淺析玉米工廠化育種關(guān)鍵環(huán)節(jié)

張立龍 楊秀宇

玉米是全世界總產(chǎn)量最高的糧食作物，是我國主要的糧食和飼料作品，隨著當(dāng)前人口數(shù)量的逐漸增長，玉米的市場需求量出現(xiàn)持續(xù)性增長，當(dāng)前現(xiàn)有的玉米品種其自身生產(chǎn)能力與生產(chǎn)需求之間的供需缺口逐漸增加，未來玉米產(chǎn)量的提高只能依靠品種改良和技術(shù)革新以及優(yōu)化等技術(shù)。當(dāng)前市場上我國已經(jīng)形成了相對完善的玉米產(chǎn)業(yè)體系，基本實現(xiàn)了育種方向轉(zhuǎn)型的基本成功，但玉米長期的育種理念及技術(shù)路線尚且需要不斷完善。

一、常見玉米基礎(chǔ)材料的創(chuàng)建方式

隨著當(dāng)前玉米育種水平不斷提升以及育種規(guī)模的不斷壯大，人們逐漸感受到育種材料數(shù)據(jù)的龐大，選擇并培育一個合適且良好的自交系統(tǒng)就需要對其來源及其低世代的表現(xiàn)以及配合力的大小及農(nóng)藝性狀的優(yōu)劣以及抗性等相關(guān)信息，進行及時的了解。傳統(tǒng)的方式是依靠育種者對材料的熟悉程度，并借助原始臺賬其工作效率相對較低且育種規(guī)模較小，其需要考察的基礎(chǔ)性材料缺少，一般育種規(guī)模較大時或者是需要考察大量的資料時，就會感到麻煩并出現(xiàn)錯誤。建立一個玉米育種基礎(chǔ)材料文件，是很有必要的，其具有較長的查詢功能和計算功能，其對提高育種效率并降低其實際出錯率、提高綜合考慮問題的能力是很有必要的。

首先建立一個自交材料庫主目錄頁，在該目錄下對各年度進行子目錄的建立，并設(shè)置數(shù)據(jù)輸入以及查詢和打印等應(yīng)用性窗口。分別設(shè)置雜交種管理系統(tǒng)以及品品種觀察管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中設(shè)置查詢功能以及比較功能等實用性功能。

二、選擇優(yōu)秀的DH系育種并確定其系配合力

借助單倍體技術(shù)進行玉米育種培育，不僅可以縮短育種的年限，還可以加速育種進程，并且由于DH系的完全純合使用育種者提高選擇的和準(zhǔn)確性，提高育種效率。在DH系玉米育種出現(xiàn)之后，根據(jù)苗期長勢和株高以及穗位及抗性和成熟期以及品質(zhì)性狀等相關(guān)的指標(biāo)來對其進行選擇和判斷，DH系玉米育種的品種可以通過一系列分子標(biāo)記鑒定、授粉自交鑒定等方式選擇優(yōu)秀的DH系品種。

確定DH系玉米育種配合力分析的方法有很多，其中包括頂交法和測交法以及天然授粉群體后代的測驗以及雙列雜交法等多種方式方法，前幾種方法盡管其可以鑒別材料的配合力，但其不能提供更多的遺產(chǎn)信息，當(dāng)前配合力分析最常見的方式就是雙列雜交法，其優(yōu)點就在于其可以運用相對適宜的統(tǒng)計模型估算一般配合力和特殊配合力，并且在一定的假設(shè)下，將相關(guān)配合力的參數(shù)轉(zhuǎn)換成遺傳參數(shù)，其可以獲取群體遺傳特性的大約數(shù)，雙列雜交法又被稱為是完全雙列雜交法，不完全雙列雜交法和部分雙列雜交法。

三、提高誘導(dǎo)劑加倍率及確定優(yōu)秀組合的措施

優(yōu)良雜交種的選育與推廣是世界玉米產(chǎn)量不斷提高的重要保證,然而利用常規(guī)的育種方式選育一個優(yōu)良玉米雜交種往往需要6～10個的周期,無法滿足生產(chǎn)上對品種更新?lián)Q代的快速要求.玉米育種周期長的主要限制因素在于一個自交系的純合往往需要6～8代,因此如何加速自交系選育過程中的基因型純合是提高玉米育種效率的關(guān)鍵.而高等植物中存在的孤雌生殖和孤雄生殖現(xiàn)象為玉米自交系的加速選育提供了一條有效的策略。

由于單倍體植株的誘導(dǎo)率和單倍體的加倍率是制約單倍體育種的關(guān)鍵因素，對單倍體的加速技術(shù)進行了大量研究,利用秋水仙素配合其它試劑進行種子、胚芽處理和利用除草劑如胺磺樂靈等方法進行幼苗處理均取得了較好的加倍效果，但是,這些方法操作相對較復(fù)雜,增加了實際應(yīng)用過程中的難度。不但遺傳背景影響著單倍體的誘導(dǎo)率,而且不同的環(huán)境條件同樣在一定程度上影響著單倍體的誘導(dǎo)效率.由于中國多數(shù)玉米育種單位均在海南進行冬季加代,因此,應(yīng)該在海南冬季開展單倍體的誘導(dǎo)工作,以提高單倍體的誘導(dǎo)效率.玉米單倍體植株能否正常自交產(chǎn)生后代,取決于其雌雄育性是否恢復(fù)。

在激烈的市場競爭中，隨著全球經(jīng)濟一體化和國際分工的逐漸形成，發(fā)達國家越來越重視農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，即商品品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)和衛(wèi)生品質(zhì)（食物安全性）。隨著加工業(yè)的發(fā)展，各類專用品種應(yīng)運而生，例如高枝鏈淀粉和高直鏈淀粉專用品種，高油玉米和普通高淀粉玉米專用品種等。發(fā)展中國家則特別重視研究和推廣飼料價值較高的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米。優(yōu)質(zhì)蛋白玉米富含賴氨酸和色氨酸，是優(yōu)質(zhì)飼料專用玉米，用作畜禽飼料可提高玉米利用效率15%-30%。

玉米種子播種后，在適宜的溫度、濕度條件下吸水膨長便開始發(fā)芽，但是，玉米能否順利發(fā)芽出苗，除了種子本身的生活能力與環(huán)境條件、水份，氧氣外，最主要的外界因素決定于溫度，在6-8℃的條件下，種子便吸水萌發(fā)，但很慢，容易受有害微生物的侵染，而發(fā)生霉?fàn)€。在25-30℃的條件下是玉米種子發(fā)芽的最適溫度。但因地區(qū)不同、海拔不同，各地最適播種期有異。在對流層中，高度增加氣溫降低，高度每增加100米溫度平均降低0.65℃。為了解我地區(qū)的玉米最適播種期，特進行試驗驗證，為我地區(qū)的玉米播種提供依據(jù)。

四、綜上所述，玉米是我國重要的糧食作物，年產(chǎn)量居世界前茅。要想讓玉米獲得高產(chǎn)，選種、育種是關(guān)鍵。玉米的遺傳學(xué)基礎(chǔ)是生態(tài)環(huán)境的多元化，遺傳基因的多樣性以及基因的變異與環(huán)境之間的相互作用，總之要想獲得優(yōu)良的玉米品種，玉米自交系是實現(xiàn)玉米優(yōu)良雜交品種的基礎(chǔ)。