玉米种质基础与种质创新
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玉米种质资源研究发展现状及创新途径焦仁海仲义刘俊蔡鑫茹吴凤新刘兴二夏远峰(吉林省农业科学院,吉林公主岭 136100)玉米是全国第1大粮食作物[1,2],在保障国家粮食安全、促进畜牧业发展、开发诸如工业乙醇等新能源方面发挥了举足轻重的作用[3]。
为维护国家粮食安全及自身经济发展做出了巨大贡献。
其中,新品种的选育与推广起到了不可代替的支撑作用,成为农业科技战略的核心。
据美国学者预测,未来粮食增产潜力70%依靠新品种持续不断更新换代,而品种的更新换代进展决定于种质资源的创新研究水平。
玉米种质资源研究发展现状及创新途径 1种质资源是保障国家粮食安全与重要农产品供给的战略性资源,是建设生态文明与支撑农业可持续发展的物质基础,是驱动农业科技原始创新与发展现代种业的芯片。
种质资源保护与利用具有公益性、基础性、长期性等显著特点。
种质资源是在不同生态条件下经过上千年的自然演变形成的,蕴藏着各种潜在有益基因,是人类生存和发展最有价值的宝贵财富,是作物育种、生物科学研究和农业生产的物质基础。
举世闻名的“绿色革命”和杂交水稻的成功均源于种质资源的开发与利用。
鉴于种质资源在农作物生产中的重要地位,世界范围内的种质资源竞争愈演愈烈,资源的争夺和发掘已成为竞争焦点,常规技术和现代分子技术相结合对种质资源进行深入精准鉴定评价、发掘、创新的研究已成为许多国家的战略共识。
从种质资源中获取“基因主权”,带来巨额财富,已成为发达国家及其跨国公司控制别国经济的一种新的战略手段。
种质资源不被专利保护,但从种质资源中获取的优异基因序列却可以实施专利保护,不仅可以使窃取别国基因资源的“生物海盗”合法化,而且将致使种质资源拥有国应用本国种质资源时变成非法化。
将给包括中国在内的发展中国家造成巨大的经济损失,并有可能对粮食安全和国计民生带来重大影响。
“种中国大豆侵美国权”等事件给人们敲响了警钟,充分说明了加强种质资源研究实力、提升总体研究水平的重要性。
种质资源库在玉米种植资源保护中的应用玉米种质资源是选育优良品种的遗传物质基础。
搜集原始素材,拓宽种质基础,开展种质鉴定、创新和利用,在玉米品种改良工作中始终占有重要地位。
而开展玉米种质资源的保护,还需要借助专业的种质资源库。
虽然说玉米的种质资源比较丰富,玉米无论在表型水平还是在分子水平上都是遗传差异较大的物种。
但是由于当前育种技术的局限性,导致目前所利用的玉米种质资源量还是普遍不高,而随着人类生命活动对环境的破坏,也导致一些优质的玉米种质资源正在消失,随着这些种质资源现阶段还不能够加以利用,但是如果使用种质资源库将这些优质、抗逆、高配合力和适应性广的种质资源保存下来,那么在今后的育种工作中,将会发挥出巨大的作用,促进玉米育种快速发展,因此玉米种植资源保护和保存是十分关键的。
目前,我国利用种质资源库保存了玉米种质资源材料15900余份(其中国外材料近2 000份)。
经过长期以来的搜集、保存和鉴定,不仅对农艺性状进行了评价,而且对5000多份材料同步进行了主要病害、抗性鉴定和主要营养成分分析,对几百份材料进行了抗逆性鉴定和配合力的测定研究。
而为了进一步发挥玉米种质资源在玉米杂交种选育中的作用,还需要利用种质资源库来进一步加大对玉米种植资源保护力度,加强加强优良种质的筛选、鉴定,应用新技术进行研究和有针对性的种质综合构建,构建含有热带、亚热带种质,适于我国大部分玉米生产区,对光温钝化的优良群体或自交系,创造出具有中国特点的玉米新杂交模式。
一、托普云农种质资源库主控系统功能:1.全新动态恒温恒湿控制系统,响应快,精度高。
2.任意设定的温度、湿度控制参数,自动构成局部的微气候环境。
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单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践
单倍体育种技术是一种种质繁殖技术,通过诱导玉米花粉体外部分生殖细胞的无性生殖,得到纯合的单倍体植株。
