陕西省高产、优质玉米新品种选育可行性分析

邹 兰,李海燕,李建设,邰书静,赵朝阳,马军政

(陕西省咸阳市农业科学研究院，陕西 咸阳 712000)

1 玉米优质与高产协调的必要性

玉米是“粮食、经济、饲料”为一体的三元作物，被广泛誉为“饲料之王”，在陕西乃至全国粮食生产中具有很重要的地位。对于玉米高产且优质的追求，是由我国农业发展现状所决定的，改革开放以来社会经济发展迅速，农业发展主要是以高产为目标的，其目的是解决粮食数量不足及人民温饱问题。但由于我国人口众多，可使用耕地面积不断在减少，并且人们的生活水平和生活质量在不断提高，所以在选育玉米新品种的过程中应该保障在不降低产量的前提下选择优质的玉米品种，促使玉米不仅优质而且高产，同时还能满足多样化的市场需求，这也是当前培育玉米工作的基本目标。

2 选育玉米新品种的必要性

据研究，玉米新品种的增产贡献率有35%～40%[1]，2005年我国“杂交玉米之父”李登海创造了夏玉米667 m2生产1 402.86 kg的世界高产纪录。2018年我国玉米平均产量为6.12 t·hm-2，与平均产量为11.22 t·hm-2的美国相差甚远，所以我国玉米的单位面积产量有很大的提升空间。按照目前玉米面积3 000万hm2，如果新品种能够占有1%的播种面积，就有30万hm2的播种面积，折合用种量就是1 350万kg，是一个很大的市场份额，具有广阔的市场发展前景。选育和推广玉米新品种，符合国家关于促进粮食生产发展的方针政策和我国农业产业结构调整的需要，也符合发展“两高一优”农业的针对性和实用性；能够提高我省和我国玉米产量、质量和生产效益，缓解粮食供给安全和国内供需矛盾，增加农民收入；能够提高人民的生活质量，满足人们对优质玉米和畜牧业对饲料的需求，提高玉米综合利用率，进一步提高我省和我国的玉米育种和生产水平。因此，选育和推广高产、优质、抗病、粮饲兼用的玉米新品种具有广阔的发展前景。

3 优质玉米营养品质的特点及优质玉米的评价标准

(1)玉米的品质主要包括营养品质、加工品质、卫生品质和商业品质，其中营养品质占据主要地位，一般具有较高营养品质的优质玉米包括高蛋白玉米、高赖氨酸玉米、高油玉米和高淀粉玉米等[2]。赖氨酸和色氨酸是只能从食物中摄取的两种必需氨基酸，而高蛋白玉米的显著特点是lys和trp的含量比普通玉米高80%以上[3]，同时它可使动物饲料中的赖氨酸的组成更加平衡、动物对蛋白质的利用率更强、粪便中氮的排出更少，这些都有利于促进种植业和养殖业的平衡发展。从食用价值方面来看，高蛋白玉米可以产生大脑神经传递物质，对儿童的身体、智力发育大有裨益，对癞皮病的治疗也有一定的作用[4]。我国正推广的高油玉米比普通玉米籽粒含油量高50%以上，其中增多的油分大部分都集中在种胚，所以高油玉米的胚较大，这就使玉米子粒的能量水平和营养成分都得到了较好的改善[5]，从而很大程度的提高了玉米种植的经济效益。玉米油中含有较多的维生素E和维生素A，所以它对人体代谢有着多方面的调节作用，如加速细胞分裂繁殖、防止细胞衰老，还可以防止动脉硬化；同时具有防止干眼病、夜盲症、皮肤炎、支气管扩张及癌症的作用。

(2) 玉米的评价标准先后经历了《玉米》GB1353-1999、《玉米》GB1353-2009、《玉米》GB1353-2017，这些标准对玉米品质改良起到指导作用。《玉米》GB1353-2017是目前最新的检验标准，是强制性标准，该标准从2019年2月1日开始实施，各类玉米质量指标要求见表1，其中容重为唯一定等标准，3等为中等，等外级玉米只要符合表1中的规定和卫生要求，仍然属于可流通领域的商品玉米。

