玉米自交系选育的研究

玉米自交系选育的研究

首先，我们必须选择玉米的自交系。选育自交系的方法很多,不管用哪种方法选育自交系,都要根据选育目标并在相应的环境条件下进行,经过各个世代的选育才能达到预期效果。如在同等的环境条件下可以使其经济性状不致受地力的影响,而能表现出真正的差别,再经过各世代的选育才能充分表现出某些特殊的适应性,如抗病性、抗旱性、抗倒性、耐阴性、耐湿性等。各世代的选育常采用系谱法,使自交系基因进一步纯和。通过各世代的选优淘劣,选育出优良的自交系。1传统光谱法的繁殖方法1.1优良单株的选择和引进根据育种目标预选的基本材料各种植一个小区,种植群体的大小视其遗传组成的复杂程度而定。遗传基础比较复杂的材料或选择由多基因控制的性状,种植群体要相应较大,以提高选择几率。一般品种或综合杂交种等基本材料的群体不少于100~200株,单交种及其他遗传组成相对简单的材料可适当减少。在整个生育期间,对每一基本材料都应做详细的观察记载,以便从中选出符合育种目标要求的优良单株(基本株S0),于开花时进行套袋自交。选择基本株的多少对中选率有很大关系。一般情况下,基本株数越多,中选率也就越大。为了选株准确,在乳熟期至蜡熟期还必须对已自交的基本株再次进行严格选择,淘汰抗病性差、抗逆性不强、生长势差、性状不良、生产力低的植株;对中选的自交单株表现突出的优良性状要在授粉纸牌或记载本上简要记载;收获后进行穗部性状考种,淘汰劣穗和病穗,选留优穗。中选果穗单穗脱粒、编号,储存。1.2穗行选择、选留和补留将上一年选留的自交单穗种子,每穗各播种一行(穗行)或一个小区,每穗种30~50株。来自同一基本材料的各个自交穗相邻种植,以便比较和选择。生长出来的植株即为自交第一代(S1)植株。由于玉米S1代植株的性状分离十分明显,不但表现在穗行间的差异极大,就是在穗行内的个体间也表现一定程度的分离。因此,S1代应着重在穗行间进行选择。在当选的穗行内,再选株套袋自交。S1代的选留标准应以健壮、抗病、株型好、生育期适宜为主,并兼顾其他优良的农艺性状。选择务求严格,选留的穗行不要过多,一般淘汰的穗行约占1/2到2/3。收获后进行穗部性状考种,选留穗大、穗行数和行粒数较多、子粒长、排列紧密整齐、出籽率高、无病虫害和品质优良的果穗,淘汰劣穗和病穗,然后根据田间穗行评选和单株性状记载进行综合评定与选择,并将中选果穗编号。S1代的每一中选穗行一般选留3~5个自交单穗,供下年继续选育。有的在每一中选穗行中选留2~3个,也有的只选留一个自交穗。选留自交穗的多少,根据育种目标和穗行内的分离情况而定。1.3选择适宜的穗行将上一年选留的S1代植株的自交果穗仍按穗行相邻种植。每一自交单穗一般种植20~30株,生长出来的植株即为自交二代(S2)植株。在育种工作中,通常在姊妹行间只选留那些在形态上各有特点的穗行,对形态相似的穗行只保留其中一个。S2代生长势会继续下降,性状也继续分离,在苗期、生育中期和蜡熟期,根据抗病、健壮、株型、生育期等主要性状的表现进行3~4次选择。一般在中选穗行内先选出8~10株进行自交,至蜡熟期再进行一次严格评选。根据育种目标不仅要淘汰较差的穗行,在中选穗行内也需再淘汰性状不符合要求的自交单株。对中选单株的优良性状要详细记载,收获后进行穗部性状考种,然后综合评定决选3~5个或1~2个自交单穗,供下年继续选育。1.4自交系选育原则S3代及以后各代的选择与S2代基本相同,但要较多注意系内株间的整齐度。一般S3代以后系内各种性状逐渐趋向稳定,不再出现较大的分离,继续自交和定向选择,便能加速性状的稳定。在S3代以前主要是根据植株各种性状的表现进行选择,这在改进自交系的形态、生理功能及其自身的产量方面有明显效果。选育自交系的最终目的在于能配制显著增产的优良杂交种,所以除注意外部特征外,还要特别注意自交系在配制杂交种时所能表现的产量水平,即其配合力的高低。若在自交早代没有测定配合力,在S3代就可对每个穗行进行测定,以作为评定自交系优劣的重要依据。在自交系选育过程中,系间和系内的选择或淘汰都应根据育种目标的要求严格进行,以减少选育的盲目性。苗期、生育中期和蜡熟期3次选择,以蜡熟期为重点,各次选择都应按优者多选、差者少选、劣者大量淘汰的原则进行。上述各代群体大小、自交株数和选留穗数多少等只作为选育工作中的参考。