提高玉米商业育种效率的技术途径文章标题
从提高玉米商业育种效率出发,进一步明确了玉米育种目标;强调了利用地方种质、外来种质的重要性和方法;分析了二环系育种方法的技巧,并提出了“逐该网游对于这该该行步整合组装”的技术路线和从原有材料中选自然变异株,从而选育新系的方法;阐述了现代生物技术在玉米育种中的应用,并提出玉米分子育种走“企业+高校”的思路。
关键词:玉米;育种效率;变异株;生物技术中图分类号:513文献标识码:-91,-91,-,-,-92(1.,430070;2.,050801,):,..:;;;玉米商业育种遵循利益最大化原则,因而强化了技术环节,以尽可能的提高投资效益。
近年来,我国玉米育种的整体效率一直在较低水平徘徊。我国玉米产量增长还有很大空间。
进一步提高玉米育种效率,不断选育大面积推广的优良玉米新品种,对玉米生产和种业的发展非常重要。1明确育种目标玉米育种的基本目标是高产、优质、抗逆,高产是永恒的主题。研究证明,利用杂种优势来提高产量潜力越来越小,产量的增长与非杂种优势的遗传收稿日期:2007?12?12作者简介:杨祖荣(1965-)。男,湖北洪湖人,高级农艺师,从事作物遗传育种研究。-:睁.嗍.致谢:全国农业技术推广中心孙世贤老师对本文的指导和修改。
因素是线性关系,例如耐密性、抗倒性、耐旱、耐低温、抗病虫等。
通过育种途径继续提高产量的最大潜力不是继续提高杂种优势水平,而是利用非杂种优势的遗传因素,寻求通过提高新品种的抗逆性获得最大的回报。因此,产量与抗逆性关系最大[21。优质是一个综合的概念,包括食用、饲用、工业用等,不同的用途决定不同的要求。2加强对地方种质和外来种质的研究利用拥有一定数量的种质资源是玉米商业育种的基础。
要育成有市场竞争力的优良品种,不仅在于拥有种质资源的多少,更重要的是掌握具有目标性状、遗传传递力强的优良种质。
种质基础狭窄仍然是玉米育种的突出矛盾,要获得优良的种质,就必须广泛收集、整理、改良和利用各类种质资源,充分挖掘其潜力。2.1加强利用地方种质筛选自交系6期杨祖荣等:提高玉米商业育种效率的技术途径地方品种具有许多优良的性状,具有对当地生态环境特殊的适应性。
不论在抗装备病性还是在子粒品质上都有很大的利用价值,往往具备一些目前优良品种不具备的优良基因,利用玉米地方种质可以筛选出优异的自交系。
从马齿型或中间型地方种选系较为有效,这是因为马齿型和中间型玉米在进化上是最年轻的类型,具有良好的丰产性、适应性和配合力。从硬粒型地方品种筛选自交系,经常出现的问题是配合力不高、适应性狭窄、自交后生活力严重减退、植株偏高或株型散乱等131。为了更好地利用玉米地方品种,可以改变从地方品种直接选系的方法为重组大群体选系的方法。把优良的地方品种和优良的外来品种杂交重组,有效打破遗传连锁,可增加群体内随机交配~2次,在分离世代中,从较大群体中选择较多优良个体进行自交分离,可能选出具有地方品种某些优良性状、配合力高、适应性广、生活力较强和株型好的自交系;其二,改急剧自交分离为缓和的近亲繁殖选择,在大群体中选择较多的优良个体,在自交分离的过程中,根据后代生活力衰退的程度和性状分离的表现,灵活地插入系内或同源系间姊妹交,采用系内选株自交和系间(同源系间)姊妹交交替进行的近亲选择方式。使后代在自交分离的过程中适度地进行近亲的重组,交替进行,逐步达到纯合的目的。2.2扩大利用外来种质利用和导入外来种质,可以丰富玉米种质资源,扩大遗传基础,改进玉米农艺性状,增强抗病性和提高适应性。从我国玉米育新开传奇种的实践看,美国的玉米材料是我国的主要外来种质,具有适应性广、配合力高的优点。
有的可以作为分离自交系的原始材料,有的可以和地方玉米材料重组后用来选育自交系。热带玉米种质包括中南美洲、非洲低纬度地区以及东南亚地区的玉米种质。多数热带和亚热带玉米种质对病虫害具有较强的抗性,一些热带玉米种质根系发达,茎秆坚韧,抗倒性和耐旱性较强,热带和亚热带种质具有较强的光敏感性,往往出现雌雄不协调等不良现象。因此,应采用合理的交配与选择方法,有效的利用或导人热带种质。可利用适应的地方种质不适应的热带种质回交转育,使热带种质含有一定的比例,在后代选择含有热带种质的有利基因类型。
3育种方法的选择要提高玉米育种效率,必须根据个人的育种经验和条件以及所掌握的材料特点,选择合适的育种方法。商业育种追求的是利益最大化原则,在考虑育种方法上不能只顾短期效益,更要注重长期积累和技术储备。
