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【摘 要】本文详细论述了玉米育种地的选择及选择标准、母本父本比例、去杂、去雄等育种技术。
【关键词】玉米;育种技术;母本植株;父本植株;去杂
玉米是世界五大作物之一,在我国乃至全世界的粮食生产中都占重要地位。对于玉米高产的首要条件之一就是要有优良的种子,因而育种在生产上有着极其重要的意义。育种过程类似于大田生产的过程,但因为良种的价值高于大田生产的价值,对种子生产来说还存在一些独特的要求。育种的目的是为了获得遗传基础纯合的原种,应对育种地进行仔细选择和最均匀一致的种植环境,以便在将来的去杂过程中选出杂株。
1.育种地的选择及选择标准
成功进行玉米育种的基本条件是育种地的选择和与农户的合作。选择育种地的先决条件是种植地点是否适合自交系生长发育。这关系到植株能否再生产、植株遗传构成是否会发生变化等。其次,应该考虑到温度的变动范围和常见的害虫胁迫,同时也要检测田地的地形特征、固有肥力和自然杂草的情况,避免因贫瘠和杂草带来田地不均匀的问题。为防止出现自生玉米的情况,最好不要选用以前种植过玉米的田块。选择运输方便的育种地对于种子、肥料等的运送、收获种子的运输都很有益。选择适当的承包农户也是很重要的,应该选择进步的、富于改革意识的农户;农户土地固有的性能和农户的灌溉能力、除害能力等;农户有一定的育种经验等等。
2.花粉、花粉活动及隔离
玉米的自然授粉随着花粉的大量产生而发生。因为花粉粒较轻,可以靠风传送,这就常常使花粉污染难于避免。隔离的目的实质上就是限制外来花粉的污染,从而生产遗传基础纯合的种子。
2.1花粉产生、萌发及活动
玉米花粉具有很强的活力,温度超过38℃时花粉萌发力会减弱,但干旱对其仅有少许影响。虽然玉米花粉产生量大且颇耐外界环境胁迫,然而它在田地里的活动常是受限制的,这是因为相对于其他作物来说玉米花粉较大和较重。大多玉米花粉在发源地50～70m处落下,如果风力大,会迁移得更远些。
2.2隔离
实现隔离的方法有距离隔离、时间隔离、雌雄协调三种。育种家认为最好的隔离就是一个雌雄花期的协调过程,在母本花丝形成时父本开始散粉,这样,母本在接受父本的花粉后就不可能再接受外来花粉的污染。在这一方法中,最关键的是亲本的花期要完全一致。
3.选择玉米新品种
以优良玉米自交系为材料，利用已经获得的与抗性、品质及产量性状连锁的分子标记，筛选出优良玉米自交系，进一步评估分子标记的育种利用价值，为组配优良玉米新组合提供信息，重点开发玉米抗矮花叶病毒病、高油、高赖氨酸、高维生素A源性状的分子标记，以现有的高产玉米品种或组合的优良骨干亲本为受本，采用分子标记辅助选择方法，将其转育成抗病、优质新材料，并组配抗病、优质新品种，在利用分子标记筛选育种基础材料和划分玉米杂种优势群的基础上，结合玉米常规育种技术培育高产、优质、多抗玉米新品种。
4.育种田播种
玉米育种田的播种不同于大田生产作物,通常对它的保护行有一定要求,并采用较低的种植密度,种植密度可以和大田生产建议种植密度相当或略低10%～15%,这对自交系的生长和发育很重要,也有助于植株性状的充分表达,便于筛选出理想的植株和淘汰杂株。
4.1母本∶父本比例