在实践中还应根据选育目标和材料以及经验等灵活掌握,以提高选育的效果。此外,在选育过程中准确地记录所选株系的系谱关系,对正确进行选择也很重要。2自交株种设置改良系谱法是从系谱法演变而来。具体方法是早期世代自交,不分穗行种植,而且将自交入选果穗的种子等量混合种植,到晚代才严格选择自交单株种成穗行,进行配合力测定。这种方法有效地增加了入选基因型的数目,同时增加了对单株的选择压力,对提高抗性和获得目标基因型有利。2.1群体s0种植通过各种手段育成的基础材料均为群体(S0),因为它们都是杂合体,所以,群体(S0)种植面积也不需太大,种植20~30株即可。因S0代在杂合状态下,性状没有产生较大的分离,在授粉期,随机自交10~20穗。成熟后收获,混合脱粒,作为S1代的选系材料。2.2小区株数的确定群体S0基因型的杂合个体100%,经过自交基因型的纯合子与杂合子比例为S1代50∶50,S2代75∶25,S3代87.5∶12.5,S4代93.75∶6.25,S5代96.875∶3.125,S6代98.44∶1.56。经过连续自交,基因型由较大分离逐渐趋于纯合。改良系谱法由于不单系种植,群体的面积要相应加大,小区面积40m2左右。小区株数在300株以上,以便加大选择几率。此期的选择是关键时期。大体可分两个时期去选择:一是授粉期,这时期一定要多授粉,凡是株型差不多的都要自交授粉,以防把分离出来的好的株系丢掉;二是收获期,收获前将自交的果穗全部扒开,按着育种目标细致选择,每小区选10~30穗,中选果穗按区分装,晾干后混合脱粒,留作下一代种植用种。虽然将子粒混在一起,但它们是自交后的个体(系),不是杂合体。脱粒要脱中选果穗中部子粒,混合后留作下一代种植。S5代基因型接近纯合,性状趋于稳定,收获时每小区选5~20穗,每穗都要单脱、单装,写好系号,留作下一代单系种植。2.3株内选择与补种由于前几代只注重了性状和抗性的选择,在性状趋于稳定的情况下,进行配合力测定。S5代的中选系(穗),每系种一行为S6代,行长3m左右,每行15株左右。开花期在每一个穗行选最优的植株,自交3~5株。收获前对各系行进行一次严格的选择和淘汰,凡是系内株间不整齐、不抗病、不抗倒、雌雄不协调、农艺性状不好的系全部淘汰。收获期间的选择,首先选择3穗自交株,农艺性状符合育种目标、根系发达、茎秆健壮、抗病、果穗大,结实性好、子粒长、穗行匀。中选者的自交穗留下一代种植。2.4配合力高的格局S7、S8代材料加代自交,纯合稳定。观察各系的配合力结果,配合力高的中选保留,其余系淘汰。此法与系谱法相比,能有效地增加入选基因型的数目,同时增加了对单株的选择压力,对提高抗性、获得目标基因型有利,并且简单明了,省时、省地、省工。3高配合力自交系的测交原测配方法一般是以S6代系为母本,用稳定的骨干系作父本进行测配。按照Reid×Lancaster、Reid×黄改系、Reid×旅系、Reid×P群(78599类群)、Reid×Suwan、Lancaster×黄改系、Lancaster×旅系、Lancaster×P群、Lancaster×Suwan、黄改系×P群、旅系×P群等模式进行组配。测配的目的一是摸清该系属于哪种类群;二是从中选育高配合力自交系的单系;三是选育最优的杂交组合。以改良系谱法选育的自交系为例进行测交,一般S6代测配。S6代每个单系种植一行,每行留苗30株左右。从中选生长健壮、抗病性强、雌雄协调的优良单株。每系选3~5株自交,其余的作测交种的母本,每系测配10~20穗(测交种)。收获时,中选的单系、测交种全部收获,写好标牌,标牌上标明“母本×父本”的小区号,与收获的种子放在一起,最好放入同一纱网袋内,一个袋内一个品种,单独晾晒、单独脱粒、单贮藏,以备来年参加初比试验用种。初比试验即第一次参加试验的品种,初比试验也叫测交试验、鉴比试验。对于系内农艺性状不整齐、抗病性差的系全部淘汰,系内自交和测交的种子全部淘汰,不再保留,以便减少工作量。此种测配法存在以下不足:一是测交的组合少,因受系内株数的限制,每个类群测不了一两个就没有了,在同一类群不同自交系的配合力是不相同的,它配出的杂交种优势也是不一致的,由于配的少,往往会把配合力高的系淘汰掉;二是由于花期不协调,有些组合配不上,又要淘汰些组合;三是随机测配重复的组合较多;四是测交株在自交系行间,不能保证测交种子纯度;五是收获时往往出现种子错放,自交的放在测交种子里,测交种子出现在自交种子里。