提高玉米育種技術(shù)途徑及效率的有效策略研究

郭祥勇

在新時(shí)期科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展背景下，我國(guó)種植業(yè)的技術(shù)也相繼實(shí)現(xiàn)了進(jìn)步。為更好地發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，提升農(nóng)業(yè)技術(shù)水平尤為重要。就玉米育種技術(shù)而言，提高其育種效率不僅有助于促進(jìn)玉米育種的專業(yè)化發(fā)展，還能夠在一定程度上降低玉米育種壓力。本文結(jié)合玉米育種技術(shù)現(xiàn)狀，就當(dāng)前玉米育種技術(shù)發(fā)展中的問題展開簡(jiǎn)要分析，提出玉米育種技術(shù)途徑以及提高玉米育種效率的具體策略，以供相關(guān)人員借鑒。

玉米是我國(guó)重要糧食作物，提升玉米育種效率，能夠更好地保障玉米品質(zhì)和產(chǎn)量，滿足我國(guó)人口糧食供給需求。如今，玉米育種技術(shù)已取得一定成果，從整體上來看，在育種技術(shù)發(fā)展中還存在一些困境。為有效提高玉米育種效率，仍需對(duì)玉米育種技術(shù)途徑與策略展開研究。只有把握好當(dāng)前玉米育種發(fā)展情況，明確當(dāng)下問題所在，才能夠更好地促進(jìn)玉米育種技術(shù)進(jìn)步，提出有效策略提高玉米育種效率。

一、當(dāng)前玉米育種技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

種植業(yè)是我國(guó)重要發(fā)展行業(yè)，隨著物質(zhì)生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，種植業(yè)技術(shù)也相應(yīng)得到了發(fā)展。其中，玉米育種技術(shù)已取得一定成果，不僅實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新，也有效增加了玉米育種收益。在增產(chǎn)增質(zhì)的同時(shí)，亦推動(dòng)了玉米育種發(fā)展。整體來看，玉米育種技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是技術(shù)成果突出；二是育種技術(shù)均衡發(fā)展。首先，在育種技術(shù)成果突出方面，表現(xiàn)為育種數(shù)量明顯增加、種質(zhì)改良擴(kuò)增受到重視、育種技術(shù)不斷突破等。目前，我國(guó)玉米品種已多達(dá)千種，且育種品種都已通過評(píng)審，不僅具備較強(qiáng)的抗病力，產(chǎn)量也相對(duì)較高，有較好的推廣前景。其中，部分品種屬于自交培育系列，既豐富了育種方式，也增加了品種數(shù)量。新時(shí)期，玉米育種經(jīng)驗(yàn)不斷成熟，通過積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)育種技術(shù)，玉米育種技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了有效進(jìn)步。不僅革新了傳統(tǒng)育種思想，也研發(fā)出了新品種，加之成效明顯，玉米育種技術(shù)亦逐漸被重視。另外，在時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)下，育種技術(shù)在廣泛應(yīng)用的同時(shí)，亦不斷突破與創(chuàng)新，如采取現(xiàn)代生物技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等運(yùn)用到玉米育種當(dāng)中。在這些先進(jìn)技術(shù)手段的加持下，玉米育種途徑不再受限，既能夠研發(fā)更多玉米品種，促進(jìn)玉米種植發(fā)展，也能夠產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的玉米，使玉米更具抗旱、抗?jié)?、抗風(fēng)、抗病力，有效解決玉米種植期間常見問題。

其次，在育種技術(shù)均衡發(fā)展方面，分子育種技術(shù)和基因育種技術(shù)與傳統(tǒng)玉米育種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了融合。經(jīng)長(zhǎng)期研究，這種技術(shù)方式已逐漸符合我國(guó)實(shí)情。同時(shí)，在現(xiàn)代化育種技術(shù)的靈活運(yùn)用下，各類資源的利用率都得到了一定調(diào)整，使玉米育種技術(shù)逐漸均衡化發(fā)展。

二、玉米育種技術(shù)發(fā)展中存在的問題

玉米育種技術(shù)在近年來雖得到快速發(fā)展，但在實(shí)際運(yùn)用期間還存在一些問題，對(duì)玉米育種產(chǎn)生了一定影響。具體而言，主要存在以下幾個(gè)問題：

