玉米育種問題及對策研究

□ 周恪馳 何長安 紀春學 王 輝 張 恒

（黑龍江省農業科學院克山分院，黑龍江 齊齊哈爾 161601）

當前，隨著社會經濟的不斷增長，全球氣候問題變得越來越嚴峻，再加上人口數量不斷增加，使得水資源緊缺問題越來越嚴重，農業生產過程中缺少水資源已經成為非常普遍的問題，這會影響農業種植的產量和質量。農業生產過程中如果遇到干旱的環境，將會破壞農作物的生產條件，導致農作物的產量降低，甚至絕收。因此，研究抗旱技術非常重要。

人們對于農作物的營養含量提出了越來越多的要求，因此青貯玉米也受到科學研究的關注和重視，科研人員開始研究青貯玉米育種技術。但是，在實際應用的過程中，玉米抗旱育種技術和青貯玉米育種技術仍然存在一些問題需要解決，育種技術需要不斷地進行研究和實踐才能獲得更好的發展。

一、玉米抗旱性與產量的關系

對于農業種植來說，農作物的產量和抗旱性非常重要，這兩點都是由數量性狀位點控制的，受到不同的遺傳網絡系統控制，所以在進行抗旱性和產量之間關系研究時，需要從不同的方面加以研究和分析。如果在水源充足的情況下進行玉米育種，可以發現，一部分的抗旱性基因沒有表達，因此最終的產量和控制產量的遺傳因素有很大關系。但是受到水分脅迫條件的影響，有關的抗旱基因會被誘導表達出來，而一些基因則無法表達，因此最終的產量與抗旱性和產量兩大遺傳系統具有明顯的聯系，屬于相互作用的結果。所以，相同的品種在水分條件而良好的環境，以及水分脅迫的條件下所獲得的產量是沒有明顯區別的，二者無明顯關系。進行玉米種植的主要目的是獲得更高的產量，在玉米抗旱性和產量方面進行研究時，可以發現，受到不同遺傳系統的分別控制，并沒有單獨的生理生化性狀指標能夠代表抗旱性。抗旱性屬于一種綜合性的表現，包括多種生理生化代謝途徑，所以玉米的抗旱育種技術研究過程中需要將產量性狀作為衡量抗旱性的直接指標，這一點非常有必要。

二、抗旱評價標準

（一）玉米不同生長時期抗旱性的相關問題

1.發芽期和苗期抗旱性

玉米在干旱的環境下生長，不同時期會受到不同程度的影響，這些影響會導致玉米的生理生化發生變化，最后玉米的外在形態會產生很大的變化，最為明顯的干旱脅迫影響表現就是玉米被抑制生長。確保玉米種植過程中有良好的出苗率，這是保證玉米種植密度的基礎，同樣是保證玉米最終能夠獲得較高產量的重要措施。如果在玉米的不同階段出現干旱問題，將會影響玉米的出苗以及生長狀態，最終影響玉米的種植密度，降低玉米產量。尤其是在玉米的發芽期和苗期，如果遇到干旱，將會造成較大的影響，但是針對這兩階段的問題還缺乏有效的辦法進行解決。當前對于遺傳變異已經有所發現，但是并不能用來解決相關問題。

2.開花期抗旱性

玉米進入開花期之后，如果受到干旱脅迫的影響，將會對玉米雌穗的小穗和小花分化發育造成影響，生長出不育的小花。Hall等亦指出，玉米植株出現水分虧缺，將強烈抑制花絲伸長，致使雌穗延遲吐絲，開花吐絲間隔時間（ASI）延長，從而導致受精結實率降低，穗粒數和有效穗數減少，導致庫容量減小，限制產量形成。Bolanos等研究認為，干旱對抽絲期影響較大，對抽雄影響較小，ASI延長主要來源于干旱脅迫條件下雌穗抽絲延遲。李新海研究表明，ASI、結穗率與籽粒產量均成極顯著相關，因此，在干旱脅迫條件下，ASI和結穗率可以作為篩選耐旱性的指示性狀。

3.灌漿期抗旱性

玉米進入灌漿期之后，如果遇到干旱脅迫的影響，必須要采取一定的措施，比如維持綠色冠層和轉運碳水化合物的能力，這樣才能使玉米獲得更多的產量。在這一時期，玉米進行光合作用的同時，會將莖稈和其他器官中儲存的碳水化合物轉移到籽粒，這會直接影響玉米最終的重量。但是通過研究分析，我們可以了解到，玉米葉片的持綠性和產量之間的關系并不明顯，可能是受到植株氮平衡方面的影響，所以要想增強玉米的抗旱性能，只是進行持綠性的選擇是并不合理的，這樣做還極有可能篩選出青晚熟不符合當前育種趨勢的品系。