认识到杂交种仅从母本行收获很重要,因此,我们要尽量减少父本行,但要保证产生充足的花粉。依据父本产生花粉的能力,母本:父本比例范围可从2∶1到6∶1。一些育种家选择3∶1或4∶1。密植父本行是比较常见的,因为密度对花粉产生的影响要远小于密度对种子形成的影响。要求父本有较好的生殖生长能力,植株比较高大,且具较强的花粉产生能力。
4.2协调亲本花期的方法
玉米育种时的关键问题就是亲本的花期不一致。理论上,我们应该为杂交育种选择生育期一致或相近的亲本,但在现实中,许多优秀的杂交组合都是生育期不同的亲本。在三交种育种时,父本通常较单交母本要晚熟一些。当育杂交种的亲本具有不同的生育期时,最常用的方法是错期播种,以便使花期同步,然而在田地的管理上也就增加了一些困难,不但要多次播种,还要重复施肥、灌溉、和施用必需的农药等。
4.3其他协调亲本花期的方法有:延迟某一亲本的播种期
父本双期分开播种。采用不同的播种深度。较深的播种深度仅适用于种子活力较强的亲本。一般播种时每加深2.5cm的深度,就会使植株生长发育延迟两天。施用底肥。此方法可以提前或延迟作物一到两天的生长,在肥力高的土壤中结果不太一致,在低肥力土壤中这种方法的效果要好一些。增施磷肥会提前植株发育,而增施钾肥会延迟植株生长。种子包衣处理。某些化学成分己用于抑制水分吸收以延迟萌芽。在第一个亲本己播下而第二个亲本未播种时出现恶劣天气,可以通过修剪延迟第一个亲本的发育,这种方法一般不用于母本,因为会减少育种产量。最佳的修剪高度是植株生长至25～35cm时,剪去一半的植株。用塑料薄膜保温，适用于我们寒冷地区种植。修剪母本枝叶，剪去花丝2.5～4cm可使母本花期提前1～2d这些方法中的绝大部分都是给玉米植株施加一定的压力,但玉米自交系承受压力的能力往往是有限的,而且不同的自交系对压力有不同的反应。
5.去杂、去雄
5.1去杂
是对一块育种地进行仔细鉴定和有系统的评估的过程,在这一过程中剔除所有不合格的植株,目的是确保育种田里对品种。遗传和物理纯度的要求。这是剔除遗传污染的最有效和最重要的方法。它也具有减少种子传染病的影响和除去杂草及其他作物植株的作用。在玉米生长周期中可去杂的时期：出苗后—自生植物常常易于辨别,因为它们在株行中位置不同且大小也不同。生殖生长期—可筛选出杂株,它们在根、茎生长的遗传型、株型、着色及叶茎茸毛方面都与正常株不同,这一时期的去杂有助于减少花期时的去杂工作量。开花期很容易辨别重要的农艺及形态方面的特征,这也是预防遗传污染的关键时期。花期过后在籽粒灌浆期去杂可剔出在成熟期、颜色、含水量、抗病性等方面有区别的杂株。收获前期是收获前最后的去杂,该期淘汰病株、生长或生殖特征表现不正常的植株。
5.2去雄
在杂交玉米育种生产中去雄过程是最关键和最难掌握的。为达到所需的遗传纯度标准,所有母本行的雄花必须在散粉或抽丝前去掉,使母本和父本杂交。去雄操作包括人工去雄或用化学手段去除。其他去雄方法还有应用胞质雄性不育方法、化学杀雄和利用生物技术的方法等。去雄期一般需要2周,但也可能是1～5周。植株生长缓慢或不统一、土壤肥力差异、花期水份胁迫、病虫害影响生长等都会延迟去雄期。在花期开始时,工作人员应该对玉米育种田做一次彻底完全的检查以便从母本行中去雄。要确认雄穗没有残留在植株上,否则它们仍有散粉的能力而引起污染。机械去雄尽可能延迟到抽丝才进行,这样就可以在尽量不损伤叶的情况下完成去雄。一个熟练的工人可以在一次操作来回中除去70%或更多的雄穗而很少伤及叶片。手工去雄对除去那些发育晚的、矮小的及田间分蘖枝的雄穗都是很必需的。
