玲河北農(nóng)科院玉米育種講座

玉米自交系選育與雜交種鑒定黃長玲中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所2010-04-102010年河北省玉米育種研討會目錄一、玉米的重要性二、世界玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀三、雜種優(yōu)勢的變化趨勢四、自交系選育五、雜交種鑒定六、目前美國的玉米特點(diǎn)七、我國今后育種發(fā)展方向一、玉米的重要性玉米是世界上重要的糧食飼料（70%）生物燃料（美國40%）工業(yè)原料二、世界玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀1、世界玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀2、2000-2007年玉米生產(chǎn)變化趨勢玉米主要生產(chǎn)國家的種植面積世界各地區(qū)玉米總產(chǎn)量玉米主要生產(chǎn)國家的產(chǎn)量情況

2000-2007年玉米生產(chǎn)變化趨勢137.5--148.88.2%29.5—34.516.3%22.5—28.024.4%596.4--703.923.6%263.2--321.222.0%103.1--149.845.3%4526-534118.0%8903-93505.0%4336-490713.2%三、雜種優(yōu)勢的變化趨勢密度r2b79K/ha5220株/畝0.86110kg/ha/yr7.3kg/畝54K/ha3600株/畝0.8088kg/ha/yr5.8kg/畝30K/ha2000株/畝0.5639kg/ha/yr2.2kg/畝10K/ha666株/畝0.069kg/ha/yr0.6kg/畝玉米雜交種產(chǎn)量及其親本產(chǎn)量雜種優(yōu)勢率自交系實(shí)際雜種優(yōu)勢雜交種

表1美國1930年代—1980年代雜交種、親本自交系、雜種優(yōu)勢值、雜種優(yōu)勢%以及育種增值（kg/公頃）（Duvic1999）1930年1940年1950年1960年1970年1980年育種增值雜交種527058356882708779149164389474%親本自交系2027235927613192371445062479122%雜種優(yōu)勢值324434774122389442014658141444%雜種優(yōu)勢%61.559.559.554.553.051.0-10%平均優(yōu)勢60.07.449.321.013.13.3-56.6%美國玉米遺傳背景

