优质蛋白玉米现状及发展趋势

于敏 朱蕾

（黑龙江省克山农场农业科，黑龙江 克山 161621）

1 玉米在粮食生产中的重要性

玉米不仅是食粮，更是重要的饲料和适于深加工的原料，更多地用于养殖转化为肉、蛋、奶及水产品，提供社会需求，满足人民生活需要。在过去社会经济水平低下农业生产相对较落后，人们主要追求获取更多产品数量维持生活所需，缺乏重视品质，社会经济的飞跃进步人们由温饱走向小康，市场对产品需求发生了根本的变化、要求改善农产品品质、增加农产品种类；人们更注重多元目标的追求，品种多样化、产品优质化、生产产业化，农产品竞争越来越集中为品质竞争。现代科技又促使玉米生产由低级的数量型转变为高层次的数量、质量型，由简单的原料型转变为种、养、加工结合的多元经济产业型。社会经济向前发展，人民生活不断提高，玉米加工业的发展对玉米品种多样化的要求日趋迫切，玉米品种多样化还将改善玉米的种植结构，提高玉米产品商品值，增加农民收入。因此，大力发展高产优质专用玉米势必成为调整农业产业结构，推进农业持续发展的组成部分。20世纪80年代美国和拉丁美洲12国联合制订了LAMP计划，90年代美国又实施了GEM计划，旨在包括发展专用型玉米，满足社会经济发展对玉米的多样性要求提高玉米的商品价值，增加种植者效益，专用型玉米指不同用途的特用玉米，如饲用效率高的优质蛋白玉米，适于加工油脂和饲料的高油玉米，适于加工淀粉的高淀粉玉米及餐用甜、糯玉米等，专用玉米发展将有力促进玉米加工业的发展提高玉米的比较优势、增加经济效益。

2 优质蛋白玉米遗传效应研究及利用评价

2.1 优质蛋白玉米遗传效应研究

20世纪60年代科学家发现含opaque-2(简称o2)突变体一类玉米籽粒胚乳中赖氨酸比普通玉米高70%-100%，其原因是在o2基因作用下籽粒胚乳中蛋白质发生变化，醇溶蛋白含量下降，谷蛋白、白蛋白和球蛋白比例上升而增加胚乳中赖氛酸、色氨酸含量，提高蛋白质利用率，使其消化率、净蛋白利用率、生物价均比普通玉米显著提高。从此o2基因转育利用成为改良玉米蛋白质品质的主要途径，然而o2玉米的粉质胚乳、淀粉粒排列松散，带来结构疏松、容重低、降低产量而制约着该类玉米发展，科学家们寻求解决这些缺陷，包括寻找新的突变体、改变胚与胚乳比例、通过轮回选择提高赖氨酸含量、利用双突变体、选择多糊粉层、利用o2基因及其修饰因子互作效应。Wolf等报道赖氨酸含量随棚粉层效增加而提高、Glover的结果对遗传背景几乎相等的材料单基因突变体赖氨酸含量都高于普通玉米，o2基因与其它突变体组成双突变体能全部或部分地抑制玉米胶蛋白累积，促进谷蛋白生成而增加赖氨酸、色氨酸含量，但这些双突变体的其他性状不能令人满意、子行变宽、籽粒变小、密度下降而减产，CIMMYT经过10多年努力，发现利用o2基因与其修饰因子互作才是克服o2玉米生理缺陷的最佳方法，并把硬质胚乳高赖氨酸玉米称为优质蛋白玉米(简称QPM)。修饰基因是由微效多基因组成呈累加性作用，其作用在于把粉质胚乳全部或部分改变为硬质胚乳增加籽粒质量和重量，可通过选择来提高其频率增加胚乳硬度。Chone等认为玉米籽粒中赖氨酸合成至少由两个遗传系统控制，一个是o2基因另一个存在于普通玉米中，两系统为累加式互补作用。利用o2基因来提高玉米籽赖氨酸含量的可能性已被迄今所有试验所证明，也已确定o2基因的存在不会对其他品质因素产生不利影响。