1、氣候條件對(duì)玉米育種產(chǎn)生影響

自然環(huán)境因素是影響玉米育種、種植質(zhì)量和產(chǎn)量的直接影響因素。尤其在極端氣候條件下，育種效果更是不盡如人意。盡管將不同品種雜交組合，在特殊氣候條件下，其品種優(yōu)勢(shì)也無法有效發(fā)揮。

2、新品種不占市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)

新品種的培育并不能完全保障無質(zhì)量問題，且還會(huì)存在不符合審定標(biāo)準(zhǔn)的情況。如此一來，新品種則無法快速占據(jù)市場(chǎng)，也難以及時(shí)、順利地展開推廣工作。比如一些新品種玉米較為矮小，莖稈纖細(xì)，這就導(dǎo)致玉米易于出現(xiàn)倒伏的問題，從而影響玉米育種工作。

3、育種策略與市場(chǎng)發(fā)展不相符

玉米育種需要采取品種試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。目前在品種試驗(yàn)期間存在對(duì)市場(chǎng)因素忽視的問題，即未能詳細(xì)分析市場(chǎng)情況。比如，在試驗(yàn)玉米新品種的抗逆性、抗倒性等方面時(shí)，雖融入了新材料、借鑒了國(guó)外技術(shù)方法，但未能考慮當(dāng)下市場(chǎng)實(shí)際需要，導(dǎo)致培育品種品質(zhì)仍較為普遍。

4、存在較強(qiáng)地資源依賴性

技術(shù)進(jìn)步需要虛心學(xué)習(xí)先進(jìn)國(guó)家技術(shù)方法，但也因此造成對(duì)國(guó)外技術(shù)、資源過度依賴的問題，如注重引進(jìn)國(guó)外玉米育種資源，而忽視了內(nèi)部玉米育種工作進(jìn)度，致使國(guó)內(nèi)玉米育種新技術(shù)較為匱乏，不利于我國(guó)玉米育種技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

三、玉米育種技術(shù)途徑分析

1、種質(zhì)改良技術(shù)

目前我國(guó)玉米育種期間普遍存在資源利用率較低的問題，對(duì)此，在運(yùn)用玉米育種技術(shù)提升玉米育種效率時(shí)，則可采取改良玉米種子質(zhì)量的途徑解決，增強(qiáng)玉米種子抵抗力，培育出更具抗旱澇、抗病蟲害的新種子。在育種時(shí)，可選擇國(guó)外系統(tǒng)改良的玉米種子培育（國(guó)外玉米種子大部分都具備耐旱澇、產(chǎn)量高、耐密植、脫水快等特點(diǎn)），以改良國(guó)內(nèi)玉米種子質(zhì)量。除此之外，還可借助自然環(huán)境因素，選擇熱帶或亞熱帶中的自交系、群體等材料改良玉米種子質(zhì)量。但由于此類材料適應(yīng)性不高，因而在選擇之前需對(duì)其展開適應(yīng)性、光周期敏感性改良，確保其能夠滿足玉米育種需求。同時(shí)，在雜交模式基礎(chǔ)上，也可合成群體材料，以便自交系選育。如此，則可有效保障種子質(zhì)量以及育種效率。在改良時(shí)，可在商業(yè)雜交種中分離出二環(huán)系。比如，可將兩種不同種子合并，之后，再利用測(cè)驗(yàn)種子雜交，使其形成兩個(gè)次級(jí)的綜合種子。在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩個(gè)種子進(jìn)行二環(huán)系選育，并分離出二環(huán)系。通過這樣的方式，玉米種子質(zhì)量則可得到有效改良，從而提升玉米育種效率，不僅可優(yōu)化群體內(nèi)基因，亦是為后續(xù)雜交技術(shù)奠定了良好基礎(chǔ)。

2、分子標(biāo)記選擇技術(shù)

