張戟 錢春桃 王志豐 唐政輝 杜建軍 李瑞霞 倪維晨 畢研飛 魏斌

摘要： 與其他玉米地方品種一樣，陸市小黃糯（常熟本地傳統(tǒng)糯質(zhì)玉米品種）個體之間遺傳組成和性狀都不盡相同，從而影響了該特色農(nóng)產(chǎn)品的商品質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。采用少代選株自交+株系鑒定篩選+多代去雜繁殖技術(shù)、配合基于SSR分子標(biāo)記技術(shù)的DNA指紋圖譜建立，使改良后的陸市小黃糯在特異性方面基本完好地保留了原始種質(zhì)的特征特性，并提升了性狀的一致性與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 玉米地方品種;分子標(biāo)記;特征特性;一致性;自交;DNA指紋圖譜

中圖分類號：S513.01? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）05-0071-05

2019年1月12—13日“第2屆中國互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)大會暨第3屆互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)創(chuàng)業(yè)大賽頒獎盛典”在四川省成都市舉行，江蘇省常熟市董浜鎮(zhèn)的“童顏”黃金小玉米脫穎而出，榮獲2018年“互聯(lián) 網(wǎng)+ 農(nóng)業(yè)”十大爆品之一。經(jīng)過近5年作為商業(yè)概念打造的“黃金小玉米”，現(xiàn)已享有很高的知名度和美譽度，其實“黃金小玉米”是董浜本地傳統(tǒng)糯質(zhì)玉米品種，它既傳承著董浜鎮(zhèn)陸市村村民悠久的種植習(xí)慣，也是常熟市及周邊地區(qū)民眾每年應(yīng)季必食的時令珍品。在陸市村，該品種較完整地維持著原始的品種特性，該品種果穗外形小巧，色澤金黃，口感香糯，蒸煮時香味四溢。董浜農(nóng)旅公司攜手專業(yè)團(tuán)隊設(shè)計了科學(xué)專業(yè)的營銷方案對這一特色地方農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行全新包裝定位，讓這古老的小玉米品種重新煥發(fā)青春。

董浜鎮(zhèn)地方特色種質(zhì)資源玉米在產(chǎn)業(yè)化開發(fā)中也遇到了現(xiàn)實問題：“陸市小黃糯”畢竟屬于地方農(nóng)家品種，繁殖依靠天然開放式授粉，雖然經(jīng)過長期的自然選擇和人工選擇，表型粗略相近，但品種群體的遺傳基礎(chǔ)相對復(fù)雜，個體之間遺傳組成都不盡相同，導(dǎo)致玉米鮮穗由于種植個體間性狀和生育進(jìn)程不一致，大小、形態(tài)、鮮嫩程度不一，嚴(yán)重影響了該特色農(nóng)產(chǎn)品的商品質(zhì)量。把現(xiàn)有品種提純改良達(dá)到性狀一致性相對較高，對提高陸市小黃糯成品率、改善陸市小黃糯商品性、提升“童顏”黃金小玉米品牌價值、助推地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級起到十分積極的作用。

1 材料與方法

1.1 材料來源與制備

2017年委托董浜鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心征集到該鎮(zhèn)陸市村7家農(nóng)戶自留小黃糯玉米種子總計7份，編號DB1～DB7，每個原始種質(zhì)材料約250 g，每個材料取50 g用于當(dāng)季研究，其余置于冰柜 -18 ℃ 溫度條件下保存。

2017年4月8日播于江蘇省常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所大田，每份130株，常規(guī)管理，最早6月9日抽雄。根據(jù)小黃玉米所具有的共性特征從莖、葉、株型判斷，每份材料選擇20～30株不等的單株套袋自交，一致性差的少選。從大田種植的小群體來看，DB2和DB4的植株性狀一致性最差，單株之間生育進(jìn)程、植株高度、株型長相差別明顯，特別是DB4有10%的植株表現(xiàn)出粗壯高大的雜交玉米后代長相，DB5相對表現(xiàn)較好，一致性優(yōu)于其他，形態(tài)特征比較典型，但單株之間依然有較大差別，其他則有DB1和DB6尚可，但生育期2個都晚些，抽雄期推遲 5 d。收獲期再行選擇。

