玉米育种及其杂交优势利用

玉米育种及其杂交优势利用摘要：本文对玉米育种以及玉米杂种优势的利用做了一些简单的论述，旨在让大家了解当前我国玉米制种的现状及存在的问题，为将来开展工作指明方向。关键词：玉米，育种，杂交优势，利用玉米学名叫玉蜀黍（拉丁名：I.maysL.英文名：Maize）［1］,起源于墨西哥和秘鲁，又叫苞米、棒子、苞谷、玉菱等⑵。在全世界，玉米是继小麦和水稻之后的第三大栽培作物。它既是重要的粮食作物，也是重要的饲料作物。其籽粒和茎叶产量都很高，富含营养，素有“饲料大王”的美誉。玉米是异花授粉植物，育种主要利用其杂种优势。美国自19世纪后期就开始玉米的群体改良，到目前为止，通过不断的尝试，已将包括杂交育种、综合品种选育、混合群体改良等在内的各种利用杂种优势的方法成功的应用到玉米中。形成了一个较为完善的体系。目前杂种优势利用的大多数经验，几乎都是从玉米研究中得到的。因此玉米育种的理论与技术对其他异花植物的遗传改良具有重要的参考价值。玉米的种质资源及育种目标1・1玉米的种质资源玉米引入我国已有500年的历史,经过栽培驯化、人工和自然选择，形成了我国丰富的适应各种生态条件的地方玉米品种。主要包括硬粒型、马齿型和中间型地方品种以及少量糯质、粉质和爆裂玉米品种［3］。据《全国玉米种质资源目录》记载，经农艺性状评价存入国家长期库保存的玉米品种资源有11562份，约占世界玉米资源的1/6。在各地经过长期的栽培驯化和选择，并因气候和生态环境的不同，我国地方玉米品种发生了复杂的变异分化。所以，不论在形态性状方面还是在遗传成分方面，我国地方种质资源都具有十分丰富的遗传多样性。1.2玉米育种目标玉米育种目标虽在不同地区有所侧重，但大部分是相同的。主要有高产性状、稳产性状、营养价值、易制种、广适性早熟性和适应农业机械化收获的性状4,5］。玉米育种简况2.1玉米的高光效育种回2.1.1玉米高光效育种的选育要求高光效育种对有关生理机能的要求是：制造的光合产物要多，消耗的要少，运转分配要好。因此，玉米高光效育种就是要选育根系发达、茎秆的地位节间短、茎壁厚而坚硬粗壮、叶片厚而浓绿、叶绿素多而功能期长、叶片的着生角度自上而下依次增大（上立下展）、叶位愈高叶片愈短、果穗以上叶片小而直立、果穗以下叶片大而平展的玉米品种。2.1.2玉米高光效育种存在的问题首先，高光效育种涉及育种学、生态学、生理学、遗传学等多门学科的内容，需要这方面的基础留念知识和测试设备。第二，玉米高光效育种的遗传是相对复杂的问题它受自身许多生理生化和生物学性状的影响和制约的同时，也易受环境因素的影响，在遗传规律研究不透澈的情况下，育种工作只能凭经验和实践来摸索。第三，玉米和其他自花授粉植物不同，在选育成了具有高光效的自交系后，还不一定能组配出高光效的杂交组合来。2.2玉米抗病虫害育种2.2.1我国玉米的主要病虫害危害玉米的病虫害很多。我国玉米的主要病害有大斑病、小斑病、丝黑穗病、青枯病等；主要虫害有玉米螟、金针虫、蛴螬、地老虎、蚜虫等［6］。2.2.2我国玉米抗病虫害育种的常用方法目前我国玉米抗病虫害育种常用的方法有：（1）从农家种种选育抗病系；（2）二环系法（几个自交系先互交，然后自交，从中选育新抗病系）；（3）回交转育法；（4）用二环系法选育带Ht基因的自交系；（5）生物技术法（如SSR标记）等［6-10］。2.3玉米的抗逆性育种2.3.1逆境对玉米的危害低温会影响玉米根系对营养元素的吸收，尤其是对磷的吸收会受到阻碍。在生殖器官发育期遇到低温会使玉米的花器官不能正常发育存而导致花粉败育，最终影响授粉和结实。持续的低温还会造成玉米体内酶的合成受阻，存而影响光合作用和呼吸作用，最终导致生物积累的降低。另外，突然的迅速降温会造成玉米失水萎蔫，最终死亡。在营养生长阶段若发生缺水，会造成玉米缺苗、密度不足、推迟成熟期、减产等。若在花器官发育期发生缺水，则会造成玉米花器官发育受阻，最终导致减产。生殖生长阶段发生缺水，就会导致玉米严重减产。同样，土壤含水量和含盐量太高对玉米的生长发育也是极为不利的。这里就不一一叙述了。2.3.2玉米抗逆性育种的目标玉米抗逆性育种的目标是选育抗涝、抗旱、抗寒、耐盐的新品种。2.4玉米的品质育种2.4.1玉米品质育种的分类及特点[6]玉米的用途广泛，这就决定了玉米品质育种的多样性。玉米的品质育种大致可分为两类，一类是对玉米籽粒营养成分改良方面的品质育种，包括：蛋白质品质育种、碳水化合物品质育种和高油品质育种；另一类是特用玉米品质育种，包括：爆裂玉米育种、笋玉米育种、青饲青贮玉米育种等。