浅析玉米工厂化育种关键环节
2018-01-27张立龙杨秀宇
张立龙 杨秀宇
玉米是全世界总产量最高的粮食作物,是我国主要的粮食和饲料作品,随着当前人口数量的逐渐增长,玉米的市场需求量出现持续性增长,当前现有的玉米品种其自身生产能力与生产需求之间的供需缺口逐渐增加,未来玉米产量的提高只能依靠品种改良和技术革新以及优化等技术。当前市场上我国已经形成了相对完善的玉米产业体系,基本实现了育种方向转型的基本成功,但玉米长期的育种理念及技术路线尚且需要不断完善。
一、常见玉米基础材料的创建方式
随着当前玉米育种水平不断提升以及育种规模的不断壮大,人们逐渐感受到育种材料数据的庞大,选择并培育一个合适且良好的自交系统就需要对其来源及其低世代的表现以及配合力的大小及农艺性状的优劣以及抗性等相关信息,进行及时的了解。传统的方式是依靠育种者对材料的熟悉程度,并借助原始台账其工作效率相对较低且育种规模较小,其需要考察的基础性材料缺少,一般育种规模较大时或者是需要考察大量的资料时,就会感到麻烦并出现错误。建立一个玉米育种基础材料文件,是很有必要的,其具有较长的查询功能和计算功能,其对提高育种效率并降低其实际出错率、提高综合考虑问题的能力是很有必要的。
首先建立一个自交材料库主目录页,在该目录下对各年度进行子目录的建立,并设置数据输入以及查询和打印等应用性窗口。分别设置杂交种管理系统以及品品种观察管理系统,在该系统中设置查询功能以及比较功能等实用性功能。
二、选择优秀的DH系育种并确定其系配合力
借助单倍体技术进行玉米育种培育,不仅可以缩短育种的年限,还可以加速育种进程,并且由于DH系的完全纯合使用育种者提高选择的和准确性,提高育种效率。在DH系玉米育种出现之后,根据苗期长势和株高以及穗位及抗性和成熟期以及品质性状等相关的指标来对其进行选择和判断,DH系玉米育种的品种可以通过一系列分子标记鉴定、授粉自交鉴定等方式选择优秀的DH系品种。
确定DH系玉米育种配合力分析的方法有很多,其中包括顶交法和测交法以及天然授粉群体后代的测验以及双列杂交法等多种方式方法,前几种方法尽管其可以鉴别材料的配合力,但其不能提供更多的遗产信息,当前配合力分析最常见的方式就是双列杂交法,其优点就在于其可以运用相对适宜的统计模型估算一般配合力和特殊配合力,并且在一定的假设下,将相关配合力的参数转换成遗传参数,其可以获取群体遗传特性的大约数,双列杂交法又被称为是完全双列杂交法,不完全双列杂交法和部分双列杂交法。
三、提高诱导剂加倍率及确定优秀组合的措施
优良杂交种的选育与推广是世界玉米产量不断提高的重要保证,然而利用常规的育种方式选育一个优良玉米杂交种往往需要6~10个的周期,无法满足生产上对品种更新换代的快速要求.玉米育种周期长的主要限制因素在于一个自交系的纯合往往需要6~8代,因此如何加速自交系选育过程中的基因型纯合是提高玉米育种效率的关键.而高等植物中存在的孤雌生殖和孤雄生殖现象为玉米自交系的加速选育提供了一条有效的策略。
由于单倍体植株的诱导率和单倍体的加倍率是制约单倍体育种的关键因素,对单倍体的加速技术进行了大量研究,利用秋水仙素配合其它试剂进行种子、胚芽处理和利用除草剂如胺磺乐灵等方法进行幼苗处理均取得了较好的加倍效果,但是,这些方法操作相对较复杂,增加了实际应用过程中的难度。不但遗传背景影响着单倍体的诱导率,而且不同的环境条件同样在一定程度上影响着单倍体的诱导效率.由于中国多数玉米育种单位均在海南进行冬季加代,因此,应该在海南冬季开展单倍体的诱导工作,以提高单倍体的诱导效率.玉米单倍体植株能否正常自交产生后代,取决于其雌雄育性是否恢复。
在激烈的市场竞争中,随着全球经济一体化和国际分工的逐渐形成,发达国家越来越重视农产品的品质,即商品品质、营养品质、加工品质和卫生品质(食物安全性)。随着加工业的发展,各类专用品种应运而生,例如高枝链淀粉和高直链淀粉专用品种,高油玉米和普通高淀粉玉米专用品种等。发展中国家则特别重视研究和推广饲料价值较高的优质蛋白玉米。优质蛋白玉米富含赖氨酸和色氨酸,是优质饲料专用玉米,用作畜禽饲料可提高玉米利用效率15%-30%。
玉米种子播种后,在适宜的温度、湿度条件下吸水膨长便开始发芽,但是,玉米能否顺利发芽出苗,除了种子本身的生活能力与环境条件、水份,氧气外,最主要的外界因素决定于温度,在6-8℃的条件下,种子便吸水萌发,但很慢,容易受有害微生物的侵染,而发生霉烂。在25-30℃的条件下是玉米种子发芽的最适温度。但因地区不同、海拔不同,各地最适播种期有异。在对流层中,高度增加气温降低,高度每增加100米温度平均降低0.65℃。为了解我地区的玉米最适播种期,特进行试验验证,为我地区的玉米播种提供依据。
四、综上所述,玉米是我国重要的粮食作物,年产量居世界前茅。要想让玉米获得高产,选种、育种是关键。玉米的遗传学基础是生态环境的多元化,遗传基因的多样性以及基因的变异与环境之间的相互作用,总之要想获得优良的玉米品种,玉米自交系是实现玉米优良杂交品种的基础。