其优点在于可以快速获得纯合基因型的植株,并且可以大规模地批量繁殖。
因此,在玉米种质创新上,单倍体育种技术得到了广泛的应用与实践。
首先,单倍体育种技术可以用于加速玉米品种的选育速度。
在传统杂交育种中,需要进行多代的杂交配制和选择,往往需要多年时间才能获得理想的亲本组合。
而使用单倍体育种技术可以直接获得不同亲本的单倍体组合,从而缩短了选育周期,提高了选育效率。
例如,在玉米糯性育种中,使用单倍体育种技术可以获得不同基因型的纯合体系,便于对糯性相关基因的筛选与选择。
其次,单倍体育种技术可以用于玉米种质资源的筛选和利用。
玉米作为人类主要的粮食作物之一,拥有丰富的遗传多样性和基因资源。
使用单倍体育种技术可以对玉米种质资源进行筛选和利用,挖掘出更多的优良基因型和抗逆性强的品种。
例如,在毛蕊矮秆玉米育种中,使用单倍体育种技术可以大规模地筛选出优势的基因型,并结合传统杂交育种技术进行品种改良。
此外,单倍体育种技术还可以用于玉米基因组学和分子育种领域的研究。
使用单倍体育种技术可以构建出种质资源库和基因组图谱,为玉米基因组学和分子育种领域的研究提供更多和更好的实验材料。
例如,在玉米分子育种中,可以利用单倍体育种技术获得大量的纯合基因型材料,用于功能基因组学与关联分析。
总之,单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践取得了较大的成果,为玉米育种与繁殖提供了更高效、更快捷的方式和手段,为玉米种业的发展与进步做出了积极的贡献。
玉米兰卡种质在东北地区的应用与创新摘要:玉米(Zea mays L.)兰卡种质(美国兰卡斯特种质)代表系MO17引入东北地区种植以后,针对MO17在东北地区表现晚熟、雌雄发育不协调等缺点,通过用当地早熟地方品种和骨干材料对兰卡种质进行改良和创新,育成了丹1324、吉1037、吉846、吉842、W9706、“412”、“495”、“416”、“485”、4F1、“419”、B414、“四-144”、龙抗11、沪150等优良自交系。使兰卡种质很快成为东北春玉米区核心种质及抗丝黑穗病种质。今后育种战略应利用兰卡新种质在兰卡群内进行改良和创新;利用中国地方种质进行改良;利用“78599”种质重点改良抗叶斑病性差等缺点,形成具有中国特色的优势群体。关键词:玉米(Zea mays L.);兰卡种质;MO17;自交系;种质改良与创新Application and Innovation of Lancaster Maize Germplasm Resources in Northeast ChinaAbstract: After MO17, the representative Lancaster maize germplasm was introduced to northeast China, local materials were used to overcome its late maturity and un-coordinated male and female development, and excellent inbred lines such as Dan 1324, Ji 1037, Ji 846, Ji 842, W9706,“412”,“495”,“416”,“485”,4F1,“419”, B414, Si-144, Longkang 11 and Hu 150 were released by using MO17 in maize breeding programs. It soon became a core germplasm material resistant to silk smut in the spring maize area of northeast China. In future breeding programs new Lancaster maize germplasm resources and local germplasm materials could be used to form advantage groups of Chinese characteristics with “78599” as a disease-resistant source.Key words: Maize(Zea mays L.); Lancaster germplasm;MO17;self-cross system;germplasm improvement and innovation玉米(Zea mays L.)