當(dāng)前生產(chǎn)和今后種質(zhì)資源拓寬提供借鑒。

1 材料與方法

1．1 供試品種 大芻草新品種“魯牧2號(hào)”由山東省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究所提供。該品種是利用從巴西引進(jìn)的大芻草品種Partner在長(zhǎng)日照地區(qū)（山東）種植出現(xiàn)的天然變異植株系統(tǒng)選育而來(lái)。2004－2007年進(jìn)行了新品種比較、區(qū)域和大田生產(chǎn)試驗(yàn)，2007年通過(guò)山東省草品種審定委員會(huì)審定，定名為“魯牧2號(hào)”。

齊319、P10、沈137、浚92－6、德3－3、9058、招295、鄭58、9801共9個(gè)玉米自交系由山東省農(nóng)科院玉米所提供；HN01和HN02等兩個(gè)玉米自交系由山東省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所提供。

1．2 試驗(yàn)地概況 山東齊河縣大田生產(chǎn)試驗(yàn)點(diǎn)：地處116°42′E，36°47′N(xiāo)，屬黃河沖積平原，暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫13．9℃，極端最低氣溫－17．9℃，極端最高氣溫36．8℃。試驗(yàn)期間降水量為604．1mm，分布不均，70%～80%集中于6－8月，平均日照時(shí)數(shù)2 678．9h，無(wú)霜期217 d。供試土壤為中壤土，土壤耕性、保水保肥性良好。耕層土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分如表1。

山東商河縣賈莊牧草試驗(yàn)站：地處117°04′E，37°14′N(xiāo)，為黃河沖積平原，屬暖溫帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫13．6℃，極端最低氣溫－18．1℃，極端最高氣溫36．6℃。雨熱同季，降水量主要集中在7－9月，年平均降水量為591．1mm，無(wú)霜期為193d，日均光照7．5h。供試土壤為中壤土，土層深厚，耕層土壤的基礎(chǔ)化學(xué)成分如表1。

表1 土壤基礎(chǔ)肥力狀況

1．3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 山東齊河縣大田生產(chǎn)試驗(yàn)：于2006年4月17日、2007年4月21日在齊河試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行。試驗(yàn)地面積667m2，采用穴播，株行距40cm×50cm（密度49 500株／hm2）。播前整地耙平，每666．7m2施有機(jī)肥1 500kg，磷酸鉀復(fù)合肥（N∶P∶K＝16∶22∶7）20kg。植株高80～100 cm時(shí)刈割，每年刈割3茬，分別為2006年6月25日、8月6日、9月30日和2007年7月2日、8月10日、9月30日刈割。

大田條件下新種質(zhì)的繁種試驗(yàn)：于2006年4月19日、2007年4月28日在山東商河縣賈莊牧草試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)地面積675m2。共設(shè)置3個(gè)密度水平，株行距分別為 40cm×40cm（61 500株／hm2）、40cm×50cm（49 500株／hm2）、40cm×60cm（39 000株／hm2），設(shè)3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積15m×5m，共9個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列。播前整地及施肥同大田生產(chǎn)試驗(yàn)。分別于2006年5月11日、2007年5月20日各澆灌一次。生育期間不刈割，種子成熟后按小區(qū)收獲，晾曬，去除白色及癟小的種子。

大田條件下利用新種質(zhì)雜交制種試驗(yàn)：以“魯牧2號(hào)”為父本，以11個(gè)自交系齊319、P10、沈137、浚92－6、德 3－3、9058、招 295、鄭 58、9801、HN01、HN02為母本，在山東省農(nóng)科院賈莊牧草試驗(yàn)站大田條件下進(jìn)行新種質(zhì)的制種試驗(yàn)［14－15］。“魯牧2號(hào)”分3期播種，播期分別為2008年4月22日（覆膜）、5月20日和6月10日；11個(gè)母本自交系于2008年5月20日播種。父母本均穴播3粒，留壯苗1株，株行距為40cm×50cm。每個(gè)母本自交系種2行，每行10株。父本每期播種4行，每行10株。試驗(yàn)期間苗期每666．7m2追施尿素10kg。雜交采用人工套袋方法，即父本抽雄穗散粉前雄穗套袋，母本去雄，并在雌穗吐絲前套袋?；ㄆ谙嘤鰰r(shí)取父本花粉均勻點(diǎn)撒在母本花粉管上，重復(fù)2～3次后套袋。記錄花期相遇的母本自交系及雜交種產(chǎn)量。

1．4 測(cè)定指標(biāo)和方法 物候期觀察品種整體，記載播期、出苗、分蘗、抽雄、開(kāi)花等主要生育期；鮮草產(chǎn)量為全年3茬總產(chǎn)量。種子產(chǎn)量分別于2006年、2007年10月下旬種子成熟后收獲，去除白色及癟小的種子，至種子含水量13%～15%后稱(chēng)量。雜交種產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)單株雜交種子的風(fēng)干質(zhì)量。

