淺談提高玉米育種效率的關(guān)鍵及措施

張闊+甄善繼

摘 要：近年來，我國玉米產(chǎn)業(yè)體系的健全完善推動著我國玉米育種理論和技術(shù)路線的革新，并在減少農(nóng)民投入和提高玉米生產(chǎn)效率方面取得了顯著的實(shí)踐成果。本文首先介紹了提高玉米育種效率存在的問題，其次提出了提高玉米育種效率的措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：玉米；育種效率；技術(shù)；措施

玉米是全世界總產(chǎn)量最高的糧食作物，也是我國最主要的糧、飼作物，隨著人口數(shù)量的增長，玉米的市場需求量將持續(xù)增加[5]?，F(xiàn)有玉米品種的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)需求間的供需缺口逐年增大[6]。未來玉米產(chǎn)量的持續(xù)增加仍然是保障糧食安全的重要途徑[7]。研究表明玉米產(chǎn)量的提高只能依靠品種的改良和栽培技術(shù)的優(yōu)化[8]，在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)條件的影響下，我國已經(jīng)形成了較為完善的玉米產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)了育種方向轉(zhuǎn)型的基本成功，但在長期的育種理論、育種方向、育種技術(shù)路線倒退徘徊的時期內(nèi)，我國玉米育種技術(shù)仍無法滿足不斷增長的社會需求玉米生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)以幫助農(nóng)戶減少種植成本和提高生產(chǎn)效率為根本。而我國的玉米育種多延續(xù)傳統(tǒng)專家式育種模式，比經(jīng)驗(yàn)考眼力，相交于美國的“二群論”和生物技術(shù)輔助育種效率相差甚遠(yuǎn)。針對目前國內(nèi)育種效率低、系統(tǒng)性差等問題筆者以提高育種效率為目標(biāo)，通過比對現(xiàn)有國內(nèi)的研究進(jìn)展，對高效育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及措施提出以下幾方面的思考，以期為我國的育種效率提高提供技術(shù)指導(dǎo)和借鑒。

1 提高玉米育種效率的關(guān)鍵

1.1 改良種質(zhì)

當(dāng)前，玉米產(chǎn)業(yè)體系的健全推動了玉米育種商業(yè)化發(fā)展，玉米育種的商業(yè)競爭十分激烈，創(chuàng)新型種質(zhì)迅速積累，玉米育種開始向簡單化、程序化模式轉(zhuǎn)變，育種的效率和競爭力有了極大提高。但我國由于長期受到“坍塌式”育種操作，導(dǎo)致玉米自交系間的關(guān)系越來越模糊，雜交育種的優(yōu)勢群之間的差距不斷縮小，另外，我國玉米自交系與雜交系的綜合農(nóng)藝性狀普遍較差，除此之外還存在一些隱性的差距，例如對于氮和水等資源利用率較低，從而嚴(yán)重影響著我國玉米育種的效率，影響了育種種子的品質(zhì)。因此，要想提高玉米育種的效率，就要將自交系和雜交系2個雜種優(yōu)勢群向兩邊推，利用循環(huán)育種、積累一般配合力與相關(guān)的基因加性效應(yīng)，構(gòu)建起商業(yè)育種技術(shù)路線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)玉米育種的改良種質(zhì)，提高玉米育種的效率。

1.2 循環(huán)育種

循環(huán)育種是育種的關(guān)鍵程序，其作為商業(yè)育種的主流技術(shù)，通過結(jié)合分子育種、突變育種、DH育種和雄性不育等育種方法來進(jìn)行育種操作，通過初步培育出優(yōu)良種質(zhì)來建立起正確的育種流程，沿著循環(huán)育種向兩邊推促使玉米育種管理的簡單化和程序化，通過加強(qiáng)自主創(chuàng)新來構(gòu)建商業(yè)育種流程的核心技術(shù)，從而提高玉米育種的效率和品質(zhì)。

2 提高玉米育種效率的措施

2.1 選擇適合的育種方法

育種方法的選擇直接影響著玉米育種的效率，因此在選擇育種方法時要根據(jù)所選材料的基礎(chǔ)特性，要結(jié)合研究者的經(jīng)驗(yàn)并充分利用育種條件來選擇，當(dāng)前提出的育種方法主要有群體改良的輪回選擇法與逆境選擇、二環(huán)系育種法與密植育種選擇、單倍體誘導(dǎo)系選育玉米自交系以及現(xiàn)代生物育種技術(shù)。

（1）二環(huán)系育種法與密植育種選擇法

二環(huán)系育種法操作簡單且效果較好，其適用于所選材料為單交種或商品雜交種，通過利用一個單交種作為選系的原始材料來實(shí)現(xiàn)連續(xù)多代的自交，選出含優(yōu)良基因的自交系，從而提高育種效率。此外，二環(huán)系育種與種植密度有一定關(guān)聯(lián)，在育種初期可以適當(dāng)降低密度，去雜去劣保留葉片較少且挺直的植株，然后逐代增加種植密度。