（二）抗旱性鑒定與評價

當前，針對我國玉米的抗旱性并沒有完善的鑒定評價標準，這是因為玉米的抗旱性和玉米的實際生產力是受到植物水分以及生理功能互相作用的影響，關系比較復雜，植物對干旱脅迫的程度、時間長短以及植物的發育階段等都有著緊密聯系。進行玉米育種的最終目的是提升玉米的產量，因此，產量是育種的鑒定指標，但是在干旱脅迫的影響之下，玉米的產量會受到自身產量潛力以及抗旱性遺傳機制的雙重影響，所以在進行鑒定時，應當采取一系列的處理措施，按照不同的脅迫程度進行處理，嚴格控制其他影響因素，從而分析出基因與環境之間的相互作用。產量是評價抗旱性能的標準之一，我們還可以利用二級性狀進行輔助性選擇，二級性狀是指除產量以外的其他植物特征，它可以間接提供干旱脅迫條件下產量變化的一些信息。

（三）玉米抗旱育種的方法

隨著近年來我國科學技術水平的不斷提升，在培育抗旱玉米品種方面所使用的方法和理念也在不斷地得到完善，并且越來越豐富，取得了明顯的進展。研究人員開始利用分子育種等技術對玉米的抗旱性能進行培育，從而獲得新品種。在1994，年國際玉米小麥改良中心就開始了玉米改良自交系耐旱性的研究，利用的是分子標記技術進行輔助，這有效地提升了骨干親本CML247的抗旱水平。但是，我國在進行研究時所使用的技術手段仍然是比較常規的，會選擇具有可用性強的抗旱品種資源進行改良。研究中使用的方法不僅局限于相關二級性狀，還可以使用其他生理學方法進行輔助研究，從而建立抗旱性評價標準。當前直接利用生理生化指標進行玉米抗旱性能育種的成功案例比較少，但是受到水分生理學研究提供的指導很多，特別是將產量作為選擇的第一性狀，從生理學研究成果中獲得二級性狀，如滲透調節、根生長能力、冠層溫度、葉片卷曲和葉片夾角、葉片衰老程度及同化物分配和轉運能力等。另外，在分子育種方面，CIMMYT應用分子標記輔助選擇做了大量的工作，取得了一定的進展，但效果并不是十分明顯。不過隨著分子標記技術的不斷發展和完善，利用分子標記進行玉米抗旱育種是完全有可能的。

三、玉米抗旱育種分析

提高玉米的抗旱性是國內和國外研究學者都普遍關注的問題，已經將其作為重要的基本指標。但是如何做好玉米抗旱育種工作，是我們需要不斷考慮的問題，通過創新思維使用先進的技術進行進一步的研究，從而完善育種工作實際應用的篩選抗旱種質的評價體系。

在水分脅迫的環境之下，玉米會展現出一定的抗旱性，即通過玉米細胞在結構和生理生化過程方面發生變化后所產生的一種綜合性表現。如果玉米的基因不同、生育時期不同，那么抗旱性所表現的效果也不同。要想對玉米的抗旱性進行全方面的評價，就需要我們利用多指標進行綜合鑒定，并且對于不同生育時期的玉米抗旱性進行綜合評價。

四、我國青貯玉米的育種現狀

最早進行青貯玉米研究的是西方發達國家，我國研究青貯玉米的起步時間比較晚。在1997年，中國農業科學院從國外引入了墨白1號綜合種進行研究，一直發展到今天，我國已經擁有非常多的青貯玉米通過審定，這說明我國的研究成果是非常成功的。我國主要使用的培育方法是自交系，非常常規，比如雜交選育、回交改良等，非常注重玉米的實際需求，從而有針對性地培育玉米的性狀。對于青貯玉米的培育效果是否優秀，我們主要是看玉米當中所包含的粗蛋白含量、酸性洗滌纖維含量及中性洗滌纖維含量。當擁有越多的粗蛋白含量時，我們就能提供給牲畜越多的蛋白含量。要想促進牲畜的消化吸收，就需要降低酸性洗滌纖維的含量。當青貯玉米當中的中性洗滌劑纖維含量越低，其可供消化的物質就越多。在諸多經過審定的青貯玉米當中，有將近一半的青貯玉米已經符合國家制定的一級標準。但是，青貯玉米的實際需求是比較特殊的，需要的性狀比較復雜，導致其產量比較低。因此，我國必須要進一步研究青貯玉米的育種方法，從而培養出產量高質量好、營養含量多的品種。

