提高玉米育種效率的技術路徑及對策探討

丁健 黃欣 武小平

摘 要 近年來，我國玉米產業體系的健全完善推動著我國玉米育種理論和技術路線的革新，并在減少農民投入和提高玉米生產效率方面取得了顯著的實踐成果。針對提高玉米育種效率的技術路徑及對策進行簡要探討，以供相關研究人員分享借鑒。

關鍵詞 玉米；育種效率；技術路徑

中圖分類號：S513 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）09-0-02

玉米是全世界總產量最高的糧食作物，因其極高的能源價值、經濟價值和食用保健價值被廣泛種植，是我國主要的糧食作物、飼料作物和工業原料，但在長期的育種理論、育種方向、育種技術路線倒退徘徊的時期內，我國玉米育種技術已經無法滿足社會發展的需求。在當前市場經濟條件的影響下，我國已經形成了較為完善的玉米產業體系，實現了育種方向轉型的基本成功，玉米生產技術的發展方向以幫助農戶減少種植成本和提高生產效率為根本[1]。

1 玉米育種效率提高的技術關鍵

1.1 改良種質是育種效率提高的主要途徑

當前，我國玉米產業體系的健全推動了玉米育種商業化發展，玉米育種的商業競爭十分激烈，創新型種質迅速積累，玉米育種開始向簡單化、程序化模式轉變，育種的效率和競爭力有了極大提高。但我國由于長期受到“坍塌式”育種操作，導致玉米自交系間的關系越來越模糊，雜交育種的優勢群間距不斷縮小，再加上我國農業育種者更加重視農藝性狀，忽視了自交系與雜交系的綜合農藝性狀普遍較差且存在巨大差距，對于氮和水等資源利用率較低，從而嚴重影響著我國玉米育種的效率，影響了育種種子的品質。因此，要想提高玉米育種的效率，就要將自交系和雜交系2個雜種優勢群向兩邊推，利用循環育種、積累一般配合力與相關的基因加性效應來構建起商業育種技術路線的關鍵環節，從而實現玉米育種的改良種質，提高玉米育種的效率。

1.2 循環育種是育種產業化的重要手段

育種程序的關鍵是循環育種，其作為商業育種的主流技術，通過結合分子育種、突變育種、DH育種和雄性不育等育種方法來進行育種操作，通過初步培育出優良種質來建立起正確的育種流程，沿著循環育種向兩邊推促使玉米育種管理的簡單化和程序化，通過加強自主創新來構建商業育種流程的核心技術，從而提高玉米育種的效率和品質。

2 提高玉米育種效率的具體對策

2.1 明確育種目標

玉米育種的基本目標是高產、優質、抗逆，在實踐過程中首先要根據種植環境和選育良種的實際情況來明確具體的性狀，制定明確的性狀指標，通過對綜合性狀的選擇來制定育種目標。育種目標要具備可操作性和指導性，要根據當地或國家生產發展的需求來制定目標[2]。如高產是指群體的產量，其與單株的種植密度和單產有關系，而種植密度又受到株型、根系和環境等影響；優質不僅指品種的品質，還包含了其產量和使用范圍，要求品質起到解決不同需求的作用；抗逆性主要指品種自身具有的抗病害能力和環境適應性，具備生物與非生物脅迫的抗性或耐性。

2.2 玉米種質的選擇

優良的種質是培育良好品種的基礎，因此在選擇玉米種質時，要加強對地方玉米種質的利用，通過廣泛選擇地方品種來重組大群體選系，以提高種質篩選優系的幾率，提高培育品種的地方適應性和抗逆性。此外，要堅持創新意識和與時俱進意識，通過從其他國家或地區引進玉米品種或類型來集中反映出玉米的遺傳多樣性，為改良本地品種提供重要材料，進一步擴增遺傳基礎，改進農藝性狀。

