玉米文献综述.doc

玉米自交系特点及其选育研究进展 作者 指导老师：摘要：正玉米自交系的选育历来为育种家所重视。自交系不能直接用于生产而是用其组配强杂交种在生产上使用。杂交种的农艺性状、增产潜力取决于亲本自交系的合理组配因此选育优良自交系是利用杂种优势的基础也是玉米育种的难点和重点。 自交系选育是杂交种选育的基础，也是玉米育种成功的关键所在。选育自交系的最终目的是用其组配出能适应某一生态区或几种生态区种植，并能产生出强大杂种优势的杂交种。因而，对后代的性状选择是十分重要的。一般观点认为，为了产生适用于一定生态条件的高产稳产杂交种，优良自交系应具有配合力高，产量高，性状整齐一致，抗病，抗逆性强等特点。关键词：玉米；杂种优势；自交系前言： 玉米是人类赖以生存的重要谷类作物之一，它曾为人类的文明和进步作出过巨大的贡献。 虽然根据地质年代及历史的考证，拉丁美洲的印第安人栽培玉米的历史，可以追溯到 7000 年以前，玉米从野生状态被改造成为目前的栽培类型，也接近 4500 年了，但是在 500 年前，整个世界对玉米几乎还一无所知。19 世纪以来， 玉米已跃升为世界上仅次于水稻和小麦的第三大谷类粮食作物，特别是在20 世界的几十年间，随着杂交玉米的推广和化肥施用量的增加，玉米生产更进 1入了一个日新月异，蓬勃发展的鼎盛时代 。 我国是世界上玉米种植面积和产量最多国家之一。玉米在 16 世纪前半期传入我国，至今 400 多年。玉米具有强大的适应性和丰产性，既是我国人民的主要粮食直译，又是重要的畜饲料和工业原料。我国玉米产区辽阔，自然条件错综复杂，广大劳动人民在长期的生产实践中创造，积累和保存了大量丰富多彩的地方品种， 建国以来又相继育成了大量的优良品种和杂交种，这些都是我国宝贵的财富，是发展玉米生产和科学研究极为重要的物质基础2。 现代玉米育种的中心课题是选育优良的自交系间杂交种，自交系选育是杂交种选育的基础，也是玉米育种成功的关键所在3。 自交系是用人工套袋自交的方法，强制同一株上的雄穗花粉给雌穗花丝授粉，然后把各单株自交的果穗分别种植，经过 4-6 代连续人工选择，强制自交，形成性状表现一致的自交后代2。同一株玉米经多代自交，从分离后代中可以选育出多个自交系，由于它们来自共同的亲本，所以互称姊妹系6 玉米自交系是用玉米品种、 杂交种或改良群体的优良单株作基本材料，经过连续数代自交、分离和选择，使其特征特性达到整齐一致，遗传性优良而稳定的单株系3。玉米自交系用来配制杂交种，是当前玉米生产上利用杂种优势的主要方法。自交系是配制单交种，双交种或三交种等杂交种子必不可少的，十分宝贵的亲本材料5。 玉米自交系是指从一个玉米单株经过连续多代自交， 结合选择而产生的性状整齐一致，遗传性相对稳定的自交后代系统。由于自交系是人工自交选育出来的，就每一个系来说，其生长势，生活力是比自交的原始单株减弱了。但在自交过程中，通过自交纯合以及人工选择，淘汰了不良基因，并且使系内每一个个体都具有相对一致的优良基因型，因而在性状上是整齐的，在遗传基础上是优良的。来源不同的自交系，由于各自的遗传基础以及性状表现互不相同，当他们进行杂交时，就可以使两种基因型间的加性和非加性遗传效应在杂种个体上得到充分地表 6现，从而是杂种 F1 表现出强大的杂种优势 。1 玉米自交系性状的简易记载和标准1.1 株型 通常规定分为紧凑，半紧凑，平展型 3 类。在自交系资源材料的选育研究中为了更有利于杂交育种的利用， 不妨把株型再分得细一点， 可分为特紧凑，紧凑，半紧凑，较平展，平展叶型 5 类。1.2 株高 自交系株高按 1、2、3、4、5 共 5 个级别划分比较完善，各等级的界线大致是：1 级 110cm 以下，2 级 111140cm，3 级 141170cm， 4 级 171200cm ，5 级 201 以上。在实际记载时，因主要是目视，看不准时也可跨级记载， ，这种情况可以记载成 23 级 1 级是特别矮的自交系，如老自交系 101 和郑 15 等。特别矮的自交系育种成功率小，可用来改造自交系。