Others19%ReidYellowDent47%Lancaster4%Leaming4%NorthWestDent5%LinstromLongEar8%Minnesota1313%四、自交系選育1、材料來源四、自交系選育2、選系方法：1）早晚雜交法。選早與晚雜交，再用晚的回交，選帶晚熟基因型的早熟植株2）穿梭育種法。早種植、高密度、在極端條件下選擇活力強(qiáng)的植株,再早種植、高密度、在極端條件下選擇活力強(qiáng)的植株3）交互回交法（AlternateBackcross）:早熟分離的BC與晚的雜交,晚熟分離的BC與早的雜交,交互進(jìn)行.4）庫源選擇法(Source–SinkSelection)。選擇豐產(chǎn)性好、早散粉、大植株、抗病、持綠、籽粒灌漿時(shí)間長。5）表型選擇法。在極端條件下選擇活力強(qiáng)的植株。6）DH選系法早種植：選擇耐寒發(fā)芽快植株活力強(qiáng)。多點(diǎn)鑒定：高密度：選擇稈強(qiáng)、肥料利用率高、空稈少、植株生長強(qiáng)、抗旱、抗莖腐、葉夾角小、雄穗分支少、早熟.抗病鑒定：接種病害鑒定抗逆鑒定：在極端條件下選擇活力強(qiáng)的植株遲收獲：選擇持綠、松苞葉、快降水、穗下垂、容重、籽粒含水量。果穗選擇：大穗、完整飽滿穗、14行以上、中等籽粒、易脫粒、籽粒結(jié)構(gòu)好、90%以上好籽粒。在高密度下種植S1或BC1，自交選擇優(yōu)株在冬季種植S2并自交,汰除差的感病行.在多種極端條件下高密度下種植S3，測交、選好的測交種。種植優(yōu)良的S4穗行并自交.種植S5穗行,自交、混合種子、兩點(diǎn)測產(chǎn).擴(kuò)繁S6自交系種子，用混合自交系種子配制測交種.擴(kuò)繁S7種子，多點(diǎn)產(chǎn)量鑒定。生產(chǎn)親本基礎(chǔ)種子和雜交種子。多點(diǎn)鑒定及生產(chǎn)。四、自交系選育自交系選育（S0）20-30個(gè)族群，2000-3000株/族群，共64,000株/acre(0.405公頃），密度10,550株/畝，當(dāng)?shù)孛芏?倍。授粉10%，200-300株/族群（開花早）。選穗60-80穗/族群，共1500-1800個(gè)S1穗（14行以上）。3、選系過程（基本分為Troyer和Pioneer兩種類型）自交系選育（S1）1500-1800穗行，密度同上。授粉前淘汰30%的穗行（室內(nèi)低溫發(fā)芽率、出苗率、發(fā)芽勢、幼苗長勢、整齊度）。PEPPER（PollinatingEndPlantsatExtremeRates),在每行末端套袋4穗，授粉3穗（最佳穗行可授粉5-10穗）。收獲前選留50%的穗行（保綠性、植株完整性、空桿率…）。收獲后穗選（每行有2穗以上優(yōu)良果穗，選1-3穗或更多，半馬齒籽粒）?？倲?shù)1500-1800穗。自交系選育（S2）1500-1800穗行，密度同上。播種——早播、晚播、境外異地早播。授粉前淘汰30%穗行，在當(dāng)?shù)卦绮ブ惺诜?。PEPPER法授粉。收獲前選留50%的穗行。延遲收獲，穗選1500-1800個(gè)大穗。自交系選育（S3）1500-1800個(gè)穗行，密度、播種、授粉、收獲同上。測交：20-30個(gè)族群中每個(gè)族群有30-45個(gè)家系進(jìn)行測交,共900-1000個(gè)家系進(jìn)行測交。如果隔離區(qū)測交,可用2個(gè)測驗(yàn)種，則有2000個(gè)測交組合。用完全區(qū)組法，種到4-5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，用4-5個(gè)商品雜交種做對照。自交系選育（S4及以后世代）S4及以后世代在正常密度下種植，注重種子量的增加和正常密度下的籽粒產(chǎn)量，而不是高密度下的高壓選擇。S5以后世代差別不明顯的姊妹穗行的種子可以混合，大多數(shù)S6的種子可以混合。一個(gè)S3穗行通常提供的新自交系不多于1個(gè)。特點(diǎn)1：高密度種植