分子標(biāo)記技術(shù)能夠?qū)⑸飩€(gè)體或群體之間的DNA差異反映出來。該技術(shù)可作為選擇育種材料基因的參考依據(jù)，從而提升育種效率。比如，將種子內(nèi)控制垂直抗性的基因聚集于某個(gè)品種，以此增強(qiáng)該品種玉米種子的抗病能力。通過對(duì)控制垂直抗性基因?qū)崿F(xiàn)分子標(biāo)記，則可快速鑒定基因并提取。如此一來，玉米育種周期將大幅縮短，提高選種效率。在運(yùn)用這一技術(shù)時(shí)，可采取回交育種法對(duì)所選基因轉(zhuǎn)移處理，并輪回恢復(fù)基因組。鑒于基本功能標(biāo)記不受本體限制，因而具備較高的準(zhǔn)確性，有助于保障育種效率。一般而言，分子標(biāo)記選擇技術(shù)主要有三種類型：一是以分子雜交技術(shù)為基礎(chǔ)的探針標(biāo)記，如多態(tài)性標(biāo)記、原位雜交標(biāo)記等；二是以聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)為基礎(chǔ)的指紋技術(shù)，如隨機(jī)擴(kuò)增的多態(tài)性標(biāo)記；三是新型分子標(biāo)記，如單核苷酸多態(tài)性等。

3、輪回選擇技術(shù)

輪回選擇技術(shù)也是玉米育種技術(shù)途徑之一，其作用在于保障與雜交育種對(duì)接效果，且增益速度不亞于和二環(huán)選系技術(shù)。同時(shí)，該技術(shù)也是玉米種子質(zhì)量改良與增值的基本方法，有助于實(shí)現(xiàn)育種創(chuàng)新。其主要是增加育種群體內(nèi)部?jī)?yōu)異等位基因的頻率，并與育種材料充分融合。經(jīng)研究，輪回選擇技術(shù)可依據(jù)不同情況對(duì)群體內(nèi)等位基因頻率提高或降低，從而增加了種子群體間基因的多樣性，有利于提升玉米產(chǎn)量。與此同時(shí)，種子群體內(nèi)部遺傳變異基因也會(huì)逐漸減少，且并不影響其內(nèi)部多樣性，切實(shí)實(shí)現(xiàn)了“取其精華，去其糟粕”。為保障玉米產(chǎn)量和質(zhì)量，在運(yùn)用輪回技術(shù)時(shí)，需要選擇合適的材料，以保障其配合力能夠更好地適應(yīng)群體內(nèi)。

四、提高玉米育種效率的具體策略

1、優(yōu)化種質(zhì)資源

種質(zhì)資源對(duì)提升玉米育種效率十分重要，是育種研究的物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠有效保障玉米種子不受多樣性不足影響，從而更好地實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)。所謂種質(zhì)資源，即種子質(zhì)量資源，既可以是某一突出的功能，也可以是較為完善的整體。在選擇種質(zhì)資源時(shí)，應(yīng)注重包容性。同時(shí)，也需要特別重視種質(zhì)資源的收集，如做好對(duì)種子來源、譜系等信息進(jìn)行調(diào)查與分析，以保障種子質(zhì)量，為后續(xù)種質(zhì)的應(yīng)用提供參考依據(jù)。如若未能對(duì)種質(zhì)進(jìn)行背景信息調(diào)查和了解，則存在較大的不可控性，不利于玉米育種效率提升。此外，還需注意優(yōu)化種質(zhì)資源，保障育種目標(biāo)多元化，既要關(guān)注育種的產(chǎn)量，也要注重玉米的其他各個(gè)方面，包括如穩(wěn)定性、耐密植、抗逆性、脫水速度、顏色、顆粒等等。

