提高玉米育種效率的技術途徑

高瑞紅　王世榮　黃欣　劉玉紅

摘 要 隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，玉米育種技術從原來被動遵循客觀規(guī)律上升到了相對自由的境界，但不可否認也要尊重玉米發(fā)展的客觀規(guī)律?；诖耍饕治隽颂岣哂衩子N效率的幾點技術策略。

關鍵詞 玉米；育種技術；雜種優(yōu)勢

中圖分類號：S513 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）30-0-02

自從雜種優(yōu)勢技術被研究和推廣開來，我國的玉米產(chǎn)量潛力提高了4倍多。同時，美國玉米品種的產(chǎn)量潛力比我國要高出許多，在新形勢下，如何繼續(xù)提高玉米產(chǎn)量潛力，已經(jīng)成為人們應該思考的重大課題。那么，如何提高我國的玉米育種效率呢？

1 要明確玉米育種的目標

提高玉米育種效率，首先要明確育種的目標，讓玉米育種技術在目標的指導下有效進行。玉米育種的基本目標是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆。當然，也不能停留在這一般的目標基礎上，在遵循基本目標的同時，要結合具體的玉米形狀，明確出具體的形狀指標出來[1]。這里需要注意的是，制定目標是指對綜合形狀的選擇，如高產(chǎn)指的是群體的高產(chǎn)，是單位面積內(nèi)的生產(chǎn)總和。因此，高產(chǎn)不僅僅與個體產(chǎn)量有關，還與植株的密度息息相關，而植株密度又與株形、根系、柔韌度、環(huán)境等有關。優(yōu)質(zhì)和抗逆性指的是食用、飼用、工業(yè)用等品質(zhì)優(yōu)良，對于病蟲害、洪澇、旱災、高溫和嚴寒等具有一定抗性和耐性[2]。總之，要制定具體可行的玉米育種措施，品種要合理搭配，不僅要結合當?shù)氐牡乩項l件和氣候條件，還要符合國家生產(chǎn)發(fā)展的需要。

2 要科學選擇玉米種質(zhì)

玉米種質(zhì)如何，直接關系到玉米產(chǎn)量的高低，要科學選擇玉米種質(zhì)，就要廣泛地收集、整理、改良和利用各種資源，有效挖掘潛力，提高玉米種子質(zhì)量。首先，要充分利用地方的玉米種質(zhì)。地方的玉米種質(zhì)中有一些優(yōu)良的形狀，因為它們對當?shù)鬲毺氐纳鷳B(tài)地理環(huán)境有了一定的適應性，無論是在產(chǎn)量上還是抗病上都有很大的利用價值。因此，選擇玉米種質(zhì)，要打破區(qū)域界線，廣泛收集地方品種，并重組大群體選系，提高篩選優(yōu)質(zhì)品種的概率。當然，利用地方品種資源要注意鑒定、篩選和評價工作的科學性。其次，要充分利用外來優(yōu)良玉米種質(zhì)。外來的玉米種質(zhì)資源也是非常豐富的，它們從其他國家和地區(qū)引入，反映了各個原產(chǎn)地的生態(tài)特點和種植特點，雖然在適應性、形狀和遺傳基礎等方面有一些差異，但是有效運用外來種質(zhì)，可以拓增遺傳基礎，改善種子性狀。筆者認為，在我國北方的玉米育種中，可以引進美國、加拿大、歐洲的種質(zhì)，因為它們同處于北半球溫帶地區(qū)，光周期和氣候條件都比較相似，也大大節(jié)約了種子改良的過程。通過多年的育種經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，如果引用外來熱帶、亞熱帶的玉米種質(zhì)，首先應該先了解玉米系譜的來源和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，還要對他們進行雜種優(yōu)勢群的有效劃分，以便選擇適應當?shù)貧夂蚝偷乩項l件栽種的玉米種子。例如，我國云南省引進了南非和泰國的熱帶、亞熱帶玉米自交系、雜交種和群體等，他們有著我國玉米種質(zhì)不同的遺傳變異，持綠期較長、根系發(fā)達、莖稈堅韌等，如果將這些品種引入我國玉米種質(zhì)中來，也能夠大大拓展玉米種質(zhì)的遺傳多樣性，促進了我國的玉米改良、擴增和創(chuàng)新。