是測定植株之間競爭力最直接而有效的方法。授粉前可以淘汰發(fā)育遲緩、花絲抽不出、♀♂不協(xié)調(diào)的植株。授粉之后淘汰空桿、結(jié)實(shí)不好、倒折、抗病蟲差植株。選拔具有高遺傳力并與產(chǎn)量直接相關(guān)性狀。不是直接選拔產(chǎn)量，是選拔具有最佳農(nóng)藝性狀的材料，再從中選擇最佳產(chǎn)量的自交系。特點(diǎn)2：選穗行好的穗行必然是多數(shù)優(yōu)良性狀遺傳基因累積的結(jié)果。選拔整體表現(xiàn)好的穗行中的較差植株或較差的果穗也比不良穗行的最佳果穗要好。更多的選擇行間差異而不是行內(nèi)差異。特點(diǎn)3：重視表型選擇，多重觀察哪些性狀適用表型選擇？種子——耐寒性、發(fā)芽率（冷床>80%，溫床〉95%，架藏或掛藏壽命2年以上）、發(fā)芽勢特點(diǎn)3：重視表型選擇，多重觀察植株——苗期和植株的生長勢、株高、穗位高根體積、支持根數(shù)、莖粗、莖桿堅(jiān)韌性、葉面積、雄穗大小、花粉量、抽絲期、♀♂協(xié)調(diào)、早熟性、抗倒性、耐旱性、抗病蟲害、持綠性或活桿成熟、穗長、苞葉松緊、結(jié)實(shí)性、脫水快慢、籽粒產(chǎn)量。12個(gè)性狀與雜交種籽粒產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)達(dá)0.67。特點(diǎn)3：重視表型選擇，多重觀察成熟——直立性、持綠性或活桿成熟穗部——穗形（細(xì)長穗比短粗穗容易脫水）、苞葉長短、厚薄合適，穗柄適當(dāng)延伸。果穗長度合適，上下粗細(xì)一致，大于14行，籽粒大小均勻，95%以上籽粒整齊，大小適中，脫水快，重量高，品質(zhì)好（馬齒等級及硬質(zhì)度）。特點(diǎn)4：早播、晚收早播——可選拔種子耐寒性，低溫發(fā)芽能力，苗期長勢等。晚播溫度高，植株處于生長發(fā)育早期，10年中有6年使根倒機(jī)會明顯增加。晚收——可鑒定植株直立性，持綠性或活桿成熟。特點(diǎn)5：抗病接種早期雨后用當(dāng)?shù)夭∪~碎末對所有植株接種，開花后用莖腐病殘?bào)w對授粉株接種。整齊一致、易生產(chǎn)高產(chǎn)雄穗中或長中度抗病90%以上可作種子,溫床芽率>95%,冷床芽率>80%易去苞葉脫粒損失小、干凈4、母本選系要求3、選系過程（Pioneer類型）每代自交的同時(shí)，進(jìn)行測配，鑒定組合，選最好的10%組合的親本果穗種穗行，繼續(xù)自交的同時(shí)進(jìn)行測配，鑒定組合，選最好的10%組合親本果穗五、雜交種鑒定測交的目的應(yīng)該是快速鑒定出有市場價(jià)值的雜交種和新的育種材料。影響雜交種表現(xiàn)的因素依次是：年份：多年4年地點(diǎn)：多點(diǎn)（3-27-100多-多點(diǎn)）親本自交系同一試點(diǎn)內(nèi)的密度、播種期試驗(yàn)類型和重復(fù)。五、雜交種鑒定年份對雜交種互作的影響最大，一個(gè)雜交種一般希望通過4年試驗(yàn)進(jìn)入商品運(yùn)作。如表現(xiàn)突出，種子充足，可以減少一年。一些育種者更傾向于試驗(yàn)的地點(diǎn)和數(shù)量，通常在4-5個(gè)點(diǎn)的情況下，每個(gè)點(diǎn)有6個(gè)試驗(yàn)只能證明一個(gè)雜交種在當(dāng)年表現(xiàn)不好，而每個(gè)點(diǎn)20個(gè)以上試驗(yàn)才能保證一個(gè)雜交種在當(dāng)年表現(xiàn)不錯(cuò)。200個(gè)點(diǎn)能真實(shí)預(yù)言雜交種未來的表現(xiàn)。小公司可參加公共試驗(yàn)以保證200個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。試點(diǎn)內(nèi)的不同密度比增加重復(fù)提供更多環(huán)境效應(yīng)，比當(dāng)?shù)孛芏确謩e增加15%和25%能很好鑒定雜交種的表現(xiàn)。六、美國玉米特點(diǎn)（一）品種特點(diǎn)1.高產(chǎn)抗倒耐密整齊莖細(xì)、彈性好、節(jié)間長、雄穗分支少了、中大均穗、不禿尖。綜合抗性好（高抗免疫變?yōu)槟筒。┤葜馗?、出籽率高、高淀粉轉(zhuǎn)基因品種廣泛使用抗倒性強(qiáng)、整齊、莖細(xì)、彈性好、節(jié)間長、雄穗分支少了、中大均穗、不禿尖豐產(chǎn)耐密39淀粉72%以上容重高70%以上為轉(zhuǎn)基因玉米玉米螟除草劑根蟲耐旱耐密、中大均勻穗七、我國今后育種發(fā)展方向1、耐密、抗倒、抗旱、耐瘠薄、高出籽率、穗位的整齊、成熟期適宜、子粒脫水快，是今后我國的育種目標(biāo)。通過增加密度創(chuàng)高產(chǎn)，是我國玉米單產(chǎn)總產(chǎn)增加的有效重要途徑之一。2、培育適宜大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)水平的品種迫在眉睫（要求品種抗倒、穗位的整齊、成熟期適宜、子粒脫水快）3、轉(zhuǎn)基因玉米研究有待加強(qiáng)

目前各公司在轉(zhuǎn)基因玉米種子研究與應(yīng)用方面，已經(jīng)向多抗方向發(fā)展。我國尚未放開對轉(zhuǎn)基因玉米的限制。但我們應(yīng)該積極開展該方面的研究工作。目前常規(guī)玉米育種水平中美之間有一定差距，但在轉(zhuǎn)基因玉米研究上差距更大。我們應(yīng)加大對轉(zhuǎn)基因研究的投入，提高我國