2、配合力早代測(cè)定，挖掘育種材料潛力

玉米種子的配合力具有一定的遺傳性。如若在群體中存在配合力較低的材料，則難以為育種技術(shù)提供較好的種子支持，從而影響種子組合效果。因此，保障種子配合力也十分必要，需采取特殊驗(yàn)種測(cè)定 ，進(jìn)而將配合力較低的種系淘汰。對(duì)于配合力較高的種系，則需做好重點(diǎn)分離和選擇，以保障群體內(nèi)所留下的都是配合力高的材料。這樣一來，育種期間，不論是處理材料還是選擇材料，都能夠提升效率，節(jié)約育種時(shí)間。另外，在測(cè)定之后，還需對(duì)配合力最高的組合進(jìn)行多點(diǎn)育種和種植，進(jìn)一步提高玉米品質(zhì)，將育種材料的潛力充分挖掘。在挖掘材料時(shí)，受時(shí)間因素影響，因而材料數(shù)量相對(duì)較為飽和，但材料的潛力深度還不足，因而需重點(diǎn)分析材料的特點(diǎn)、性能等方面，盡可能提升其配合力。比如，對(duì)于自交系育種而言，則需要深入挖掘特點(diǎn)——如較強(qiáng)的抗黑穗病等。尤其是一些具備諸多特點(diǎn)的自交系，如若不能對(duì)其深入挖掘，在育種時(shí)則不能充分發(fā)揮其作用，從而影響育種效率。反之，若育種材料各方面得到充分挖掘和提升，則能夠給予玉米育種更大的發(fā)揮空間。

3、引入生物技術(shù)，設(shè)計(jì)選系材料

生物技術(shù)運(yùn)用廣泛，在玉米育種時(shí)亦可采取生物技術(shù)提升育種效率。如分子標(biāo)記技術(shù)則屬于生物技術(shù)，運(yùn)用該技術(shù)育種可幫助育種人員精準(zhǔn)定位內(nèi)部單個(gè)基因，并分析其作用，使育種人員更好地了解材料中各基因及其內(nèi)部相互作用和影響，從而快速、有針對(duì)性地選擇合適的種子，提高育種效率。此外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也屬于生物技術(shù)。該技術(shù)亦可運(yùn)用于玉米育種，主要是通過將優(yōu)質(zhì)基因轉(zhuǎn)移至玉米種子，達(dá)到基因重組的效果，以保障種子內(nèi)部基因質(zhì)量。具體在實(shí)踐中，可根據(jù)實(shí)際需要，將多種基因融合重組到玉米種子中，如高產(chǎn)量、抗旱澇、抗病蟲等。這樣，所培育的新品質(zhì)則具備上述功能，有助于提高育種效率。而對(duì)于材料的選擇方面，則需要注意選擇優(yōu)勢(shì)材料。同時(shí)，在選系方面，則需充分了解材料的性能與特點(diǎn)，進(jìn)而結(jié)合所選種質(zhì)選系即可。具體在選系材料上，可將所有種質(zhì)資源分為兩個(gè)群體，以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如若是雜交組合，則需在兩個(gè)群體里雜交即可；如若是組培選系，則可將基本材料與某個(gè)群體內(nèi)組合。如此，既能夠保障基因質(zhì)量，也能夠提高選育效果。而在育種時(shí)，則需注意投入與產(chǎn)出的平衡性，可借助現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)計(jì)，保證育種的合理性、可靠性。

4、設(shè)計(jì)科學(xué)育種方法

科學(xué)的育種方法是提高育種效率的前提。目前，一些育種人員還存在概念不清晰的問題，如對(duì)種質(zhì)來源、類群等無法分清，或是不能精心設(shè)計(jì)選系材料等，這就導(dǎo)致玉米種子質(zhì)量難以得到有效保障。因此，設(shè)計(jì)科學(xué)的育種方法尤為重要。

首先，需做好早代自交系的分離工作，并可借助高密度種植、干旱環(huán)境種植等方法增強(qiáng)育種抵抗性。或是將材料基因與環(huán)境相互作用，以此增強(qiáng)育種材料群體內(nèi)的表現(xiàn)性能、遺傳性能。在分離材料期間，需結(jié)合目標(biāo)材料特點(diǎn)選擇相適宜的材料，確保育種與實(shí)際情況相符。