2.2 优质蛋白玉米利用评价

最先发现优质蛋白玉米的特殊作用是Mertz等人用o2玉米和普通玉米饲养断奶大白鼠，28天后前者体重97g后者27g，后来又在8.8%蛋白源条件下探讨蛋白质利用率，发现若以酪蛋白为100、则o2玉米为90、普通玉米为50、小麦和高梁分别为50和41。Devadas等人对儿童的营养试验表明，o2玉米蛋白质添加钙质后营养价值与脱脂奶粉相当，Glark等人报道o2玉米维持人体氮平衡是普通玉米的2倍，我国防疫部门研究表明优质蛋白玉米中尼克酸大多为游离态、易为人体吸收利用可防治因长期食用玉米无果蔬食用产生的赖皮病，而普通玉米的尼克酸大多为结合态，人体无法吸收利用。最早的养猪试验是Booson等人和Pickott(1gi)，o2玉米日增重与粗蛋白质相当的普通玉米加大豆粉料相一致，国内外大量养猪试验表明用优质蛋白玉米饲养比普通玉米日增重高30%以上、比稻谷料高21.5%，饲养蛋鸡产蛋率增加15%、用于养鸭、养免、羊及乳鸽也能大幅度提高经济效益。

3 优质蛋白玉米发展前景及面临的挑战与对策

3.1 优质蛋白玉米发展前景

玉米是畜牧业的主要饲料，在饲料中蛋白质是重要成分，蛋白质价值高低取决于氨基酸种类、含量及平衡性，普通玉米由于赖氨酸、色氨酸含量偏低而限制了玉米的营养价值，作为配合饲料要添加豆饼、色粉或氨基酸才能满足畜禽正常生长发育的营养需求。由于我国高品质的蛋白质饲料不足，优质蛋白玉米对畜牧业发展将起着非常重要的作用，在农村由于市场发育不完善或经济因素等制约，家庭饲养仍然是用传统的未加工原粮作为饲料。随着社会经济向前发展，人民收入增加，生活水平提高及城市化、市场化的发育与完善，以及城镇人口比例扩大，到2000年人们对农畜产品需求增长1.5倍，用于饲用的玉米需求量越来越大。蛋白玉米对提高饲料品质降低饲料成本是一项增加养殖效益行之有效的途径，在贫困山区尤是如此。在耕地持续减少，期间大豆生产不可能大量增加，鱼粉供应也不足，因此饲料不足尤其是优质饲料不足将是发展畜牧业面临的挑战。大量饲养试验己表明优质蛋白玉米是优质的高效能饲料，仅此一项就可以大幅度提高饲料的转化率及畜禽产品的商品率。通过种植业结构调整，发展优质蛋白玉米可以开拓新的经济增长点，提高农民收入，促进经济可持续发展，可以预见发展优质蛋白玉米能够使我们充分利用现有资源，有效使用先进适用技术，提高土地生产率、资源利用率、劳动报酬率，用较少的粮食生产更多的禽畜产品，取得显著的经济效益，社会效益，促进农业产业化，有利于我国农业可持续发展，是一项行之有效的先进适用技术。若全区50%玉米面积改为优质蛋白玉米，以优质蛋白玉米比普通玉米赖氨酸含量提高o.12%，相当于多产1000t天然赖氨酸或以优质蛋白玉米比普通玉米增效30%计相当于玉米面积扩大15%。

3.2 发展优质蛋白玉米面临的挑战及对策

优质蛋白玉米营养价值及利用效果令人兴奋，而优质蛋白玉米的发展也还面临许多问题：玉米蛋白质的细微结构、结构基因的确团数目及功能、遗传控制等还未能有效运用到育种利用中去，如何协调优质蛋白玉米籽粒硬质度、赖氰酸含量及籽粒产量之间的关系，进一步提高杂交种籽粒产量尚需努力；人们的消费观念、食品加工业的发展；优质蛋白玉米生产利用需要一整套专用系统、才能使其广泛种植和利用成为可能；优质蛋白玉米育种除面临普通玉米育种的所有问题外，还需克服许多特殊困难，尤其是解决高产与高含量赖氨酸要付出更大的努力，更需要科技和物力投入。

深入探讨o2基因及其修饰因子的作用机理，探讨优质蛋白玉米育种杂交优势形成的基因表达及调控；以先进科技为依托，依赖科技高起点、高水平进行亲本优势群发掘，利用分子生物学、分子标记等先进技术检测优质基因，发掘有利用价值的优异种质，组建杂种优势类群，创建杂交优势模式。

[1]杨晓辉,韩晓清,崔书会;中国优质蛋白玉米育种研究进展[J];北京农学院学报;2005年01期.

[2]刘治先,李霞,赵宝和,韩静,刘朋;我国优质专用玉米的发展策略[J];山东农业科学;2004年01期.