种子是最主要的生产资料,新品系是农业科技进步最核心的基础,玉米育种和生产实践表明,玉米产量加强的43%-60%是经过优异品系及其推广实现的,因此培育和推广玉米新品系对于提升玉米单产水平和粮食综合生产能力具有决意性的作用。
玉米育种的特征
玉米最重要的特性是天然异花传粉,天然授粉群体的田间组成处于高度的异质状态,个体的基因型处于高度的杂合状态,这决意了在玉米天然授粉的群体中,株间体现型比较意义不大,必需经过一定的基因型选择过程才能正确地决意取舍。同时,由于个体基因型高度杂合,酿成表型选择不可依靠,必需对大量个体做测交或后代鉴定,才能确认表型是否真实遗传。由于这些 因素,在玉米育种过程中,一般都要通过多代的选择比较才能育成新的自交系或品类。
当代玉米育种的主流是杂种优势育种,基本渠道是先选育纯合的亲本自交系,再将亲本自交系杂交,选育出杂种优势强的杂交种。生产上使用的是F1代的杂种优势。自交系的选育不但要求本身性状优异,还要求配合力高。对自交系农艺性状和配合力的选择具有平等主要的意义,不可偏废。这就大大提升了育种的难度,延长了育种的周期。不仅如此,自交系的性状同杂交种的性状纵然有关系,但仍然有距离,在杂交种水平上还要对农艺性状进行选择鉴定,同时对重要目标性状的杂种优势水平进行比较,最终育成优异杂交品系。
玉米自交系的选育
1、农艺性状好
①植株性状:重要包括株型和抗倒性。植株性状一般按照穗上部叶子伸展的姿态分为紧凑型、半紧凑型、和平展型。按照株高分为高秆、中秆、矮秆、半矮秆等。
②穗部性状:穗部性状一般由穗型、粒型、穗行数等构成。穗型的划.分有许多种,最显著的是长穗型、粗穗型、筒型、锥型、纺锤型等。粒型分为马齿型和硬粒型及其各种过渡类型。自交系选育中最好统筹长穗型和粗穗型的选择。长穗型的行粒数较多,但粒行数较少。粗穗型的粒行数较多,但行粒数不可能许多。自交系的粒行数一般10-20行。12-14行的比较适中。粒型的选择要按照育种目标肯定,一般偏硬粒型的自交系组配的杂交种商品性好,偏马齿容易组配出的杂交种产量和淀粉含量比较高。此外,籽粒的大小、粒重和粒色的一致性也需要考虑。
③抗逆性:对重要的玉米病害和自然灾害性条件要有一定的抗性或耐受性,以 保证种子生产的稳定性和杂种优势的稳定发挥。整齐一致性:要求农艺性状在外观上要整齐一致,表现在基因型上要基本纯合。
2、配合力高
配合力是指杂交亲本在其杂种后代的杂种优势中发挥作用的潜在能力,自交系配合力的高低决意着未来育成杂交种的增产能力和使用价值,因而是自交系最主要的性状,配合力分为一般配合力和特殊配合力,前者的遗传基础是来源于亲本的基因加性效应,后者决意于亲本基因的非加性效应,二者在遗传上具有相对的独立性。所以,在自交系的选育上二者不可偏废。
3、种子生产性能强
高产、优质、抗性好的杂交种能否推广或者成为主栽品系,很关键的条件是要具备优异的种子生产性能,包括亲本种子发芽力和发芽势强,小苗长势好,易于葆苗,雌雄和谐。父本散粉好,花粉量大,花期较长。母本雄穗柄长,抽雄容易,吐丝快而整齐,结实性好,籽粒匀称,产量高。父母本光温反应小,花期和谐容易,制种易于成功。
4、选育自交系的基础材料
从根本上说,玉米杂交种强大的杂种优势来源于亲本间充分大的遗传差异。因此,选育自交系的基础材料务必来源多样,遗传基础广泛。选系材料的来源大体有4个方面:第一种是地方种质,包括老的地方品系群体,或者来源于地方品类的自交系等。在部分特殊的生态条件下可能存在优异抗源、或优异品质材料,应该特别小心收集。第二种是杂交种,重要指生产上利用的或者引进的杂交种,也包括用自交系有目的组配的用于选系的杂交种,其中利用最大的是单交种。
一般认为,采用当地或异地生产上广为使用的杂交种选系是育成优异自交系的捷径,这些选系一般农艺性状好,配合力比较高。第三种是综合种或轮回改良的群体,这些群体一般优异基因的频率和优异基因型的重组率都比较高,但有利基因的聚合程度可能不如单交种,在选系过程中通常要加大选择量。第四种是远缘杂种后代。玉米的野生近缘种许多,其中含有充溢的优异性状,但由于种间杂交困难,后代不育或分离严重,稳定慢,直接用于选育自交系难度大,现在已经很少利用。
