玉米育种的策略

玉米育种的策略玉米育种的策略 1认识玉米育种的专门性 玉米的天然异花授粉习性与遗传基础的杂合性，以及因此产生的利 用自交系间 F，代的杂种优势的育种程序，形成了玉米育种的专门性。 〔1〕育种过程较长。它包含分离选择自交系和组配鉴定杂交种两 个步骤。要使众多杂合的基因位点，通过自交分离和选择获得大多数有 利基因位点达到纯合或差不多纯合的自交系，通常需要 6～8 代。要对 杂交种的生产力和适应性作出较为准确的鉴定，一样需要 3～4 年。 〔2〕从大量材料中分离选择。几乎没有例外，任何一个成功的玉 米育种家和研究所，差不多上从丰富的原始材料或种质库中分离大量的 自交系，又组配大量的杂交组合进行试验，最后只选出个别优异的杂交 种投入生产利用。因为优异的自交系和突出的杂交组合显现的机率都极 低。当 l 个位点杂合时，自交后代显现显性纯合和隐性纯合的频率为 1/4，当 n 个位点时，自交后代显现全部位点基因纯合个体的频率为 〔1/4〕n，位点越多，自交后代显现全部位点基因纯合的个体越低。假 设显性基因为有利基因，隐性基因为不利基因。当等位基因处于杂合状 态，或显、隐性基因紧密连锁，以致隐性基因不可能被剔除掉，因此专 门难选择出大多数位点差不多上显性纯合的优异自交系。国内外选育自 交系的实践充分证明了这一点。我国现在用于配制大量杂交种的亲本自 交系只是 20 多个，美国也是如此，能大量利用的亲本自交系也只是40 个，它们差不多上从数量庞大的穗行中选择出来的，仅美国先锋种子公 司每年大约要进行 7000 份新系的选择 ， 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，玉米育种的庞大工作 量。尽管对这些优良亲本自交系的当选机率难以作出精确统计，但粗略 估量，大约只是万分之儿。杂交种的情形也差不多，每个玉米育种家和 研究所，每年配出数百个或上千个组合，而最后能在生产上大面积推广 的优良杂交种却寥寥无几。这是能够明白得的，因为大多数杂交组合要 紧反映了亲本系间一样配合力效应，缺乏或具有专门低的专门配合力效 应，只有极少的组合同时具有高-般配合力和高专门配合力效应，即在 加性效应基础上加上了上位性和显性效应，才能表现专门高的生产力和 适应性。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，经认真地鉴定选择，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体会，希望从少数材料中选择出优异 的自交系和杂交种是不现实的。 当育成优良的杂交种后，必须建立商品种子生产体系，使研究成果 迅速转化为生产力，是玉米育种后续性的研究课题。不解决这一问题， 育种成果将束之高阁，形同废品。必须从生产技术、生产基地、经营治 理、经济效益和社会效益等方面考虑，因地制宜地建立玉米种子生产体 系，稳固生产出高纯度、高产量、低成本的亲本自交系种子和商品杂交 种子，才能扩大杂交种的种植面积，延长杂交种的使用年限。 针对上述特点，玉米育种家在开展育种工作时，必须从总体上进行 考虑，形成育种的策略，用以指导育种工作，收到事半功倍的成效。 2对育种目标的考虑 每一个育种家在开展育种工作时，都要提出自己的育种目标，作为 选择鉴定的依据和预期的育种结果。那个地点不打算列举具体的育种目 标以及各种目标性状的指标，而只提出制订育种目标时必须考虑的几个 方面： 高产和优质总是育种家追求的最终目标，但因为产品的用途不同， 或受经济进展水平的限制，对高产和优质两大性状要求不是等同的。我 国的大田玉米，大部分作为粮食和饲料，小部分作为工业原料，现在仍 以高产为育种的第一目标，对品质的要求那么放在次要地位。而一些专 门用途的玉米，例如各类甜玉米和高淀粉玉米，对品质的要求那么比较 严格，但对产量的要求也不容忽视，高产与优质是并重的。因为只有两 者兼备的品种，才能产生经济效益，才能被生产者和消费者同意。 其他许多目标性状差不多上从属于前两类性状的，有些性状是获得 高产和优质的条件，有些性状是它们的限制因索。例如株型这一综合性 状，可使玉米品种的植株和群体具有较高的绿叶面积和较高的光合效 率，是保证和获得高产和优质的条件，因此不能忽略对株型的选择。但 必须了解，株型是和种植密度相联系的，而种植密度又是和光照条件和 土壤肥力相联系的，某种株型的品种是否获得高产，必受种植地区的生 态条件，耕作制度的阻碍。从那个角度讲，株型也是一种适应性性状， 因此，不能简单的认为〝理想株型〞 ，确实是紧凑株型，实际上〝理想 株型〞是不存在的，只有〝适合株型〞 ，即对某一生态和栽培条件下适 合的株型，除松散株型之外，其余的叫、间株型〔正常株型〕 、半紧凑 株型和紧凑株型差不多上能够因地制宜选用的。 那个地点，为了便于表达，我把所有限制产量和品质的性状统称为 稳产性状。例如抗倒折性、抗病虫害性、抗寒性、抗旱性、耐高温性、 耐荫蔽性以及适应性〔对环境反应不敏锐〕等，上列性状在一定条件下 都会阻碍产量和品质。例如，优良品种常因倒伏而造成减产和品质下 降；适应性不强的高产品种，常因种植地区和年份不同而使产量变化悬 殊，不能稳固增产。可见，这些育种目标性状是相互制约的。除高产、 优质之外，必须具有较好的综合性状和较强的适应性，才是一个优良的 玉米杂交种，才能在生产上推广利用。单纯追求高产或优质性状，忽略 其他性状的配合，都会导致育种的失败。 还应提到的是，玉米育种是以利用杂种优势为主，是从选育自交系 开始，以选育并利用单交种为要紧目的，因此，应重视对自交系农艺性 状的选择。尽管，农艺性状好的自交系不一定具有高配合力。然而农艺 性状差、生产力低的自交系，即使配合力高，由于繁育和制种产量低， 种子成本高，在商品化生产上是难以同意的。因此选育自交系时，明显 应把农艺性状、一样配合力和专门配合力作为育种目标，给予同等的重 视，才有可能育成强优势的杂交种，而且便于繁育制种，用于商品化生 产。 3对选用育种原始材料的考虑 原始材料是育种的种质基础，丰富的原始材料明显对育种是必需 的。但每一个育种单位，都受到人员、财力和条件的限制，不得不把育 种规模操纵在能够承担的范畴内，为此，必须审慎地选用原始材料。育 种家总是依照体会和理论分析，按育种价值选用原始材料，实际上，包 括遗传基础和可能的育种进度两个方面。从竞争的现状动身，育种家中 选用原始材料时，必定要考虑育种的进展和效益。优先考虑的必定的近 期的〔3～5 年〕育种成效，其次是中长期的〔8～10 年〕可能进展。为 此目的，原始材料的选用，应以遗传基础较简单的杂交种为主，以遗传 基础较复杂的综合种和合成群体为辅；似适应的外来材料和地点材料为 主 ， 以不适应的外来材料以及不适应的外来材料 X 地点材料为辅 。 Bliss 和 Gates〔1968〕 、Bailey 和 Comstock〔1976〕所作的运算机模拟研究 结果说明，来自单交种的新自交系的平均遗传值接近其双亲的均数，只 有专门少数超过其高值亲本。 它的频率随基因的互斥而降低，随连锁群的结合而提高。通过每轮 选系间杂交能使新系获得实质性的改进，达到近似轮回选