提高玉米育種效率的技術(shù)途徑及方法分析

李素榮

（河南金博士種業(yè)股份有限公司獻(xiàn)縣分公司，河北 滄州 062250）

玉米是我國的主要糧食作物之一，是決定我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的重要因素，提高玉米育種的效率能夠有效地促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。生物科技的發(fā)展為玉米育種提供了新的方式，提高了玉米的總產(chǎn)量和生長質(zhì)量，結(jié)合國內(nèi)外玉米育種經(jīng)驗和先進(jìn)的生物科技技術(shù)培養(yǎng)出優(yōu)良的玉米品種，為我國玉米生產(chǎn)和糧食安全奠定良好的基礎(chǔ)。提高玉米育種效率已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)科學(xué)家的首要工作目標(biāo)之一，受到黨和國家的高度重視，所以探索提高玉米育種效率的方法已經(jīng)成為了重中之重。玉米高質(zhì)量生產(chǎn)能夠滿足我國人民對糧食作物的需求，促進(jìn)我國糧食安全以及畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。對我國現(xiàn)有的玉米育種技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，研究符合我國玉米生長環(huán)境的育種方式，調(diào)整玉米育種的目標(biāo)，選育出符合我國玉米生產(chǎn)環(huán)境的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種，有效地提高我國玉米育種的水平[1]。

1 玉米育種目標(biāo)

隨著生物科技的快速發(fā)展，種植業(yè)的市場競爭已經(jīng)轉(zhuǎn)化成品種和研發(fā)實力的競爭，擁有優(yōu)質(zhì)的種植品種便擁有了市場。目前，我國玉米育種事業(yè)的競爭者主要是國外大部分種植業(yè)巨頭，他們手中掌握著先進(jìn)的育種模式和豐富的育種經(jīng)驗。我國相關(guān)工作人員在開展玉米育種工作中，可以充分了解和研究國外公司的育種技術(shù)和模式，找出我國在玉米育種事業(yè)中的問題和不足，仔細(xì)研究我國玉米生長的環(huán)境，創(chuàng)造出適合我國生產(chǎn)的玉米育種方法，促進(jìn)我國玉米育種事業(yè)的快速發(fā)展。玉米育種目標(biāo)的實現(xiàn)，需要農(nóng)業(yè)資源和創(chuàng)新技術(shù)的高度整合，形成符合國情發(fā)展和市場化需要的產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈，以提高玉米育種效率為企業(yè)目標(biāo)，運用現(xiàn)代技術(shù)來減少資源的浪費，真正實現(xiàn)玉米育種事業(yè)工廠化研發(fā)流水線。

2 提高玉米育種效率的價值

玉米是我國主要農(nóng)作物之一，在解決人民群眾溫飽問題、保證糧食安全和供給畜牧業(yè)飼料等方面都發(fā)揮著十分重要的價值和意義，促進(jìn)了我國社會經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，是我國糧食增產(chǎn)的主力軍之一。從中華人民共和國成立至今，通過幾代農(nóng)業(yè)科學(xué)家的不斷努力已經(jīng)大大提高了玉米育種的效率，豐富多樣的優(yōu)良玉米品種提高了玉米的產(chǎn)量，滿足了社會生產(chǎn)和人民群眾的生活需要，對提高我國玉米產(chǎn)業(yè)競爭力有十分重要的影響。目前，我國的玉米育種品種已經(jīng)達(dá)到上千種，這些玉米育種品種符合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境，具有較強的抗逆性和抗病力，為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。所以，探索提高玉米育種效率的技術(shù)和方法，能夠有效地促進(jìn)我國社會和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，提高我國在世界上的地位。提高玉米育種的效率將先進(jìn)的生物技術(shù)應(yīng)用到玉米育種工作中，為玉米育種開辟了新的育種途徑，所研發(fā)出的高品質(zhì)、抗病力強的玉米品種，避免了由于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境對玉米造成減產(chǎn)的問題，有效地提高了玉米的產(chǎn)量，保障了我國的糧食安全和畜牧業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。提高玉米育種效率是提高玉米產(chǎn)量的有效途徑之一，運用先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)探索出符合我國農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的玉米育種方法，來保障我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

3 提高玉米育種效率面臨的挑戰(zhàn)

3.1 玉米育種目標(biāo)不夠明確

玉米育種目標(biāo)不明確是開展提高玉米育種效率工作所面臨的挑戰(zhàn)之一。我國地域遼闊，在不同地區(qū)玉米的生長環(huán)境和種植土壤存在著較大的差異，導(dǎo)致適合在本區(qū)域內(nèi)生長的優(yōu)質(zhì)玉米品種無法在其他區(qū)域得到相同的效果，對開展提高玉米育種效率工作的農(nóng)業(yè)科研人員造成了一定的阻礙。玉米的生長對于環(huán)境、氣候因素要求很高，極易受到不良環(huán)境氣候因素的影響，沒有明確的育種目標(biāo)會導(dǎo)致科研人員無法合理地開展玉米育種工作，從而不能創(chuàng)造出符合理想效果的優(yōu)質(zhì)品種，抑制了玉米育種效率提高工作開展的進(jìn)程[2]。

