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                                                玉米育種技術

                                                發布時間:2015-04-08 18:23:01   來源:網絡整理

                                                種子是最重要的生產資料,新品種是農業科技進步最核心的基礎,玉米育種和生產實踐表明,玉米產量增加的43%~60%是通過優良品種及其推廣實現的,因此培育和推廣玉米新品種對于提高玉米單產水平和糧食綜合生產能力具有決定性的作用。

                                                玉米育種的特點

                                                玉米最主要的特征是天然異花傳粉,天然授粉群體的田間組成處于高度的異質狀態,個體的基因型處于高度的雜合狀態,這決定了在玉米天然授粉的群體中,株間表現型比較意義不大,必須通過一定的基因型選擇過程才能正確地決定取舍。同時,由于個體基因型高度雜合,造成表型選擇不可靠,必須對大量個體做測交或后代鑒定,才能確認表型是否真實遺傳。由于這些原因,在玉米育種過程中,一般都要經過多代的選擇比較才能育成新的自交系或品種。

                                                現代玉米育種的主流是雜種優勢育種,基本途徑是先選育純合的親本自交系,再將親本自交系雜交,選育出雜種優勢強的雜交種。生產上利用的是F1代的雜種優勢。自交系的選育不但要求本身性狀優良,還要求配合力高。對自交系農藝性狀和配合力的選擇具有同等重要的意義,不可偏廢。這就大大提高了育種的難度,延長了育種的周期。不僅如此,自交系的性狀同雜交種的性狀雖然有關系,但仍然有距離,在雜交種水平上還要對農藝性狀進行選擇鑒定,同時對主要目標性狀的雜種優勢水平進行比較,最終育成優良雜交品種。

                                                玉米自交系的選育

                                                1、農藝性狀好

                                                ①植株性狀:主要包括株型和抗倒性。植株性狀一般根據穗上部葉片伸展的姿態分為緊湊型、半緊湊型、和平展型。根據株高分為高稈、中稈、矮稈、半矮稈等。

                                                ②穗部性狀:穗部性狀一般由穗型、粒型、穗行數等構成。穗型的劃分有很多種,最明顯的是長穗型、粗穗型、筒型、錐型、紡錘型等。粒型分為馬齒型和硬粒型及其各種過渡類型。自交系選育中最好兼顧長穗型和粗穗型的選擇。長穗型的行粒數較多,但粒行數較少。粗穗型的粒行數較多,但行粒數不可能很多。自交系的粒行數一般10~20行。12~14行的比較適中。粒型的選擇要根據育種目標確定,一般偏硬粒型的自交系組配的雜交種商品性好,偏馬齒容易組配出的雜交種產量和淀粉含量比較高。此外,籽粒的大小、粒重和粒色的一致性也需要考慮。

                                                ③抗逆性:對主要的玉米病害和自然災害性條件要有一定的抗性或耐受性,以確保種子生產的穩定性和雜種優勢的穩定發揮。整齊一致性:要求農藝性狀在外觀上要整齊一致,體現在基因型上要基本純合。

                                                2、配合力高

                                                配合力是指雜交親本在其雜種后代的雜種優勢中發揮作用的潛在能力,自交系配合力的高低決定著未來育成雜交種的增產能力和利用價值,因而是自交系最重要的性狀,配合力分為一般配合力和特殊配合力,前者的遺傳基礎是來源于親本的基因加性效應,后者決定于親本基因的非加性效應,二者在遺傳上具有相對的獨立性。所以,在自交系的選育上二者不可偏廢。

                                                3、種子生產性能強

                                                高產、優質、抗性好的雜交種能否推廣或者成為主栽品種,很重要的條件是要具備優良的種子生產性能,包括親本種子發芽力和發芽勢強,幼苗長勢好,易于保苗,雌雄協調。父本散粉好,花粉量大,花期較長。母本雄穗柄長,抽雄容易,吐絲快而整齊,結實性好,籽粒均勻,產量高。父母本光溫反應小,花期協調容易,制種易于成功。

                                                4、選育自交系的基礎材料

                                                從根本上說,玉米雜交種強大的雜種優勢來源于親本間充分大的遺傳差異。因此,選育自交系的基礎材料必須來源多樣,遺傳基礎廣泛。選系材料的來源大體有4個方面:第一種是地方種質,包括老的地方品種群體,或者來源于地方品種的自交系等。在一些特殊的生態條件下可能存在優良抗源、或優良品質材料,應該特別注意收集。第二種是雜交種,主要指生產上應用的或者引進的雜交種,也包括用自交系有目的組配的用于選系的雜交種,其中應用最大的是單交種。

                                                一般認為,采用當地或異地生產上廣為利用的雜交種選系是育成優良自交系的捷徑,這些選系一般農藝性狀好,配合力比較高。第三種是綜合種或輪回改良的群體,這些群體一般優良基因的頻率和優良基因型的重組率都比較高,但有利基因的聚合程度可能不如單交種,在選系過程中通常要加大選擇量。第四種是遠緣雜種后代。玉米的野生近緣種很多,其中含有豐富的優良性狀,但由于種間雜交困難,后代不育或分離嚴重,穩定慢,直接用于選育自交系難度大,現在已經很少使用。

