淺談現代玉米種植中的育種技術與新進展

【摘 要】玉米是我國第一大糧食作物，也是全世界總產量最高的糧食作物。它在明朝的時期傳入我國。玉米具有香甜的口感，并且富含營養，同時也是世界上注明的保健食品，由于它的食用價值高，并且種植范圍十分廣，一直以來都受到了廣大農民和農業專家們的關注。進入了21世紀，隨著世界科技的不斷發展，玉米的種植技術和管理技術也都有了很大的提高，但是如何更好的提高玉米的質量和產量，仍然是農民和玉米專家們熱心的問題。

【關鍵詞】玉米種植；育種技術；新進展

0.引言

社會發展，城市化進程的加快，土地資源的緊張，耕地面積也變得日益緊張起來了，世界人口的劇增，給糧食生產帶來越來越大的壓力。21世紀我國農業面臨人口不斷增加和農業資源不斷減少的雙重壓力，為了實現糧食安全和生態安全、提高農業效益的戰略目標，提高玉米產品的科技含量和玉米生產的產業化程度是一項重要舉措。高質量的玉米雜交種子是保證玉米高產穩產的關鍵。在雜交種生產利用過程中，長期以來在一定程度上存在種子整齊度差、純度差、芽率低等問題。這主要是由于雜交制種各個環節把關不嚴，質量意識差，以及市場管理不得力等多種因素造成的。只有切實認識到制種質量的嚴肅性，在雜交種制種過程中，真正掌握和嚴格落實雜交種制種技術，嚴格把好親本種子質量及播種、去雜、去雄、收獲、晾曬、加工等重點技術環節和要求，并根據品種特性，切實搞好田間管理，從而提高制種質量和制種產量，才能生產出高質量的合格雜交種子，為玉米生產提供良好的種子保證。

1.開展玉米育種研究意義重大

自改革開放以來，隨著植物分子生物學技術的發展和應用，對作物遺傳育種產生了極其深遠的影響。生物技術與常規育種技術的有機結合正孕育作物遺傳育種的第三次技術突破。

自從模式植物擬南芥基因組全序列測序完成后，模式作物—水稻全基因組測序的完成和玉米全基因組測序的啟動，為作物常規育種手段與分子標記輔助選擇和轉基因技術的有機結合形成了新的學科—農作物分子育種學，并成為作物遺傳育種學新的生長點。“利用分子標記開展重要農藝性狀和產量性狀的定位，是分子育種的重要基礎研究。”過去20多年來，分子標記技術以及QTL（數量性狀基因座）定位方法的快速發展，為復雜數量性狀的研究提供了強有力的手段。

2.我國科研單位已開始分子育種的研究

中國農業大學和中國農科院利用SSR分子標記分析了我國優良玉米自交系的遺傳變異，對其進行了雜種優勢群的劃分，為更有效地利用我國現有的種質資源，進一步提高玉米雜種優勢水平提供了有價值的信息；中國農科院采用o2基因的SSR標記phi057，大規模開展了優質蛋白玉米分子育種材料創制，選育出優良自交系CD2和CD7，已配制出中試401等優良雜交組合；四川農業大學利用抗玉米紋枯病的QTL緊密相連鎖的分子標記，對抗性分子標記輔助選擇，獲得多個高抗玉米紋枯病自交系。開展玉米分子標記育種研究，構建實用、經濟、高效的分子育種技術體系，選育高產優質多抗玉米新品種，實現玉米育種理論和關鍵技術的新突破，對提升我國玉米育種水平，保證國家糧食安全和增加農民收入具有重要意義。”