2.3 構建雜種優勢群和優勢模式

實踐證明，準確地劃分雜種優勢群可以真實地反映自交系的遺傳背景，有助于自交系改良和雜交種選配，可以大大減少組合選配的盲目性，減少配合力測定的工作量，提高育種的工作效率。雜種優勢群的劃分因研究目的、研究方向、所選材料的不同需要人為進行劃分。因此，在選育前期要對自交系進行雜種優勢群劃分，要充分考慮到期生育期、粒色等農藝性狀。目前，我國學者將常用的自交系劃分為4個或5個類群，但劃分的雜種優勢群過多會影響到育種的效率和品質，其主要在選配雜交組合時往往會遺漏部分優秀的雜交組合，從而降低育種的效率[3]。因此綜合當前各類研究可以總結出：運用“3群法”和“三角形”雜種優勢群模式有利于優良雜交組合的選配，有利于提高玉米育種的效率。

2.4 選擇適合的育種方法

育種方法的選擇直接影響著玉米育種的效率，因此在選擇育種方法時要根據所選材料的基礎特性，要結合研究者的經驗和充分利用研究育種條件來選擇，當前提出的育種方法主要有群體改良的輪回選擇法與逆境選擇、二環系育種法與密植育種選擇、單倍體誘導系選育玉米自交系以及現代生物育種技術。

2.4.1 群體改良的輪回選擇法與逆境選擇法

輪回選擇法和逆境選擇法是群體改良的常用方法，其中輪回選擇法能夠避免因自交而導致有利基因的丟失以及攜帶過多不利基因等缺點，其通過在1個雜種群體中選擇具有目標性狀的個體做親本進行互交重組形成一個新的群體，再從新群體中進行篩選進入下一個輪回周期進行培育，是典型的循環育種，有利于增加品種中的優質基因，提高群體的平均產量和綜合性狀。逆境選擇法主要針對品種在逆境中所形成的良好農藝性狀，即在雜草、鹽堿、病蟲害和旱澇等地區表現出良好的農藝性狀。

2.4.2 二環系育種法與密植育種選擇法

二環系育種法操作簡單且效果較好，其適用于所選材料為單交種或商品雜交種，通過利用一個單交種作為選系的原始材料來實現連續多代的自交，選出含優良基因的自交系，從而提高育種效率。此外，二環系育種與種植密度有一定關聯，在育種初期可以適當降低密度，去雜去劣保留葉片較少且挺直的植株，然后逐代增加種植密度。

2.4.3 單倍體誘導系選育玉米自交系法

這種育種方法主要利用自然發生或人工培育的單倍體植株，經人工或自然加倍獲得純合的二倍體植株，再從中進行自交系選育。單倍體誘導系選育自交系是玉米育種及其有效的方法，其能夠加快選育進程、提高育種效率，并獲得純合品系。但當前我國在這方面理論研究和實踐經驗較為缺乏，仍需進一步加大研究投入。

2.4.4 現代生物育種技術

生物技術應用于玉米育種領域較為廣泛和成熟的主要有分子標記和轉基因育種技術，其不僅提高而玉米育種品種的品質，還在抗病蟲害、抗除草劑等方面起著重要作用。

3 結語

玉米育種是一項長期的科研投入，各研究所和企業要加大對培育研究的資金投入，要積極引進國外優良品種，結合實際情況制定科學有序的培育體系，才能促使玉米育種管理的簡單化和程序化，加快選育的進程、提高選育的效率。

參考文獻

[1]李明順，謝傳曉，張世煌.提高玉米育種效率的技術途徑與策略[J].作物雜志，2007（1）.

[2]番興明，姚文華，黃云霄.提高玉米育種效率的技術途徑[A].全國轉基因技術開發應用與安全管理交流研討會[C].2011.

[3]楊祖榮，周廣成.提高玉米商業育種效率的技術途徑[J].玉米科學，2008，16（6）.

（責任編輯：劉昀）