玉米高密度育种探讨

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　　摘要 玉米高产研究和生产实践表明，增加种植密度是玉米增产的主要措施。因此，高密度育种是玉米育种的最重要手段。阐述了我国与国外先进的玉米高密度育种思路、技术、方法存在的差距，确定了玉米高密度育种的目标。进一步探讨了耐密玉米自交系的选育思路和方法；耐密玉米自交系的常规选育技术环节；耐密玉米杂交种的选育。
　　关键词 玉米；高密度育种；耐密玉米自交系；育种方法
　　中图分类号S331文献标识码A文章编号1007-5739（2008）02-0154-02
　　
　　随着我国加入世界贸易组织，并通过几年种植业结构的调整，玉米已成为我国第2大粮食作物，直接影响到畜牧、医药以及其他行业的发展和国家粮食安全。加入世界贸易组织后，我国的玉米产业面临着挑战和机遇。玉米种业由三大体系构成：育种研究、种子生产、销售与推广，其中最根本的环节是玉米育种研究。玉米育种是一门紧密为当前农业生产服务的应用科学，它的主要目的是选育生产上所需要的优良品种，选育高产、优质、多抗、广适玉米新品种是育种的根本目标。我国玉米生产目前仍是以增加产量为主要目标，高产是永恒的主题。玉米高产研究和生产实践表明，增加种植密度是玉米增产的主要措施。美国调查540个玉米高产典型，在各项高产因素中，增加密度是最经济有效、易于推广的措施。美国著名玉米专家Durick研究了美国先锋公司20世纪30~90年代发放的35个玉米杂交种，认为美国70年间玉米品种的单株生产力没有明显变化，增产的主要原因是增加了耐密抗倒性和抗性。我国农业部于20世纪90年代曾经大力实施推广紧凑型玉米行动，推广以掖单号为代表的紧凑型玉米，大幅度增加了密度；再加上其他配套措施，使我国玉米单产上了一个新台阶。所以，在我国现阶段，以密增产是发展趋势，耐密品种应用是必然的，高密度育种是必要的。
　　
　　1我国与国外先进的玉米高密度育种思路、技术、方法、存在的差距
　　
　　最近几年，美国先锋公司培育的杂交种大举进入我国许多省和全国玉米区域试验，这些杂交种所到之处表现突出、产量潜力高，且在年份间和地区之间产量稳定；而我国育种者培育的品种则退居次要位置。两相比较，暴露出国内的品种存在许多严重缺陷，主要是对环境敏感，抗逆性差，产量不稳定。这些试验结果引起我们对育种目标、育种思路、技术路线和科研管理体制进行深刻的反思。
　　先锋公司每年花许多人力和物力做品种展示，目的是供农民参与选择新品种。同时，对主推品种做密度试验，指导农民采用合适的种植密度和提高品种的产量潜力。试验密度有4.5万株/hm2、9.0万株/hm2、13.5万株/hm2、18.0万株/hm2 和22.5万株/hm2，其中以13.5万株/hm2产量最高。在不同的密度条件下，几个现象值得注意：①在上述5个密度下，没有发生倒伏和空秆的现象；②株高并没有可见的变化，即在22.5万株/hm2 与4.5万株/hm2的密度下，植株高度一样；③在各种密度下，未见生育期有明显变化。这样的品种抗逆性突出，产量潜力高而稳定。
　　先锋公司采用的抗逆育种方法的关键技术是高密度育种。他们在选育自交系过程的最早代群体是300～600株，种植密度达到19.5万株/hm2，在高密度下暴露和筛选抗逆性强、结实性好的基因型。
　　
　　2玉米高密度育种目标的确定
　　
　　在过去，国内育种家常把产量概念抽象化，忽视具体涵义和继续提高产量的操作途径。因此，育种目标的盲目性比较大。在国外，特别是跨国企业明确地认识到产量就是抗逆性，杂交种产量的不断增长与杂种优势没有关系。今后继续提高产量的最主要方式是增强品种的抗逆性，包括耐密植、抗倒伏、耐干旱、耐低温和高温、耐不良土壤等。密植是继续增产的主要途径，密植育种法不仅提供适宜密植栽培的新品种，更重要的是暴露和筛选抗逆性强的基因型。因此，高密度育种是玉米育种的最重要手段。
　　
　　3玉米高密度育种方法
　　
　　在选育自交系的早代，要施行高密度育种。目的是鉴别抗逆基因型，包括耐密植、抗倒伏、抗病、耐旱、耐高温、肥料利用效率以及结实性、早熟性和灌浆速度等。在高密度条件下可以充分揭示上述这些性状的遗传变异，从而为选择需要的抗逆基因型创造变异条件。高密度育种的第一步就是选育优良的耐密玉米自交系。
　　3.1耐密玉米自交系的选育思路和方法
　　3.1.1耐密自交系。玉米自交系是指从1个玉米单株经过连续多代自交，结合已有目的的选择筛选而产生的性状整齐一致、遗传性相对稳定的后代。耐密自交系的选育主要是在高密度环境下，筛选株型紧凑、抗病、抗倒折、结实好以及综合抗性优的自交系。
