一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种方法与流程

本领域属于育种制种领域，涉及一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的方法。

背景技术：

常规玉米杂交种制种田必须进行人工去雄，而且只有在母本开花散粉前将其雄穗及时、干净、彻底地拔掉，才能获得优质的杂交种子，但事实上多数制种田很难做到。由于种子不纯、质量低，造成减产的现象屡见不鲜，其原因主要是制种田去雄不及时或不彻底，产生了劣质种子。由此而引起的种子纠纷，每年都有发生。解决这一问题最行之有效的措施是培育和利用三系玉米杂交种，这类杂交种的母本无花粉，制种田不用人工去雄，种子纯度有保障，还节省了人工去雄费用。

现有技术虽然是三系配套技术，但原则意义上采用的是单交育种制种技术，在制种产量上不易达到较高的产量，在市场上没有明显竞争优势；现有技术虽然采用了三系配套技术，在产权保护上有一层保护作用，但还是有一定的种质资源流失风险性。

技术实现要素：

针对三系配套技术存在的以上缺陷，本发明提供一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种方法，制种产量较高、制种纯度有保障、种质资源不流失。

本发明的技术方案为：一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种方法，将玉米雄性不育系(a1)作为第一母本，将来源与玉米雄性不育系(a1)同一个系的雄性可育玉米自交系(a2)作为保持系，即第一父本，所述第一母本与所述第一父本所产生的后代作为第二母本还是(a1)，即a2雄性保持系(第一父本)×a1雄性不育系(第一母本)→a1雄性不育系(作为第二母本)，所述第二母本为雄性不育系；将来源与玉米雄性不育系(a1)不同的雄性可育玉米自交系(a3)作为保持系，即第二父本，所述第二母本与所述第二父本进行杂交，所产生的f1代种子为单交种，作为第三母本，所述第三母本雄性不育；用恢复系(c1)与所述第三母本杂交，所产生的种子f1代种子即为三交种。

进一步地，一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的方法，所述方法制种时包括以下步骤：

步骤1：雄性可育玉米自交系(a2)、玉米雄性不育系(a1)的制种：

所述雄性可育玉米自交系(a2)作为保持系，即第一父本，玉米雄性不育系(a1)作为第一母本，即不育系；所述父母本制种时行比1：5比较合适；采用精量膜上穴播机，采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距18.5厘米，亩保苗6500株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，播种深度4～5厘米；全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥70～75公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天；收获过程中分别收获即可，收获的雄性可育玉米自交系(a2)为第一父本，收获的玉米雄性不育系(a1)作为第二母本。

步骤2：雄性可育玉米自交系(a3)的制种，恢复系(c1)的制种：

1.雄性可育玉米自交系(a3)的制种

采用精量膜上穴播机，使用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距17.5厘米，亩保苗7000株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，播种深度4～5厘米；全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥70～75公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天；雄性可育玉米自交系(a3)的扩繁采用两圃制，扩繁要在方圆2500米内没有玉米种植的地域繁殖。

2.恢复系(c1)的制种

采用精量膜上穴播机，使用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距18.5厘米，亩保苗6500株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，播种深度4～5厘米；全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥70～75公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天；恢复系(c1)的扩繁采用两圃制，扩繁要在方圆2500米内没有玉米种植的地域繁殖。

步骤3：f1代单交种的制种：

以雄性可育玉米自交系(a3)作为保持系，即第二父本，玉米雄性不育系(a1)作为第二母本，即不育系，制种时父母本行比为1：5；采用精量膜上穴播机，采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距18.5厘米，亩保苗6500株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，当5厘米地温稳定通过8℃时播种，第一期父本与母本同期播种，第二期父本在第一期播种后第4天播下，播种深度4～5厘米；全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥70～75公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天；

步骤4：f1代三交种的制种：

用恢复系(c1)为第三父本，f1代单交种作为第三母本杂交，制种时父母本行比1：5；采用精量膜上穴播机，采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距17.5厘米，亩保苗7000株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，父母本同期播种，第二期父本在第一期父本播种后4天播下，播种深度4～5厘米；全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥75～85公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在420～480立方米，滴水周期7～10天，适时收获。