3.2 玉米育種資源缺少創(chuàng)新

由于目前我國在開展玉米育種工作中所運用到的玉米品種資源沒有較強的創(chuàng)新性，造成所孕育出的優(yōu)質(zhì)玉米品種推廣面積不足、適應(yīng)范圍較窄等問題，對玉米育種工作的開展造成了不利影響。在玉米自交系方面，玉米育種工作人員主要采用系譜法、二環(huán)系等方法，雖然在短時間內(nèi)可以促進(jìn)新自交系選育工作的有效開展，但隨著時間的加長，所孕育出的玉米品種遺傳缺陷問題也逐漸凸顯，無法實現(xiàn)玉米雜交種選育的目標(biāo)。根據(jù)生物遺傳學(xué)和玉米育種實踐表明，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的玉米品種是以種質(zhì)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，培育高水平的自交系，通過組合選配來促進(jìn)玉米雜種優(yōu)勢水平的發(fā)展和提高。但是在我國提高玉米育種效率工作開展中，玉米育種的資源缺少一定的創(chuàng)新性，對現(xiàn)階段我國玉米種植業(yè)進(jìn)行調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，在黃淮海地區(qū)所種植的玉米品種遺傳單一化問題日益嚴(yán)重，在創(chuàng)新的道路上無法突破，缺少優(yōu)質(zhì)的玉米高產(chǎn)育種，已經(jīng)引起了國家對黃淮海地區(qū)現(xiàn)存玉米品種缺少創(chuàng)新性的重視。在20 世紀(jì)50～70 年代，我國已經(jīng)從國外引入了C103、Oh43 等玉米優(yōu)良自交系，在進(jìn)入21 世紀(jì)后，美國先進(jìn)的玉米育種公司在我國玉米主產(chǎn)區(qū)推廣了先玉508、先玉33b75等品種，這些品種是美國育種專家所創(chuàng)造出的優(yōu)良種質(zhì)，擁有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、脫水快等種植優(yōu)點，是創(chuàng)新我國玉米育種資源的首選材料。因此，要想提高玉米育種的效率，應(yīng)對現(xiàn)存的玉米育種資源進(jìn)行創(chuàng)新，將多種優(yōu)秀基因融合到一起來創(chuàng)新出新的玉米優(yōu)良品種，為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)[3]。

3.3 玉米育種技術(shù)不足

隨著生物科學(xué)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，我國在提高玉米育種效率工作的開展中運用先進(jìn)的生物科學(xué)技術(shù)，取得了一定的優(yōu)異成績。但由于目前我國育種工作中所運用到的育種技術(shù)還有待提高，部分農(nóng)業(yè)研究人員的能力較低，缺少先進(jìn)的玉米育種研究設(shè)備，抑制了玉米育種工作的開展。對目前我國玉米育種工作進(jìn)行調(diào)查可以得知，傳統(tǒng)的育種方式仍在玉米育種工作中占據(jù)主要的地位，沒有在工作中完全應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，對玉米育種效率的提高帶來了較大的不利影響。

3.4 玉米育種領(lǐng)域管理混亂

玉米育種領(lǐng)域管理制度較為混亂，是提高玉米育種效率工作開展中所面臨的挑戰(zhàn)之一。玉米育種領(lǐng)域較為混亂是指在我國玉米農(nóng)業(yè)市場中玉米品種出現(xiàn)多樣復(fù)雜的特點，玉米品種管理制度也存在著一定的漏洞和缺陷，導(dǎo)致玉米育種市場出現(xiàn)混亂的現(xiàn)象。由于玉米育種工作缺少明確的管理規(guī)章制度，部分非玉米育種的公司在利益的誘惑下也加入到了市場競爭中，對一些專門開展玉米育種的公司造成了一定的影響。這些非玉米育種的公司加入到玉米育種企業(yè)的競爭中，擾亂了玉米育種領(lǐng)域的管理秩序，對玉米育種技術(shù)的提高和發(fā)展造成了一定的阻礙。

