以下文章來源于南北學苑 ,作者郭向陽
一、玉米種質改良中值得關注的常見現象
現象一:在玉米育種實踐過程中,從其他單位或者個人育種家引進核心的自交系,與自己的核心自交系組配,往往結果表現差強人意。所以,不是所有好的種質都適合自己,適合自己的才是好的。在開展玉米種質選擇,構建基礎群體和選育自交系、組配雜交種之前,很有必要理解現代玉米種質的層次性、整體性和連貫性。
現象二:育種實踐中發現一個常見的育種現象,相同單位或同一某育種家很難創制出母本和父本均完美的骨干自交系,即使選育出理想的雙親,組配出生產上具有巨大推廣價值品種的概率極低。(注明:育種中也存在上述極端事件發生,概率極低,不具有普遍性)
現象三:高起點的種質選擇改良過程中,自然環境選擇效應大于人工定向選擇。溫熱玉米改良中發現種質的互補性強、有利等位基因多;但是遺傳背景差異大往往導致優良基因和不利基因的連鎖現象。相同的基礎群體不同(或者相同)的人在不同的生態環境選擇,其結果相差甚遠。
現象四:在熱源導溫帶種質改良過程中發現:
1)F1 后代分離傾向于兩個極端,獲得兼具兩者優良目標性狀并穩定遺傳的概率極低;
2)有利基因與不利基因的連鎖不易打破,有利基因容易丟失,目測選擇往往注重農藝性狀育成的自交系所含熱帶種質的比例低于期望值;
3)穩定周期長,一般要經過8代以上自交選擇,而且選育的雜交種很少有所突破。
二、產生原因
1.相似生態區基因趨同選擇型,指玉米種質材料在近似生態環境下絕大部分貢獻基因(產量、抗逆)在選擇過程中呈現生態區域趨同性。所以,在一定生態區域內同一單位或者相同育種家很難創制出雙親互補性非常強的原因。
2.玉米核心自交系層次性和對稱性,指不同育種工作者選育的核心自交系均具有模塊性,受生態環境、遺傳背景等因素影響,相同生態區同一單位或者育種家在材料改良過程中,個人眼光,興趣和選擇標準等基本一致,雙親選擇標準趨于相近,所以,選育出雙親優勢互補強組合概率極低。
3.適應本地化的種質是經過漫長馴化改良的結果,溫熱種質玉米遺傳背景差異大,基因連鎖嚴重,在短期內的自交或者1-2輪馴化改良很難達到選育目的,再者,國家政策、評價體制和商業化育種驅動,導致溫帶地區育種家對熱源種質在溫帶地區改良利用無法短時間內見成效。
三、溫熱玉米種質改良策略根據生態環境特點、市場需求和種植習慣等等,樹立自己的核心種質,圍繞核心種質,精耕深挖,做到極致,進行玉米種質類群、雜種優勢組型研判育種效率。找準自我種質的特殊配合力種群,提高育種效率。先弄清楚自我核心種質最佳配合力種質類群,圍繞強優勢類群進行組裝。溫熱玉米種質改良過程中,我們采取“多生態、大群體和漸進式”策略。
(1)基礎核心種質選擇是首要條件,遵循溫熱種質互補性強,起點高。采取將熱帶優良種質與溫帶自交系雜交形成新的種質(群體)。先進行表型評價,將溫熱的F2群體(分離群體)進行大群體鑒定選擇,這樣才是對溫熱玉米改良最有效的策略。但是在不同的生態區選擇出的自交系是完全不同的表型結果。溫熱種質很難進行一輪就達到選擇目的;
(2)分離群體大小規模是成敗關鍵。溫熱玉米群體改良群體個體規模小是很難選擇出優良單株的。大群體優良單株選擇是溫熱種質改良最有效方法,讓本來小概率事件變成大概率的出現,挑選優良單株晉級;
(3)多環境(河南-貴州-云南-甘肅)變換篩選材料是選擇穩定性雜交種的重要策略之一;將采取“南材北育”策略,基礎分離群體F2,BC1F1在黃淮海夏播,主要選擇目標是適當早熟,高溫熱害等選擇性狀;中代F4穗行在西南山地(貴州、云南)種植,主要選擇目標是抗逆、葉斑等抗性篩選;F6在西北種植(甘肅),主要鑒定穗行的感光,花期等制種有關的性狀;
(4)對稱性測配和多點鑒定,根據不同生態區按照雜種優勢模式選擇不同單位或者育種家合適的測驗種對篩選雜交種至關重要,同時測配組合多點鑒定可篩選組合和材料的價值。