5、选育自交系的办法
①通例选育法:此类选育办法就是在一个分离的原始群体中选择个体自交系,经若干世代按目测自交选择之后,进行配合力的测定,最终选出优异的自交系。通例选系法的问题是早期入选的规模很难界定。目前,有的育种者在早期世代不分穗行栽培,而是将入选的果穗的等量混在一起栽培,到晚代才严格选择单株种成穗行,进行配合力测定。此类对策有用地加强了入选基因型的数目,同时加强了对单株的选择压力,可能对提升抗性和获得目标基因型有协助。在育种规模不大的状况下,通例选育法,更多地靠育种者的经验。
②单倍体选系法:其基本原理是使用自然或人工的诱发、培育的单倍体植株通过人工的染色体更加或自然更加获得纯合的二倍体,然后再从中选育优异的单株,成为自交系。单倍体育种一般只需两年就能获得纯合的自交系,比通例措施缩短了育种的周期,对育种家有很强的吸引力。不过,单倍体选育省略了大田选择的步骤,对诸如抗性等性状通常还要进行更加的选择。
③辐射与化学诱变选系法:辐射诱变选系法是使用放射性同位素出现的辐射能量甚至宇宙射线诱发染色体出现结构变种或等位基因突变,按照表型变种选择有效的个体育成自交系。此种办法的诱变机理重要以伤害恢复,在恢复过程中发现有利的变种,因而在选择原始材料上要统筹遗传基础充足和抗损害能力强,在选系过程中要小心舍弃各种畸形株和不利变种,选择突变性状显著的健康的植株。此类办法近年来被有些人移植为航天育种或太空育种。
④分子选系法:所谓分子选系法是在DNA水平上开展的自交系选育,包括转基因选系法和分子标记辅助选系法。转基因选系就是借助遗传转化技术,将部分其他动植物有利的外源基因导入自交系或杂交种内,育成有外源基因抑制性状的优异自交系,此类对策对于改造玉米基因库中不具备的某些目标性状是致关主要的。分子标记辅助选系是首先对某些优异基因肯定的慎密连锁的分子标记,然后以这些分子标记为间接选择性状对目标性状进行选择,最后育成优异自交系。
⑤自交系的改良:某些自交系在育成后发现有些务必克服的缺点,有些自交系在使用一段时间后发现某些主要的性状产生退化,或出现了新的病害生理小种的感染,或者不适应新的推广区域的环境,这时解决问题的捷径是对原有自交系的部分性状进行改造,育成新的改良系。
改良自交系最常用的措施是回交转育法,回交转育法就是以被改良的自交系为轮回亲本,以目的基因供体亲本为非轮回亲本,通过5代以上的回交改良和1-2代的自交稳定后,就能够育成新的改良自交系。回交成效的好坏同目标性状的遗传方式有关,一般回交法对简单性状或单基因抑制的性状以及细胞质遗传性状最有用,对复杂性状成效差。回交法在选择供体亲本时.要堤防重要的目标性状不要有连锁累赘,还要小心选择具有相同杂种优势取向的优异自交系,避免改良了原有的不良性状又带来了新的不良性状,以及酿成配合力降低等问题产生。回交后代也应该进行配合力测定,在不一样的秭妹系中选择配合力高的利用。
玉米杂交种的选育
杂交种的选育就是将自交系或其他优异亲本材料组配成杂交组合,经过测交鉴定、品系比较和各类品类比较试验选育出符合育种目标要求的强优势杂交种:
1、杂交种的自交系选育:自交系的选育已经为杂交种选育供给了大量参考资料和信息。在利用一组优异自交系选育杂交种之前,需要对所利用的亲本有较具体的了解,并遵照某些原则在亲本间组配:亲缘关系远,地理差异大,比如采用国外系x国内系的组配模式已经被国内育种家广泛认识。类型有差异,性状要互补,类型间的差异通常反应了基因型的差异,性状互补加倍主要,特别是主要的抗性性状,至少在亲本之一中要存在。农艺性状和种子生产性能好,这对于新杂交种的利用极为主要。配合力要高,这是最基本的条件之一,特别是产量性状的配合力要高。
2、杂交种的选育技术简单:单交种的组配除了育种者按照自己的经验选配亲本之外,通常采用最多的办法有两种:
①轮配法:单交组合数=P(P-1)/2,其中的P为亲本数。
②骨相干法:单交组合数=M×N,即将自交系分为M、N两组。在组间做可能的杂交,其中一组为骨干自交系组成,另一组为新自交系组成。此类办法通常最为有用。