玉米育種問題及對策探討

張建宏，鄭宏鵬，馮麗赟，劉 佼，申虎飛，張俊珍

（1.山西省農業科學院隰縣試驗站，山西隰縣041300；2.隰縣寨子鄉政府，山西隰縣041300）

1 我國玉米育種的種質來源

我國玉米育種的種質來源主要包括國內地方品種和國外引進2個方面。國內的玉米育種研究人員早在20世紀60年代就開始從國內地方品種中選育自交系，據統計，從地方品種中直接選育的自交系種類至少在100個以上，其中比較有名的如獲白和衡白522，源于獲嘉白馬牙的自交系品種獲白在第1代單交種的培育中發揮了重要作用；從衡白多穗中選育出的糯玉米自交系衡白522，利用其組配了4個糯玉米雜交種并在玉米生產上推廣應用[1]。目前，我國部分地區還在種植地方品種，特別是廣西、云南的一些偏遠山區，地方品種由于有著良好的抗逆性和適應性仍為當地農民所青睞。

20世紀70年代，我國從國外引進了大量的自交系，其中最為著名的是Mo17。與此同時，還大量引進了雜交品種，并基于這些雜交品種采用選育二環系的方法培育出了一大批的自交系，這些國外品種的引入為我國玉米育種以及玉米增產發揮了巨大的作用，比較有名的如3382，3147和78599等。我國的玉米育種工作者在3147的基礎上培育出了著名的自交系品種沈5003，同時還利用3382培育出了鐵7922和U8112[2]?；趶拿绹M的雜交種6JK111培育出的優良自交系沈137由于有著抗多種病害的優點，組配的雜交種多達33個。還利用雜交種78599成功選育出丹988、齊319等優良自交系，基于78599培育出的優良自交系形成了近年來我國獨特的雜種優勢群P群。

2 我國玉米育種的種質基礎

在20世紀70年代，我國玉米育種中所使用的種質主要是旅大紅骨、蘭卡斯特、金皇后、塘四平頭、獲白五大系統[3]。而獲白和金皇后系統逐漸減少，瑞德黃馬齒（Reid Yellow Dent）系統逐漸增多。從20世紀80年代末到1994年，我國大面積種植的玉米雜交品種的種質基礎是旅大紅骨、塘四平頭、蘭卡斯特和瑞德黃馬齒，占玉米種植面積的80%以上。近年來，隨著熱帶亞熱帶玉米種質和美國PN種質的不斷推廣應用，出現了新的組配方式和種質類群。

基于旅大紅骨種質培育的自交系主要有丹337、旅 28、丹340、丹 99長、旅 9寬、丹黃 02等。這些自交系在我國20世紀90年代的玉米育種和生產中發揮了很重要的作用。基于E28組配的雜交品種丹玉13，在20世紀90年代初期的國內種植面積中，連續幾年名列前茅。基于塘四平頭種質培育的自交系中最著名的是黃早四，該自交系有著適應性廣、配合力高等優點，在國內的玉米育種中應用極為廣泛。很多玉米育種工作者基于黃早四培育出了很多新的自交系，并在農業生產中廣泛推廣種植。我國引進的蘭卡斯特種質主要來自Oh43，Mo17，Va35，A619Ht和 C103 這 5 個自交系，其中，前2個自交系的衍生系所占比例最高，達到了77.1%。利用C103培育出了20多個衍生自交系，在玉米生產中發揮了重要作用。目前，蘭卡斯特種質主要在東北地區種植，國內其他地區使用較少[4]。

3 我國玉米育種存在的主要問題

改革開放以來，國際間的經濟文化交流不斷增強，與國外相比，我國玉米育種方面還存在一些問題，如育種目標不明確、不能適應農業生產的要求、種質資源創新能力較弱、育種的技術方法相對落后、育種的科研經費投入不足且科研力量比較分散等[5]。

3.1 育種目標不明確，不能適應農業生產的要求

以山西省為例，山西地處黃土高原，玉米是最重要的農作物之一，由于境內南北狹長，地跨6個緯度，且地形復雜，山地、丘陵、臺地、平原等各種地形都有，造成不同地域之間農田生態環境的顯著差異，即使在同一個縣的不同鄉鎮，甚至同一鄉鎮不同村的土地，在海拔高度、熱量和水資源等生態條件，以及土壤質地、肥力、灌溉等生產條件都有明顯差異，這些差異使得玉米種植區域更加復雜。山西省不同地域的熱量資源，年積溫、無霜期、生產條件，對玉米品種的需求差別較大。如2010—2011年山西省審定的玉米品種多達24個，但是這些新品種對氣候條件的要求相對狹窄，很多品種只是適應局部地區的氣候條件。當前的玉米育種目標與現實生產需求明顯脫節，新品種不能適應農業生產的需要[6]。

3.2 種質資源創新能力較弱

近年來，國內很多地方選育的玉米新品種推廣面積不大，其主要原因在于種質材料的創新性不高、選用的自交系適應性不廣，根本原因是缺乏突破性的玉米自交系[7]。通過對山西省近年來審定品種的雙親分析可以看出，山西省玉米自交系選育主要集中在二環系、系譜法以及對已有自交系的回交改良上，這種做法短期內對選育新的自交系有著較好的效果，但是長期下去，會導致新品種的遺傳基礎過窄、適應性不強，而且會導致玉米雜交種的選育很難取得較大的突破。新培育的自交系遺傳基礎過窄直接導致了玉米新品種在抗病蟲害方面以及抗逆性方面表現脆弱，同時也不利于培育出具有突破性的新品種和新的自交系，這直接影響了玉米育種研究的可持續發展[8]。