兰卡斯特种质(简称兰卡种质)是美国Hershey家族1910年前后育成的品种群体。1949年Jones育成了一环系C103;1964年Marcus等用具有科鲁格血缘的“187-2”与具有兰卡血缘的C103杂交育成二环系MO17[1]。中国育种家们在20世纪50~60年代先后从国外引入C103、Oh43(Oh40B×W8)、Va35(C103×T8∕T8)等优良自交系。中国农业科学院作物科学研究所1973年从美国引入含有兰卡种质的自交系MO17,国内各育种单位从此便开始了对其进行改良和创新的研究工作,并选育出一批含有兰卡血缘的改良系,形成了具有中国特色的兰卡杂种优势群体。1 兰卡种质的引进与应用玉米种质的改良与创新是东北地区育种的永恒主题。该区最早引入的兰卡种质主要有Oh43、C103、A619和Va35等。东北春玉米协作区于1976年1月在天津市召开了区试总结及育种经验交流协作会。会上发放了MO17自交系,从此,又一个含有兰卡成分的新种质进入东北春玉米区[2]。东北地区应用兰卡种质始于20世纪70年代后期,用MO17和C103做基础材料,选育出杂C546、“485”、“412”、“495”、“419”、“416”、“427”、B417、吉1037、吉846、吉842、W9706、龙抗11、合344等优良自交系,使兰卡种质成为东北地区核心种质。用这批改良系组配的杂交种表现出稳产性好、抗病性强、适应性广的优点,深受吉林、黑龙江、内蒙古、辽宁东部山区农民欢迎。2 对兰卡种质的综合评价兰卡种质具有叶片数少,株型清秀,耐密植,果穗长、穗轴细,子大粒、马齿型、出子率高、自身产量高,高抗玉米大斑病、茎腐病和丝黑穗病,抗玉米螟虫和抗倒伏等优点[3]。宜作母本,制种产量高,熟期适中,选出的改良系配合力高。组配的杂交种耐干旱、耐瘠薄、稳产性好、抗逆性强和适应性广。兰卡种质代表系MO17及其改良系在春玉米区已广泛应用30多年,是春玉米区推广面积最大、选育品种数量最多、应用时间最长、最有潜能的自交系,已成为具有东北特点的骨干种质。近年来,MO17及其改良系玉米叶斑病、茎腐病发病逐年加重,有的年份雌雄发育不协调,雄穗先开花,雌穗花丝出得慢或晚。用这批改良系组配的杂交种宜发生灰斑病、弯苞菌叶斑病、青枯病和茎腐病,严重影响新品种使用寿命和推广年限。3 兰卡种质的改良与创新针对兰卡种质在春玉米区生育期偏长、在早熟和中熟地区不能直接应用、雌雄不协调等缺点,吉林省农业科学院用吉63×MO17育成吉846、吉842;用(MO17ד8112”)/MO17育成W9706;原四平市农业科学院从MO17变异株育成“412”;用C103×矮331/C103育成“485”;用铁133×MO17育成“427”;用B68Ht×MO17/MO17育成“419”;用MO17×L105/MO17育成“495”;用MO17经过60Co-γ射线辐射育成4F1;黑龙江省农业科学院合江农业科学研究所用地方品种白头霜×MO17/白头霜育成合344,其中在东北地区改良成效大、配制组合最多、应用面积广的合344、“495”、4F1、吉1037、丹1324已成为东北春玉米区骨干系[4]。3.1 将兰卡种质直接作为选系的基础材料原四平市农业科学院由MO17变异株中育成的自交系“412”比MO17果穗多2行,穗长比MO17长3~5 cm,熟期比MO17早2~3 d。白城市农业科学院由C103变异株中育成的自交系杂C546比C103早3~5 d,具有子粒大、马齿型、果穗长等特点。3.2 利用抗病基因改良MO17丹东市农业科学院针对MO17对大斑病抗性差的缺陷,选用抗大斑病新系NN14BHt对其进行改良,育成抗大斑病新系丹1324。