区别于普通玉米育种的是：玉米品质育种需要利用某种特用品质的玉米种质资源，在相当程度上要依靠生化分析手段。玉米杂种优势的利用3・1杂种优势及其表现[4]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。其表现是多方面的：(1)营养体优势：多数杂种F1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F代的产量多数较高，一般用此推广的普通良种增1产可达20%〜40%；(3)抗逆性和适应性方面的优势：杂种F代生长势强，抵御外界不良环1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。3.2玉米杂种优势利用研究目前，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。而杂交成功的关键取决于栽培种与近缘物种间的杂交亲和性。如果不亲和或亲和力低，即杂交不结实或结实率低，杂交不易成功。远缘杂交不亲和性是物种间长期进化中形成的生殖隔离。不亲和性表现为受精前（杂交受精不能完成）、受精过程中（胚败育）和受精后（杂种衰败和杂种不育）3种情况。因此，如何提高杂交组合间的亲合性就是我们必须考虑的一个问题。目前，这方面的研究比较的多。张丹等［11］旅大红骨群自交系杂种优势作了研究。周小辉等［12］对来自东北、黄淮海和利用西南地方种质（在河南选育）的各5份玉米自交系作了配合力的分析。左淑珍等［13］也作了8个玉米自交系配合力分析，并对其进行了评价。李钟等［14］对矮生玉米自交系的选育和利用作了一些研究。四川省在1991-1997年育成25个杂交种，较1990年前育成的11个杂交种有明显遗传增益［15］。刘宗华等［16］作了优良玉米自交系豫自87-1的血缘及其聚类分析。王浩等［17］报道，自交系之间杂交有当代优势。用混合授粉法配制的135个果穗，比母本自交粒重增加16.9%。孟庆平等［18］对当代玉米品种间杂种优势测试和利用作了报道。段民孝等［19］作了玉米三种遗传效应研究与技术集成的报道。王空军等［20］研究了高油玉米花粉直感等遗传效应对普通玉米产量及品质的影响。段民孝等［21］用遗传标记混合花粉估计了玉米当代杂种优势和油分花粉直感效应。唐祈林等［22］作了玉米与玉米近缘种可杂交性的研究。玉米与其远缘种的杂交也是玉米育种工作的研究热点，但报道不多。4.结论总之，玉米育种工作是一个长期的、持续性的工作，需要我们坚持研究下去。玉米杂交制种还存在许多问题，这也需要我们去研究、解决。参考文献：［1］ 内蒙古农牧学院.植物分类学（第二版）.北京：中国农业出版社.1992.227［2］ 陈宝书.牧草饲料作物栽培学.北京：中国农业出版社.2001.409叶雨盛，宇文强.地方种质资源在我国玉米育种中的利用.山地农业生物学报.2005,24(5):435-437云锦凤.牧草及饲料作物育种学.北京：中国农业出版社.2001赵久然.超级玉米育种目标及实现途径.作物杂志.2005,106(03)：1-3张旭等.作物生态育种学.北京：中国农业出版社.1998黎裕，王天宇等.玉米抗虫性基因的研究进展.玉米科学.2006,14(1):7-11孙琦，孟昭东等.SSR标记在玉米遗传育种中的应用.玉米科学.2006，14(1):37-39程伟东，周文亮等.中国玉米分子标记技术研究进展.中国农学通报.2005,21(2):49-55何余堂，梁文科等.玉米配子体基因研究进展.玉米科学.2005，13(3)：10-13张丹，司洪华等.旅大红骨群自交系杂种优势研究.玉米科学.2005,13(2):26-28周小辉，杨贤成等.不同生态类型区玉米自交系杂种优势利用研究.玉米科学.2004,12(4):35-38左淑珍，许崇香等.8个玉米自交系配合力分析及应用评价.玉米科学.2005,13(2):39-41,44李钟，郑祖平等.矮生玉米自交系的选育和利用.玉米科学.2006,14(1):76-78黄宜祥.四川玉米杂交种的发展及育种进展.西南农业学报.1998,(11):14-20刘宗华，王庆东等.优良玉米自交系豫自87-1的血缘及其聚类分析.分子植物育种.2005,3(4):525-530王浩等.玉米种子杂种优势的利用.现代农业.2001,(11):21-23孟庆平等.玉米品种间当代杂种优势测试和利用的初探.玉米科学.2002,10(增刊):14