4 提高玉米育種效率的技術(shù)途徑方法

4.1 建立科學(xué)的玉米育種生長環(huán)境

為保證提高玉米育種效率工作能夠正常地開展，農(nóng)業(yè)科研人員應(yīng)建立一個科學(xué)合適的玉米育種環(huán)境，以提高玉米育種的成活率為目標(biāo)，使育種在科學(xué)的環(huán)境內(nèi)能夠快速地吸收土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)，為玉米育種生長提供良好的水分和光照，來保障玉米育種能夠良好地生長。在玉米育種工作中可以建立一個旱圃，旱圃中時刻為玉米育種的生長提供干旱和低氮的環(huán)境，提高玉米育種的抗逆性和抗旱性。農(nóng)業(yè)研究工作者需要根據(jù)我國不同地域的土壤、氣候、光照、水分等因素建立旱圃，為玉米育種選擇一個科學(xué)合適的生長環(huán)境，對各個旱圃玉米育種生長中的變化定期進(jìn)行記錄和數(shù)據(jù)研究，來選擇適合玉米育種生長的旱圃，培養(yǎng)出具有抗旱、抗逆能力的玉米品種。為了降低玉米育種的培育難度，農(nóng)業(yè)研究工作者也可以運用先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來還原玉米生長的真實環(huán)境，使玉米育種可以更好地適應(yīng)培育環(huán)境，提高玉米育種抗病蟲害的能力，有效地增強玉米育種的成活率，為提高玉米育種效率奠定環(huán)境基礎(chǔ)。我國農(nóng)業(yè)工作者在建立科學(xué)的玉米育種生長環(huán)境中，引進(jìn)了國外先進(jìn)的育種經(jīng)驗，再結(jié)合我國的氣候、土壤等變化，建立出適合我國玉米育種生長的旱圃，為玉米育種技術(shù)提供了一個過渡平臺，減少了玉米育種的失敗概率。在科學(xué)建立的旱圃中，農(nóng)業(yè)研究者應(yīng)對玉米育種所需要的水分和光照進(jìn)行研究，遵循玉米水分灌溉的規(guī)律，運用現(xiàn)代信息技術(shù)對其補充水分，為玉米育種生長提供一個較為干旱的環(huán)境，來提高玉米育種由于干旱原因?qū)ζ湓斐傻挠绊?，培養(yǎng)出抗干旱、抗逆性的高質(zhì)量玉米品種[4]。

4.2 加快改良玉米育種質(zhì)量速度

加快改良玉米育種質(zhì)量的速度是提高玉米育種效率的技術(shù)途徑之一，我國目前的玉米育種多為單交種種植，育種效率較低仍存在著一些問題需要改進(jìn)。由于我國的國土面積較大，不同區(qū)域的不同種植土壤和氣候影響著玉米的生長，因此，要想加快改良玉米育種質(zhì)量的速度，就應(yīng)針對不同區(qū)域和氣候選擇多樣化的育種方式，來提高玉米育種的效率。例如，在培育北方種植的玉米種子時可以以抗寒、耐旱為育種標(biāo)準(zhǔn)，在南方以培養(yǎng)高質(zhì)量、高產(chǎn)、抗病為育種標(biāo)準(zhǔn)，培育出符合當(dāng)?shù)胤N植環(huán)境和氣候的高質(zhì)量玉米種子，為商業(yè)化玉米育種事業(yè)的開展提供大力支持。在提高玉米育種效率工作開展中，農(nóng)業(yè)科學(xué)家可以選取亞熱帶和熱帶的玉米育種及低緯度地區(qū)的自交系，因為這些玉米育種的材料改良程度較低，可以從以下3 個方面來進(jìn)行科學(xué)的玉米育種。一是可以通過提高玉米種子對周圍光的敏感性進(jìn)行改良，使玉米育種充分適應(yīng)我國氣候環(huán)境所需要的陽光，對我國玉米育種長期儲量有十分重要的積極影響。二是遵循玉米育種中雜糧優(yōu)勢的原則，將亞熱帶自交系與溫帶系進(jìn)行雜交，從而生產(chǎn)出半抑制群體來進(jìn)行玉米育種的改良，可以在短期內(nèi)對玉米基因頻率進(jìn)行利用，創(chuàng)造出具有多樣性的玉米品種，來加強玉米在不同區(qū)域內(nèi)種植的生存程度。三是利用玉米育種中雜種優(yōu)勢來合成高質(zhì)量、高產(chǎn)量的玉米品種群體，來提高自交系育種水平。在提高玉米育種效率工作的開展中，我國應(yīng)將自身的玉米遺傳學(xué)和美國所倡導(dǎo)的雜交組合理念進(jìn)行融合，培育出適合我國氣候環(huán)境生長的高質(zhì)量玉米品種，確立新的創(chuàng)新技術(shù)路線，來實現(xiàn)提高我國玉米育種效率的目標(biāo)。

4.3 創(chuàng)新玉米育種效率提升技術(shù)

