玉米育种发展动态

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1、玉米育种发展动态田清震张世煌*李新海李明顺谢传晓经济发展与资源环境的矛盾及现代玉米产业链的延伸和发展，对育种提出了更高的要求，诱导玉米品种选育朝着优质、高产、抗逆、高效、早熟等方向发展。在边缘化的环境中，干旱、土壤贫瘠和病虫草害等生物与非生物逆境对生产的危害呈加重趋势，培育和种植耐逆性强、水肥利用效率高的品种是实现生产可持续发展和继续提高产量的途径之一。现在，分子育种和转基因技术的发展，使传统育种技术不断改造升级，为新品种选育带来深刻的影响。加入WTO，一些内外因素的冲突对玉米生产与科技发展的影响将越来越强

2、烈。本文简要综述世界玉米育种研究动态，并提出我们的发展对策。关键词：玉米，育种，生物逆境，非生物逆境，品质，生物技术 1、增产途径－育种思路越来越明晰20世纪前半期，各国玉米生产种植的多为OPV，最佳种植密度18,000-20,000株/英亩。后来随着推广杂交种、化肥、除草剂和窄行种植技术，使得通过密植提高产量成为可能。与此相适应，企业培育的商业杂交种株型结构趋于合理，茎秆坚韧。随着增加密度，个体之间对水、肥和光照资源的竞争加剧，形成逆境胁迫。先锋公司在美国15个州66个点的试验[2]表明，最佳种植密度受环

3、境和栽培因素影响。早熟品种植株较低，叶面积较小，为了提高光合面积和产量潜力，种植密度越来越高。多数情况下，最佳种植密度在25,000株/英亩以上，目前已经达到30,000株/英亩（74,135株/hm2）[2]。在此基础上，早熟品种和青贮玉米的密度可再提高5%-10%。在瘠薄或高寒地带，密度可提高15%。现代品种具有较高的叶面积指数（LAI）、光合效率、灌浆期辐射利用效率和明显的抗逆性，因而更适合密植[3]。研究表明，在低密度下，不同年代培育的品种产量没有明显差异，而在高密度下，现代品种抗逆性增强，产量显著

4、高于老品种[4]，从这个意义上讲，产量就是抗逆性。2、抗逆性育种－资源高效利用与可持续发展保护生态环境和围绕生产成本的竞争越来越激烈，耐旱和耐贫瘠种质改良深受重视。十年前，国外曾针对发展中国家玉米生产的抗逆需求提出“超级玉米”的概念。这是个自我边缘化的概念，但我们要重视它的积极内涵，即强调耐旱、耐瘠、耐高温、低温、耐盐碱和酸性土壤，以及抗病虫草害等，实质上是挖掘玉米的遗传潜力，提高品种对资源的利用效率。2.1耐旱、耐贫瘠育种干旱是影响产量的首要限制因素。常规选择方法能够逐渐提高种质的耐旱性。CIMMYT利用

5、旱季在亚热带试验站开展耐旱育种，施行密植和严酷的选择压力，选出耐旱、耐瘠和抗倒伏的玉米群体，如TuxpenoSequia、LaPostaSequia、DTP-1和DTP-2等。玉米耐旱性可剖析为若干个简单的或次级性状，如ASI（雌雄开花间隔天数）与干旱逆境下的产量有关，且遗传力较高，因而受到重视[6]。利用作图群体，筛选紧密连锁的分子标记，鉴定了不少与耐旱性有关的数量性状位点（QTL）[7,8]，这些研究大多针对产量及构成因子、ASI、根部性状、水分利用效率（WUE）、气孔导电性、叶片ABA含量等。通常在干

6、旱胁迫和正常灌溉两种条件下研究玉米耐旱性，但只在单一条件下检测到与耐旱性有关的多数QTL，而与产量和ASI有关的QTL在两种条件下都非常明显，表明这些位点不只是与基因表达有关，可能还与基因构成有关。检测出的许多QTL与遗传背景有关，对环境敏感，表明存在基因互作和基因与环境互作。现在还不清楚这些QTL的生物学基础，单个QTL所解释的遗传变异通常在10%以下，很难在育种上应用。一些QTL位点的变化很可能来源于作图群体本身随机重组的不确定性，尤其作图群体较小时，后代所处的选择性环境会渐次影响群体内等位基因的频率[

7、9]。为了提高改良效率，CIMMYT提出一致性遗传图谱（consensusmaps）的概念，鉴定通用耐旱QTL。以后进行分子标记辅助选择，就不必对每个目标组合都进行QTL定位，但具体应用起来仍然十分困难[10]。研究基因差异表达谱，可以揭示耐旱性的遗传及代谢网络；不同年代培育的杂交种在低密度和高密度下的基因表达有明显差异，现代杂交种与老品种相比，一些与水分胁迫相关的基因在高密度下表达更丰富，产生一些与抗逆性密切相关的蛋白和代谢物[11]。为了提高耐旱性，人们采用AB（advancedbackcross）方法

8、，将一些QTL转移到优良自交系。Ho等（2002）利用AB-QTL方法成功地将地方品种的QTL转移到自交系[12]。黎志康等在水稻研究中提出近等基因导入系（NIIL）的概念，基于连锁不平衡（LD）原理在大量回交的基础上，发掘耐旱QTL，创造耐旱新材料[13]。我国已经培育了几个玉米永久作图群体，目前正以若干个骨干自交系为轮回亲本，大规模地创造近等基因导入系，通过连锁不平衡分析，鉴定耐旱QTL，创造含目标QTL的导