3.3 利用地方品种改良MO17因MO17在高寒地区生育期偏长而不能直接应用,需把早熟性基因导入MO17中,黑龙江省农业科学院合江农业科学研究所选用地方品种白头霜和MO17杂交,再用白头霜回交一次育成合344。合344具备MO17高配合力、抗逆性强的长处,保留了地方品种白头霜早熟、米质好的优点,克服了地方品种配合力低、抗逆性差的缺点,是MO17早熟化改良最成功的自交系之一[5]。3.4 利用60Co-γ射线辐射改良MO17原四平市农业科学院用MO17通过60Co-γ射线辐射处理,选育出的新系4F1比MO17早5~7 d,通过辐射处理改变了MO17不能在高寒地区直接应用的局面[6]。3.5 利用当地骨干材料改良MO1720世纪玉米杂交种吉单101在东北春玉米区连续主推10年以上,丰产性和广适性特别好。但随着应用时间的推移,母本自交系吉63在抗病性方面发生了变化,高感玉米圆斑病,而当时自交系MO17高抗大斑病、茎腐病、丝黑穗病和圆斑病。针对这一问题吉林省农业科学院用吉63×MO17为选系材料,育成了高抗圆斑病的吉63改良系吉846;四平市农业科学院针对MO17因品质差而严重影响杂交种商品品质的缺点,选用商品品质特别优良的自交系L105,以MO17×L105/MO17为选系基础材料育成了高配合力、商品品质优良的自交系“495”[7]。4 兰卡种质对东北地区玉米育种的影响4.1 兰卡种质对东北地区玉米育种的贡献国内各育种单位用MO17作为基础材料选育出一大批改良系,成功解决了生产上耐干旱、耐密植、抗倒伏、广适性等问题,用这批改良系育成了以四早系列、四单系列、吉单系列、合玉系列、垦单系列、龙单系列为代表的早、中熟系列杂交种,在丰产、耐旱、耐密植、抗病、抗倒伏、耐瘠薄等方面都有重大突破[8]。用兰卡改良系组配的代表品种如表1,用兰卡改良系合344组配的代表品种如表2。4.2 兰卡种质丰富了东北地区早熟核心种质种质资源是玉米育种的基础,改良玉米种质需要遗传基础的丰富性,MO17引入春玉米区后,东北地区玉米育种家们利用其优缺点进行大量改良与创新,先后育出多个改良系。其中早熟代表系有合344、“485”、4F1、“465”、“427”、龙抗11、杂C546等;中熟代表系有“495”、W9706、“150-4”等;中晚熟代表系有丹1324、吉1037、吉846、吉842、“416”、“419”等,形成新的兰卡类群,丰富了东北地区玉米育种基因库,提升了东北玉米育种水平。4.3 兰卡种质促进了东北地区抗丝黑穗病育种的发展育种实践表明,凡用MO17或其改良系作为亲本之一,育出的杂交种一般表现抗至高抗玉米丝黑穗病。20世纪90年代,吉林省农业科学院用MO17改良系吉1037育出吉单342、吉单92、吉单419、吉单618;用改良系W9706育成吉单261、吉单262,其中吉单261连续多年是东北早熟组、吉林省中熟组区试对照品种。用MO17改良系D185育成的吉单198连续9年成为吉林省和黑龙江省第一积温带主推品种[9]。应用这批高抗丝黑穗病改良种质育出一批抗至高抗玉米杂交种,使东北地区粮食产量又上了一个台阶。5 今后东北地区的育种策略5.1 组成新的综合兰卡群体选择15个左右东北地区兰卡改良系组配成综合兰卡群p 要改良与创新具有中国特色的兰卡新群体,主要应采用以下两种方式:一个是兰卡改良系×旅大改良系;另一个是兰卡改良系×东北地方品种(或一环系)。选出新的兰卡改良系可直接测配与应用。5.4 利用国外兰卡新种质进行改良美国有两大主要优势群,一群是兰卡;另一群是瑞德,主要采用兰卡改良系×国外兰卡新种质来改良选育自交系,然后与瑞德群组配杂交组合。5.5 利用“78599”种质进行改良把“78599”抗叶斑病、保绿性好、商品品质优良的基因导入兰卡种质中,形成新的兰卡种质优势群体。参考文献:[1] 郑大浩,李艳茹,金锋学,等.中国玉米Lancaster杂种优势群自交系的系谱、种质基础分析[J].中国农业科学,2002,35(7):750-757.[2] 李维岳,才卓,赵化春.吉林玉米[M].长春:吉林科学技术出版社,2000.[3] 杨镇,才卓,景希强,等.东北玉米[M].北京:中国农业出版社,2007.[4] 汪黎明,王庆成,孟昭东.中国玉米品种及其系谱[M].上海:上海科学技术出版社,2010.