　　3.1.2选育耐密自交系的基础材料。地方品种群体，根据育种经验和耐密自交系育成后应用目标，采用有密植潜力的地方品种群体；杂交种，包括当前国内推广的优良耐密杂交种和从国外引进的适宜本地种植的优良杂交种以及自行组配有耐密潜力的杂交基础组合；热带亚热带血缘种质、国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）对热带亚热带血缘种质改良开展了大量工作。CIMMYT利用旱季在亚热带试验站开展耐旱育种，施行密植和严酷的选择压力，选出耐旱、耐瘠和抗倒伏的玉米群体，如Tuxpeno Sequia、La Posta Sequia、DTP-1和DTP-2等。引入应用热带亚热带血缘种质是重要的种质改良、扩增手段。地方品种群体、杂交种与热带亚热带血缘种质等基础材料有机结合应用，是高密度育种的关键前提和物质保障。
　　3.1.3植株性状的选择。选择株型紧凑或半紧凑，穗部以上叶片上冲；中秆或中矮秆，不同生态区株高、穗位无明显变化；茎秆坚韧有弹性，抗倒折；根系发达，抗倒伏；全生育期叶片数不宜过多，叶片宽窄适宜；雄穗分支长度小、数目少，花粉量充足。
　　3.1.4穗部性状的选择。苞叶叶片过多过紧，不利于果穗后期脱水，同时易使果穗霉烂变质，故应选择苞叶长度适中的品种，以刚刚包住果穗为好。穗柄长度要适中，如果穗柄过长，容易导致果穗成熟后期水分、营养疏导不畅，最终影响产量。要选择穗轴较细、质地结实、果穗结实好、不秃尖、不缺粒、子粒饱满、粒大、色泽一致、品质优的品种。母本穗行数14行左右，父本穗行数18行左右。
　　3.1.5生育期选择。根据预计育成自交系应用推广的生态区确定生育期。自交系的生育期具备相对稳定性，不随种植环境和栽培因素变化而大幅变化。
　　3.1.6抗逆性选择。对丝黑穗病、青枯病以及叶斑病具有抗性或耐性；抗螟虫、蚜虫等虫害；对自然界环境灾害具有抗性或耐性，比如干旱、水涝、高温、低温、暴风雨以及土壤瘠薄、盐碱地等。
　　3.1.7整齐一致性。高密自交系种植群体整齐一致，通风透光。叶片姿态大小、茎秆粗细高矮、雄穗大小整体形态构建合理，能充分进行光合作用，提高光合面积。
　　3.1.8繁殖制种。自交系种子发芽势强，幼苗早发性强，幼苗健壮，保苗性好。高密度种植情况下，雌雄花期协调，散粉能力强、花粉充足，花丝生活力强，吐丝较快。繁殖制种产量高，果穗结实性好，无空秆。
　　3.2耐密玉米自交系的常规选育技术环节
　　耐密玉米自交系的常规选育，即首先根据目标，选定基础材料高密度种植，连续套袋自交严格选择，最后稳定成系。
　　3.2.1S0代。根据选育目标，选定适宜基础材料（S0代），以9万株/hm2密度种植（根据具体情况上下浮动种植密度），每种材料种植200株（根据材料遗传基础调整），优选单株套袋自交。收获前进行田间评定，淘汰不良单株，根据耐密玉米自交系的选育思路和方法，选择理想单株。当选果穗室内考种编号，最后进行粒选以备下季种植。
　　3.2.2S1代。将上季当选单穗，按照编号，分别种植成穗行。自交早代（S1～S4），尤其是S1代，植株性状剧烈分离，表现为植株高矮不同、果穗大小不一、生育期或早或迟，甚至出现畸形苗和白化苗等等，所以自交早代是采用直观性状选择的最佳时机，是达到预期育种目标的关键时期。同上季一样，收获前进行田间评定，淘汰不良单株，当选果穗室内考种编号，最后进行粒选以备下季种植。
　　3.2.3S2代以后。和S1代同样处理，将上季当选单穗，按照编号，分别种植成穗行。收获前进行田间评定，淘汰不良单株，当选果穗室内考种编号，最后进行粒选。经过5～8代自交，直到植株性状稳定整齐一致，基因型基本纯合。
　　3.2.4早代配合力测定。选育耐密玉米自交系的目的是获得高密植条件下高配合力玉米自交系。为了提高选育效果，避免盲目性，提倡自交系早代（S2～S4）配合力测定。根据杂优模式，以早代优选自交单株做父本（相对而言），测验种做母本，合理组配成杂交组合，与当选自交穗行同季种植（杂交组合可进行新组合观察或品比试验）。对应调查二者田间性状、产量表现，在当季穗行决选中能够做到有据可依，既提高了效率又避免了盲目性。
　　3.3耐密玉米杂交种的选育
　　3.3.1玉米杂交种的选育。自交系是玉米杂交种选育的基础。自交系的价值在于配合力。根据杂优模式，用一般配合力高的耐密玉米自交系合理组配，能够获得高产、优质、多抗、广适玉米杂交种。
　　3.3.2耐密玉米杂交种组合模式。主要模式有：耐密玉米自交系×耐密玉米自交系；耐密玉米自交系×玉米自交系或玉米自交系×耐密玉米自交系。
　　3.3.3亲本自交系的选择。具有优良农艺性状，株型紧凑或半紧凑，中秆或中矮秆，幼苗早发性强，果穗结实好，子粒饱满，花粉充足，花丝生活力强，雌雄花期协调，生育期适宜。具有较强抗逆性和适应性、抗病、抗倒、抗旱、耐涝。
　　
　　4参考文献
　　
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