3.1二环系育种二环系育种方法的显著特点是简易灵活,效果较好。国内外很多优系(约占40%一500殇)都是从较窄的单交种选出的二环系,证实了这种方法的有效性。二环系方法育种不会造成遗传基因狭窄,从育种过程而言,任何一次二环系的育种只是长期育种过程中的一轮选择,它是一个促使遗传基础发展进化的过程。在育种实践中,从生产上主推的杂交种中选育自交系,在组配新组合时会受到一定的局限。因为国内主推杂交种代表了一种高产杂交模式,从中育出的自交系与其双亲自交系的近源系之间将难以配出更优良的杂交种;第二,当前最常用、最快捷的方法是参照现有的杂种优势模式,有目的的组配不同形式杂交组合作为选系的基础材料选育二环系;第三,为了进一步提高选育自交系的效率,可采用以下办法:①改良高配合力的骨干系;②参考现有杂种优势模式,采用与同一自交系均有杂种优势的两个自交系组配选系基本材料,选育新的自交系14;第四,在采用二环系育种时,选用美国和欧洲的材料,它们具有子粒色泽好、生育期短、脱水快新开传奇、适应性广、抗逆性强,选出的系与国内系有较高的配合力,能弥补我国种质存在的缺点,同时还能在一定程度上解决我国种质基础狭窄的难题。在利用二环系法选系时,采用“逐步整合组装”的方法,即根据需要,把目标性状逐步组装在一起,遵循增强所选自交系的抗病能力及扩大遗传基础为主的技术路线,并根据实际情况,灵活采用单交、回交等育种方法。虽然耗时较长,但方法灵活,较易聚合较好的有利基因,育成具有多重抗性、遗传基础广泛、一般配合力高的自交系。
3.2重视对白交系中变异株的选择充分利用原有材料的自然变异选育新系是老系利用的一个重要途径,也是一项简单快捷的方法。
玉米是典型的异花授粉作物,容易受环境影响而产生突变,变异的广泛存在也易产生渐变或突变,形成表型不一的变异株,其中有育种目标所需的可遗传的变异。大面积的自交系繁殖田中,尤其比较容易发现变异株,及时发现和选择优良变异株,并以适当的育158玉米+科学16卷种手段加以处理,使变异产生的优良基因得到利用和保留,便有可能产生比原基础群体更加优异的自交系阁。
作为我国玉米育种界公认的最优秀的中早熟种质黄早四,就是由塘四平头繁殖田中的变异株定向选择而来的。除黄早四外,从老系的自然变异中选育成的优系还有很多,如:丹东市农科所从旅九杂株中选取出旅九宽;河南省农科院从478的变异株中选出郑58;河南省济源市农科所从136的杂株中选出济533等。这些自交系在我国玉米育种和生产中发挥了巨大的作用。3.3合理淘汰,提高效率在玉米自交系的选育中,淘汰是提高选择效率的必要手段,是推动选育新自交系的动力。
淘汰的依据主要有3点:遗传性状、抗逆性和配合力。
①遗传性状表现:茎秆细弱,植株过高或过低,果穗极小,雌雄不协调,穗柄过长,苞叶不实,花粉量极少等不良植株,在2、3代就要淘汰掉。②抗逆性主要表现:抗倒、抗旱、抗涝、耐盐碱、耐寒、抗病和抗虫等,根据育种目标进行取舍。③配合力是淘汰材料的关键指新开传奇标,配合力掌握到什么标准,要根据育种者的育种目标和实际情况而定,原则上一般配合力低下、有没有特殊配合力的系都要淘汰161。在测定配合力时,采取早代(。、。代)测定淘汰一般配合力低的基本株的方法,有目标的选系,提高效率。随着自交系选择的进行,、。代选系变异幅度最大,其姊妹系的一般配合力、特殊配合力以及杂交组合产量都显著优于其它世代,在这两个世代进行配合力测定,可以淘汰配合力低的选系,能鉴定筛选出相对较多高配合力株系,避免高配合力株系在选择过程中漏选丢失,从而提高选择效率即。3.4现代生物技术在玉米育种中的应用随着现代生物学的发展,生物技术逐渐被应用于玉米育种领域。目前,研究最广泛的是分子标记和转基因育种技术。分子标记在玉米育种中主要应用于种子纯度鉴定、遗传连锁图构建、基因定位、辅助选择、遗传多样性分析、杂种优势预测、杂种优势群划分等方面,该技术的应用加速了育种进程,提高了育种效率。转基因技术作为玉米育种的一种途径,最大的优点是针对性强,可以根据要求的目标性状选择合适的基因导入需要改良的作物中,以达到预期的目的。1996年以来,转基因作物包括玉米(转成基因抗螟玉米、转侬基因抗除草剂玉米和转刀基因耐除草剂)已在美国逐渐开始大量种植并取得增产效益。提高玉米商业育种效率,必须高度重视分子生物技术对传统玉米育种所起的促进和深化提高的作用,走“企业+高校”的路子。近年来,规模较大的种子企业立足自主创新,吸引了大批人才从事作物育种工作,尤其在玉米常规育种方面已初具规模,育成一批较有价值的新品种,具有常规育种的优势。重点农业院校具有分子生物育种的物资和人才条件,具有分子生物育种优势。企业与高校结合进行分子生物育种,优势互补,必将提高我国玉米分子育种水平,加快育种步伐,提高玉米育种的竞争力。
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