用Excel 2003作表，用 DPS 11．0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)不同密度播種的種子產(chǎn)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 物候特性 該品種在山東地區(qū)正常春播（4月中下旬，露天或覆膜）情況下，一般6月初進(jìn)入分蘗期，7月下旬到8月上旬開(kāi)始抽雄，8月上中旬雌穗開(kāi)花，8月中下旬結(jié)實(shí)。9月底種子開(kāi)始成熟，一般10月中上旬開(kāi)始枯黃。整個(gè)生育期約170d（表2）。

表2 2006－2008年“魯牧2號(hào)”物候期統(tǒng)計(jì)

2．2 鮮草產(chǎn)量 2006、2007年在山東齊河縣大田生產(chǎn)的鮮草產(chǎn)量分別為 48 577．5 和 43 282．5 kg／hm2，平均達(dá)45 930kg／hm2。

2．3 種子產(chǎn)量 2006、2007年在山東商河縣賈莊的種子產(chǎn)量試驗(yàn)表明，種植密度為40cm×50cm（49 500株／hm2）時(shí)種子產(chǎn)量最高，顯著高于其他密度水平（P＜0．05）（表3）。年度間無(wú)顯著差異，種子產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定。

2．4 “魯牧2號(hào)”與溫帶玉米自交系雜交特性

大田條件下第1批和第2批播種的“魯牧2號(hào)”分別于7月20日和8月24日抽雄，第3批沒(méi)有抽雄。其中第1批抽雄的父本與11個(gè)自交系中的8個(gè)花期相遇，并通過(guò)人工雜交獲得雜交種，雜交成功率達(dá)到72．7%。說(shuō)明在長(zhǎng)日地區(qū)（山東）大田條件下，可以利用“魯牧2號(hào)”實(shí)現(xiàn)與溫帶玉米自交系的遠(yuǎn)緣雜交（表4）。

表3 種植密度對(duì)種子產(chǎn)量的影響 kg／hm2

表4 大田條件下“魯牧2號(hào)”與溫帶玉米自交系雜交情況

3 討論

大芻草是栽培玉米的近緣屬，具有許多優(yōu)良的農(nóng)藝性狀，染色體數(shù)與玉米相同，可雜交性好，被認(rèn)為是玉米品種改良的重要基因源。我國(guó)的科研工作者利用熱帶種質(zhì)大芻草作為拓寬我國(guó)現(xiàn)有玉米種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)的重要途徑，育成了一些表現(xiàn)優(yōu)良的新品種［16］。但是大芻草在溫帶地區(qū)的利用主要受光周期敏感性的限制。不同的熱帶亞熱帶種質(zhì)對(duì)光周期的敏感程度不同，在溫帶地區(qū)生長(zhǎng)的表現(xiàn)亦有差異［17］。光不敏感型熱帶種質(zhì)“魯牧2號(hào)”的選育就是通過(guò)熱帶種質(zhì)在溫帶地區(qū)生長(zhǎng)，出現(xiàn)了能自然開(kāi)花結(jié)實(shí)的變異植株，繼而對(duì)此變異植株系統(tǒng)選育得來(lái)。本研究表明，該種質(zhì)對(duì)長(zhǎng)日照不敏感，在山東地區(qū)能夠自然開(kāi)花結(jié)實(shí)。通過(guò)錯(cuò)期播種，大田條件下可以與溫帶玉米花期相遇，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交。該種質(zhì)的育成，避免了熱帶亞熱帶種質(zhì)在溫帶地區(qū)利用的限制，同時(shí)又繼承了熱帶亞熱帶種質(zhì)的優(yōu)異基因，為熱帶種質(zhì)在溫帶地區(qū)的有效利用提供了新的資源和方式，有助于發(fā)掘新的雜種優(yōu)勢(shì)群和雜種優(yōu)勢(shì)模式，進(jìn)一步提高雜種優(yōu)勢(shì)利用水平。

但是由于光周期敏感性，當(dāng)它們與溫帶材料雜交后，熱帶、亞熱帶種質(zhì)中的有利基因被適應(yīng)性較強(qiáng)的溫帶種質(zhì)的基因所掩蓋，易出現(xiàn)遺傳連鎖不平衡現(xiàn)象，這給選擇改良利用帶來(lái)了難度［18］。本研究只是對(duì)“魯牧2號(hào)”在溫帶地區(qū)生產(chǎn)利用上的可行性進(jìn)行了探討，對(duì)利用其組配得到的雜交種的表現(xiàn)還未作深入研究。因此，為了充分利用該種質(zhì)，下一步應(yīng)對(duì)該種質(zhì)組配雜交種的遺傳規(guī)律、相關(guān)性狀的基因定位等方面進(jìn)行深入探討。

本研究?jī)H對(duì)“魯牧2號(hào)”的種植密度、播期進(jìn)行了探討，在山東地區(qū)鮮草產(chǎn)量達(dá)到45 930kg／hm2，種子產(chǎn)量達(dá)到1 595．46kg／hm2，與溫帶玉米自交系雜交的成功率達(dá)到72．7%，初步證明其具備了生產(chǎn)的可行性。針對(duì)今后生產(chǎn)上大面積的應(yīng)用，還需對(duì)水肥管理、耕作、收獲等技術(shù)進(jìn)一步研究，繼續(xù)完善形成配套的栽培技術(shù)體系。

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