3.玉米重要性狀分子標記的開發

針對我國玉米優勢區玉米生產的主要問題和種子市場對玉米新品種的需求，在前期對玉米重要性狀基因/QTL定位的基礎上，采用基因組學和生物信息學等學科的先進技術，發掘有育種價值的實用分子標記，并直接應用于玉米育種。根據性狀的重要性和研究基礎，采用關聯分析方法，重點開發玉米抗矮花葉病毒病、高油、高賴氨酸、高維生素A源性狀的功能分子標記；采用比較基因組研究策略，尋找玉米抗旱的候選基因，通過序列分析和抗旱性評價，發掘玉米抗旱的功能標記。利用方便快捷的分子標記技術，深入開展玉米抗絲黑穗病、抗穗粒腐病、抗紋枯病、玉米株高及產量性狀QTL的精細定位、發展實用分子標記；利用分子標記定位玉米氮高效、磷高效、以及株型相關性狀的QTL。

4.玉米新材料和新品種的研制

（1）以我國優良玉米自交系為材料，采用共同分子標記進行基因型分析，同時結合育種收集農藝、抗性和產量性狀的表型數據及配合力數據，構建用于分子育種的優良玉米自交系分子標記數據庫和表型性狀數據庫。利用已經獲得的與抗性、品質及產量性狀連鎖的分子標記，篩選我國優良玉米自交系，進一步評估分子標記的育種利用價值，為組配優良玉米新組合提供信息。重點開發玉米抗矮花葉病毒病、高油、高賴氨酸、高維生素A源性狀的分子標記，以現有的高產玉米品種或組合的優良骨干親本為受體，采用分子標記輔助選擇方法，將其轉育成抗病、優質新材料，并組配抗病、優質新品種。在利用分子標記篩選育種基礎材料和劃分玉米雜種優勢群的基礎上，結合玉米常規育種技術培育高產、優質、多抗玉米新雜交+種，并進行試驗、示范和推廣。

（2）我國現在用于配制大量雜交種的親本自交系不過20多個，美國也是如此，能大量利用的親本自交系也不過40個，它們都是從數量龐大的穗行中篩選出來的，僅美國先鋒種子公司每年大約要進行7000份新系的篩選，安排15000份雜交組合的鑒定，約在250個不同地點種植450000個小區，通過所有這些試驗，在正常年景每年可提出7～10個商品雜交種。由此可見，玉米育種的巨大工作量。概括地說，利用豐富的種質資源，分離大量的自交系，配制大量的雜合組合，經認真地鑒定篩選，育成少數優異的自交系和強優勢的雜交種，是國內外玉米育種共同的經驗，指望從少數材料中篩選出優異的自交系和雜交種是不現實的。

5.玉米育種以雜種優勢為主

從選育自交系開始，以選育并利用單交種為主要目的。自交系的選育標準以自身繁殖產量高，優質、多抗、耐密和綜合性狀優良為標準。自交系的育種方法是與原始材料的種類以及育種目標性狀相關聯的，（1）二環系育種：用單交種和一些商品雜交種等作原始材料，一般采取常規的二環系育種方法；（2）群體改良法：利用遺傳基礎復雜的綜合品種或群體作為原始材料選育自交系時，可以采有兩種方法：一種是結合群體改良，在進行輪回選擇的同時，分離自交系。另一種是按二環系育種方法直接分離自交系；（3）回交改良及定向復交綜合法；是改良自交系某些缺點的有效途徑；（4）單倍體育種：包括花藥培養、孤雄、孤雌生殖法；（5）誘變育種：采用射線處理玉米種子、花粉、幼苗使之產生變異；（6）配子選擇法和聚倉改良方法：前者因其程序較繁瑣，后者因其局限性，一向較少采用。（7）生物育種技術：80年代以來，特別在90年代中，分子生物技術在玉米育種中得到廣泛的應用。分子標記技術已經廣泛用于玉米遺傳育種研究。

6.小結

在一定條件下，用于遺傳多樣性的研究，可鑒別玉米種質的多樣性和差異；用于qtls的研究，可以探明受多基因控制的玉米產量性狀和品質性狀的基因座位效應和效應，認識雜種優勢的機理；用于基因定位，可以進行基因克隆制作精確的玉米基因圖譜，最終可能破譯玉米的全部遺傳密碼，調控玉米性狀的遺傳行為。隨著分子生物技術不斷改進和完善，必將更廣泛地用于玉米遺傳育種的研究之中，促進本學科的創新與發展。 [科]

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