淺談現(xiàn)代玉米種植中的育種技術(shù)與新進(jìn)展

【摘 要】玉米是我國(guó)第一大糧食作物，也是全世界總產(chǎn)量最高的糧食作物。它在明朝的時(shí)期傳入我國(guó)。玉米具有香甜的口感，并且富含營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)也是世界上注明的保健食品，由于它的食用價(jià)值高，并且種植范圍十分廣，一直以來(lái)都受到了廣大農(nóng)民和農(nóng)業(yè)專(zhuān)家們的關(guān)注。進(jìn)入了21世紀(jì)，隨著世界科技的不斷發(fā)展，玉米的種植技術(shù)和管理技術(shù)也都有了很大的提高，但是如何更好的提高玉米的質(zhì)量和產(chǎn)量，仍然是農(nóng)民和玉米專(zhuān)家們熱心的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】玉米種植；育種技術(shù)；新進(jìn)展

0.引言

社會(huì)發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，土地資源的緊張，耕地面積也變得日益緊張起來(lái)了，世界人口的劇增，給糧食生產(chǎn)帶來(lái)越來(lái)越大的壓力。21世紀(jì)我國(guó)農(nóng)業(yè)面臨人口不斷增加和農(nóng)業(yè)資源不斷減少的雙重壓力，為了實(shí)現(xiàn)糧食安全和生態(tài)安全、提高農(nóng)業(yè)效益的戰(zhàn)略目標(biāo)，提高玉米產(chǎn)品的科技含量和玉米生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化程度是一項(xiàng)重要舉措。高質(zhì)量的玉米雜交種子是保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。在雜交種生產(chǎn)利用過(guò)程中，長(zhǎng)期以來(lái)在一定程度上存在種子整齊度差、純度差、芽率低等問(wèn)題。這主要是由于雜交制種各個(gè)環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán)，質(zhì)量意識(shí)差，以及市場(chǎng)管理不得力等多種因素造成的。只有切實(shí)認(rèn)識(shí)到制種質(zhì)量的嚴(yán)肅性，在雜交種制種過(guò)程中，真正掌握和嚴(yán)格落實(shí)雜交種制種技術(shù)，嚴(yán)格把好親本種子質(zhì)量及播種、去雜、去雄、收獲、晾曬、加工等重點(diǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)和要求，并根據(jù)品種特性，切實(shí)搞好田間管理，從而提高制種質(zhì)量和制種產(chǎn)量，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的合格雜交種子，為玉米生產(chǎn)提供良好的種子保證。

1.開(kāi)展玉米育種研究意義重大

自改革開(kāi)放以來(lái)，隨著植物分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)作物遺傳育種產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。生物技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合正孕育作物遺傳育種的第三次技術(shù)突破。

自從模式植物擬南芥基因組全序列測(cè)序完成后，模式作物—水稻全基因組測(cè)序的完成和玉米全基因組測(cè)序的啟動(dòng)，為作物常規(guī)育種手段與分子標(biāo)記輔助選擇和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的有機(jī)結(jié)合形成了新的學(xué)科—農(nóng)作物分子育種學(xué)，并成為作物遺傳育種學(xué)新的生長(zhǎng)點(diǎn)?！袄梅肿訕?biāo)記開(kāi)展重要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的定位，是分子育種的重要基礎(chǔ)研究?！边^(guò)去20多年來(lái)，分子標(biāo)記技術(shù)以及QTL（數(shù)量性狀基因座）定位方法的快速發(fā)展，為復(fù)雜數(shù)量性狀的研究提供了強(qiáng)有力的手段。

2.我國(guó)科研單位已開(kāi)始分子育種的研究

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國(guó)農(nóng)科院利用SSR分子標(biāo)記分析了我國(guó)優(yōu)良玉米自交系的遺傳變異，對(duì)其進(jìn)行了雜種優(yōu)勢(shì)群的劃分，為更有效地利用我國(guó)現(xiàn)有的種質(zhì)資源，進(jìn)一步提高玉米雜種優(yōu)勢(shì)水平提供了有價(jià)值的信息；中國(guó)農(nóng)科院采用o2基因的SSR標(biāo)記phi057，大規(guī)模開(kāi)展了優(yōu)質(zhì)蛋白玉米分子育種材料創(chuàng)制，選育出優(yōu)良自交系CD2和CD7，已配制出中試401等優(yōu)良雜交組合；四川農(nóng)業(yè)大學(xué)利用抗玉米紋枯病的QTL緊密相連鎖的分子標(biāo)記，對(duì)抗性分子標(biāo)記輔助選擇，獲得多個(gè)高抗玉米紋枯病自交系。開(kāi)展玉米分子標(biāo)記育種研究，構(gòu)建實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、高效的分子育種技術(shù)體系，選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗玉米新品種，實(shí)現(xiàn)玉米育種理論和關(guān)鍵技術(shù)的新突破，對(duì)提升我國(guó)玉米育種水平，保證國(guó)家糧食安全和增加農(nóng)民收入具有重要意義?！?/p>

3.玉米重要性狀分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)

