玉米(Zea mays L.)是重要的粮食作物兼饲料作物，在我国农业生产中占有举足轻重的地位。随着我国人口的不断增加，对玉米的需求也与日俱增，但是玉米病虫害严重影响着玉米的产量。据统计，世界上每年因各种病害减产玉米约15%，病虫害严重的年份减产幅度更大，个别地区甚至绝收(梁美霞等, 2004)。由于玉米种内抗性基因源有限，常规育种技术无法满足对玉米抗病性改良的需求，因此利用转基因技术创造具有抗病性的玉米新种质已成为玉米育种的重要途径之一。

玉米转基因研究始于上世纪80年代，到目前为止，国内外已经有很多关于转基因玉米植株再生及其后代分析的工作报道，多种抗逆基因已经转入玉米，并且整合到其基因组中。其中一些研究报道表明，转基因植株的性状及其遗传稳定性受外源基因在受体细胞中的整合位点及其拷贝数的影响(王关林等, 2002; Fromm et al., 1990)。为了有效从转基因玉米植株及其后代中选育具有优良性状的自交系和杂交种，有必要对转基因玉米及其杂交种的农艺性状进行深入研究，目前，有关对转基因玉米自交系和杂交种农艺性状的研究报道很少(杨爱芳等, 2007)。

晋单36是山西省玉米中晚熟区的主要种植品种之一，由‘海92-1’ 和金黄96C杂交组配而成，抗矮花叶病等多种病害，但是易感丝黑穗病，采用基因工程方法有可能提高它对丝黑穗病的抗性。几丁质存在于真菌菌丝的顶端，昆虫的围食膜中也含有较多的几丁质，几丁质酶可以抑制菌丝的生长，从而达到抗真菌的作用。杜建中等人通过超声波辅助花粉介导法将几丁质酶基因转入玉米自交系 ‘海92-1’中，获得了抗丝黑穗病的转基因玉米植株，然后通过连续几代的自交选育，获得了纯合稳定的‘海92-1’转基因株系(杜建中等, 2008; 王景雪等, 2001)。他们还用同样的方法获得了含有外源RDV MP-基因的478、金黄96B、金黄96C、R146、C649等纯合转基因株系，并通过对转基因株系及其自交后代的农艺性状及抗病性调查，选出了一批抗性和农艺性状较好的转基因株系，但尚未研究这些转基因株系杂交组配后得到的杂交种的抗性和农艺性状(杜建中等, 2008)。本研究用抗玉米丝黑穗病的转基因株系‘海92-1’作父本，抗玉米矮花叶病的转基因株系金黄96C作母本杂交组配，获得杂交种，将这些转基因杂交种的农艺性状与非转基因杂交种晋单36的农艺性状进行比较和抗病性鉴定，研究外源基因导入玉米自交系后对其杂交种是否有影响，同时试图了解同一基因型的不同转基因株系的杂种F1在农艺性状上是否有差异。

1结果与分析
1.1发病率统计结果
对试验材料的发病率统计结果如表1，由表1可以看出由转基因纯系植株为亲本制得的杂交种组合1到组合13的发病率低于2.2%，有的甚至为0，而对照的发病率高达40%。说明转基因植株杂交后代中含有的几丁质酶基因已经表达，并提高了它们对玉米丝黑穗病的抗性。

表1 供试组合的发病率 Table 1 Head smut incidence of tested combination

1.2株高和穗位高统计
在玉米授粉结束后，测量试验组合的株高和穗位高。每个小区随机选取5株植株进行测量，然后取平均值作为该小区的值进行统计分析(所用软件为DPS6.5)，结果如表2。

表2 供试组合的株高和穗位高统计 Table 2 Plant height and ear position of tested combination

从上表可以看出，试验组合和对照的株高和穗位高存在明显的差异，多数供试组合的株高和穗位高比对照要高。

1.3考种结果
在玉米成熟后，将其按小区收获，待露天自然风干后，然后进行考种。考种的项目包括穗长、穗粗、穗重、籽粒重、百粒重和穗行数六项。将每组测量值的平均数用于统计分析(所用软件为DPS6.5)，结果如表3、表4和表5。