进一步地，一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的方法，所述步骤3中所述第二父本分为两批：第一批第二父本和第二批第二父本，所述第一批第二父本与所述第二母本同期播种，所述第二批第二父本在所述第一批第二父本播种后4天播下。

进一步地，一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的方法，所述步骤4中所述第三父本分为两批：第一批第三父本和第二批第三父本，所述第一批第三父本与所述第三母本同期播种，所述第二批第三父本在所述第一批第三父本播种后4天播下。

进一步地，一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的方法，步骤4中选择前茬优良(绿肥茬或施用有机质的其它良好茬口)，土层深厚、肥沃，土壤有机质含量1.2％以上，碱解氮≥50毫克每公斤，速效磷≥12毫克每公斤，土壤含盐量0.2％以下；土地耕深要达到25厘米以上，耕深一致,翻垡均匀；秸秆还田和绿肥地要切茬，翻埋良好；非绿肥地耕翻前要基施优质厩肥2000～3000公斤。

进一步地，一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的方法，所述步骤4中还包括严格定苗、去杂步骤：当玉米苗三叶一心、五叶一心时，按设计密度，对所述第三母本去大小苗，均匀留苗，利于种子成熟一致，提高种子质量；所述第三父本留大小苗，在定苗时，拔节后至抽雄前分两次去掉过旺、过弱和异样苗。

进一步地，一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的方法，所述步骤3中，在所述第二父本与所述第二母本授粉结束后十天内及时砍除所述第二父本；所述步骤4中，在所述第三父本与所述第三母本授粉结束后十天内及时砍除所述第三父本。

本发明的有益效果为：首先，该项技术采用的是三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种的技术方法，该项技术由于采用了两个保持系与一个不育系杂交，在纯度上绝对有把握达到国家三交种标准。其次，该项技术在知识产权保护上，由于采用了两次雄性不育系的运用，在产权保护上起到了双层保护作用，完全解决了资源流失这一风险性。最后，在制种产量上由于采用了三交种杂交育种制种技术，其中a3×a1→f1所产生的种子为单交种，因此c1×f1→(f1为三交种)在制种产量上很容易就能够达到较高的制种产量，新品种在市场竞争上首先就占有了绝对优势。

附图说明

图1为一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步描述本发明的技术方案：

如图1所示，一种利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种方法，将玉米雄性不育系(a1)作为第一母本，将来源与玉米雄性不育系(a1)同一个系的雄性可育玉米自交系(a2)作为保持系，即第一父本，所述第一母本与所述第一父本所产生的后代作为第二母本还是(a1)，即a2雄性保持系(第一父本)×a1雄性不育系(第一母本)→a1雄性不育系(作为第二母本)，所述第二母本为雄性不育系；将来源与玉米雄性不育系(a1)不同的雄性可育玉米自交系(a3)作为保持系，即第二父本，所述第二母本与所述第二父本进行杂交，所产生的f1代种子为单交种，作为第三母本，所述第三母本雄性不育；用恢复系(c1)与所述第三母本杂交，所产生的种子f1代种子即为三交种。

下面来具体描述利用三系配套技术进行玉米三交种杂交育种制种方法。

步骤一：雄性可育玉米自交系(a2)、玉米雄性不育系(a1)的来源与制种：

(一)雄性可育玉米自交系(a2)、玉米雄性不育系(a1)的来源

1.雄性可育玉米自交系(a2)的选育过程：是利用第六师农业科学研究所的父本frh-2012与本单位自育品系子鼎玉z16杂交，通过选株连续自交，海南加代，优中选优于2012年育成。雄性可育玉米自交系(a2)系谱：z16×frh-2012→s1→s2→s3→s4→s5→s6→s7。