果穗收獲曬干后通過室內(nèi)穗選，選擇47個單株（單穗）再加13個S7代自交系共60份升級加代。8月8月播種于江蘇省常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所塑料大棚，每個穗行種植24株，抽雄期根據(jù)考察結(jié)果，每穗行選擇2～3個株高、形態(tài)、抽雄期相同的單株套袋授粉，淘汰部份分離規(guī)模過大的穗行，在這些材料中編號17A43的穗行長相形態(tài)最為一致的上代就是DB5，從而也印證了對上一代的判斷，該材料無論葉姿還是株型長相和雄穗形態(tài)都具有典型性，即董浜小黃玉米形態(tài)的共性，因此對該穗行所有單穗全部在果穗吐絲前實施套袋，等雄穗開花后發(fā)現(xiàn)花藥卻有黃色和紅色2個類型而且紅色花藥個體生育期要比黃色的晚2 d，于是決定將2類單株分別進(jìn)行混合授粉，17A43是60份選種材料中唯一用混合授粉模擬大田玉米自然開放授粉繁殖的材料。

2017年玉米完全成熟時，選擇穗行形態(tài)包括株高相對較為整齊的玉米進(jìn)行編號，并取1對相同的單穗混合脫粒，這些材料分別是17A35（來自DB3）、17A40（來自DB3）、17A27（來自DB2），前面提到的17A43分2組混合收獲，另有一高代自交系17A5備用。2018年對其重新編號用于該年的試驗。

1.1.1 2018年田間鑒定試驗材料與其系譜

田間鑒定試驗材料與其系譜見表1。

1.1.2 基于SSR標(biāo)記的指紋圖譜構(gòu)建供試材料

指紋圖譜構(gòu)建供試材料見表2。

根據(jù)入選引物在每條染色體上均勻分布的原則，最終確定bnlg2291k4、umc1545y2、bnlg161k8、umc1506k12、umc2084w2、umc1536k9、umc1335y5、umc2115k3、umc1489y3、bnlg240k1等10對引物作為鑒定糯性小玉米的鑒定引物。該10對引物可以將8份糯性小玉米品系區(qū)分開。

1.2 指紋圖譜構(gòu)建過程

1.2.1 栽培鑒定試驗

3月13日于穴盤營養(yǎng)土中播種，每個株系2盤，每盤128穴（粒），農(nóng)業(yè)科技園區(qū)人工氣候室育苗，4月上旬移栽于塑料膜大棚，為防止外來花粉侵入和株系間串粉，1個棚只移栽1個株系，種植大棚之間另有其他作物大棚阻隔，每個株系移栽225株左右（以實際統(tǒng)計為準(zhǔn)），常規(guī)管理和項目記載，至抽雄期開始，每天或隔天掛牌統(tǒng)計新增抽雄、吐絲、散粉株數(shù)，計算百分率，以同期播種的原始農(nóng)家品種作為對照，在玉米散粉結(jié)束時對6個株系的純度進(jìn)行反復(fù)觀察和性狀一致性評估，自散粉后20 d開始連續(xù)5 d采摘蒸煮，組織人員（非專業(yè)）品嘗打分，按柔嫩度、氣味、糯性甜度、口感、風(fēng)味、總評6項評價打分，每項10分制（總評為總體印象評價，非前面幾項的平均分）。

1.2.2 基于SSR標(biāo)記的指紋圖譜構(gòu)建

試驗由南京鐘鼎生物技術(shù)有限公司承接并提供試驗報告，所用引物見表3。

2 結(jié)果與分析

2.1 2018年春播栽培鑒定結(jié)果

2.1.1 各株系生育進(jìn)程的一致性（以散粉期為例）

鮮食玉米食味口感與玉米果穗的灌漿程度密切相關(guān)，因此糯玉米品種特別是以雜合群體為特征的糯玉米地方品種，能夠在個體間生育進(jìn)程上大體保持同步，是確保該品種商品價值適用于產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的主要關(guān)鍵。試驗中原始材料散粉歷時15 d，而且散粉高峰分散峰值低，在5月27日至6月1日的 6 d 內(nèi)出現(xiàn)67.3%的散粉株，而選育材料散粉株出現(xiàn)歷時都有不同程度縮短，一般都在10 d以內(nèi)，其中18D2和18D5歷時最短，為8 d，而且高峰期壓縮，18D1、18D2、18D4、18D5、18D6都在6 d內(nèi)出現(xiàn)90%以上散粉株，18D2高峰期3 d出現(xiàn)散粉株 76.4%、18D4高峰期3 d出現(xiàn)75.5%、18D5在3 d內(nèi)出現(xiàn)76.7%的散粉株，18D2在5月27—31日5 d內(nèi)的散粉株數(shù)是總?cè)后w的93.3%，18D5在5月29日至6月1日出現(xiàn)91.4%散粉株，這些材料個體間生育進(jìn)程是比較同步協(xié)調(diào)的（圖1）。