針對(duì)我國(guó)玉米優(yōu)勢(shì)區(qū)玉米生產(chǎn)的主要問(wèn)題和種子市場(chǎng)對(duì)玉米新品種的需求，在前期對(duì)玉米重要性狀基因/QTL定位的基礎(chǔ)上，采用基因組學(xué)和生物信息學(xué)等學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，發(fā)掘有育種價(jià)值的實(shí)用分子標(biāo)記，并直接應(yīng)用于玉米育種。根據(jù)性狀的重要性和研究基礎(chǔ)，采用關(guān)聯(lián)分析方法，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)玉米抗矮花葉病毒病、高油、高賴氨酸、高維生素A源性狀的功能分子標(biāo)記；采用比較基因組研究策略，尋找玉米抗旱的候選基因，通過(guò)序列分析和抗旱性評(píng)價(jià)，發(fā)掘玉米抗旱的功能標(biāo)記。利用方便快捷的分子標(biāo)記技術(shù)，深入開(kāi)展玉米抗絲黑穗病、抗穗粒腐病、抗紋枯病、玉米株高及產(chǎn)量性狀QTL的精細(xì)定位、發(fā)展實(shí)用分子標(biāo)記；利用分子標(biāo)記定位玉米氮高效、磷高效、以及株型相關(guān)性狀的QTL。

4.玉米新材料和新品種的研制

（1）以我國(guó)優(yōu)良玉米自交系為材料，采用共同分子標(biāo)記進(jìn)行基因型分析，同時(shí)結(jié)合育種收集農(nóng)藝、抗性和產(chǎn)量性狀的表型數(shù)據(jù)及配合力數(shù)據(jù)，構(gòu)建用于分子育種的優(yōu)良玉米自交系分子標(biāo)記數(shù)據(jù)庫(kù)和表型性狀數(shù)據(jù)庫(kù)。利用已經(jīng)獲得的與抗性、品質(zhì)及產(chǎn)量性狀連鎖的分子標(biāo)記，篩選我國(guó)優(yōu)良玉米自交系，進(jìn)一步評(píng)估分子標(biāo)記的育種利用價(jià)值，為組配優(yōu)良玉米新組合提供信息。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)玉米抗矮花葉病毒病、高油、高賴氨酸、高維生素A源性狀的分子標(biāo)記，以現(xiàn)有的高產(chǎn)玉米品種或組合的優(yōu)良骨干親本為受體，采用分子標(biāo)記輔助選擇方法，將其轉(zhuǎn)育成抗病、優(yōu)質(zhì)新材料，并組配抗病、優(yōu)質(zhì)新品種。在利用分子標(biāo)記篩選育種基礎(chǔ)材料和劃分玉米雜種優(yōu)勢(shì)群的基礎(chǔ)上，結(jié)合玉米常規(guī)育種技術(shù)培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗玉米新雜交+種，并進(jìn)行試驗(yàn)、示范和推廣。

（2）我國(guó)現(xiàn)在用于配制大量雜交種的親本自交系不過(guò)20多個(gè)，美國(guó)也是如此，能大量利用的親本自交系也不過(guò)40個(gè)，它們都是從數(shù)量龐大的穗行中篩選出來(lái)的，僅美國(guó)先鋒種子公司每年大約要進(jìn)行7000份新系的篩選，安排15000份雜交組合的鑒定，約在250個(gè)不同地點(diǎn)種植450000個(gè)小區(qū)，通過(guò)所有這些試驗(yàn)，在正常年景每年可提出7～10個(gè)商品雜交種。由此可見(jiàn)，玉米育種的巨大工作量。概括地說(shuō)，利用豐富的種質(zhì)資源，分離大量的自交系，配制大量的雜合組合，經(jīng)認(rèn)真地鑒定篩選，育成少數(shù)優(yōu)異的自交系和強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的雜交種，是國(guó)內(nèi)外玉米育種共同的經(jīng)驗(yàn)，指望從少數(shù)材料中篩選出優(yōu)異的自交系和雜交種是不現(xiàn)實(shí)的。

5.玉米育種以雜種優(yōu)勢(shì)為主

從選育自交系開(kāi)始，以選育并利用單交種為主要目的。自交系的選育標(biāo)準(zhǔn)以自身繁殖產(chǎn)量高，優(yōu)質(zhì)、多抗、耐密和綜合性狀優(yōu)良為標(biāo)準(zhǔn)。自交系的育種方法是與原始材料的種類(lèi)以及育種目標(biāo)性狀相關(guān)聯(lián)的，（1）二環(huán)系育種：用單交種和一些商品雜交種等作原始材料，一般采取常規(guī)的二環(huán)系育種方法；（2）群體改良法：利用遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜的綜合品種或群體作為原始材料選育自交系時(shí)，可以采有兩種方法：一種是結(jié)合群體改良，在進(jìn)行輪回選擇的同時(shí)，分離自交系。另一種是按二環(huán)系育種方法直接分離自交系；（3）回交改良及定向復(fù)交綜合法；是改良自交系某些缺點(diǎn)的有效途徑；（4）單倍體育種：包括花藥培養(yǎng)、孤雄、孤雌生殖法；（5）誘變育種：采用射線處理玉米種子、花粉、幼苗使之產(chǎn)生變異；（6）配子選擇法和聚倉(cāng)改良方法：前者因其程序較繁瑣，后者因其局限性，一向較少采用。（7）生物育種技術(shù)：80年代以來(lái)，特別在90年代中，分子生物技術(shù)在玉米育種中得到廣泛的應(yīng)用。分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)廣泛用于玉米遺傳育種研究。

6.小結(jié)

在一定條件下，用于遺傳多樣性的研究，可鑒別玉米種質(zhì)的多樣性和差異；用于qtls的研究，可以探明受多基因控制的玉米產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的基因座位效應(yīng)和效應(yīng)，認(rèn)識(shí)雜種優(yōu)勢(shì)的機(jī)理；用于基因定位，可以進(jìn)行基因克隆制作精確的玉米基因圖譜，最終可能破譯玉米的全部遺傳密碼，調(diào)控玉米性狀的遺傳行為。隨著分子生物技術(shù)不斷改進(jìn)和完善，必將更廣泛地用于玉米遺傳育種的研究之中，促進(jìn)本學(xué)科的創(chuàng)新與發(fā)展。 [科]

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