[5] 王巍.玉米自交系合344及其衍生系在早熟玉米育种中的应用[J].黑龙江农业科学, 2011(6):3-5.[6] 郭海鳌.选育“四早号”系列杂交种的回顾[J].玉米科学,2002,10(4):8-9.[7] 焦仁海,王绍萍,孙发明,等. 吉林省玉米种质基础的分析与归纳[J].玉米科学,2006,14(1):21-25.[8] 孙发明,徐艳荣,侯宗运,等.国外玉米种质在东北地区的利用与改良[J].农业与技术,2009,29(4):33-36.[9] 孙发明,李凤任,陶占山.国外玉米种质资源在吉林的利用与贡献[J],玉米科学,1998,6(3):35-38.。
单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践单倍体育种技术是一种重要的种质创新方法,通过将玉米花粉诱导产生无染色体的花粉母细胞,结合化学诱导剂处理,使花粉母细胞发生有丝分裂,形成单倍体植株。
单倍体植株具有单一基因型,因此可以加速育种过程,提高育种效率。
下面,我将详细介绍单倍体育种技术在玉米种质创新上的应用与实践。
玉米是我国的重要粮食作物和经济作物,通过单倍体育种技术可以加快玉米种质创新的速度。
单倍体植株具有单一基因型的特点,可以用来筛选优良的农艺性状和抗性,加速对玉米基因的了解和利用。
通过单倍体育种技术可以实现多个亲本的杂交,并且不受杂交障碍的限制,有利于进行杂种优势的利用和新品种的选育。
单倍体植株还可以通过遗传工程等技术手段进行基因插入或删除,进一步改良玉米的性状和品质。
在实践中,单倍体育种技术已经在玉米种质创新中得到了广泛应用。
通过单倍体诱导技术,育种人员可以将不同的亲本杂交产生大量的单倍体植株。
这些单倍体植株可以根据自身性状进行初步筛选,并进行自交或重组杂交,通过连续选择和杂交,最终选育出具有优良性状和抗性的新品种。
通过单倍体育种技术,研究人员成功选育了抗赤霉病的玉米新品种。
单倍体育种技术还可以应用于玉米遗传育种的基础研究中。
通过分析不同单倍体植株的性状和基因型,可以了解不同基因对玉米性状的影响,并研究基因之间的相互作用和遗传规律。
这对于深入了解玉米的遗传机制,揭示重要基因及其功能具有重要意义。
通过对不同单倍体植株进行遗传分析和基因组学研究,研究人员成功鉴定了多个与玉米籽粒产量和质量相关的关键基因。
单倍体育种技术还可以应用于玉米育种中的基因编辑和转基因改良。
通过单倍体育种技术,可以利用遗传工程手段插入或删除特定基因,从而实现对玉米性状和品质的改良。
通过单倍体育种技术,研究人员成功插入了与抗虫害和抗病害相关的基因,使得玉米具有更高的抗性和产量。
单倍体育种技术在玉米种质创新上具有重要的应用与实践价值。
随着农业现代化的不断推进,我国的农业生产水平不断提高。
而作为我国主要粮食作物之一的玉米,其优异种质资源的规模化发掘与创新利用已成为当前农业科技发展的重要课题。
本文将就玉米优异种质资源的规模化发掘与创新利用进行深入探讨,以期为我国玉米产业的发展提供有益的参考。
一、玉米优异种质资源的价值玉米是我国重要的粮食作物之一,其种质资源的丰富性和多样性为我国农业生产提供了丰富的遗传资源。
在玉米品种改良和创新中,优异的种质资源是不可或缺的重要条件。
利用种质资源进行杂交育种,可以大大提高玉米的产量和品质,从而提高粮食生产的总体效益。
二、玉米优异种质资源的规模化发掘近年来,我国在玉米种质资源规模化发掘方面取得了长足的进步。
通过对玉米遗传资源的深入调查和搜集,建立了丰富的种质资源库。
另利用生物技术手段对玉米种质资源进行高效分子标记和评价,加快了优异基因的挖掘和利用。
通过这些努力,我国玉米优异种质资源的规模化发掘正逐步取得突破性进展。
三、玉米优异种质资源的创新利用在玉米优异种质资源的创新利用方面,我国也积极探索并不断取得成果。
通过对玉米各种质资源的育种利用,培育出了一大批适合不同地区和不同需求的玉米新品种。
利用基因编辑和转基因技术,我国也在玉米抗病虫害、适应性等方面取得了重大突破。
这些创新利用,为我国玉米产业的健康发展提供了强有力的支持。
四、未来展望随着农业科技的不断进步和创新,我国玉米优异种质资源的规模化发掘与创新利用将迎来更加广阔的发展空间。