表3 供试组合的穗长和穗粗统计 Table 3 Ear length and diameter of tested combination

表4 供试组合的穗重和籽粒重 Table 4 Ear weight and grain weight of tested combination

表5 供试组合的百粒重和行数统计 Table 5 One hundred kernel weight and ear row number of tested combination

从以上结果可以看出，除了穗长、籽粒重和百粒重在试验材料和对照之间存在显著差异以外，其它农艺性状在供试组合和对照之间的差异没有达到显著水平。虽然不存在明显的差异，但是除个别试验组合外，大部分试验材料各项农艺性状的值都普遍高于对照。不同的试验组合之间的各个农艺性状上也存在显著差异。

1.4小区产量统计结果
表6为试验小区的产量统计分析结果。由上表可以看出供试组合试验小区的产量都高于对照小区的产量，其中组合1和组合8的小区产量明显高于其他供试组合的小区产量。

表6 小区产量统计结果 Table 6 Statistical results of plot yield

2讨论
通过对植株进行田间发病率的调查、株高和穗位高的统计、考种结果和小区产量统计分析，从13个供试组合中选出两个各种农艺性状优良的杂交组合，分别是组合1 (2008060×海92-1(chi))、组合8 (2008066×海92-1(chi))。

本研究以转基因玉米株系的杂交后代为试验材料，进行了抗丝黑穗病和农艺性状的调查，通过将其与对照的对比可知，外源基因导入玉米自交系后对其进行杂交组合有显著影响，多数转基因玉米株系的杂交组合在抗病性上显著高于对照，并有部分组合的农艺性状优于对照，表明采用基因工程的方法培育具有抗病性的优良玉米新品种是可行的；同时我们观察到同一基因型的不同转基因植株杂交后代的部分农艺性状之间也有显著的差异。这些差异可能是由于外源基因的整合位点和拷贝数不同而引起的(Scott et al., 1998; 张举仁等, 2003; Li et al., 2002; Yin et al., 2004)。

杂种优势利用是玉米增产的重要途径之一。育种实践证明，由于不同亲本间有不同的配合力，因此亲本自身表现与其杂交组合的表现往往并不一致(孔繁玲, 2005)。因此，在以优良玉米自交系为受体进行的转基因育种时，先要获得较多的转基因玉米株系，然后根据育种目标选出目标性状优良的的转基因株系，在此基础上对所选出的株系进行配合力的测定，才可望较快获得各种农艺性状优良的转基因优良杂交种(杜建中等, 2007)。

3实验材料和方法
3.1实验材料
用玉米自交系金黄96C的13个不同转基因系作母本，自交系‘海92-1’转基因系作父本进行杂交组配得到的杂交组合即为试验材料(如表7)。所用的转基因系‘海92-1’和金黄96C均由本实验室培育和保存。转基因玉米系‘海92-1’含有外源几丁质酶基因，其对玉米丝黑穗病具有一定抗性，转基因纯系材料金黄96C含有外源RDV MP-基因，其对玉米矮花叶病具有一定抗性。用玉米杂交种晋单36作为对照。晋单36是以金黄96C作母本，‘海92-1’作父本杂交组配而成。

表7 供试组合 Table 7 Tested combination

3.2实验方法
将上一年经过杂交组配得到的杂交组合和对照晋单36一起种入大田。在播种时将种子上覆盖一层含有丝黑穗病菌的菌土。试验地分小区种植，每小区种植一份材料，分两行各留30株，行距0.5 m，株距0.25 m，密度为80 000万株/公顷。试验设三次重复，播种后按常规管理，在玉米授粉结束后，调查植株的株高和穗位高和丝黑穗病发病株数。玉米成熟后，按小区收获，统计每小区的产量，对收获的玉米穗进行考种，考种的项目包括穗长、穗粗、穗重、籽粒重、百粒重、穗行数。然后对实验结果进行统计分析。

作者贡献
王铭和张婷婷是本研究的实验设计和实验研究的执行人；王铭完成数据统计，论文初稿的写作；王铭和杜建中参与实验设计，试验结果分析；孙毅是项目的构思者及负责人，指导实验设计，数据分析，论文写作和修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。

致谢
本研究由国家转基因生物新品种培育重大专项重点课题(2009ZX08003-017B)资助。

参考文献
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