在提高玉米育種效率中，創(chuàng)新技術(shù)是提高玉米育種效率的關(guān)鍵手段之一。輪回選擇技術(shù)是目前在玉米育種技術(shù)研究中，提高玉米育種效率的主要途徑之一，能夠快速地對玉米育種的質(zhì)量進(jìn)行分析，主要運用于玉米育種的篩選過程中。我國在玉米育種工作的開展中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了輪回選擇技術(shù)，但隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，玉米育種也經(jīng)歷著不斷的改良和雜交，輪回選擇技術(shù)的運用已經(jīng)滿足不了篩選玉米育種質(zhì)量工作的需求，導(dǎo)致輪回選擇技術(shù)無法對玉米育種進(jìn)行準(zhǔn)確的篩選。所以，為提高玉米育種的效率，應(yīng)對輪回選擇技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和改革，使其能夠更好地在篩選玉米育種質(zhì)量工作中發(fā)揮出其價值和意義。輪回選擇技術(shù)是在20 世紀(jì)90 年代被發(fā)明出來的，在研究玉米育種的過程中，研究者通過輪回選擇技術(shù)與玉米育種雜交技術(shù)相融合，調(diào)整玉米育種的基因，來獲得更多的玉米育種品種種類，有效地增加了玉米育種基因的多樣性。玉米育種雜交技術(shù)為玉米育種的研究創(chuàng)造了多種可能性，通過農(nóng)業(yè)研究者的努力，對雜交出的玉米育種進(jìn)行種植和數(shù)據(jù)記錄，研究出符合我國氣候環(huán)境所生長的高質(zhì)量玉米品種，多次研究數(shù)據(jù)分析也增強了試驗的合理性。但由于在玉米育種前期的研究中，研究設(shè)備和科學(xué)技術(shù)還存在一定的不足，導(dǎo)致研究結(jié)果可能會出現(xiàn)誤差，對輪回選擇技術(shù)進(jìn)行升級和創(chuàng)新，能夠有效地避免誤差的產(chǎn)生，為提高玉米育種效率奠定良好的基礎(chǔ)。根據(jù)我國不同區(qū)域內(nèi)的土壤氣候變化，農(nóng)業(yè)研究者運用輪回選擇技術(shù)培育出相對應(yīng)的玉米育種，了解目前輪回選擇技術(shù)存在的問題和缺陷，并及時進(jìn)行創(chuàng)新和研究，有效地提高了玉米育種的效率和質(zhì)量。提高玉米育種的效率可以擴大玉米育種的雜交范圍，為雜交試驗提供更多樣化的玉米品種，從而促進(jìn)玉米育種產(chǎn)量和效率的提高，保障我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

4.4 采用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)

當(dāng)前提高玉米育種效率的主要先進(jìn)技術(shù)之一是分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)。分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)是通過玉米育種進(jìn)行標(biāo)記和篩選，篩選出與目標(biāo)基因相聯(lián)系的中性標(biāo)記或者與目標(biāo)基因的功能直接關(guān)聯(lián)的功能標(biāo)記的品種，以準(zhǔn)確地選擇出符合要求的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種的基因。分子標(biāo)記輔助技術(shù)運用分子標(biāo)記可以快速的篩選出高質(zhì)量的玉米品種，例如：在運用分子標(biāo)注輔助選擇技術(shù)時，應(yīng)先記錄不同的玉米育種樣本，然后對所要檢測的玉米育種進(jìn)行分子標(biāo)記，在篩選過程中根據(jù)分子的變化來準(zhǔn)確地捕捉到玉米育種的變化情況。分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)的使用，可以使相關(guān)人員在篩選玉米品種時準(zhǔn)確地觀察到玉米育種中基因的變化情況，了解不同分子與目標(biāo)品種之間的反應(yīng)，為研究玉米育種基因品種和種植周期提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)在玉米育種工作中的應(yīng)用，促進(jìn)了玉米育種效率的提高，站在基因的角度對玉米育種的質(zhì)量和類型進(jìn)行優(yōu)化，篩選出適合在我國環(huán)境氣候生長的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種。

5 結(jié)束語

玉米作為我國重要的農(nóng)作物，對推動我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的影響。農(nóng)業(yè)科研人員應(yīng)對我國玉米育種面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行調(diào)查分析，選擇針對性的解決措施來促進(jìn)玉米育種效率的提高，滿足社會發(fā)展和人民群眾對玉米的需求?？梢酝ㄟ^建立科學(xué)玉米育種生長環(huán)境、加快改良玉米育種質(zhì)量速度、創(chuàng)新玉米育種效率、提升技術(shù)和采用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)4 個措施來有效地提高玉米育種的效率和質(zhì)量，培養(yǎng)出抗旱、抗病蟲害的高質(zhì)量玉米品種，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。