2.玉米雄性不育系(a1)的选育过程：在雄性可育玉米自交系(a2)的选育过程中发现玉米雄性不育系(a1)，将雄性可育玉米自交系(a2)与玉米雄性不育系(a1)进行多代回交，获得玉米雄性不育系(a1)，雄性不育率达到100％，使不育系和保持系性能更加稳定。

3.经过试验，雄性可育玉米自交系(a2)和玉米雄性不育系(a1)，由于来源于同一个自交系，性状基本相同，粒黄色、粒型马齿、红轴；该自交系出苗整齐，生长势强，脱水较快，产量高，多抗适应性广。已经试验的区域：新疆奇台、五家渠、昌吉、石河子、塔城、伊犁等地适应范围较广。

(二)雄性可育玉米自交系(a2)、玉米雄性不育系(a1)制种

1.雄性可育玉米自交系(a2)作为保持系，即第一父本，玉米雄性不育系(a1)作为第一母本，即不育系；制种父母本行比1：5比较合适。双亲扩繁要注意在方圆2500米内没有玉米种植的地域繁殖。严格杂交制种制度，保证雄性可育玉米自交系(a2)和玉米雄性不育系(a1)纯度达到标准。采用精量膜上穴播机，根据机收的要求采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距18.5厘米，亩保苗6500株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，以防低温烂种，苗期病害，确保提前播种，当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，播种深度4～5厘米；合理施肥，全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥70～75公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天。

2.由于雄性可育玉米自交系(a2)与玉米雄性不育系(a1)为同一个系的雄性保持系和雄性不育系，收获过程中分别收获即可，收获的雄性可育玉米自交系(a2)为第一父本，收获的玉米雄性不育系(a1)作为第二母本。2016年在新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所试验田种植、观察、记载每亩收获玉米雄性不育系(a1)4910株，收获雄性可育玉米自交系(a2)990株，单穗重平均95克，每亩可收获产玉米雄性不育系(a1)466公斤，收获雄性可育玉米自交系(a2)94.05公斤；经过2017年试验每亩收获玉米雄性不育系(a1)4870株，收获雄性可育玉米自交系(a2)960株，单穗重平均94克，每亩可收获玉米雄性不育系(a1)452.91公斤，收获雄性可育玉米自交系(a2)90.24公斤；2018年小区每亩收获玉米雄性不育系(a1)4510株，收获雄性可育玉米自交系(a2)890株，单穗重平均97克，每亩可收获玉米雄性不育系(a1)432.96公斤，收获雄性可育玉米自交系(a2)86.33公斤。

步骤二：雄性可育玉米自交系(a3)和恢复系(c1)的来源与制种：

(一)雄性可育玉米自交系(a3)和恢复系(c1)的来源

1.雄性可育玉米自交系(a3)的选育过程：是利用第六师农业科学研究所的父本xjz-2015与本单位自育品系子鼎玉zh-15杂交，通过选株连续自交，海南加代，优中选优于2016年育成。雄性可育玉米自交系(a3)系谱：zh-15×xjz-2015→s1→s2→s3→s4→s5→s6→s7。雄性可育玉米自交系(a3)粒黄偏红色、红轴；自交系(a3)出苗整齐，生长势强，粒型半马齿，脱水较快，产量高，多抗适应性广，已经试验的区域：新疆奇台、五家渠、昌吉、石河子、塔城、伊犁等地适应范围较广。

2.恢复系(c1)的选育过程：是利用第六师农业科学研究所的父本xjz-2011与本单位自育品系子鼎玉zh-17杂交，通过选株连续自交，海南加代，优中选优于2015年育成。恢复系(c1)系谱：zh-17×xjz-2011→s1→s2→s3→s4→s5→s6→s7。恢复系(c1)，粒黄色、红轴、粒型马齿；经过试验，恢复系(c1)生长势较强、多抗适应性广，已经试验的区域：新疆奇台、五家渠、昌吉、石河子、塔城、伊犁等地适应范围较广。

