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玉米杂种优势利用李云霞(甘肃农业大学草业学院，兰州，730070)摘要：玉米是异花授粉植物,育种主要是利用其杂种优势.本文首先介绍了杂种优势的概念,表现及原则,随后着重讲述了玉米杂种优势的利用,并以玉米与其近缘种和远缘种杂交的利用为例,阐述了玉米杂种优势利用模式及其在生产上的重要性,以及利用的现状和前景,使读者更多的了解玉米杂种优势的有关知识.关键词：玉米杂种优势利用1. 杂种优势的概念.表现及原则杂种优势是指两个以上亲本杂交后,所产生的杂种在生长势,生活力,抗逆性,适应性,产量和品质等方面比其亲本优越的现象.它是生物界的普遍现象.其表现是多方面的:(1) 营养体优势.多数杂种F代长势旺盛,分蘖力强,根系发达,茎杆粗壮,块根,块茎增大增重.(2)生殖优势. 一些主要农作物如玉米,高粱,水稻等杂交种F1的产品多数较高,一般此推广的普通良种增产20%`～40%.(3) 抗逆性和适应性方面的优势.杂种F1代生长势强,抵御外界不良环境的能力和适应环境条件的能力往往优于亲本.(4)品质优势.杂种优势在生产上可以大大地提高产量,也应遵循以下原则:1.选配遗传基础差异大的亲本.2.尽量提高亲本的纯合度 3. 便于杂交,并能获得大量杂交种子玉米在我国及至全世界被大面积种植,其育种目标在不同地区有所侧重,但大部分是共同性的.现概括地将饲用玉米育种的目标性状分述如下:(1)高产性状.通常认为,产量性状优势的.子粒玉米杂交同样应用较多的饲用产量.(2)稳产性状.该性状主要包括生态适应性和各种抗逆性两方面(3)营养价值 (4)早熟性(5)适应机械化收获的性状,如适宜的植株高度和穗位高度. 玉米是最重要的饲用作物之一,适合于许多地方种植,但因为各地区地理位置,气候条件等的不同,又需要育种家们培育出许多适合当地种植的优良品种,杂种优势就是一个重要的研究方向,下面我们将分别论述玉米与其近缘种,远缘种的杂交.2. 玉米与其近缘种的杂交2.1杂交试验目前,栽培种与其近缘物种直接杂交仍是将近缘物种基因转移到栽培种的主要手段。
玉米杂种优势利用摘要：玉米是异花授粉植物,育种主要是利用其杂种优势.本文首先介绍了杂种优势的概念,表现及原则,随后着重讲述了玉米杂种优势的利用,并以玉米与其近缘种和远缘种杂交的利用为例,阐述了玉米杂种优势利用模式及其在生产上的重要性,以及利用的现状和前景,使读者更多的了解玉米杂种优势的有关知识.关键词：玉米;杂种优势;利用1. 杂种优势的概念.表现及原则杂种优势是指两个以上亲本杂交后,所产生的杂种在生长势,生活力,抗逆性,适应性,产量和品质等方面比其亲本优越的现象.它是生物界的普遍现象.其表现是多方面的:(1)营养体优势.多数杂种F代长势旺盛,分蘖力强,根系发达,茎杆粗壮,块根,块茎增大增重.(2)生殖优势.一些主要农作物如玉米,高粱,水稻等杂交种F1的产品多数较高,一般此推广的普通良种增产20%`～40%.(3)抗逆性和适应性方面的优势.杂种F1代生长势强,抵御外界不良环境的能力和适应环境条件的能力往往优于亲本.(4)品质优势.杂种优势在生产上可以大大地提高产量,也应遵循以下原则:1.选配遗传基础差异大的亲本.2.尽量提高亲本的纯合度.3.便于杂交,并能获得大量杂交种子.。
玉米在我国及至全世界被大面积种植,其育种目标在不同地区有所侧重,但大部分是共同性的.现概括地将饲用玉米育种的目标性状分述如下:(1)高产性状.通常认为,产量性状优势的.子粒玉米杂交同样应用较多的饲用产量.(2)稳产性状.该性状主要包括生态适应性和各种抗逆性两方面(3)营养价值(4)早熟性(5)适应机械化收获的性状,如适宜的植株高度和穗位高度.玉米是最重要的饲用作物之一,适合于许多地方种植,但因为各地区地理位置,气候条件等的不同,又需要育种家们培育出许多适合当地种植的优良品种,杂种优势就是一个重要的研究方向,下面我们将分别论述玉米与其近缘种,远缘种的杂交。