其次，在育種時(shí)還需注意地點(diǎn)的選擇，即可采取異地多點(diǎn)法育種，根據(jù)環(huán)境的多元化、種系的不同性能和適應(yīng)性，在不同地點(diǎn)多點(diǎn)育種?，F(xiàn)階段已有部分基地采取的是該育種方法，如隆平高科、澄海種業(yè)等基地，則在多個(gè)地區(qū)育種。這樣的方式能夠使種質(zhì)歷經(jīng)多重氣候及生態(tài)環(huán)境，從而找出最適合的育種種質(zhì)與地區(qū)。之后，再針對(duì)性地育種即可。這樣則可有效提高玉米種植效率。針對(duì)條件較好的育種基地，如綜合實(shí)力較強(qiáng)、人才眾多等的基地，則可嘗試建立自己的培育站，并將其置于不同環(huán)境，以增強(qiáng)育種的獨(dú)立性和科學(xué)性。同時(shí)，各機(jī)構(gòu)之間也可積極交流，相互溝通、分享經(jīng)驗(yàn)，避免工作重復(fù)、效率低下，讓資源作用充分發(fā)揮。

5、選擇合適育種環(huán)境

在玉米育種期間，自然環(huán)境的影響因素不可忽視。因而在育種時(shí)，還需注意完善育種的環(huán)境和密度。具體可從三個(gè)方面考慮：

首先，在自交系的選擇上，應(yīng)選擇密度高的自交系。在選育二環(huán)系早代玉米種子時(shí)，需了解早代群體密度，如每公頃13.5萬株的密度。通過培育改良，其密度則會(huì)得到進(jìn)一步提升。其間，針對(duì)種子性能如抗旱澇、抗病蟲等方面，可采取密植育種法鑒定。同時(shí)，該方法也能鑒定出種子基因類型對(duì)微環(huán)境的反應(yīng)。如穗位的整齊度、虛尖和環(huán)境的相互作用等。采取這樣的方式，則可將較為敏感的種子淘汰，留下抗敏性更強(qiáng)的種子，從而保證育種效率。

其次，在環(huán)境的選擇上，盡可能選擇干旱或低碳環(huán)境，以便更好地鑒定種子抗逆能力。比如，結(jié)合實(shí)際環(huán)境特點(diǎn)建立育種基地，如山東省等。同時(shí)，在建立基地時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮地區(qū)環(huán)境影響因素，如土質(zhì)、地下水位等，進(jìn)而做好水分管理，選擇合適的干旱、低碳環(huán)境。這樣，則更有助于實(shí)驗(yàn)和鑒定種子的抗逆能力。另外，在最初選系時(shí)，應(yīng)在前期至少進(jìn)行一次非生物逆境、密植環(huán)境實(shí)驗(yàn)，將其結(jié)果作為實(shí)際環(huán)境選擇的參考依據(jù)，以便選擇更加適合的育種環(huán)境。其中，后者（密植育種法）更具效果，有助于篩選出更耐寒的種子。

最后，需注重多點(diǎn)鑒定。即除種子適宜生長(zhǎng)環(huán)境之外，還需要對(duì)種子的其他環(huán)境適應(yīng)性給予鑒定。其目的不僅是在于為種子選擇更優(yōu)質(zhì)的育種環(huán)境，還在于增強(qiáng)種子的適應(yīng)性、抵抗力等能力。比如，一些種子適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，但無法適應(yīng)育種環(huán)境。因此，還需在多個(gè)地區(qū)建立育種基地，通過多點(diǎn)鑒定，保障育種的科學(xué)性、合理性。而育種也能夠在多元環(huán)境下逐步提高生態(tài)適應(yīng)性，從而為玉米育種效率提供良好條件。

綜上所述，玉米育種技術(shù)對(duì)提高玉米育種效率意義重大。目前在玉米育種技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用中，玉米品質(zhì)、產(chǎn)量、抗病力等各方面得到了明顯提高。然而仍有一些問題還需認(rèn)真考慮。玉米育種技術(shù)途徑主要有種質(zhì)改良技術(shù)、分子標(biāo)記選擇技術(shù)、輪回選擇技術(shù)等。要想提高玉米育種效率，則需綜合考慮多個(gè)方面，如優(yōu)化種質(zhì)資源、挖掘育種材料潛力、設(shè)計(jì)選系材料、設(shè)計(jì)科學(xué)育種方法、選擇合適育種環(huán)境等，以保障玉米育種的科學(xué)性，促進(jìn)玉米種植業(yè)在新時(shí)期的良好發(fā)展。

（作者單位：161200黑龍江省富?？h農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心）