1.3 穗位高 自交系材料的穗位高用高，中，低 3 个等级来表示有点太局限，用较低，适中，较高的 3 种描述基本上就包含了 80以上的材料了，再加上特低，特高仍然是 12345 级记载法， 具体是 1 级 20 cm 以下 2 级 40cm 以上 3 级 4170cm，4 级71100cm，5 级 101cm 以上。穗位高与株高有相似的特点，穗位特低的自交系育种。1.4 叶宽 自交系的叶面宽度也是一个重要性状， 一般大宽叶容易造成玉米品种的倒伏，而且通过杂交育种实践可以得知，大宽叶特别是宽厚叶、宽圆叶型的一般配合力较低，在选择杂交亲本时要慎用这类材料。 叶片宽度分 4 级：1 级窄叶，2 级较窄，3 级较宽，4 级特宽。大致尺寸是 1级 7cm 以下，2 级 7.18.5cm，3 级 8.610.0cm，4 级 10.1cm 以上。观察记载时以雌穗穗位以上的两片叶为准。1.5 叶色 自交系叶色的深浅与其配合力有一定的关系，叶片黄色和浅黄色的自交系一般配合力好，叶片色特别深绿的一般配合力差。如一些老自交系等保 336 ，保101 深绿色叶片的自交系很难选配到有配合力好的亲本组合。建议叶色分为深绿、绿、黄、浅黄 4 级。1.8 早衰 自交系的早衰现象实际是其综合抗病性的表现是由青枯病、大小斑病、弯孢菌叶斑病等几个主要病害造成的，不抗病的自交系在成熟之前已经枯死。早衰现象分 5 级：0 级对几种病害免疫，青叶成熟，1 级抗早衰，综合抗病较强，2 级轻度早衰，综合抗病性较差，3 级早衰较重，4 级严重早衰，后期枯死6。2 自交的遗传效应2.1 自交使纯合基因型保持不变 对纯合基因型品种群体中的不同个体而言，基因型是同质的，对一个个体的同源染色体而言等位基因型是纯合的。2.2 自交使杂合基因型的后代发生性状分离 连续自交则使初始杂合基因型逐渐趋向于若干种遗传上不同的纯合基因型。2.3 自交引起后代生活力衰退 异花授粉作物一般总是处于杂合状态，杂合状态下可表现出杂种优势。当强迫自交时，群体中原来一些被掩盖的不利隐性基因，如失绿基因，将因纯合而被 89表现出来，造成后代生活力下降 。3 选育优良的玉米自交系必须具备的基本条件 杂交种经济性状的优劣，抗病性能的强弱，生育期的长短取决于其亲本自交系相应性状的优劣以及自交系间的合理组配5。因此选育优良自交系是选育出优 10良杂交种的基础，也是玉米育种工作的重点和难点 。3.1 农艺性状好。主要指一下三方面： 植株性状：自交系株型要紧凑，株高中等或半矮秆，穗位适中偏低茎秆紧韧有弹性，根系发达，抗茎部倒折与根倒。 穗部性状： 自交系要长穗型与粗穗型兼顾，穗上粒籽行数 12-20 行。果穗上苞叶严实不露尖，不过长，粒籽中等或大粒。果穗轴较细，质地结实。3.2 配合力高 自交系配合力的高低是衡量自交系优劣的首要指标。 优良自交系必须具有较高的一般配合力，在此基础上，通过有系之间的合理组配，获得较高的特殊配合力，才有可能选育出具有较强杂种优势的杂交种6。3.3 产量高 目前国内外玉米生产上都以推广单交种为主，由于自交系一般生活力弱，产量较低，使其繁殖与杂交制种面积增大，增加了种子生产成本。依次，优良自交系必须种子发芽势强，幼苗长势旺，易于保苗，雌雄花期协调，吐丝快，结实性好，作父本的自交系还必须散粉通畅花粉量大，粒籽产量高，从而减少繁殖与杂交制种面积6。3.4 纯合度高 自交系基因型的纯合度要高，只有这样，性状的遗传较稳定，群体才能整齐一致。在繁殖与杂交制种时，可便于去杂去劣，保证种子质量并使杂交种的遗传 10基础一致，群体整齐，从而充分发挥其杂种优势 。3.5 抗病性强 亲本自交系抗病性强， 杂交种才能提高稳产。目前一般要求自交系具有对大，小斑病，青枯病，丝黑穗病的良好抗性，在部分地区还应能抗病毒病，纹枯病，圆斑病及各种茎腐病，穗腐病等3。3.6 抗逆性强 自交系应具有较强的抗旱，抗倒能力和耐涝，耐寒性及对其他不良条件的适应能力，在一些地区还应具有耐湿，耐阴和能忍受较弱光照条件的特性11。3.7 可见性状整齐一致 性状整齐度越高，表明自交系的纯合程度越高。