(二)雄性可育玉米自交系(a3)和恢复系(c1)的制种

1.雄性可育玉米自交系(a3)的制种

播种方式采用精量膜上穴播机，根据机收的要求采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距17.5厘米，亩保苗7000株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，以防低温烂种，苗期病害，确保提前播种，当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，播种深度4～5厘米；全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专肥70～75公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天。雄性可育玉米自交系(a3)的扩繁采用两圃制，既保持了亲本的纯度，又保证亲本不退化；严格杂交制种制度，保证杂交种纯度达到标准；扩繁要注意在方圆2500米内没有玉米种植的地域繁殖。经过试验雄性可育玉米自交系(a3)2016年在新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所试验田种植、观察、记载，亩收获雄性可育玉米自交系(a3)6410株，单穗重平均75克，雄性可育玉米自交系(a3)亩产在480.75公斤；经过2017年试验亩收获雄性可育玉米自交系(a3)6370株，单穗重平均76克，雄性可育玉米自交系(a3)亩产在484.12公斤；2018年小区亩收获雄性可育玉米自交系(a3)6550株，单穗重平均75克，雄性可育玉米自交系(a3)亩产在491.25公斤。

2.恢复系(c1)的制种

采用精量膜上穴播机，使用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距18.5厘米，亩保苗6500株；整地时亩用乙草胺100～120克化除；播前10～15天采用专用种衣剂包衣，当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，播种深度4～5厘米；全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥70～75公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天；恢复系(c1)的扩繁采用两圃制，扩繁要在方圆2500米内没有玉米种植的地域繁殖。恢复系(c1)2016年在新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所试验田种植、观察、记载亩收获恢复系(c1)5950株，单穗重平均85克，亩产在505.75公斤；2017年试验亩收获恢复系(c1)5870株，单穗重平均82克，亩产在481.34公斤。

步骤三：以雄性可育玉米自交系(a3)为第二父本，与玉米雄性不育系(a1)为第二母本杂交，产生的f1代单交种，f1代单交种雄性不育率达到100％。f1代单交种的制种：

以雄性可育玉米自交系(a3)作为保持系，即第二父本，玉米雄性不育系(a1)作为第二母本，即不育系，雄性可育玉米自交系(a3)与玉米雄性不育系(a1)杂交，产生的f1代单交种，制种父母本行比为1：5。杂交制种要注意在方圆2500米内没有玉米种植的地域。严格杂交制种制度，保证产生的f1代单交种纯度达到标准。播种方式：采用精量膜上穴播机，根据机收的要求采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距18.5厘米，亩保苗6500株。整地时亩用乙草胺100～120克化除。种子包衣：播前10～15天采用专用种衣剂包衣，以防低温烂种，苗期病害，确保提前播种。提前播种：当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，父母本同期播种，第二期父本在第一期父本播种后4天播下，播种深度4～5厘米。合理施肥，全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥70～75公斤。全生育期滴水8～10次，用水量在380～420立方米，滴水周期7～10天。早砍父本：授粉结束后十天内及时砍除父本，以增强通风透光能力，发挥边行优势。适时机械收获：当果穗苞叶干枯发黄，籽粒失水变亮，即可用自走式玉米收割机收割。果穗凉晒至水分20％以内，穗选合格后进行脱粒(否则破碎率高)，晒至水分13％时入库。

经过实验，雄性可育玉米自交系(a3)为父本，与玉米雄性不育系玉米雄性不育系(a1)杂交，产生的f1代单交种雄性不育率达到100％。经过试验该品系2016年在新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所试验田种植、观察、记载亩收获f1代单交种4895株，单穗重平均94克，f1代单交种亩产在460.3公斤；经过2017年试验亩收获f1代单交种4820株，单穗重平均95克，f1代单交种亩产在457.9公斤；2018年小区亩收获f1代单交种4980株，单穗重平均96克，f1代单交种亩产在478.08公斤。

