谈现代玉米种植中的育种技术
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作者: 张艳霞
摘要：民以食为天，粮食是国民的根本。粮食问题始终都是国家乃至世界的大问题，尤其作为饲料的玉米，直接关系着农牧畜禽的生产，“玉米是我国最重要的禾谷类作物之一。新中国成立以来，我国玉米单产和总产的增加很大程度上依赖于玉米育种水平的不断提高。在诸多增产因素中，玉米新品种的贡献率达到35%左右。”
关键词：玉米;育种技术;新进展
社会发展，城市化进程的加快，土地资源的紧张，耕地面积也变得日益紧张起来了，世界人口的剧增，给粮食生产带来越来越大的压力。21世纪我国农业面临人口不断增加和农业资源不断减少的双重压力，为了实现粮食安全和生态安全、提高农业效益的战略目标，提高玉米产品的科技含量和玉米生产的产业化程度是一项重要举措。高质量的玉米杂交种子是保证玉米高产稳产的关键。在杂交种生产利用过程中，长期以来在一定程度上存在种子整齐度差、纯度差、芽率低等问题。这主要是由于杂交制种各个环节把关不严，质量意识差，以及市场管理不得力等多种因素造成的。只有切实认识到制种质量的严肃性，在杂交种制种过程中，真正掌握和严格落实杂交种制种技术，严格把好亲本种子质量及播种、去杂、去雄、收获、晾晒、加工等重点技术环节和要求，并根据品种特性，切实搞好田间管理，从而提高制种质量和制种产量，才能生产出高质量的合格杂交种子，为玉米生产提供良好的种子保证。
一、开展玉米育种研究意义重大
自改革开放以来，随着植物分子生物学技术的发展和应用，对作物遗传育种产生了极其深远的影响。生物技术与常规育种技术的有机结合正孕育作物遗传育种的第三次技术突破。
自从模式植物拟南芥基因组全序列测序完成后，模式作物―――水稻全基因组测序的完成和玉米全基因组测序的启动，为作物常规育种手段与分子标记辅助选择和转基因技术的有机结合形成了新的学科―――农作物分子育种学，并成为作物遗传育种学新的生长点。“利用分子标记开展重要农艺性状和产量性状的定位，是分子育种的重要基础研究。”过去20多年来，分子标记技术以及QTL(数量性状基因座)定位方法的快速发展，为复杂数量性状的研究提供了强有力的手段。
二、我国科研单位已开始分子育种的研究。
中国农业大学和中国农科院利用SSR分子标记分析了我国优良玉米自交系的遗传变异，对其进行了杂种优势群的划分，为更有效地利用我国现有的种质资源，进一步提高玉米杂种优势水平提供了有价值的信息；中国农科院采用o2基因的SSR标记phi057，大规模开展了优质蛋白玉米分子育种材料创制，选育出优良自交系CD2和CD7，已配制出中试401等优良杂交组合；四川农业大学利用抗玉米纹枯病的QTL紧密相连锁的分子标记，对抗性分子标记辅助选择，获得多个高抗玉米纹枯病自交系。开展玉米分子标记育种研究，构建实用、经济、高效的分子育种技术体系，选育高产优质多抗玉米新品种，实现玉米育种理论和关键技术的新突破，对提升我国玉米育种水平，保证国家粮食安全和增加农民收入具有重要意义。”
三、玉米重要性状分子标记的开发
针对我国玉米优势区玉米生产的主要问题和种子市场对玉米新品种的需求，在前期对玉米重要性状基因/QTL定位的基础上，采用基因组学和生物信息学等学科的先进技术，发掘有育种价值的实用分子标记，并直接应用于玉米育种。根据性状的重要性和研究基础，采用关联分析方法，重点开发玉米抗矮花叶病毒病、高油、高赖氨酸、高维生素A源性状的功能分子标记；采用比较基因组研究策略，寻找玉米抗旱的候选基因，通过序列分析和抗旱性评价，发掘玉米抗旱的功能标记。利用方便快捷的分子标记技术，深入开展玉米抗丝黑穗病、抗穗粒腐病、抗纹枯病、玉米株高及产量性状QTL的精细定位、发展实用分子标记；利用分子标记定位玉米氮高效、磷高效、以及株型相关性状的QTL。
四、玉米新材料和新品种的研制
1.以我国优良玉米自交系为材料，采用共同分子标记进行基因型分析，同时结合育种收集农艺、抗性和产量性状的表型数据及配合力数据，构建用于分子育种的优良玉米自交系分子标记数据库和表型性状数据库。利用已经获得的与抗性、品质及产量性状连锁的分子标记，筛选我国优良玉米自交系，进一步评估分子标记的育种利用价值，为组配优良玉米新组合提供信息。重点开发玉米抗矮花叶病毒病、高油、高赖氨酸、高维生素A源性状的分子标记，以现有的高产玉米品种或组合的优良骨干亲本为受体，采用分子标记辅助选择方法，将其转育成抗病、优质新材料，并组配抗病、优质新品种。在利用分子标记筛选育种基础材料和划分玉米杂种优势群的基础上，结合玉米常规育种技术培育高产、优质、多抗玉米新杂交+种，并进行试验、示范和推广。
2.我国现在用于配制大量杂交种的亲本自交系不过20多个，美国也是如此，能大量利用的亲本自交系也不过40个，它们都是从数量庞大的穗行中筛选出来的，仅美国先锋种子公司每年大约要进行7000份新系的筛选，安排15000份杂交组合的鉴定，约在250个不同地点种植450000个小区，通过所有这些试验，在正常年景每年可提出7～10个商品杂交种。由此可见，玉米育种的巨大工作量。概括地说，利用丰富的种质资源，分离大量的自交系，配制大量的杂合组合，经认真地鉴定筛选，育成少数优异的自交系和强优势的杂交种，是国内外玉米育种共同的经验，指望从少数材料中筛选出优异的自交系和杂交种是不现实的。
五、玉米育种以杂种优势为主
从选育自交系开始，以选育并利用单交种为主要目的。自交系的选育标准以自身繁殖产量高，优质、多抗、耐密和综合性状优良为标准。自交系的育种方法是与原始材料的种类以及育种目标性状相关联的，1.二环系育种：用单交种和一些商品杂交种等作原始材料，一般采取常规的二环系育种方法；2.群体改良法：利用遗传基础复杂的综合品种或群体作为原始材料选育自交系时，可以采有两种方法：一种是结合群体改良，在进行轮回选择的同时，分离自交系。另一种是按二环系育种方法直接分离自交系；3.回交改良及定向复交综合法；是改良自交系某些缺点的有效途径；4.单倍体育种：包括花药培养、孤雄、孤雌生殖法；5.诱变育种：采用射线处理玉米种子、花粉、幼苗使之产生变异；6.配子选择法和聚仓改良方法：前者因其程序较繁琐，后者因其局限性，一向较少采用。7.生物育种技术：80年代以来，特别在90年代中，分子生物技术在玉米育种中得到广泛的应用。分子标记技术已经广泛用于玉米遗传育种研究。
六、小结
在一定条件下，用于遗传多样性的研究，可鉴别玉米种质的多样性和差异；用于qtls的研究，可以探明受多基因控制的玉米产量性状和品质性状的基因座位效应和效应，认识杂种优势的机理；用于基因定位，可以进行基因克隆制作精确的玉米基因图谱，最终可能破译玉米的全部遗传密码，调控玉米性状的遗传行为。随着分子生物技术不断改进和完善，必将更广泛地用于玉米遗传育种的研究之中，促进本学科的创新与发展。■
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