四、溫熱玉米種質改良應用近年來,根據全球氣溫不斷升高,南方季節性干旱,北方高溫,洪澇災害等極端天氣事件頻發,引起玉米的病蟲害偏重發生。鑒于此,我們構建了溫熱玉米群體:墨瑞(Tuxpeno-Reid)、蘇蘭(Suwan-Lancaster)、蘇艾(Suwan-Iodent)等群體。采取群體改良與自交系材料創制相結合策略,在西南地區,從墨瑞群體選育和鑒選出配合力高、易制種的母本(QB4557、QB6752、QB2896);蘇蘭種質:QB408、QB446、QB6231、QB5917、QB4122等適應在西南地區的抗逆強、配合力高的父本系;蘇艾種質:QB5722、5725、QB5746、QB5775、MD823等適宜在黃淮海夏播抗南方銹病、耐高溫熱害強、品質優和配合力高的父本系;QB5910、MD823和BH030等適宜在西南地區抗逆強、配合力高的父本系。最后,再次祝各位專家節日快樂,闔家幸福,工作順利!以竭誠歡迎各位專家、種業同仁到“多彩的貴州,爽爽的貴陽”旅游休閑、會友和指導。賦首打油詩《玉見真好》結束值日。
玉見真好
極端天氣頻發生,
熱帶種質定乾坤。
南北融合展神功,
枝開花頭顯崢嶸。
附簡要課題組選育的溫熱自交系和雜交組合:溫熱玉米蘇艾(Suwan-Iodent)群體選育自交系QB5725、QB5746-2具有高配合力、高抗南方銹病、耐高溫、品質優和廣適等特點。尤其在2021年黃淮海夏播玉米區,南方銹病大爆發,導致我國黃淮海地區的玉米主推品種90%高感,造成玉米減產40%。優良外來種質的引進改良和利用顯得十分重要,QB5725組配的5個雜交組合YD819、薈玉6525等在2021年度黃淮海表現高抗南方銹病、品質優和適應性強的特點。2022年度,參加國家黃淮海區域各級試驗有12個品種。QB5746-2組配的雜交種康農玉8009已通過2022年湖北省審定,同時參與黃淮海國家續試和生試,同時組配的ZH2221等4個組合正在參加各級試驗。





作者簡介:郭向陽,河南滑縣人,博士,副研究員;貴州大學作物遺傳育種專業碩士生導師;主要從事熱帶玉米種質改良、創新與應用。
1)近些年,高溫熱害、南方銹病和干旱脅迫極端天氣事件頻發,將熱帶玉米種質資源評價、鑒定和改良應用,鑒選出一批抗逆強、綜合性狀好的優異種質資源;構建了抗性強和綜合性狀優良溫熱玉米蘇艾(Suwan/Iodent)群體和BT(BSSS/Tuxpeno)群體,創制出配合力高、抗逆強、廣適和品質優的溫熱玉米自交系QB5725和QB5746;選育適宜黃淮海區域的廣適、高產穩產和品質優的康農玉8009、YD819、薈玉6525等品種/組合。
2)針對南方玉米感光強、不易制種等問題,將熱帶玉米種質進行引進、馴化和改良應用,采取“多生態,大群體和漸進式”育種策略,大大馴化和改良了熱源的光敏性,降低制種難度,同時,挖掘相關的鍵遺傳區段并開發相關標記,鑒選出熱帶玉米種質所蘊藏的優勢基因資源,并積極進行改良利用,創制出一批適合不同區域應用的優勢玉米新種質。
3)近五年來,先后主持國家自然科學基金地區基金 1 項,農業農村部種質資源精準評價項目 1 項;貴州省自然科學基金項目1項,貴州省科技支撐項目 2 項,貴州省農業廳商業化育種項目 1 項,參與國家基金、省基金、科技支撐等項目 6 項;作為主要完成人,審定國家或省級玉米品種 15 個,其中主持 5個,獲得授權發明專利 6 件,植物新品種權 4 件;
4)先后在 Plant Breeding、Hereditas、作物學報和玉米科學等國內外主流期刊上發表研究論文 60余篇,參編專著 1 部。
5)入選 2015 年度貴州省高層次創新型“千層次”創新人才。2022 年入選貴州省農業科學院“百人計劃”青年領軍人才;2021 年在“貴州省首屆科技文化節暨貴州省農業科學院第八屆青年科技論壇”活動中榮獲一等獎。