3 要構建雜種優(yōu)勢群和雜種優(yōu)勢模式

在選擇玉米種質(zhì)時，準確地劃分雜種優(yōu)勢群可以真實反映自交系的遺傳背景，促進了自交系的改良和雜交種的選配，大大減少了種子選配的盲目性。此外，玉米種質(zhì)的拓增、改良和創(chuàng)新也應該尊重雜種優(yōu)勢群的原則，只有這樣才能夠避免資源的浪費。在同一個雜種優(yōu)勢群內(nèi)自交系的雜種優(yōu)勢不突出，而在不同的雜種優(yōu)勢群內(nèi)就比較容易構建雜種優(yōu)勢模式，也比較容易選出雜種優(yōu)勢較強的雜交組合，這時優(yōu)勢就比較明顯了。因此，在選育玉米種質(zhì)的時候，要對自交系進行雜種優(yōu)勢群的劃分。其實，雜種優(yōu)勢群并不真正存在于自然界中，只是人們?yōu)榱烁玫剡x育品種人為地將自交系劃分為成不同的雜種優(yōu)勢群，因為研究的目的、方法和材料不同，也可以劃分成不同的雜種優(yōu)勢群。需要注意的是，雜種優(yōu)勢群劃分得太多，在選配雜交組合時很容易漏掉一些比較優(yōu)秀的雜交組合。因此，對于選擇育種也是不利的，而雜種優(yōu)勢群劃分得太少，也增多了育種的工作量和盲目性，工作效率也不明顯。筆者認為，可以將玉米自交系劃分為3個雜種優(yōu)勢群，有效地避免劃分優(yōu)勢群過少或者過多的問題。

4 要科學選擇玉米育種的方法

選擇何種玉米育種方法，直接影響了玉米育種的效率和結果，而選擇育種方法不僅要結合個人經(jīng)驗和條件，還要結合材料的特點。首先，采用群體改良的輪回選擇方法。群體改良中最常用的方法就是輪回選擇法，從理論上來說，只要育種涉及的群體足夠大，就可能選擇到所有滿足目標性狀的基因型。但是從事實上來說，可以利用的群體比較很有限，只有不斷淘汰不良基因和選擇有利基因，才可以達到滿意的目標。輪回選擇法避免了有利基因的丟失，也避免了不利基因的攜帶，該方法主要是在一個雜種群體中選擇具有目標性狀的個體做出親本進行交互重組，當其組成一個新群體后，又在這個新群體中鑒定選擇重新進入下一輪周期，如此往復，不斷增加雜種群體中的有利基因，不斷淘汰雜種群體中的不利基因，因而提高了群體的產(chǎn)量效果。其次，采用二環(huán)系育種法。二環(huán)系育種法適用于單交種或者商品雜交種的育種選擇，該方法比較簡單且方便，它主要是用一個單交種連續(xù)多帶自交，選出含有優(yōu)良基因的自交系。但是，因為每一個育種家會結合自己的需要來選擇單交種，被選中的材料是多樣的，二環(huán)系育種法是不會導致遺傳基礎變窄的。最后，采用單倍體誘導系選育玉米自交系方法。該方法利用自然發(fā)生或人工培育的單倍體植株，經(jīng)過自然和人工加倍獲得純合二倍體植株，再進行選育自交系，這種方法既提高了選育的效率，也加快了選育進程，是非常重要的玉米選育方法。最后，采用現(xiàn)代生物育種技術?，F(xiàn)代生物育種技術中比較實用的是分子標記和轉基因育種技術。分子標記方法主要運用于種子的純度鑒定、種子遺傳多樣性的分析、基因定位、雜種優(yōu)勢預測、劃分等，大大提高了育種的效率。而轉基因技術是玉米育種的重要途徑，可以根據(jù)要求的目標形狀選擇合適的基因?qū)胄枰牧嫉淖魑镏?，達到預期效果，但這一方法投資較大，收益卻是不一定的，這一方法還處于不斷地研究和探索中。

參考文獻

[1]陳彥惠，王利明，戴景瑞.熱帶、亞熱帶自交系與中國溫帶玉米種質(zhì)雜交種的研究和利用[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2000，5（1）.

[2]李新海，徐尚忠，李建生，等.CIMMYT群體與中國骨干玉米自交系雜種優(yōu)勢關系的研究[J].作物學報，2001，27（5）.

（責任編輯：劉昀）