只有纯合度的自交系才能生产出纯合度高的杂交种， 在自交系的繁殖过程中才便于保纯，不致于因自交系个体间遗传上的差异而迅速混杂退化，导致丧失其利用价值。自交系的配合力高低也与其纯合程度有直接关系， 只有在纯合整齐的基础上，自交系的高配合力才能充分体现出来。 鉴于目前国内玉米杂交种子生产中某些品种存在的纯度较差的问题，自交系的纯度应引起足够的重视6。4 玉米自交系配合力的分析4.1 亲本的一般配合力效应分析 自交系穗质量的一般配合力效应与穗位叶长的一般配合力效应正负的效应呈现一致的变化。4.2 各性状特殊配合力效应分析 研究性状的正向效应组合数远多于负向效应的组合 非加性增效的基因起到了主要作用.从各性状特殊配合力值与表型值的相关关系可以看出 除穗行数相关未达显著水平外 穗长、穗粗、行粒数、穗质量、籽粒产量、穗位叶长均达显著或极显著水平 表明穗行数的加性效应占主要地位 非加性效应贡献不大.而另几个性状则相反 对遗传效应起主要作用的是非加性效应。 配合力是亲本选配和组合评价时的重要依据 亲本配合力的高低决定杂种F1 优势的大小.掌握新育成的玉米自交系的主要性状的配合力对正确选择亲本 确定优良杂交组合改进自交系选育方法 加速育种进程有重要意义12。5 小结 在自交系育种上还必须考虑的一个问题，是怎样处理农艺性状选择和配合力选择墓叵怠诙嗟难芯勘砻鳎招宰词强梢糯模越幌翟绱屯泶呐浜狭窍喙氐摹?农艺性状的优劣和配合力的高低两者有时是一致的，有时是不一致的，要选育成农艺性状优良和配合力高的自交系，对两者都应结予同等的重视。但在育种过程中， 对农艺性状的选择和配合力的鉴定是否同时进行呢？虽然从理论上讲自交系配合力早代测定与晚代的结果是相关的，但由于自交系的性状分离， 最高配合力的自交系并不能在早代测定时就稳定下来，早代测定的结果并不能代替晚代测定的结果，自然以晚代测定的结果更为可靠3。因此，在自交系的性状从分离转向稳定的过渡世代 S3-S4 进行配合力测定是合适的。这样做，因对分离中的穗行和个体进行了表型选择，进行了大量的穗行淘汰，只有一部分农艺性状优良的系进入配合力测定，随着配合力测定的过程，自交系也达到了纯合稳定，从而选出农艺性状优良，配合力高的系参加组合试验。这是一种合乎逻辑的育种程序5。参考文献：1 张新寰. 新疆玉米M. 乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社，2003，1-102 云锦凤.牧草及饲料作物育种学M.中国农业出版社，2005，2235.3 胡跃高.农业总论M.北京：中国农业大学出版社，2006，09，2784 李紧宜.21 世纪中国农业可持续发展前景展望.人类生存环境M.北京：电子工业出版社，2007，15-17.5 郭庆法. 中国玉米栽培M. 上海：上海科学技术出版社，2009，65-66.6 郭庆法，王庆成，王黎明，等. 中国玉米栽培学M. 上海：上海科学技术出版社， 2004， 168-170.7荣秀岭.高配合力玉米自交系选育M.北京：中国农业科学，2008，4：13-178 玉米遗传育种学编写组. 玉米遗传育种学M. 北京：科学出版社. 201070-73.9 陈洪梅，谭静，徐春霞，等. 25 个优良温带玉米自交系与 4 个热带玉米自交系。2005，10 郭庆法，王庆成，王黎明，等. 中国玉米栽培学M. 上海：上海科学技术出版社，2004，168-170.11 张维强，唐秀芝.粮饲兼用玉米与饲料加工技术M. 北京： 中国农业科学技术出版社，2005，56-62.交系农艺性状的配合力研究J. 玉米科学，2007，153：36-41.12刘纪麟. 玉米育种学M . 北京：农业出版社2004. 新疆农业大学 专业文献综述题 目: 玉米自交系特点及其选育姓 名: 阿依努尔阿不都拉学 院: 农学院专 业: 农学班 级: 农学 081 班学 号: 083131133指导教师: 艾比布拉.老师 职称:副教授 2012 年 11 月 20 日 新疆农业大学教务处制