3.3 育種的技術方法相對落后

社會經濟的快速發展要求大幅度提高玉米產量，改善品質。這對玉米育種工作者來說既是機遇又是嚴峻的挑戰。從全國范圍來看，可供玉米育種利用的基因資源日漸貧乏，僅僅依靠傳統人工選擇和自然進化很難滿足國民經濟發展對玉米生產不斷增長的需要。這就需要將傳統育種方法與現代生物技術結合，從分子水平上認識玉米遺傳變異機理，在充分發掘玉米基因庫現有遺傳資源的同時，利用基因工程技術打破生殖隔離，轉化利用其他物種的有益基因，創造更為豐富的遺傳變異，培育性狀更加全面、生產性能更好的玉米新品種。對于玉米育種工作者來說，要創新思路，充分利用生物技術的最新研究，從DNA水平認識基因互作和雜種優勢的成因，利用分子標記技術進行遺傳多樣性方面的分析，劃分不同的雜種優勢群并預測雜種優勢的可能性。通過使用先進的基因技術和分子標記技術，有助于對玉米新品種的基因工程選擇，如抗逆基因和抗病蟲害基因在玉米育種上的應用等。國內玉米育種技術在這方面與國外發達國家相比，還比較落后。

3.4 科研經費投入不足、科研力量比較分散

目前，我國玉米育種研究單位多數處于“老”（設備陳舊，研究手段落后）、“小”（規模不大）、“窮”（經費嚴重不足）的狀況?？蒲薪涃M不足直接削弱了基礎種質研究。與此同時，由于存在體制僵化等問題，導致科技投入效率不高，很多研究處在低水平重復的階段，眾多科研單位的育種規模偏小，育種研究和種子的生產及推廣脫節，很多種子公司對商業育種重視不夠，對育種科研特別是基礎研究缺乏投資熱情。從國家層面來說，國家級的育種科研單位由于經費缺乏，無法開展種質的改良、創新以及其他相關的基礎性研究。

4 發展對策

4.1 明確育種目標，有針對性地開展工作

對于玉米育種科研人員來說，調整育種目標，對所培育的新品種應有清晰的市場定位。除了在育種技術上進行創新以外，還要根據不同地域的氣候、地形、生產水平、栽培技術進步（機械化采收）等，有目的的培育新品種[9]。在育種過程中，除要重視新品種在試驗地區的產量表現及抗病性、抗逆性外，還要探明新品種的適應區域，這樣培育出的新品種才能有更大的市場，獲得廣泛的推廣。

4.2 重視基礎理論研究和新技術的應用

玉米產量和品質受環境條件（土壤、氣候）、遺傳因素以及栽培技術等因素的影響，其關鍵是由生理代謝過程決定的。只有從不同的角度（育種、遺傳、生理生態）和不同層次（個體、群體、組織、分子）等方面揭示產量形成的規律，才能突破傳統的依靠經驗選擇的瓶頸，向設計選擇的方向邁進。對于玉米育種來說，一方面要加強與玉米產量有直接密切關系的相關基礎理論研究，同時還要重視多領域多學科的吸納和靈活運用。目前，分子生物技術和DNA技術[10]的快速發展，給玉米育種工作帶來了極大的沖擊。轉基因技術在抗病蟲害、除草、抗旱、抗鹽等方面已經取得了成功，為未來的育種工作開創了新的天地[11-12]。山西省在這方面要調整思路，將分子育種、轉基因等技術實用化，并與常規的育種技術相結合，推進育種新技術的應用。

4.3 積極擴增種質資源，突破育種瓶頸

當前，玉米種質基礎狹窄已經嚴重制約了我國玉米育種的進一步發展。這就要求玉米育種人員要重視種質擴增、雜種優勢模式和雜種優勢群的研究和改良[13]。具體來說，應加強幾方面的研究。

4.3.1 要系統整理和篩選并充分利用地方種質資源 經過多年的實踐證明，地方種質資源是一個寶貴的種質資源庫，還有很大的開發利用潛力。系統和全面地整理、篩選和改良地方種質資源，是突破雜交育種方面種質資源瓶頸的必由之路[14]。要在系統整理地方種質資源的基礎上，構建地方種質資源庫，在此基礎上對國內各個地方種質的雜種優勢群與國外的進行比較分析，并在雜種優勢理論的指導下對地方種質進行改良。

4.3.2 要積極引進外來種質 縱觀國內玉米育種的歷史，外來種質在我國玉米育種上有著極其重要的地位。如著名的自交系Mo17是我國20世紀70年代引進的蘭卡斯特lancaster類群的典型自交系；沈 5003，478，鐵 7922，U8112以及近幾年新選育的P178、中451、蘇37等都是從外來種質中篩選出來的，并且已經組配了很多雜交種[15]。多年的育種實踐證明，通過引進外來種質，豐富和擴增種質資源，有利于克服目前玉米種質的遺傳脆弱性和雜種優勢模式的局限性，提高我國玉米品種的生態適應性，對提高玉米產量、改善品質和增強抗性等都具有重要意義。

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