在未来,我们可以进一步深入挖掘和利用玉米种质资源,培育更加适应不同生态环境和市场需求的新品种,为我国玉米产业的可持续发展提供更加坚实的基础。
玉米优异种质资源的规模化发掘与创新利用对于我国玉米产业的发展具有重要而深远的意义。
我们应该充分发挥科技创新的力量,不断完善种质资源的调查、鉴定和利用技术体系,为我国农业生产的提质增效作出更大的贡献。
希望通过我们的努力,能够为我国玉米产业的发展贡献出更多的智慧和力量。
玉米种质基础与种质创新
【摘要】了解我国玉米种质基础、杂种优势类群和杂种优势模式对制定育种的目标、选育自交系和杂交种有重要指导作用。
它有助于系统掌握生产所用的种质及其相互关系,以及生产上应用种质遗传基础所存在的单一化问题,有的放矢地进行外来种质的利用、改良和创新。
【关键词】种质基础;种质创新我国玉米种质资源较丰富,但遗传基础狭窄,玉米杂交种所用的自交系主要集中在少数几个骨干自交系。
因此,玉米种质资源的创新是当今研究的重点领域之一。
在过去五十多年里,我国玉米育种能力和育种技术取得了很大进步,逐步追赶世界先进水平。
但与美国相比仍有很大差距。
特别是在最近十几年里,玉米育种的学科建设和课题结构均扩大了与美国的差距。
面对严峻的形势,我们在10年前提出了种质扩增、改良与创新的研究方向,立刻得到许多专家的积极响应。
这是历史经验和教训的总结,是科研与生产形势迫使我们不得不做出的历史选择,其战略目标就是要扭转玉米育种进展缓慢的势头。
这是一个突破口和继续发展的历史机遇。
取得的主要进展是在“十五”期间,初步建立了我国玉米遗传育种的创新体系,为产业发展奠定了基础。
1.玉米主要种质基础
1.1我国主要玉米杂交种的种质基础
生产上所种植的玉米杂交种的遗传组成,构成了玉米的种质基础,它是选育新品种的重要种质资源。
种质基础形成取决于掌握种质资源、生产要求和栽培水平、育种水平和方法。
它是育种家在特定的生态环境条件下,不断从众多资源中优中选优的结果。
在不同历史阶段,生产上种植的玉米品种是不断更替的,其种质基础也随之发生相应变化,但种质基础具有相对的稳定性。
人们通过育种实践、积累经验和信息交流,明确了某些种质资源明显优于其他种质,从中选出优良自交系及杂交种的概率高。
因此,就形成了生产上应用杂交种的自交系来源相对集中的状况。
1.2中国玉米的杂种优势模式
我国玉米育种和杂种优势研究起步较晚。
我国一些学者在用不同的方法研究玉米的杂种优势类群和杂种优势模式。
提出利用地理远缘差异,采用国外系x 国内系,育成一些优良杂交种,1978年这类组合在生产上占40%,1987年达到60%,这也可认为是杂种优势模式。
目前,美国种质系x中国种质系仍是我国玉米的主要杂种优势模式。
在玉米育种上利用亲本的类型差异,配制了一些硬粒型M马齿型优良杂交组合应用于生产。
这些育种经验曾作为杂交种亲本自交系的组配原则,在某种程度上,也可以说是杂种优势模式。
2.杂种优势类群和模式利用与种质创新
2.1杂种优势类群和模式利用
杂种优势类群与杂种优势模式,是从生产上所应用的众多的自交系和杂交组合中找出的基本规律。
使育种者能够系统地掌握玉米育种的常用主要种质和血缘关系,对大量的种质资源进行较科学分类,提高育种研究的科学预见性,增加选育自交系和杂交种的成功机率。
杂种优势模式对玉米育种目标的制定、资源的研究利用、基础群体组建和改良、自交系选育、杂交组合的配制等都有一定的指导作用。
在选育自交系的基础群体组建过程中,应在优势不大、性状互补的群内或群间组群选系,避免在强优势之间杂交选系,否则选育的自交系杂种优势不强,难以选出高配合力的自交系。
在组建群体进行群体改良时,要考虑杂种优势类群和模式。
群体内不能血缘过于混杂,否则效果不好。
育种的近期目标是利用现有的杂种优势模式,对模式的一方或双方进行改良,提高杂交种的品质、抗倒性、抗病性、抗逆性和适应性等,达到高产、稳产的目的。
改良后的杂交种适应性有了改进,增加了稳产性,但在产量潜力上不会有较大的突破。
目前的常规育种基本是以增强杂交种对不断变化的栽培和环境条件的适应性,增加玉米产量为目标。
2.2杂种优势类群和模式的局限性