2. 玉米与其近缘种的杂交2.1杂交试验目前,栽培种与其近缘物种直接杂交仍是将近缘物种基因转移到栽培种的主要手段。
玉米栽培新技术的研究与展望玉米作为全球重要的粮食作物，除了在饮食方面发挥着重要的作用外，在工业和能源领域也具有广泛的应用。
为了满足不断增长的需求，保障粮食安全，提高产量和质量，玉米栽培技术的研究一直是农学界的热点。
随着科技的发展，越来越多的新技术被应用到玉米栽培中，促进了其可持续发展。
本文重点介绍了几种新技术的研究与展望。
1. 遗传改良技术遗传改良技术是受欢迎的提高农作物产量的一种方法之一。
通过选择有利的遗传特征并在品种间进行杂交，可以提高产量和耐受逆境的能力。
现代遗传改良技术包括基因编辑等创新技术，能够精确地修改目标基因，促进玉米产量和品质的改进。
2. 气象预测气象预测技术是预测未来气候变化和天气变化的一种技术。
气象预测技术可以帮助农民指导种植季节和防灾减损，从而减少损失和提高产量。
气象预测技术可以利用统计学算法、深度学习等方法来提高预测准确性，促进玉米的高产、质优。
3. 农业机器人农业机器人是一种搭载农作物识别和操作系统的机器人。
自动化技术越来越普及的今天，农业机器人也被广泛应用于玉米种植中。
农业机器人的应用可以自动化完成插秧、施肥、除草、收割等过程，从而避免人工操作带来的劳动力浪费和农药威胁。
随着农业机器人技术的不断进步，将对玉米生产产生起到重要的推动作用。
4. 全景图像技术全景图像技术是一种高分辨率成像技术，可用于获取农场内植被高度和生长状态，帮助农民评估植物的健康、病虫害发生与否，并根据植物的状态进行相应的处理。
全景图像技术为精准农业提供了更全面、更准确、更及时的数据，并提供了帮助农民向可持续农业的方向迈进的工具。
5. 水肥一体化技术水肥一体化技术是一种通过科学配置肥料和水，调节土壤水分和肥料的有效利用率的技术。
水肥一体化技术可以帮助降低浪费，减少资源的损失，同时提高对玉米生长的影响和控制。
随着水肥一体化技术的不断完善，将为农民提供更有效、更可靠和更可持续的农业模式。
总之，玉米的栽培是农业领域中一个重要的科研方向。
中国主要玉米自交系遗传多样性分析（文献综述）玉米育种的首选技术路线是利用杂种优势（张世煌，2001）。
因此系统研究种质的遗传多样性，进而划分杂种优势群、构建杂种优势模式，一直是国内外玉米育种研究的热点。
这一研究不但有利于克服组配杂交组合的盲目性、提高育种效率，同时对于拓宽种质资源和克服种质的遗传脆弱性也十分重要。
在全面了解种质间遗传关系的基础上，合理准确地划分杂种优势群和构建杂种优势模式，可以为自交系选育 (尤其是二环选系 )、群体合成与改良、杂交种选配及育种研究管理等工作提供理论基础（谢俊贤，2001）。
1 国内外玉米种质研究现状1.1 杂种优势群和杂种优势模式杂种优势群（Heterosis group）是指遗传基础广阔，遗传变异丰富，具有较多的有利基因，较高的一般配合力（GCA），种性优良的育种基础群体。
是在自然选择和人工选择作用下经过反复重组种质互渗而形成的活基因库。
从中可不断分离筛选出高配合力的优良自交系（李竞雄，1983；刘纪麟，1991）。
杂种优势模式（Heterosis pattern）是指两个不同杂种优势群之间具有较高的基因互作效应，具有较高的特殊配合力（SCA），相互配对成为产生强优势的模式。
从配对的两个优势群分别选出的优良自交系之间，出现强优势杂交种的几率也相应较高（李竞雄，1983；刘纪麟，1991）。
划分杂种优势群和构建杂种优势模式是玉米种质分析的主要内容，也是玉米育种中关键性的基础工作。