【关键词】玉米;育种技术;母本植株;父本植株;去杂
玉米是世界五大作物之一,在我国乃至全世界的粮食生产中都占重要地位。对于玉米高产的首要条件之一就是要有优良的种子,因而育种在生产上有着极其重要的意义。育种过程类似于大田生产的过程,但因为良种的价值高于大田生产的价值,对种子生产来说还存在一些独特的要求。育种的目的是为了获得遗传基础纯合的原种,应对育种地进行仔细选择和最均匀一致的种植环境,以便在将来的去杂过程中选出杂株。
1.育种地的选择及选择标准
成功进行玉米育种的基本条件是育种地的选择和与农户的合作。选择育种地的先决条件是种植地点是否适合自交系生长发育。这关系到植株能否再生产、植株遗传构成是否会发生变化等。其次,应该考虑到温度的变动范围和常见的害虫胁迫,同时也要检测田地的地形特征、固有肥力和自然杂草的情况,避免因贫瘠和杂草带来田地不均匀的问题。为防止出现自生玉米的情况,最好不要选用以前种植过玉米的田块。选择运输方便的育种地对于种子、肥料等的运送、收获种子的运输都很有益。选择适当的承包农户也是很重要的,应该选择进步的、富于改革意识的农户;农户土地固有的性能和农户的灌溉能力、除害能力等;农户有一定的育种经验等等。
2.花粉、花粉活动及隔离
玉米的自然授粉随着花粉的大量产生而发生。因为花粉粒较轻,可以靠风传送,这就常常使花粉污染难于避免。隔离的目的实质上就是限制外来花粉的污染,从而生产遗传基础纯合的种子。
2.1花粉产生、萌发及活动
玉米花粉具有很强的活力,温度超过38℃时花粉萌发力会减弱,但干旱对其仅有少许影响。虽然玉米花粉产生量大且颇耐外界环境胁迫,然而它在田地里的活动常是受限制的,这是因为相对于其他作物来说玉米花粉较大和较重。大多玉米花粉在发源地50～70m处落下,如果风力大,会迁移得更远些。
2.2隔离
实现隔离的方法有距离隔离、时间隔离、雌雄协调三种。育种家认为最好的隔离就是一个雌雄花期的协调过程,在母本花丝形成时父本开始散粉,这样,母本在接受父本的花粉后就不可能再接受外来花粉的污染。在这一方法中,最关键的是亲本的花期要完全一致。
3.选择玉米新品种
以优良玉米自交系为材料，利用已经获得的与抗性、品质及产量性状连锁的分子标记，筛选出优良玉米自交系，进一步评估分子标记的育种利用价值，为组配优良玉米新组合提供信息，重点开发玉米抗矮花叶病毒病、高油、高赖氨酸、高维生素A源性状的分子标记，以现有的高产玉米品种或组合的优良骨干亲本为受本，采用分子标记辅助选择方法，将其转育成抗病、优质新材料，并组配抗病、优质新品种，在利用分子标记筛选育种基础材料和划分玉米杂种优势群的基础上，结合玉米常规育种技术培育高产、优质、多抗玉米新品种。
4.育种田播种
玉米育种田的播种不同于大田生产作物,通常对它的保护行有一定要求,并采用较低的种植密度,种植密度可以和大田生产建议种植密度相当或略低10%～15%,这对自交系的生长和发育很重要,也有助于植株性状的充分表达,便于筛选出理想的植株和淘汰杂株。
4.1母本∶父本比例
认识到杂交种仅从母本行收获很重要,因此,我们要尽量减少父本行,但要保证产生充足的花粉。依据父本产生花粉的能力,母本:父本比例范围可从2∶1到6∶1。一些育种家选择3∶1或4∶1。密植父本行是比较常见的,因为密度对花粉产生的影响要远小于密度对种子形成的影响。要求父本有较好的生殖生长能力,植株比较高大,且具较强的花粉产生能力。