2.1.2 各株系口感評價匯總

參試材料口感群眾打分見表4。

2.1.3 各株系簡評與選擇

18D1，2014年征集陸市小黃玉米，從2014年秋季開始每年自交2代，到2018年已是S7代，性狀穩(wěn)定一致，植株高于其他材料和常規(guī)農(nóng)家原種，株葉型與典型小黃玉米接近，5月31日散粉密集期，雙穗，果穗圓柱形非典型小黃玉米穗型，口感評價7分，分值與對照（來自附近農(nóng)戶家，下同）相等，不推薦。

18D2，來自于2017年征集的董浜第3家農(nóng)戶，自交2代，性狀基本一致，矮稈，形態(tài)與典型小黃玉米有所差別，生育期短，5月29日為散粉密集期，散粉歷程分布時間段短，至5月31日結(jié)束，生育進(jìn)程和形態(tài)性狀是所有6個材料中最整齊的，單穗，果穗較粗短、呈短圓錐形，食味口感分?jǐn)?shù)與對照相等，均為7分，另外它完全成熟后的果穗相比其他材料失水更快，籽粒更易失水成不透明的蠟質(zhì)狀態(tài)，該材料的株型和穗型雖不具有典型性，但這種穗型在從農(nóng)家收購的鮮穗中也有出現(xiàn)，況且其特征保持了上一代穗行（17A35）的性狀，從僅用1、2個世代自交而達(dá)到穩(wěn)定來分析，該材料的原有遺傳成分受外來基因侵染最少，因此，在無法描述出數(shù)十年前小黃玉米標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)與口感的情況下，可以推論18D2是最接近正宗小黃玉米的，且較短的生育期也更具競爭優(yōu)勢。推薦隔離條件下的自然授粉繁殖、去雜提純。

18D3，苗期葉片姿態(tài)與其他及農(nóng)戶種植的小黃玉米有明顯不同，抽雄后觀察該材料整齊度也最差，是最早決定淘汰的1個。

18D4，來自董浜第5家農(nóng)戶，2017年上半年自交，下半年紅色花藥植株混合花粉后分配授粉，2018年花藥顏色仍有分離，抽雄期和散粉期比較分散。但植株型態(tài)和葉片姿態(tài)較為一致，雙穗，果型呈圓錐形，具典型性，蒸煮品嘗口感較好，打分高于對照，為7.8分。與來源一致的18D5比較后放棄，不推薦其作為種子繁殖。

18D5，來源同18D4，為黃色花藥植株后代，植株形態(tài)與18D4相同，田間性狀一致性、整齊度好于18D4，口感評價略好于18D4，為8分，是參試材料中口感最好的，各方面性狀與當(dāng)前農(nóng)戶種植的品種比較接近，推薦隔離條件下的自然授粉繁殖、去雜提純。

18D6，來源于董浜第2家農(nóng)戶，表現(xiàn)性狀一致性差，抽雄散粉期延長分散，是個低規(guī)模分離群體，不繁殖。

2.2 DNA指紋圖譜建立

2.2.1 各測試株系DNA指紋數(shù)據(jù)

8份糯性小玉米品系DNA指紋數(shù)據(jù)見表5。

2.2.2 各測試株系間的遺傳相似系數(shù)

根據(jù)8份參試材料的DNA指紋數(shù)據(jù)（表5）及遺傳相似系數(shù)數(shù)據(jù)（表6）分析可知，8號本地紅糯小玉米與其他7份小黃糯玉米的遺傳相似系數(shù)最小，品種相似程度低;1號小黃糯玉米高代自交親本18D1與另6個小黃糯玉米選系相似系數(shù)也較小，充分說明多個世代的連續(xù)自交使該材料的遺傳成分與其原始種質(zhì)相比已經(jīng)改變了很多，這也給否定此自交系代替原始種源的建議提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。

18D4和18D5上代都是17A43，所以兩者之間遺傳相似系數(shù)最高;18D2、18D5、18D6與原始種源的7號參試材料相比，遺傳相似程度較高，使用18D5或18D2作為改良提純的小黃糯玉米品種的設(shè)想應(yīng)該是可行的。

2.3 2018年夏播18D2、18D5等品系再升級

2018年春種玉米收獲種子后，18D2和18D5繼續(xù)在園區(qū)試驗基地種植觀察，7月18日播種，8月2日移栽，18D2于9月4日抽雄，8日散粉，田間表現(xiàn)依然比較整齊一致，抽雄、散粉歷時短，但由于7、8月高溫，生育進(jìn)程塊，生長量小，不能完全反映該品系性狀特點，18D5于9月10日抽雄、9月15日散粉。