王懿波(1996)用常规育种和数量遗传方法,根据配合力、杂种优势、亲缘关系和系谱、结合遗传距离、形态特征和育种实践,进行杂种优势类群划分。
其划分结果基本上是合理的,所划分类群是相对的。
但很多玉米自交系选自两种类群自交系的杂交种,或不知道其杂交组合,按现有的研究手段难以进行科学分类。
有些自交系选自国外(内)杂交种,如8112、5003、7922等,其杂交组合不了解,美国的杂交种多数是Reid×Lancaster模式,划为Reid和Lancaster依据都不大充分。
按杂种优势模式,最好不在杂种优势群之间进行杂交选系,会丧失部分杂种优势。
但我国有4个杂种优势群,其中两个类群杂交选系,育成的自交系与可另外两个类群自交系配杂交组合。
杂种优势模式是对育种经验的总结,按现有模式固然可以选育出较好的杂交种,由于遗传基础狭窄,种质单一,在产量上不会有大的突破。
从中长期育种目标考虑,就不能唯模式论,受模式的限制。
重要的是筛选利用新的种质和类型,拓宽玉米育种的种质基础,进行种质创新研究,创造和发现新的杂种优势模式。
或将热带的模式进行适应性选择和改良,在温带进行利用。
目前,根据系谱、血缘、配合力和形态性状对杂交种选育的自交系进行类群划分,有一定的局限性,研究的结果只能说是相对的,还没有更好的方法。
90年代开始采用DNA分子标记进行玉米等种质资源的类群划分,研究取得很大进展,正处于研究方法阶段。
随着现代生物技术的研究进展和玉米基因组研究新的突破,利用DNA分子标记进行杂种优势机理和杂种优势类群划分的研究,将使研究水平有较大的提高。
3.群体改良理论和技术的新发展
玉米所表现的无穷变异性,许多都可以在群体改良过程中选择利用。
轮回选择的基本原理是增加数量性状有利等位基因的频率,从而定向改变群体的性状表现和配合力结构。
轮回选择方法已经广泛用于配合力、耐旱、抗病和茎秆品质等特殊性状的改良。
试验表明,RRS与特殊配合力选择或一般配合力选择有同等效果,育种家能够对杂种优势群之间的杂交种产量进行改良。
Hagdorn等(2003)对BSSS和BSCB1的15轮相互轮回选择群体的遗传结构进行分析,表明RRS 增加了两个群体之间的遗传距离,提高了群体间杂交种的产量和杂种优势。
分子生物学研究表明,经过RRS改良的群体内基因多样性趋于减少,而群体间的遗传距离扩大,两个群体总的基因多样性并没有减少;只是在两个群体内相同位点上的基因频率向相反方向趋于固定,通常在一个群体内趋向于1,而另一个群体内趋向于0。
Butruille等(2004)对源于Golden Glow的GG(A)和GG(B)
两个群体的产量进行6轮全同胞RRS改良,然后用分子标记检测等位基因的频率变化,发现两个群体总的遗传多样性没有变化,但群体内遗传多样性下降,而群体间的遗传距离增加。
4.玉米种质创新途径
我国玉米种质基础狭窄、种质单一,限制了玉米产量的提高,并对玉米生产形成潜在的威胁。
发掘和创造新的种质,拓宽我国的种质基础具有重要意义。
在玉米种质改良和创新方面,美国处于领先地位,我国也正在开展种质创新研究。
4.1群体改良
按中期或长期目标,选择符合要求的优异种质,合成新的群体并进行群体改良,创造新的育种材料,在育种中得到广泛应用。
肥、B37等Reid系统自交系的育成,在于新的种质BSSS群体的成功创造。
我国目前的群体改良和选育的自交系将来也有可能起到BSSS的作用。
4.2外来种质利用
外来玉米种质及玉米的近缘种同具有温带玉米所不具有的优良性状和优良基因,并且与温带玉米有很强的杂种优势。
改良外来种质的适应性或导入外来种质的某些优良基因,创造新的玉米种质素材在育种中应用。
4.3转基因技术
应用现代基因工程技术,将某种生物的基因转移到玉米上,培育具有新的特异性状的玉米素材或品种。
【参考文献】
[1]番兴明,谭静,杨峻芸.热带、亚热带外来玉米种质的利用[J].西南农业学报,2000(01).
[2]高翔,陈泽辉,祝云芳.我国玉米育种中美国改良Reid和78599种质的作用及其再利用[J].西南农业学报,2003(03).
[3]黄敏,程水源.玉米种质资源创新的技术与策略[J].河北农业科学,2007(05).。