1.2 国外的研究现状杂种优势理论应用于玉米生产始于20世纪30年代，美国最早根据远缘优势的原理划分出两个杂种优势群，并据此构建出第一对杂种优势模式Lancaster×Reid，这已成为经典模式被广泛应用于玉米育种工作中（刘纪麟，1991）。
随着研究的深入，美国的种质基础清晰地分为依阿华坚杆综合种（BSSS）、Reid黄马牙（Reid-YD）和Lancaster（LCS）三个种质系统（Melchinger et al，1991）。
我国玉米种质的遗传基础（一）我国玉米种质的遗传基础，主要包括以下几个杂种优势群。
一、改良ReidReid Y.D.是19世纪末，由美国Robert Reid和James Reid父子通过对Gordon Hopkins与Little Yellow天然杂交群体精心选择培育成功的品种群体，经过各地育种家选育后，出现Funk、Osterland、Troyer、Iodent、BSSS等衍生群体。
国内育种工作者对BSSS 选系及美国杂交种选系进行了一系列的改良创新，形成了国内的改良Reid群（也有称PA 群）。
该类群遗传基础丰富，也是玉米自交系改良的重要基础材料。
引入我国较早并广泛应用的是美国BSSS不同轮回选育出的B14、B37、B73、B84及衍生系A632、A634、A635A、NC250、B68、B14A等自交系，并以部分自交系为基础材料，选育出许多优良自交系及杂交种，初步形成了国内系×国外系这一优良杂交组配模式，但由于这些材料大多感小斑病严重，限制了其应用。
随着美国杂交种的引入，以其为基础选育自交系组配杂交种，成效显著。
如沈阳市农科院从先锋杂交种3147中选育出了5003，铁岭市农科院从先锋杂交种3382中选育出了7922，莱州市农科所从U8（未知名杂交种）中选育出U8112，从XL80中选育了掖107等，在此基础上，莱州市农科所用5003×8112成功地选育出了掖478。
此后全国利用掖478组配并通过审定的紧凑型玉米杂交种有超过40多个，如掖单13号、掖单12、掖单17、掖单19、豫玉18等优良杂交种，掖478也成为公认的改良Reid代表系和测验种。
此外，国内众多育种单位也纷纷以改良Reid系群为材料，选育出了一系列优良自交系，如登海种业选育的3189、4866、832、8681、8723、DH08、DH13、DH15等，河南省农科院从478变异株选育出了郑58，以及郑30（郑20×掖478）、郑32（杂交种3382）、郑653（5003/综31//5003）等，铁岭市农科院、丹东农科院、辽宁农科院等利用5003×7922选育出C8605-2、丹9046、辽2345、辽5114等，丹东农科院育成了丹446（478×9046）、丹703（9046×丹340）等，此外还有陕西省农科院的K22、武109，河北农科院的冀815、冀15-22，北京市农科院的B尖8、9585，山东省农科院的鲁原92，新乡所的独321等。
玉米五大血缘类型特点玉米（学名：Zea mays L.）是人们熟知的一种主要经济作物，也是世界上最重要的粮食作物之一、根据遗传学的研究，玉米可以分为五大血缘类型，分别为精细造种（Inbred）、复交群体（Population）、改良种（Hybrid）、自交系（Open-pollinated）和畸变（Mutant）类型。
每一种类型都具有不同的特点和应用领域。
以下是对每种类型特点的详细介绍。
1.精细造种（Inbred）：精细造种也被称为纯系育种或纯系选育。
它是通过连续多世代的自交实现了基因的纯合。
在培育过程中，选择优良的个体进行自交，去除不良基因，使得后代具有相同的基因组。
精细造种的特点是杂交优势的实现、稳定、遗传性强。
这种类型的玉米种子适合于大规模商业种植和高品质种子生产。
2.复交群体（Population）：复交群体是指将多个不同的精细造种杂交而成的群体。
由于复交群体中杂交的亲本具有丰富的遗传多样性，所以复交群体的后代在遗传性上比精细造种更加丰富。