                                                5、選育自交系的方法

                                                ①常規選育法:這種選育方法就是在一個分離的原始群體中選擇個體自交系,經若干世代按目測自交選擇之后,進行配合力的測定,最終選出優良的自交系。常規選系法的問題是早期入選的規模很難界定。目前,有的育種者在早期世代不分穗行種植,而是將入選的果穗的等量混合種植,到晚代才嚴格選擇單株種成穗行,進行配合力測定。這種方法有效地增加了入選基因型的數目,同時增加了對單株的選擇壓力,可能對提高抗性和獲得目標基因型有幫助。在育種規模不大的情況下,常規選育法,更多地依靠育種者的經驗。

                                                ②單倍體選系法:其基本原理是利用自然或人工的誘發、培育的單倍體植株經過人工的染色體加倍或自然加倍獲得純合的二倍體,然后再從中選育優良的單株,成為自交系。單倍體育種一般只需兩年就能獲得純合的自交系,比常規方法縮短了育種的周期,對育種家有很大的吸引力。不過,單倍體選育省略了大田選擇的步驟,對諸如抗性等性狀通常還要進行加倍的選擇。

                                                ③輻射與化學誘變選系法:輻射誘變選系法是利用放射性同位素產生的輻射能量甚至宇宙射線誘發染色體產生結構變異或等位基因突變,根據表型變異選擇有用的個體育成自交系。此種方法的誘變機理主要以損傷恢復,在恢復過程中發現有利的變異,因而在選擇原始材料上要兼顧遺傳基礎豐富和抗損傷能力強,在選系過程中要注意淘汰各種畸形株和不利變異,選擇突變性狀明顯的健康的植株。這種方法近年來被有些人移植為航天育種或太空育種。

                                                ④分子選系法:所謂分子選系法是在DNA水平上開展的自交系選育,包括轉基因選系法和分子標記輔助選系法。轉基因選系就是借助遺傳轉化技術,將一些其他動植物有利的外源基因導入自交系或雜交種內,育成有外源基因控制性狀的優良自交系,這種方法對于改造玉米基因庫中不具備的某些目標性狀是致關重要的。分子標記輔助選系是首先對某些優良基因確定的緊密連鎖的分子標記,然后以這些分子標記為間接選擇性狀對目標性狀進行選擇,最后育成優良自交系。

                                                ⑤自交系的改良:某些自交系在育成后發現有些必須克服的缺點,有些自交系在應用一段時間后發現某些重要的性狀發生退化,或發生了新的病害生理小種的侵染,或者不適應新的推廣區域的環境,這時解決問題的捷徑是對原有自交系的個別性狀進行改造,育成新的改良系。

                                                改良自交系最常用的方法是回交轉育法,回交轉育法就是以被改良的自交系為輪回親本,以目的基因供體親本為非輪回親本,經過5代以上的回交改良和1~2代的自交穩定后,就可以育成新的改良自交系?;亟恍Ч暮脡耐繕诵誀畹倪z傳方式有關,一般回交法對簡單性狀或單基因控制的性狀以及細胞質遺傳性狀最有效,對復雜性狀效果差?;亟环ㄔ谶x擇供體親本時要注意主要的目標性狀不要有連鎖累贅,還要注意選擇具有相同雜種優勢取向的優良自交系,防止改良了原有的不良性狀又帶來了新的不良性狀,以及造成配合力下降等問題發生?;亟缓蟠矐撨M行配合力測定,在不同的秭妹系中選擇配合力高的應用。

                                                玉米雜交種的選育

                                                雜交種的選育就是將自交系或其他優良親本材料組配成雜交組合,通過測交鑒定、品種比較和各類品種比較試驗選育出符合育種目標要求的強優勢雜交種:

                                                1、雜交種的自交系選育:自交系的選育已經為雜交種選育提供了大量參考資料和信息。在應用一組優良自交系選育雜交種之前,需要對所使用的親本有較詳細的了解,并遵照某些原則在親本間組配:親緣關系遠,地理差異大,例如采用國外系x國內系的組配模式已經被國內育種家廣泛認識。類型有差異,性狀要互補,類型間的差異通常反應了基因型的差異,性狀互補更加重要,特別是重要的抗性性狀,至少在親本之一中要存在。農藝性狀和種子生產性能好,這對于新雜交種的應用極為重要。配合力要高,這是最基本的條件之一,特別是產量性狀的配合力要高。

                                                2、雜交種的選育技術簡單:單交種的組配除了育種者根據自己的經驗選配親本之外,通常采用最多的方法有兩種:

                                                ①輪配法:單交組合數=P(P-1)/2,其中的P為親本數。

                                                ②骨干系法:單交組合數=M×N,即將自交系分為M、N兩組。在組間做可能的雜交,其中一組為骨干自交系組成,另一組為新自交系組成。這種方法通常最為有效。

                                                上一篇:棉花的用途有哪些?
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