4粉区和授粉区为解决上述不足,采用两区法种植测配方法。两区即采粉区和授粉区。采粉区包括所有作父本的小区。如S6代的单系等,分别种在一个区内,进行自交和采粉用。授粉区指作母本的所有骨干自交系,分别种在一个区内,进行抽雄,测交授粉。用以解决多做测交组合、减少重复、不错不乱的问题4.1采粉区自交系的确定(1)选定作母本的自交系若干个。主要选一般配合力高、不同类型的自交系和根据需要定向选择的自交系。(2)在播种前先计划测交组合。根据采粉区(父本)种植的自交系与母本需要和某个自交系杂交,按照杂交模式做好测交组合计划。(3)按照测交组合计划,分品种(系)统计出每个品种(系)的需要种植面积,一般该面积比实际面积要多出10%,以防受出苗、花期等不良情况影响。4.2适时播种,适当播种(1)在播种前将采粉区和授粉区种子按计划顺序,每一个品种(系)装入一个小袋,编好小区号,以备播种。将采粉区和授粉区的地面整平整细,按计划画好区,在适宜的时期,适时播种。(2)两区播种最好同一天完成,播种要细致,下种不错不乱。播种质量既不要过深,也不要过浅,覆土深度3~5cm为宜,将种子种入湿土中,一次播种保全苗。采粉区按计划顺序播种,以便采粉时查找方便。种植小区每品种(系)种一行,行长3m,每行15株左右。授粉区也按计划顺序播种,种植小区面积按计划测交种多少而定,行数多少不一,授粉区的播种不一定都一天种完,有的品种要分2次或3次播种,以便使其父母本相遇良好。4.3这两个区域的农业用地两区的田间管理力求一致。在施足基肥的基础上,播种时要用复合肥作种肥,在拔节期要追施氮肥,一旦墒情不足时要及时浇水。田间要经常除草。4.4羊肉袋的授粉(1)当授粉区自交系雄穗露出苞叶但没有散粉时,将雄穗全部拔掉,确保安全授粉。当雌穗从叶腋中伸出还没有吐丝时,用8cm×16cm的小袋将雌穗套住;雌穗吐出花丝,父本也开花散粉时,在授粉的头一天下午,把需要授粉的花丝全部剪断,与苞叶齐或剪掉少部分苞叶均可;第二天上午花丝长出2~3cm正好授粉,授粉前换袋,将8cm×16cm的羊皮小纸袋换成11cm×20cm的羊皮大纸袋;当采粉区的父本花粉采下时,把花粉控入花粉袋的一角,将袋口折上,以防花粉流出,同时,在花粉袋上用不褪色的碳素笔写上该花粉的区号名称;按照测配计划,将父本纸袋内的花粉授在母本区相应的雌穗上,纸袋互换,使花粉均匀地撒在花丝上,用大头针将袋固定在雌穗苞叶上,以免授上其他的花粉影响种子纯度;授粉后用6B铅笔或特种铅笔在果穗上一节的叶鞘上写上母本区号乘父本区号,以便查找组合。(2)采粉区在花期自交3~5穗,必要时可全部自交。当授粉区雌穗需要授粉时,将作父本植株开花的雄穗用11cm×20cm的羊皮大纸袋套住进行采粉。一般是头天下午套,第二天上午采粉。采粉的同时将纸袋折上,防止花粉外流和外来花粉进入,并且在纸袋上用不掉色的碳素笔或铅笔写清楚母本区号和父本区号,以便查找相应授粉的母本小区和新采来的父本花粉,不错不乱。4.5下一年度比试验小区号,内容规范,围绕土地指标进行整理。首先就是对于本区的种子,(1)采粉区(自交区)的种子成熟后,按品种(系)将自交的果穗收获,每品种(系)装入一个纱网袋中,再用塑料牌或牛皮纸牌写上本区号,放入袋中,将口栓紧,以防掉出袋外。分品种晾晒、脱粒、装袋,将区号翻译成原有名字,登记储藏。(2)授粉区的测交种子成熟后,一人收获,一人写标牌,标牌上写母本区号×父本区号,此号要与收获株茎秆叶鞘上区号相同。将写好的标牌和测交种果穗放在同一个纱网袋中,将口栓紧。晾晒时将各测交种放在一起晾晒,不要与自交的种子混在一起。脱粒时每一个测交种脱的粒放在一个袋中,同时把标牌也放在内,将口栓紧,继续晾晒,直至晾干为止。将晾干的测交种子登记,翻译成原名,进行排序。在测交种中每间隔9个品种加一个对照种,再重新排序。这个序号就是下一年初比试验的小区号。将晾干的纱网袋中的种子倒入牛皮纸袋中,袋面上写上初比试验的小区号,按顺序装入种子箱内,进行储藏,以备下年初比试验用。两区法种植测配方法,自交和测交种子彻底分开,不错不乱,不易混杂;到采粉区采粉,花粉量足,使母本受精结实饱满;有计划地确定测交种,测交种个数增多