玉米是全世界总产量最高的粮食作物, 因其极高的能源价值、经济价值和食用保健价值被广泛种植, 是我国主要的粮食作物、饲料作物和工业原料, 但在长期的育种理论、育种方向、育种技术路线倒退徘徊的时期内, 我国玉米育种技术已经无法满足社会发展的需求。在当前市场经济条件的影响下, 我国已经形成了较为完善的玉米产业体系, 实现了育种方向转型的基本成功, 玉米生产技术的发展方向以帮助农户减少种植成本和提高生产效率为根本[1]。
1 玉米育种效率提高的技术关键
1.1 改良种质是育种效率提高的主要途径
当前, 我国玉米产业体系的健全推动了玉米育种商业化发展, 玉米育种的商业竞争十分激烈, 创新型种质迅速积累, 玉米育种开始向简单化、程序化模式转变, 育种的效率和竞争力有了极大提高。但我国由于长期受到“坍塌式”育种操作, 导致玉米自交系间的关系越来越模糊, 杂交育种的优势群间距不断缩小, 再加上我国农业育种者更加重视农艺性状, 忽视了自交系与杂交系的综合农艺性状普遍较差且存在巨大差距, 对于氮和水等资源利用率较低, 从而严重影响着我国玉米育种的效率, 影响了育种种子的品质。因此, 要想提高玉米育种的效率, 就要将自交系和杂交系2个杂种优势群向两边推, 利用循环育种、积累一般配合力与相关的基因加性效应来构建起商业育种技术路线的关键环节, 从而实现玉米育种的改良种质, 提高玉米育种的效率。
1.2 循环育种是育种产业化的重要手段
育种程序的关键是循环育种, 其作为商业育种的主流技术, 通过结合分子育种、突变育种、DH育种和雄性不育等育种方法来进行育种操作, 通过初步培育出优良种质来建立起正确的育种流程, 沿着循环育种向两边推促使玉米育种管理的简单化和程序化, 通过加强自主创新来构建商业育种流程的核心技术, 从而提高玉米育种的效率和品质。
2 提高玉米育种效率的具体对策
2.1 明确育种目标
玉米育种的基本目标是高产、优质、抗逆, 在实践过程中首先要根据种植环境和选育良种的实际情况来明确具体的性状, 制定明确的性状指标, 通过对综合性状的选择来制定育种目标。育种目标要具备可操作性和指导性, 要根据当地或国家生产发展的需求来制定目标[2]。如高产是指群体的产量, 其与单株的种植密度和单产有关系, 而种植密度又受到株型、根系和环境等影响;优质不仅指品种的品质, 还包含了其产量和使用范围, 要求品质起到解决不同需求的作用;抗逆性主要指品种自身具有的抗病害能力和环境适应性, 具备生物与非生物胁迫的抗性或耐性。
2.2 玉米种质的选择
优良的种质是培育良好品种的基础, 因此在选择玉米种质时, 要加强对地方玉米种质的利用, 通过广泛选择地方品种来重组大群体选系, 以提高种质筛选优系的几率, 提高培育品种的地方适应性和抗逆性。此外, 要坚持创新意识和与时俱进意识, 通过从其他国家或地区引进玉米品种或类型来集中反映出玉米的遗传多样性, 为改良本地品种提供重要材料, 进一步扩增遗传基础, 改进农艺性状。
2.3 构建杂种优势群和优势模式
实践证明, 准确地划分杂种优势群可以真实地反映自交系的遗传背景, 有助于自交系改良和杂交种选配, 可以大大减少组合选配的盲目性, 减少配合力测定的工作量, 提高育种的工作效率。杂种优势群的划分因研究目的、研究方向、所选材料的不同需要人为进行划分。因此, 在选育前期要对自交系进行杂种优势群划分, 要充分考虑到期生育期、粒色等农艺性状。目前, 我国学者将常用的自交系划分为4个或5个类群, 但划分的杂种优势群过多会影响到育种的效率和品质, 其主要在选配杂交组合时往往会遗漏部分优秀的杂交组合, 从而降低育种的效率[3]。因此综合当前各类研究可以总结出:运用“3群法”和“三角形”杂种优势群模式有利于优良杂交组合的选配, 有利于提高玉米育种的效率。
2.4 选择适合的育种方法
育种方法的选择直接影响着玉米育种的效率, 因此在选择育种方法时要根据所选材料的基础特性, 要结合研究者的经验和充分利用研究育种条件来选择, 当前提出的育种方法主要有群体改良的轮回选择法与逆境选择、二环系育种法与密植育种选择、单倍体诱导系选育玉米自交系以及现代生物育种技术。
2.4.1 群体改良的轮回选择法与逆境选择法
轮回选择法和逆境选择法是群体改良的常用方法, 其中轮回选择法能够避免因自交而导致有利基因的丢失以及携带过多不利基因等缺点, 其通过在1个杂种群体中选择具有目标性状的个体做亲本进行互交重组形成一个新的群体, 再从新群体中进行筛选进入下一个轮回周期进行培育, 是典型的循环育种, 有利于增加品种中的优质基因, 提高群体的平均产量和综合性状。逆境选择法主要针对品种在逆境中所形成的良好农艺性状, 即在杂草、盐碱、病虫害和旱涝等地区表现出良好的农艺性状。
2.4.2 二环系育种法与密植育种选择法
二环系育种法操作简单且效果较好, 其适用于所选材料为单交种或商品杂交种, 通过利用一个单交种作为选系的原始材料来实现连续多代的自交, 选出含优良基因的自交系, 从而提高育种效率。此外, 二环系育种与种植密度有一定关联, 在育种初期可以适当降低密度, 去杂去劣保留叶片较少且挺直的植株, 然后逐代增加种植密度。
2.4.3 单倍体诱导系选育玉米自交系法
这种育种方法主要利用自然发生或人工培育的单倍体植株, 经人工或自然加倍获得纯合的二倍体植株, 再从中进行自交系选育。单倍体诱导系选育自交系是玉米育种及其有效的方法, 其能够加快选育进程、提高育种效率, 并获得纯合品系。但当前我国在这方面理论研究和实践经验较为缺乏, 仍需进一步加大研究投入。
2.4.4 现代生物育种技术
生物技术应用于玉米育种领域较为广泛和成熟的主要有分子标记和转基因育种技术, 其不仅提高而玉米育种品种的品质, 还在抗病虫害、抗除草剂等方面起着重要作用。
3 结语
玉米育种是一项长期的科研投入, 各研究所和企业要加大对培育研究的资金投入, 要积极引进国外优良品种, 结合实际情况制定科学有序的培育体系, 才能促使玉米育种管理的简单化和程序化, 加快选育的进程、提高选育的效率。
摘要：近年来, 我国玉米产业体系的健全完善推动着我国玉米育种理论和技术路线的革新, 并在减少农民投入和提高玉米生产效率方面取得了显著的实践成果。针对提高玉米育种效率的技术路径及对策进行简要探讨, 以供相关研究人员分享借鉴。
关键词：玉米,育种效率,技术路径
参考文献
[1] 李明顺, 谢传晓, 张世煌.提高玉米育种效率的技术途径与策略[J].作物杂志, 2007 (1) .
[2] 番兴明, 姚文华, 黄云霄.提高玉米育种效率的技术途径[A].全国转基因技术开发应用与安全管理交流研讨会[C].2011.
[3] 杨祖荣, 周广成.提高玉米商业育种效率的技术途径[J].玉米科学, 2008, 16 (6) .