复交群体还可以增加基因的稳定性，对环境的适应性也较强。
这种类型的玉米种子广泛应用于地方适应性育种和优质玉米的选育。
3.改良种（Hybrid）：改良种是通过对两个不同的自交系或纯系杂交得到的种子。
这种种子具有杂种优势、丰产性好、抗性强的特点，通常比纯系种子更有生长力。
改良种的优点是生长速度快、产量高，但对环境的适应能力相对较差。
改良种的应用范围广泛，可以适应不同的种植环境和需求。
4.自交系（Open-pollinated）：自交系是通过连续多年的自花授粉或近缘杂交选育而成的玉米种子。
自交系的特点是遗传稳定，种子保存性好，可以自由保存和再利用。
自交系适用于对玉米品质和性状有特殊要求的小规模栽培和种子保存。
5.畸变（Mutant）：畸变类型是指在玉米的育种过程中产生的具有变异特征的个体。
这些变异个体可以是由自然突变或人工诱导产生的。
畸变类型玉米种子通常具有独特的形态和性状，可以用于特定的实验室研究或特殊用途。
现代玉米育种中的全基因组选择与遗传改良现代玉米育种中的全基因组选择与遗传改良在农业生产中起着至关重要的作用。
玉米作为世界上最重要的粮食作物之一，在全球范围内受到广泛栽培和重视。
然而，传统的育种方法难以适应现代农业的需求，因此全基因组选择与遗传改良成为提高玉米产量、抗病性和适应性的重要途径。
随着生物技术的不断发展，全基因组选择作为一种高效的育种方法被广泛应用于现代玉米育种中。
通过对玉米全基因组进行高通量测序和分析，育种者可以快速准确地识别出与目标性状相关的基因，从而实现精准育种。
借助全基因组选择，育种者可以更好地了解玉米的遗传变异和基因组结构，有针对性地选育出具有良好性状的优良品种。
在玉米抗病性改良方面，全基因组选择也发挥着重要作用。
玉米作为一种广泛栽培的作物，常常受到各种病虫害的侵袭，影响产量和品质。
通过分析玉米的全基因组，育种者可以筛选出具有抗病性基因的种质资源，进而利用这些基因改良现有的玉米品种，提高其抗病性能力。
通过全基因组选择，育种者还可以预测和评估玉米对特定病原菌的抗性，为疾病防控提供重要参考。
在提高玉米产量和适应性方面，全基因组选择同样具有巨大潜力。
玉米作为主要的粮食作物之一，其产量和适应性直接关系到全球粮食安全和农业可持续发展。
通过对玉米全基因组的深入分析，育种者可以挖掘出潜在的优良基因，改良传统的玉米品种，提高其产量和适应性。
全基因组选择还可以帮助育种者加快育种过程，降低育种成本，提高育种效率，为现代农业发展注入新的活力。
尽管全基因组选择在现代玉米育种中具有巨大的潜力，但也面临着一些挑战和障碍。
首先，全基因组选择需要大量的基因组测序数据和生物信息学分析技术的支持，对研究人员和育种者的能力提出了较高的要求。
其次，全基因组选择需要考虑到玉米种质资源的多样性和遗传背景，避免因过度选择而导致品种的遗传狭窄和抗逆性下降。
此外，全基因组选择还需要综合考虑不同性状之间的相互作用和遗传效应，实现多性状复合改良，提高玉米品种的综合性状表现。
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2022, 48(2): 267 279 / ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9 E-mail: zwxb301@本研究由国家重点研发计划项目(2019YFD1000700/2019YFD1000701, 2018YFD1000706/2018YFD1000700), 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-06-13.5-A4), 国家自然科学基金项目(31871634)和河北省自然科学基金项目(C2020503004)资助。