五、青貯玉米的育種目標

在畜牧業當中，主要的飼養材料就是青貯玉米。將青貯玉米進行飼料制作時，主要是將莖葉或帶果穗的整株玉米切碎加工并進行儲存和發酵，再制成飼料。所以，我們在培育青貯玉米時要想使其擁有優秀的性狀表現，不僅要保證玉米籽粒足夠豐滿，還應當重視秸稈的產量和質量。而且要想使牲畜能夠吸收更多的營養，就需要提升青貯玉米的營養含量。在進行玉米培育時，主要是盡量提高玉米中的粗蛋白含量，并且降低酸性和中性的洗滌纖維含量，這樣可以促進牲畜的消化和吸收蛋白。青貯玉米是牲畜的主要飼養材料，所以我們還需要提高青貯玉米的抗病蟲害性能，在進行青貯玉米育種培育時，要針對這些方面加大研究力度。尤其是抗病蟲害能力研究，千萬不能被忽視，否則即使產量再高、營養含量再多的青貯玉米品種，在使用的過程中如果存在病蟲害問題，也會嚴重降低青貯玉米的產量。

通過對青貯玉米育種目標的總結，我們可以分析出當前我國在培育時的具體目標，首先，要保證玉米有良好的種植產量，在乳熟期和蠟熟期含水量、干物質含量高；其次，要按照國家的一級標準進行青貯玉米的培育，尤其是控制好酸性和中性洗滌纖維的含量以及出蛋白的含量，而且要保證玉米籽粒和干物質含量能夠滿足國家的要求。最后，在收獲玉米時，要使用機械技術，應當保證平均倒伏倒折率之和要小于8%。這些是青貯玉米的重要育種目標，在滿足這些要求之后，我們還可以進一步進行研究和發展，將賴氨酸、胡蘿卜素及支鏈淀粉含量等納入青貯玉米的育種目標當中，以期能培育出產量更高、質量更優、更適合牲畜使用的青貯玉米品類。

六、青貯玉米的育種方法

我國近年來的科學技術發展速度不斷加快，但是在基因測序方面的技術仍然不成熟，沒有被廣泛應用在植被培育當中。對于青貯玉米的培育目標進行分析后，我們可以總結出培育目標是要獲得更高蛋白質含量、較低酸性與中性洗滌纖維含量的玉米品種。所以，我們可以利用基因測序技術，將其運用到青貯玉米培育當中。對青貯玉米的基因進行測序之后，將我們所希望得到的優良性狀進行明確，利用轉基因技術進行青貯玉米用糧品種的培育，這樣能夠幫助我們更加快速地研究出適合牲畜使用的青貯玉米。傳統的培育技術針對性比較弱，需要消耗更多的時間，而利用基因測序技術和轉基因技術結合后，則能夠有效地提高青貯玉米培育的針對性，縮短培育時間。但是，在國內人們對于轉基因技術有很多的意見，并不能夠被所有人接受，所以要想讓更多的人民群眾接受轉基因技術，就需要我們利用轉基因技術培育出良好的青貯玉米，這樣才能消除人們對于轉基因技術的誤解。這一過程需要消耗很多的精力和時間，所以需要給予足夠多的重視，避免青貯玉米的培育工作受到影響。傳統培育技術擁有比較成熟的技術手段，但是針對性并不強，能夠被人們普遍接受，而且在擁有良好青貯玉米品系的前提之下，我們能夠降低青貯玉米的研究難度。在傳統的培育過程中，可以總結出豐富的經驗，進行青貯玉米雜交時，應當利用“高大嚴選，逆境鑒定”的選系辦法，這樣可以有效提升青貯玉米的雜交選系效率。所謂的“高大嚴選，逆境鑒定”，只能是選擇種植密度較高，而且群體性較大的玉米品種。還需要選擇抗倒性比較低的玉米品種，進行鑒定時，要將不同的品種放在不同的環境下。如果玉米受到病蟲害的影響，則還需要進行人工鑒定，這樣才能提升其抗病蟲害的能力。

青貯玉米的收獲時期非常重要，是有著一定的要求的。因為進行青貯玉米品種的培育，不僅要考慮到玉米果實的質量，還需要重視玉米秸稈的質量，因此，最好是在玉米進入乳熟期和蠟熟期之間收獲。在這一時期所收獲的玉米擁有很好的果實質量和秸稈質量，并且營養成分非常高，擁有比較低的木質素含量，而且含水量、干物質含量都是青貯玉米作為飼料使用的最佳時期。牲畜吃了這一時期的玉米會消化得更快，吸收更多營養。

青貯玉米品類的選擇非常重要，培育良好的青貯玉米品種，能夠提升青貯玉米的蛋白質含量，并加快牲畜的消化速度。對國外青貯玉米培育情況以及國內青貯玉米培育情況進行分析后，我們認為，需要把對糧飼兩用的玉米品類進行培育，這種品種的玉米不僅能夠當作飼料進行使用，還能在存儲之后供給人們使用。當作糧食使用的青貯玉米擁有更加飽滿的果實，而且產量較高，有很好的營養效果，這種品種的秸稈比青貯玉米的秸稈質量更加優質。

七、結語

綜上所述，進行玉米育種之后，可以有效地提升玉米的產量和各方面性能，當前非常重要的兩種育種方法是抗旱性和青貯玉米育種，這兩種育種方法有著不同的特點和要求，但最終目的都是要提升玉米的價值。