表1 玉米质量指标

注：“-”为不要求。

4 陕西玉米种植品种及种植(选种)现状

玉米作为陕西省主要农作物，目前种植面积在100万hm2左右[6]。陕西省种植的玉米品种多样，但是主栽品种的品种优势越来越不明显，同时各品种之间同质性严重，在产量和质量上没有大的突破，这在一定程度上限制了我省玉米产业的发展[7]。据统计[8]，2013年陕西玉米种植面积在30 000 hm2以上的仅有5个品种，分别为郑单958、先玉335、正大12、浚单20和秦龙14。

20世纪后半叶，经我省玉米育种工作者不懈努力，先后培育出陕单系列、户单系列及其他系列玉米杂交种，在省内外得到大面积推广种植，取得了可观的经济效益和社会效益，对我省乃至整个黄淮海玉米产区的玉米生产做出了历史性贡献。20世纪末以来，随着河南、山东玉米育种业的迅速崛起，加之大量的资金投入，使玉米育种格局发生了显著变化。陕西省玉米生产中的骨干品种郑单958、浚单20、先玉335等均为外引品种，本省自主研发的数量少之又少。这些外引品种虽然在陕西省玉米生产上起到积极作用，但由于知识产权保护和品种适应性的影响，对陕西省农业经济发展造成很大的冲击。所以，选育具有自主知识产权的玉米新品种，对陕西省玉米产业化发展及社会经济效益提高具有重大意义。

5 玉米优质与高产育种途径

5.1 亲本的收集

要选育优质高产的玉米新品种，首先是优质高产亲本的收集和筛选。亲本应选择品质好，抗病或耐病性好，抗倒伏，生产潜力大、适应性广的材料；同时由于目前生产上的玉米种质资源来源比较简单，亲本之间的遗传距离很小，很难出现强优势组合，所以在选择时我们还应考虑扩大亲本间的血缘和遗传距离，增加后代品种出现超亲变异的概率，尽可能地提高玉米品种的产量和质量。

5.2 亲本的选配

在玉米亲本的选配中，只有双亲均为优质玉米，才有可能培育出来优质的玉米品种，所以在玉米育种过程中，如何尽快地选配出综合性状好、杂交优势强的单交种投入生产是育种的中心任务，也是能否实现育种目标的关键。亲本自交系的主要性状与杂种优势是有一定联系的，所以在了解亲本性状的基础上，有选择的对某些遗传性状的不同类型进行合理搭配，出现强优势组合的机率就会有所提高，这样可以减轻工作量和选配组合的盲目性，从而会加快育种进程。

一方面可以通过玉米自交系表现的特征选择育种目标所需性状的亲本进行杂交。比如玉米不同亲本株型遗传力和各性状配合力都有很明显差异，所以在有针对性的对玉米株型进行选择育种时，要先对目标性状进行配合力研究，以提高育种效率，增加预见性，减少盲目性。同时，如果想要组配株型为紧凑型的杂交种，选择的父母本必须都是紧凑型；要培育平展型杂交种，则双亲都为平展型，或中间型亲本和平展型亲本进行组配，然后选育所需要的平展型后代[9]。

另一方面我们也可以基于分子水平对亲本更

高效的进行选配。分子遗传距离对玉米杂交亲本的选配就有很大的作用，一些遗传距离很小的亲本，基本上很难出现强优势组合，所以，在实际应用中我们可以据此首先排除一部分杂交组合。相关研究表明[10]亲本分子遗传距离与其杂交种在个别产量构成性状上存在显著相关。比如粒重低是目前限制高油杂交种产量提高的重要因素，BHO和BYD群体的高油杂交种百粒重与亲本分子遗传距离均表现出显著正相关，也就是说亲本高油系与普通系之间的遗传距离较大时，才有更大几率选育出粒重较高的高油杂交种。所以，在育种上，要突破高油杂交种的粒重限制，就需要选用遗传距离较大，粒重较高的普通系作亲本。