步骤四：用恢复系(c1)为第三父本，用f1代单交种作为第三母本杂交，所产生的种子f1代种子即为三交种(生产用种)。f1代种子即为三交种(生产用种)制种：

用恢复系(c1)为第三父本，用f1代单交种作为第三母本杂交，制种父母本行比1：5。杂交制种要注意在方圆2500米内没有玉米种植的地域。严格杂交制种制度，保证f1代种子即三交种纯度达到标准。播种方式：采用精量膜上穴播机，根据机收的要求采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距17.5厘米，亩保苗7000株。整地时亩用乙草胺100～120克化除。选择前茬优良(绿肥茬或施用有机质的其它良好茬口)，土层深厚、肥沃，土壤有机质含量1.2％以上，碱解氮≥50毫克每公斤，速效磷≥12毫克每公斤，土壤含盐量0.2％以下。土地耕深要达到25厘米以上，耕深一致,翻垡均匀；秸秆还田和绿肥地要切茬，翻埋良好；非绿肥地耕翻前要基施优质厩肥2000～3000公斤。种子包衣：播前10～15天采用专用种衣剂包衣，以防低温烂种，苗期病害，确保提前播种。播种：当5厘米地温稳定通过8℃时开始播种，父母本同期播种，第二期父本在第一期父本播种后4天播下，播种深度4～5厘米。严格定苗、去杂：三叶一心、5叶一心时，按设计密度，母本去大小苗，均匀留苗，以保证均衡生长，利于种子成熟一致，提高种子质量；父本留大小苗，在定苗时，拔节后至抽雄前分两次去掉过旺、过弱和异样苗。合理施肥，全生育期随水施肥4～5次,每亩用玉米专用肥75～85公斤，全生育期滴水8～10次，用水量在420～480立方米，滴水周期7～10天。早砍父本：授粉结束后十天内及时砍除父本，以增强通风透光能力，发挥边行优势。适时机械收获：当果穗苞叶干枯发黄，籽粒失水变亮，即可用自走式玉米收割机收割。果穗凉晒至水分20％以内，穗选合格后进行脱粒(否则破碎率高)，晒至水分13％时入库。由于以f1代为单交种作为第三母本，生长势较强、多抗适应性广、产量高，经过试验：该品系2016年在新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所试验田种植、观察、记载亩收获f1代三交种5560株，单穗重平均125克，f1代三交种亩产在695公斤；2017年试验亩收获f1代三交种5640株，单穗重平均126克，f1代三交种亩产在716.28公斤；2018年小区亩收获f1代三交种5580株，单穗重平均130克，f1代三交种亩产在725.4公斤。

实施例1：

2018年第六师农科所试验地，用恢复系(c1)为父本，用f1代单交种作为第三母本杂交制种，与新玉18号制种相比较。同等采用精量膜上穴播机，根据机收的要求采用70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距17厘米，亩保苗7000株。父母本行比1：5制种。同等水肥管理条件下，小区亩收获f1代三交种5580株，单穗重平均130克，f1代三交种亩产在725.4公斤。小区亩收获f1代新玉18号单交种5685株，单穗重平均92克，新玉18号单交种亩产523.02公斤。试验结果：f1代三交种制种产量比新玉18号单交种制种产量每亩高出202.38公斤；纯度上f1代三交种纯度达到了98.2％，新玉18号单交种达到了96.1％，纯度高于新玉18号单交种2.1％；每亩节省抽雄费用200元。

实施例2：

2018年第六师军户农场两块玉米制种田土壤条件基本相同，分别扩繁f1代三交种100亩和新玉18号单交种100亩，栽培模式同样采用精量膜上穴播机，70厘米宽地膜，三膜六行，宽窄行栽培，宽行70厘米，窄行40厘米，株距17厘米，亩保苗7000株。父母本行比1：5制种。在同等水肥管理条件下，用恢复系(c1)为父本，用f1代单交种作为母本杂交制种100亩，生产出77500公斤f1代三交种；100亩新玉18号制种田，生产出新玉18号单交种51000公斤；总产量f1代三交种高于新玉18号单交种26500公斤；经过鉴定三交种纯度在97.3％，新玉18号纯度在96.2％，f1代三交种纯度高于新玉18号单交种1.1％，f1代三交种100亩地制种过程中节省去雄费用20000元。