18D5由常熟市秾韻果蔬專業(yè)合作社繁殖，9月13日進(jìn)行田間考察，品系純度較好，700 m2繁殖田明顯差異的雜株僅幾株。

18D5作為黃金小玉米骨干品系株型體現(xiàn)了現(xiàn)有陸市小黃玉米的特征，株型平展，春播株高 175 cm，穗位高73 cm（第1穗），雙穗，平均穗長 10.9 cm，穗粗3.6 cm，禿尖長0.3 cm，每穗行數(shù)14行，每行平均28粒，單果鮮穗質(zhì)量74.9 g，鮮出籽率68.3%，品嘗評分第一，高于其他品系和農(nóng)戶種植的自留品種，播種到采收90 d左右（生育期長短與播種季節(jié)有關(guān)），果穗錐形。

通過2018年上半年的試驗和觀察發(fā)現(xiàn)，18D2和18D5這2個株系純度較2017年征集的原始種質(zhì)有了極大的提高，其中18D2田間性狀的一致性最好，表現(xiàn)在單株形態(tài)相同無差異，株高變幅小，抽雄、開花、吐絲集中，因果穗形狀和植株形態(tài)與人們概念中的小黃玉米不同，于2019年安排小規(guī)模試種和品嘗試驗。18D5是一個具有典型特征的小黃玉米品系，它很好地繼承了市面上種植的小黃玉米的長相特征，風(fēng)味口感更好，但純度遜于18D2，通過2019年下半年的去雜、模擬自然繁殖期待2020年的純度進(jìn)一步提高。

3 討論與結(jié)論

一般認(rèn)為糯玉米源自云南、廣西地區(qū)，是16世紀(jì)玉米引入我國后自然突變與人工選擇的結(jié)果。全麗艷認(rèn)為，中國糯玉米可能存在至少2次獨立的糯性突變和人工馴化過程[1]。曾孟潛等分別從同工酶和分子標(biāo)記的角度研究了糯玉米起源于我國西南地區(qū)（云南、廣西一帶）的可能性[2-4]。云南復(fù)雜的地形形成了復(fù)雜的地理氣候因素和較為封閉的環(huán)境，使品種間的基因交流較少，使一些外來品種在較長的一段時間內(nèi)得以保持原有的基因[5]，因而云南省糯玉米種質(zhì)資源豐富。

現(xiàn)階段在我國的鮮食糯玉米種植和產(chǎn)業(yè)化中應(yīng)用的品種都是人工選育的單交種，個體間遺傳成分一致，性狀整齊，產(chǎn)量和品質(zhì)比農(nóng)家品種提升顯著，地方糯玉米種質(zhì)資源的收集保護(hù)和遺傳多樣性研究均以雜種優(yōu)勢利用為主、轉(zhuǎn)育自交系搭橋梁展開工作，直接種植自留農(nóng)家品種特別是糯玉米農(nóng)家種的情況僅見于邊遠(yuǎn)閉塞地區(qū)，受當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境條件以及當(dāng)?shù)鼐用竦纳铒嬍沉?xí)慣、地方品種耐旱耐瘠、易儲等因素的影響[6-7]，其品種的提純改良技術(shù)鮮見于學(xué)術(shù)報道，因此陸市小黃糯玉米品種的提純和改良可借鑒的經(jīng)驗不多，本研究采用“原始種 質(zhì)+ 少代選株自交+株行鑒定+多代去雜”繁殖技術(shù)和逐代遞進(jìn)的技術(shù)，使品種基本完好地保留了原始種質(zhì)的特征特性，在后續(xù)工作中則采用續(xù)年去雜留種，可在數(shù)百株規(guī)模的隔離群體內(nèi)先于抽雄前去雜，割掉生育期早的植株和異形株，毎株第1雌穗套袋，連續(xù)套袋5 d左右后割去其他雜株、漏套吐絲株、生育期晚的單株，并確保群體整齊一致，隔1～2 d 摘掉雌穗上的隔離紙袋開放授粉，掰掉第2、第3穗，收獲第1穗種子后留少量種源作原種，重復(fù)上代去雜保純工作，其余可擴(kuò)大規(guī)模常規(guī)繁殖，為大面積生產(chǎn)提供一致性、穩(wěn)定性好的陸市小黃糯玉米種源。

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收 稿日期：2019-02-13

基金項目：江蘇省常熟市科技發(fā)展計劃（編號：CN201815）。

作者簡介：張 戟（1965—），男，江蘇常熟人，高級農(nóng)藝師，研究方向為作物遺傳育種。E-mail：13915613819@163.com。