This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2019YFD1000700/2019YFD1000701, 2018YFD1000706/2018YFD1000700), the China Agricultural Research System (CARS-06-13.5-A4), the National Natural Science Founda-tion of China (31871634), and the Natural Science Foundation of Hebei Province (C2020503004).*通信作者(Corresponding author): 刁现民, E-mail: diaoxianmin@第一作者联系方式: E-mail: mczhao@Received (收稿日期): 2021-02-02; Accepted (接受日期): 2021-05-17; Published online (网络出版日期): 2021-05-24. URL: https:///kcms/detail/11.1809.S.20210524.1127.002.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.14047谷子近缘野生种的亲缘关系及其利用研究赵美丞1,2 刁现民2,*1中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 / 河北省节水农业重点实验室, 河北石家庄 050021; 2 中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081 摘 要: 谷子在约1万年前由青狗尾草驯化而来, 我国是谷子的起源中心。
玉米基因编辑研究进展和前景展望目录一、内容概括 (1)二、玉米基因编辑研究进展 (1)三、玉米基因编辑技术的方法与手段 (3)3.1 基因组测序及数据分析 (4)3.2 基因克隆与表达分析 (5)四、玉米基因编辑研究的挑战与问题 (6)4.1 技术应用的伦理与法规问题 (8)4.2 基因编辑效率与特异性挑战 (9)4.3 遗传稳定性及环境影响评估 (10)五、玉米基因编辑前景展望 (11)5.1 在农业生物技术中的应用 (13)5.2 玉米基因编辑品种的创新与改良 (14)5.3 基因编辑技术与传统育种技术的结合 (15)六、结论 (16)6.1 研究总结 (17)6.2 未来研究方向及建议 (19)一、内容概括基因编辑技术的发展与应用：介绍了基因编辑技术如CRISPRCas 系统在玉米基因工程中的应用，包括基因敲除、基因插入和基因编辑的效率提升等方面。
玉米重要性及其遗传改良的需求：强调了玉米作为全球主要农作物之一，对其产量、抗逆性和品质进行遗传改良的重要性。
基因编辑在玉米遗传改良中的应用实例：列举了基因编辑技术在玉米抗病、抗虫、抗旱、提高产量和改良品质等方面的实际应用案例。
技术进步带来的新机遇：随着基因编辑技术的不断进步，未来可能在玉米基因编辑的精准性、效率和多功能性方面取得更大突破。
潜力巨大的应用领域：玉米基因编辑技术有望在农业生产、生物能源、医药和生物工程等领域发挥巨大潜力。
面临的挑战与解决方案：讨论了当前玉米基因编辑研究面临的伦理、法规和技术挑战，并提出了可能的解决方案和发展方向。
对未来玉米产业的影响：预测玉米基因编辑技术的进一步发展将对玉米产业产生深远影响，包括提高产量、改善品质、加速育种进程等。
二、玉米基因编辑研究进展抗病性改良：通过基因编辑技术，研究者成功地将一些抗病基因引入到玉米中，提高了玉米的抗病能力。
通过CRISPRCas9系统，研究人员将Pm3e基因导入到玉米中，使其对玉米花叶病毒具有较强的抗性。
