温带-热带种质融合创制高产玉米新品种康农玉8009

时间:2025年12月27日
来源:Molecular Breeding

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为解决黄淮海平原玉米育种中种质基础狭窄、抗性资源短缺等问题,研究人员通过系统导入热带种质,成功培育出高产稳产新品种Kangnongyu8009。该品种在区域试验中较对照增产9.5%,对弯孢菌叶斑病(Curvularia leaf spot)等高抗,霉菌毒素含量低于国家安全标准,为保障粮食安全提供了优异种质资源。

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玉米作为中国最重要的粮食作物,其生产稳定直接关系到国家粮食安全。根据国家统计局数据,2024年全国玉米种植面积达4474万公顷,总产量2.95亿吨,分别占全国粮食种植面积和总产量的37.5%和41.74%。然而,在黄淮海平原这一主要玉米产区,长期实行的冬小麦-夏玉米一年两熟制在提高粮食生产效率的同时,也压缩了玉米的有效生长期,使其更容易受到热胁迫、干旱、倒伏等不良环境条件的影响。
更严峻的是,该地区玉米育种长期依赖有限的骨干种质,导致品种同质化严重,遗传基础持续窄化。研究表明,2018-2020年黄淮海平原审定的427个玉米品种中,62.06%对南方锈病高度敏感;47个主导品种中40.43%表现高感。这表明主要区域品种在日益加重的病害压力下已出现"抗性瓶颈"。同时,极端天气事件频发,特别是热浪和干旱,导致部分品种授粉结实不良,进一步增加了玉米高产稳产的风险。
与北方种质相比,来自南方地区特别是热带和亚热带玉米种质,在高温高湿、病虫害压力大的环境中经过长期演化,通过自然选择和定向育种的双重作用,形成了高度多样的遗传背景、强大的抗逆性和优异的湿热适应能力。这些特性正好弥补了北方种质在耐热性、抗病性和抗倒伏性等方面的短板,为黄淮海平原玉米改良提供了急需的新抗源和宝贵遗传变异。
因此,系统地将南方优良热带种质引入北方育种程序,成为拓宽黄淮海地区玉米遗传基础、增强其对极端气候条件和主要病虫害抵御能力的有效策略。这一方法对维持该地区玉米高产稳产至关重要,也为保障国家粮食安全提供了重要战略支撑。
在这一背景下,研究人员通过融合温带和热带种质的优势,成功培育出玉米新品种康农玉8009(Kangnongyu8009)。该品种通过杂交母本T1932(由河南农业大学选育)和父本QB5746-2(由贵州省农业科学院旱粮研究所选育)而成。母本T1932源于2015年勋50x(9)与豫1122(8)的杂交,随后以豫1122为轮回亲本进行了一次回交,通过连续自交和选择紧凑株型、深籽粒、强抗穗腐病、粒腐病和曲霉感染等特性,于2018年育成稳定高产品系。父本QB5746-2则源自2013年在海南组配的苏湾-碘显(Suwan-Iodent)人工合成群体,经过2014-2016年在海南、河南和贵州等多地多年系谱选择,保留早开花、茎秆强壮、抗性优异的单株,最终获得稳定自交系。
研究人员主要通过杂交育种结合多地点系谱选择的技术路线,利用黄淮海地区、贵州和海南等不同生态区的环境差异进行穿梭育种,通过对农艺性状、抗病性和品质性状的综合评价,最终选育出优良杂交种。研究团队还通过专业机构对品种的抗病性和品质指标进行了系统鉴定,确保数据的科学性和可靠性。
品种特征特性
在黄淮海地区,康农玉8009从出苗到成熟约需102.30天,比对照品种郑单958早熟0.60天。该杂交种呈半紧凑株型,株高251.57厘米(郑单958:261.38厘米),穗位高98.72厘米(郑单958:113.75厘米),单株叶片数19片。果穗短筒形,平均穗长16.30厘米,14-18行籽粒,穗轴红色,籽粒橙黄色(百粒重30.10克)。
抗病性表现
根据河南农业大学植物保护学院的评价,康农玉8009对弯孢菌叶斑病(Curvularia leaf spot)表现高抗(病级:1级);对禾谷镰孢菌穗腐病(Fusarium graminearum ear rot)和轮枝镰孢菌穗腐病(Fusarium verticillioides ear rot)表现抗病(病级:2级),对南方玉米叶斑病(southern corn leaf blight)也表现抗病(病级:3级)。同时,该品种对茎腐病(发病率10.40%)、丝黑穗病(发病率20.00%)和南方锈病(southern rust)(病级:5级)表现中抗。
品质与安全性
品质分析显示,康农玉8009籽粒容重798.00克/升,粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪和赖氨酸含量分别为73.15%、11.55%、4.48%和0.32%。收获样品中的霉菌毒素含量均低于国家安全限量:黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1)<2.50μg/kg,玉米赤霉烯酮(zearalenone)<10.00μg/kg,脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol)<0.05μg/kg,表明该品种具有优异的饲料安全性。
产量表现
2021-2022年,康农玉8009参加国家黄淮海夏玉米组绿色通道试验。初试(2021年)平均产量8955公斤/公顷,比对照增产15%;复试(2022年)平均产量9405公斤/公顷,比对照增产4%,两年平均产量9180公斤/公顷,较对照平均增产9.5%。生产试验(2022年)产量9900公斤/公顷,增产4.9%。2024年,在河南省鹤壁市产量达16336.8公斤/公顷,在中国种子协会组织的"2024年全国玉米高产品种评选"黄淮海区排名第二。
研究表明,康农玉8009是一个高产稳产玉米杂交种,有效整合了温带和热带种质的优势。凭借其出色的抗病性、产量潜力和籽粒品质,该品种在黄淮海地区表现出强大的适应性。该品种不仅满足了食品和饲料工业日益增长的需求,还有助于增加农民收入、确保国家粮食安全,并促进农业高质量可持续发展。
这项研究的成功实践表明,通过系统引入热带种质拓宽遗传基础,是解决黄淮海地区玉米育种中抗性资源短缺问题的有效途径。康农玉8009的培育和应用,为应对气候变化带来的生产挑战、保障区域玉米稳产高产提供了重要品种支撑,同时也为类似生态区的玉米遗传改良提供了有益借鉴。该研究成果发表在《Molecular Breeding》期刊,对推动玉米育种技术创新和产业发展具有重要意义。

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