4.2协调亲本花期的方法
玉米育种时的关键问题就是亲本的花期不一致。理论上,我们应该为杂交育种选择生育期一致或相近的亲本,但在现实中,许多优秀的杂交组合都是生育期不同的亲本。在三交种育种时,父本通常较单交母本要晚熟一些。当育杂交种的亲本具有不同的生育期时,最常用的方法是错期播种,以便使花期同步,然而在田地的管理上也就增加了一些困难,不但要多次播种,还要重复施肥、灌溉、和施用必需的农药等。
4.3其他协调亲本花期的方法有:延迟某一亲本的播种期
父本双期分开播种。采用不同的播种深度。较深的播种深度仅适用于种子活力较强的亲本。一般播种时每加深2.5cm的深度,就会使植株生长发育延迟两天。施用底肥。此方法可以提前或延迟作物一到两天的生长,在肥力高的土壤中结果不太一致,在低肥力土壤中这种方法的效果要好一些。增施磷肥会提前植株发育,而增施钾肥会延迟植株生长。种子包衣处理。某些化学成分己用于抑制水分吸收以延迟萌芽。在第一个亲本己播下而第二个亲本未播种时出现恶劣天气,可以通过修剪延迟第一个亲本的发育,这种方法一般不用于母本,因为会减少育种产量。最佳的修剪高度是植株生长至25～35cm时,剪去一半的植株。用塑料薄膜保温，适用于我们寒冷地区种植。修剪母本枝叶，剪去花丝2.5～4cm可使母本花期提前1～2d这些方法中的绝大部分都是给玉米植株施加一定的压力,但玉米自交系承受压力的能力往往是有限的,而且不同的自交系对压力有不同的反应。
5.去杂、去雄
5.1去杂
是对一块育种地进行仔细鉴定和有系统的评估的过程,在这一过程中剔除所有不合格的植株,目的是确保育种田里对品种。遗传和物理纯度的要求。这是剔除遗传污染的最有效和最重要的方法。它也具有减少种子传染病的影响和除去杂草及其他作物植株的作用。在玉米生长周期中可去杂的时期：出苗后—自生植物常常易于辨别,因为它们在株行中位置不同且大小也不同。生殖生长期—可筛选出杂株,它们在根、茎生长的遗传型、株型、着色及叶茎茸毛方面都与正常株不同,这一时期的去杂有助于减少花期时的去杂工作量。开花期很容易辨别重要的农艺及形态方面的特征,这也是预防遗传污染的关键时期。花期过后在籽粒灌浆期去杂可剔出在成熟期、颜色、含水量、抗病性等方面有区别的杂株。收获前期是收获前最后的去杂,该期淘汰病株、生长或生殖特征表现不正常的植株。
5.2去雄
在杂交玉米育种生产中去雄过程是最关键和最难掌握的。为达到所需的遗传纯度标准,所有母本行的雄花必须在散粉或抽丝前去掉,使母本和父本杂交。去雄操作包括人工去雄或用化学手段去除。其他去雄方法还有应用胞质雄性不育方法、化学杀雄和利用生物技术的方法等。去雄期一般需要2周,但也可能是1～5周。植株生长缓慢或不统一、土壤肥力差异、花期水份胁迫、病虫害影响生长等都会延迟去雄期。在花期开始时,工作人员应该对玉米育种田做一次彻底完全的检查以便从母本行中去雄。要确认雄穗没有残留在植株上,否则它们仍有散粉的能力而引起污染。机械去雄尽可能延迟到抽丝才进行,这样就可以在尽量不损伤叶的情况下完成去雄。一个熟练的工人可以在一次操作来回中除去70%或更多的雄穗而很少伤及叶片。手工去雄对除去那些发育晚的、矮小的及田间分蘖枝的雄穗都是很必需的。