提高玉米育種效率的技術(shù)路徑及對(duì)策探討

丁健 黃欣 武小平

摘 要 近年來(lái)，我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)體系的健全完善推動(dòng)著我國(guó)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。針對(duì)提高玉米育種效率的技術(shù)路徑及對(duì)策進(jìn)行簡(jiǎn)要探討，以供相關(guān)研究人員分享借鑒。

關(guān)鍵詞 玉米；育種效率；技術(shù)路徑

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2016）09-0-02

玉米是全世界總產(chǎn)量最高的糧食作物，因其極高的能源價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和食用保健價(jià)值被廣泛種植，是我國(guó)主要的糧食作物、飼料作物和工業(yè)原料，但在長(zhǎng)期的育種理論、育種方向、育種技術(shù)路線倒退徘徊的時(shí)期內(nèi)，我國(guó)玉米育種技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)發(fā)展的需求。在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件的影響下，我國(guó)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，玉米生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向以幫助農(nóng)戶減少種植成本和提高生產(chǎn)效率為根本[1]。

1 玉米育種效率提高的技術(shù)關(guān)鍵

1.1 改良種質(zhì)是育種效率提高的主要途徑

當(dāng)前，我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)體系的健全推動(dòng)了玉米育種商業(yè)化發(fā)展，玉米育種的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，創(chuàng)新型種質(zhì)迅速積累，玉米育種開(kāi)始向簡(jiǎn)單化、程序化模式轉(zhuǎn)變，育種的效率和競(jìng)爭(zhēng)力有了極大提高。但我國(guó)由于長(zhǎng)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(lái)越模糊，雜交育種的優(yōu)勢(shì)群間距不斷縮小，再加上我國(guó)農(nóng)業(yè)育種者更加重視農(nóng)藝性狀，忽視了自交系與雜交系的綜合農(nóng)藝性狀普遍較差且存在巨大差距，對(duì)于氮和水等資源利用率較低，從而嚴(yán)重影響著我國(guó)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(gè)雜種優(yōu)勢(shì)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)來(lái)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)育種是育種產(chǎn)業(yè)化的重要手段

育種程序的關(guān)鍵是循環(huán)育種，其作為商業(yè)育種的主流技術(shù)，通過(guò)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(lái)進(jìn)行育種操作，通過(guò)初步培育出優(yōu)良種質(zhì)來(lái)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(jiǎn)單化和程序化，通過(guò)加強(qiáng)自主創(chuàng)新來(lái)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具體對(duì)策

2.1 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(guò)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(lái)明確具體的性狀，制定明確的性狀指標(biāo)，通過(guò)對(duì)綜合性狀的選擇來(lái)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?guó)家生產(chǎn)發(fā)展的需求來(lái)制定目標(biāo)[2]。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，具備生物與非生物脅迫的抗性或耐性。

2.2 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(shí)，要加強(qiáng)對(duì)地方玉米種質(zhì)的利用，通過(guò)廣泛選擇地方品種來(lái)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(shí)和與時(shí)俱進(jìn)意識(shí)，通過(guò)從其他國(guó)家或地區(qū)引進(jìn)玉米品種或類型來(lái)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。

2.3 構(gòu)建雜種優(yōu)勢(shì)群和優(yōu)勢(shì)模式

實(shí)踐證明，準(zhǔn)確地劃分雜種優(yōu)勢(shì)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(cè)定的工作量，提高育種的工作效率。雜種優(yōu)勢(shì)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(duì)自交系進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)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(guó)學(xué)者將常用的自交系劃分為4個(gè)或5個(gè)類群，但劃分的雜種優(yōu)勢(shì)群過(guò)多會(huì)影響到育種的效率和品質(zhì)，其主要在選配雜交組合時(shí)往往會(huì)遺漏部分優(yōu)秀的雜交組合，從而降低育種的效率[3]。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(shì)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。

2.4 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(shí)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)和充分利用研究育種條件來(lái)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)。

2.4.1 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(guò)多不利基因等缺點(diǎn)，其通過(guò)在1個(gè)雜種群體中選擇具有目標(biāo)性狀的個(gè)體做親本進(jìn)行互交重組形成一個(gè)新的群體，再?gòu)男氯后w中進(jìn)行篩選進(jìn)入下一個(gè)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(duì)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。

2.4.2 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(jiǎn)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(guò)利用一個(gè)單交種作為選系的原始材料來(lái)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。

2.4.3 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?gòu)闹羞M(jìn)行自交系選育。單倍體誘導(dǎo)系選育自交系是玉米育種及其有效的方法，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(guó)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。

2.4.4 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)，其不僅提高而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。

3 結(jié)語(yǔ)

玉米育種是一項(xiàng)長(zhǎng)期的科研投入，各研究所和企業(yè)要加大對(duì)培育研究的資金投入，要積極引進(jìn)國(guó)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(jiǎn)單化和程序化，加快選育的進(jìn)程、提高選育的效率。

參考文獻(xiàn)

[1]李明順，謝傳曉，張世煌.提高玉米育種效率的技術(shù)途徑與策略[J].作物雜志，2007（1）.

[2]番興明，姚文華，黃云霄.提高玉米育種效率的技術(shù)途徑[A].全國(guó)轉(zhuǎn)基因技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用與安全管理交流研討會(huì)[C].2011.

[3]楊祖榮，周廣成.提高玉米商業(yè)育種效率的技術(shù)途徑[J].玉米科學(xué)，2008，16（6）.

（責(zé)任編輯：劉昀）