高粱是我国最早开展南方育种科研的作物之一。20世纪60年代,全国“两杂热”(杂交玉米、杂交高粱)时期,高粱就大规模开始了海南育种和繁种,极大促进了我国高粱科研和杂交种的选育及高粱生产的发展。据不完全统计,截止2016年,全国共选育出食用、酿酒用、饲用、能源用高粱杂交种305个,其中经南繁育种繁育的杂交种229个,占75.1%。例如,60年代末至70年代初全国推广的晋杂5号,80年代的辽杂1号等。
(一)南繁加快了品种更新换代
南繁北育使育种进度加快,一年可以进行2个世代,大大提高了高粱的育种效率,使高粱“三系”选育加快,并不断组配出新的杂交种,从而加快了高粱杂交种的更新换代。
最初生产上应用的高粱杂交种是利用国外引进的雄性不育系TX3197A与中国高粱地方品种作恢复系组配而成,如遗杂1号等遗杂号、原杂2号、晋杂5号、忻杂7号等。
第一次更新换代。南繁育种加快了高粱不育系的转育和恢复系的选育,如山西省农科院选育的恢复系晋辐1号,吉林省农科院选育的恢复系7384,锦州农科所选育的锦恢75,黑龙江农科院转育的不育系黑龙11A等,一大批杂交种在生产上推广应用,如晋杂1号、同杂2号、吉杂26、晋杂75、原杂10号等。
第二次更新换代。通过南繁加快了新外引雄性不育系的鉴定利用,大大改善了高粱的品质,增强了抗丝黑穗病能力,提高了产量,促进了我国高粱品种的再次更新换代。辽宁省农科院引进的不育系TX622A、TX623A、TX624A以及421A等,通过南繁迅速发放全国使用,很快组配出一批杂交种。例如,辽杂1号、辽杂4号、辽杂5号、熊杂3号、铁杂8号、沈杂5号、桥杂2号等。
第三次更新换代。新的雄性不育系创造和恢复系选育与南繁,加快了杂交种的组配和更新,使抗性和产量取得了突飞猛进的提高。例如,辽宁农科院高粱所育成的不育系7050A组配的杂交种辽杂10号、辽杂11、辽杂12等9个杂交种,其中辽杂10号最高亩产达到1023公斤,2008年,“高粱雄性不育系7050A创造与应用”获得辽宁省科技进步一等奖。
第四次更新换代。随着我国市场经济的发展,高粱向多用途方向发展变化。因此,南繁选育加快了优质食用、酿酒用、饲草用,青贮用、能源用等各类杂交种的育种进度。辽杂18、辽杂19、辽粘3号、晋杂23、吉杂118、四杂25、凤杂4号、龙609、四杂31号、铁杂11、皖草2号、辽草1号、晋草1号、辽甜1号、辽甜3号等。
第五次更新换代。随着高粱向规模化、集约化生产发展,机械化成为降低劳动强度、减少用工成本、提高生产效率的必经之路,因此,急需适宜机械化生产高粱品种。由于在海南增加了一代甚至两代,大大加快了育成进程,一批适宜机械化的高粱品种很快投入生产,如晋杂34、汾酒粱1号、辽杂35、辽杂37、龙杂17、龙杂18等。这些品种的使用,促进了高粱生产机械化,使高粱生产方式发生重大变革。
(二)加快高粱育种的理论研究
在南繁北育的基础上,对我国高粱杂交种的系谱进行了分析。
1、不育系的遗传基础宽度
我国高粱不育系的细胞核主要源于康拜因卡佛尔60,马丁迈罗和库班红三个品种。这样的狭窄状况需要迅速改变,避免遗传单一造成的毁灭性灾害。新引进TX不育系所以在自身产量、抗病性能及配合力表现上明显优于TX3197A,就是因为它们的细胞核含有丰产、抗病、质优的ZeraZera族种质。因此,发现和利用新的保持型种质,扩大细胞核的多样性,才能改变我国高粱雄性不育系更替速度缓慢的状况
2、恢复系的遗传基础宽度
我国高粱杂交种的恢复系,最初以直接利用中国高粱地方品种为主,进而用中外高粱杂交种后代为主,现已发展到用多类型复合杂交后代为主。这一沿革历史表明,恢复系的遗传基础正在不断扩大。但是,所用杂交亲本的类型和数量并不多。这与我国拥有不同类型(族)资源较少,通过杂交实现基因重组的历史较短有关。
就不育系和恢复系自身而言,细胞质和细胞核的遗传基础都有进一步扩大的必要,增加不育系和恢复系的遗传多样性可育出优势更强的新杂交种。
(三)获得科技奖的高粱亲本系和杂交种
高粱杂交种选育在海南这个育种平台的支撑下,走过了60年的风雨历程,一大批亲本系和杂交种获得科技奖励,有代表性的包括:
1978年,山西省农科院完成的“高粱杂交种晋杂5号、4号、1号”,获全国科学大会奖;
1996年,山西省农科院完成的“高粱无融合生殖系的发现和创制”,获山西省科技进步一等奖;
2000年,辽宁省铁岭市农科所完成的“高粱169系列雄性不育系选育及利用”,获辽宁省科技进步二等奖;
2002年,吉林省四平农科所完成的“多抗性高粱杂交种四杂25号的选育与推广”获吉林省科技进步二等奖;
2002年,山西省农科院完成的“早熟酿酒专用新品种晋杂15、16号”,获山西省科技进步一等奖;
2005年,山西省农科院完成的“新型A3细胞质雄性不育系SX-1A的创制及饲草高粱晋草1号的选育”,获山西省科技进步二等奖;
2008年,辽宁省农科院完成的“高粱雄性不育系7050A的创造与应用”,获辽宁省科技进步一等奖;
2011年,辽宁省农科院高粱所完成的“生物质能源甜高粱品种选育技术创新与应用”,获辽宁省科技进步二等奖;
2013年,吉林农科院完成的“高粱新型恢复系吉R105和吉R107的创制与应用”,获吉林省科技进步二等奖;
2015年,吉林农科院完成的“高粱雄性不育系吉2055A的创制与应用”,获吉林省科技进步一等奖。