（2）單倍體誘導(dǎo)系選育玉米自交系法

這種育種方法主要利用自然發(fā)生或人工培育的單倍體植株，經(jīng)人工或自然加倍獲得純合的二倍體植株，再從中進(jìn)行自交系選育。單倍體誘導(dǎo)系選育自交系是玉米育種極其有效的方法，其能夠加快選育進(jìn)程、提高育種效率，并獲得純合品系。但當(dāng)前我國在這方面理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較為缺乏，仍需進(jìn)一步加大研究投入。

（3）群體改良的輪回選擇法與逆境選擇法

輪回選擇法和逆境選擇法是群體改良的常用方法，其中輪回選擇法能夠避免因自交而導(dǎo)致有利基因的丟失以及攜帶過多不利基因等缺點(diǎn)，其通過在1個雜種群體中選擇具有目標(biāo)性狀的個體做親本進(jìn)行互交重組形成一個新的群體，再從新群體中進(jìn)行篩選進(jìn)入下一個輪回周期進(jìn)行培育，是典型的循環(huán)育種，有利于增加品種中的優(yōu)質(zhì)基因，提高群體的平均產(chǎn)量和綜合性狀。逆境選擇法主要針對品種在逆境中所形成的良好農(nóng)藝性狀，即在雜草、鹽堿、病蟲害和旱澇等地區(qū)表現(xiàn)出良好的農(nóng)藝性狀。

（4）現(xiàn)代生物育種技術(shù)

生物技術(shù)應(yīng)用于玉米育種領(lǐng)域較為廣泛和成熟的主要有分子標(biāo)記和轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)，其不僅提高了玉米育種品種的品質(zhì)，還在抗病蟲害、抗除草劑等方面起著重要作用。

2.2 明確育種目標(biāo)

玉米育種的基本目標(biāo)是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆，在實(shí)踐過程中首先要根據(jù)種植環(huán)境和選育良種的實(shí)際情況來明確具體的性狀，制定明確的性狀指標(biāo)，通過對綜合性狀的選擇來制定育種目標(biāo)。育種目標(biāo)要具備可操作性和指導(dǎo)性，要根據(jù)當(dāng)?shù)鼗驀疑a(chǎn)發(fā)展的需求來制定目標(biāo)。

如高產(chǎn)是指群體的產(chǎn)量，其與單株的種植密度和單產(chǎn)有關(guān)系，而種植密度又受到株型、根系和環(huán)境等影響；優(yōu)質(zhì)不僅指品種的品質(zhì)，還包含了其產(chǎn)量和使用范圍，要求品質(zhì)起到解決不同需求的作用；抗逆性主要指品種自身具有的抗病害能力和環(huán)境適應(yīng)性的大小，具備生物與非生物脅迫的抗性或耐性的程度。

2.3 玉米種質(zhì)的選擇

優(yōu)良的種質(zhì)是培育良好品種的基礎(chǔ)，因此在選擇玉米種質(zhì)時，要加強(qiáng)對地方玉米種質(zhì)的利用，通過廣泛選擇地方品種來重組大群體選系，以提高種質(zhì)篩選優(yōu)系的幾率，提高培育品種的地方適應(yīng)性和抗逆性。此外，要堅(jiān)持創(chuàng)新意識和與時俱進(jìn)意識，通過從其他國家或地區(qū)引進(jìn)玉米品種或類型來集中反映出玉米的遺傳多樣性，為改良本地品種提供重要材料，進(jìn)一步擴(kuò)增遺傳基礎(chǔ)，改進(jìn)農(nóng)藝性狀。

2.4 構(gòu)建雜種優(yōu)勢群和優(yōu)勢模式

實(shí)踐證明，準(zhǔn)確地劃分雜種優(yōu)勢群可以真實(shí)地反映自交系的遺傳背景，有助于自交系改良和雜交種選配，可以大大減少組合選配的盲目性，減少配合力測定的工作量，提高育種的工作效率。雜種優(yōu)勢群的劃分因研究目的、研究方向、所選材料的不同需要人為進(jìn)行劃分。因此，在選育前期要對自交系進(jìn)行雜種優(yōu)勢群劃分，要充分考慮到期生育期、粒色等農(nóng)藝性狀。目前，我國學(xué)者將常用的自交系劃分為4個或5個類群，但劃分的雜種優(yōu)勢群過多會影響到育種的效率和品質(zhì)，其主要在選配雜交組合時往往會遺漏部分優(yōu)秀的雜交組合，從而降低育種的效率。因此綜合當(dāng)前各類研究可以總結(jié)出：運(yùn)用“3群法”和“三角形”雜種優(yōu)勢群模式有利于優(yōu)良雜交組合的選配，有利于提高玉米育種的效率。

3 結(jié)語

玉米育種是一項(xiàng)長期的科研投入，各研究所和企業(yè)要加大對培育研究的資金投入，要積極引進(jìn)國外優(yōu)良品種，結(jié)合實(shí)際情況制定科學(xué)有序的培育體系，才能促使玉米育種管理的簡單化和程序化，加快選育的進(jìn)程、提高選育的效率。

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作者簡介：

張闊，女，漢族，1983年出生，黑龍江省哈爾濱人，畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)，農(nóng)業(yè)信息工程專業(yè)，碩士研究生，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)科研工作。