我國甜玉米育種現狀與種質創新思路

論文類別:理學論文 > 農林學類論文
上傳時間:2010/12/19 16:27:00

         作者:韓金龍 王同燕 徐立華 徐相波 周柱華 邱登林 陰衛軍

  摘要:通過對我國甜玉米育種現狀進行分析,找出育種工作中存在的問題,提出甜玉米育種及種質創新的思路,即:加強收集、發掘地方品種資源;加強國外優良新種質的引進和利用;加強品質性狀遺傳的研究;充分利用基因工程技術與其他生物技術相結合改良創新甜玉米種質等內容。
  關鍵詞:甜玉米;育種;現狀;種質創新;思路

  AbstractThrough the analysis of the present situation,the shortcoming in corn breeding were found and the methods of germplasm innovation were proposed as follosws:increasing the level for the collection and excavation of the local and foreign germplasm;to use the physical and chemical mutation methods,genetic engineering techniques and traditional dreeding methods to improve the germplasm innovation of waxy corn.
  Key wordssweet corn;breeding;present situation;germplasm innovation;thinking
  
  甜玉米起源於美洲大陸,世界上種植和食用甜玉米已有100多年歷史[1]。甜玉米是玉米的一種胚乳突變型。根據它的甜度(糖分含量)和WSP(水溶性多糖)含量可分為普通甜玉米(傳統的甜玉米)、超甜玉米和加強甜玉米(又稱超甜粘玉米)等3種類型[2]。以su1隱性純合基因型引起的以胚乳缺陷為基礎而培育的甜玉米叫普通甜玉米,在乳熟期胚乳中含有10%~15%(占粒幹重的百分比,下同)的糖分,為普通玉米的2.0~2.5倍。由於含有大量的WSP而發粘,口感好[3]。超甜玉米是與普通甜玉米相比較而言的,其中較典型的是sh2隱性純合基因型引起的以胚乳缺陷為背景的超甜玉米。超甜玉米在乳熟期含有40%~50%的糖分,為普通甜玉米的2.5~4.5倍,但由於缺乏WSP而無粘性,而且果皮也較厚。加強甜玉米是普通甜玉米的一種變異類型,是由su1基因的隱性修飾基因(se基因,又稱糖分增強因子)所引起,加強甜玉米兼備普通甜玉米的高WSP和超甜玉米的高糖的優點,它不僅含有大量的WSP,與普通甜玉米相當,而且在乳熟期含有30%~40%的糖分,與超甜玉米相當。尤其是它在乳熟期含有3%~5%的麥芽糖,吃起來不僅甜、粘,而且還具有麥芽糖的風味。
  1我國甜玉米育種現狀
  1836年美國的諾埃斯·達林育成第1個甜玉米品種“達林早熟”。1900—1907年美國開始正式設立甜玉米育種項目。隨著控制甜玉米形成基因的相繼被發現,甜玉米商用雜交種也隨之被培育成功。1924年美國瓊斯首先育成世界第1個甜玉米雜交種,1927年史密斯育成著名單交種“高登彭頓”(P39×P51)並廣泛栽培至今。20世紀70年代以後,泰國超甜玉米育種研究發展很快,具有了一批優異種質資源,並形成了本國特色的超甜玉米系列。
  我國甜玉米育種起步雖晚,但發展較快,已取得顯著的成績。1968年中國農業大學育出我國第1個甜玉米品種“北京白砂糖”,未能推廣。1984年育出第1個超甜品種“甜玉2號”,1990年育出第1個加強甜品種“甜玉6號”。20世紀80年代初,我國甜玉米育種才走上正軌,國家在“七五”、“八五”期間對甜玉米育種正式立項,組建甜玉米育種攻關協作組。同時,部分省市的農科院、農業大學等單位也相繼開發甜玉米育種。目前,我國北方地區主要種植普甜、加強甜玉米,相應在這方面的育種也較強;我國南方地區主要種植超甜玉米,其中尤以華南地區發展最迅速、生產規模最大,僅廣東省2000年超甜玉米種植面積已達4.7萬hm2,其超甜玉米育種工作居國內前茅。臺灣省農友公司推出的“華珍”系列品種,具有耐熱性好、品質優和抗性強等特點,在廣東省推廣面積很大。經過20余年的努力,我國甜玉米育種已取得較為矚目的成就,現有國產甜玉米品種的鮮苞單產已達11 250~12 750 kg/hm2。我國近兩年新培育的甜玉米品種的數量和質量有了很大提高,在產量、抗病蟲性和籽粒含糖量等[4-8]性狀趕上和超過美國優良甜玉米品種水平。
  2存在的問題
  2.1甜玉米種質資源匱乏
  我國不是甜玉米起源中心,其育種資源完全依靠從國外引進,致使我國甜玉米育種資源十分匱乏。目前,我國甜玉米育種資源主要來自美國,少部分來自泰國,血緣關系較狹窄,生態類型較單一[9-10],尤其缺乏優質、耐熱、耐寒、耐瘠薄的甜玉米育種資源,嚴重影響我國甜玉米育種的進一步發展。
  2.2甜玉米的品質有待提高
  我國開展甜玉米選育種工作的時間較短,投入的研究力量和科研經費嚴重不足,各單位之間資源缺乏合理的交流,加上我國具有重產量、輕品質的育種取向,選育的自交系數量非常有限,食用品質均不理想。甜玉米含糖量、爽脆度和籽粒皮厚度等性狀主要為數量性狀,現有國產甜玉米雜交種果皮偏厚,吃起來渣多、不柔嫩,口感較差,糖分下降較快,最佳采收期偏短、貨架壽命較短。我國甜玉米品質總體較差,與國外比較有很大的差距。
  2.3超甜玉米育種需要進一步加強
  在超甜玉米育種中,現有組合或品種的基因型絕大多數是sh2基因,而對於shl、sh4基因以及btl、bt2基因的研究和利用較少或尚未利用。國外引進品種雖然克服了以上某些缺點,但種子價格昂貴,抗逆性較差,適應性不好。
  2.4遺傳基礎狹窄
  目前審定和推廣中的甜玉米品種數量繁多,魚龍混雜,大部分是由轉育普通自交系為甜玉米自交系培育而來的。由於對轉育材料的來源缺乏足夠的了解,造成一些優良性狀的缺失[11],在生產中的表現大體相同,雖然有一定的產量基礎,但品質等其他性狀得不到根本的改善,對育種工作也沒有任何的提高。

免費論文下載中心 http://www.hi138.com   3創新思路
  3.1加強地方品種資源的征集、保存、整理和研究
  我國地域遼闊,自然條件復雜,通過長期的自然選擇和人工選擇,搜集整理各地選育出的具有地方特色的品種(組合),是一項長期且應堅持不懈的工作。因此,應加強地方品種資源的收集、保存、整理和研究工作。
  3.2做好地方品種不同生態區及國外新品種的引種試驗
  不同甜玉米品種對外界環境條件的反映各有不同,不同生態區引種可以了解不同地方資源種質在不同生態條件下的性狀變異,有利於遺傳種質的廣泛利用。另外,國外品種具有穩產、品質好、穗型獨特的優點,但其抗逆性較差,適應性不廣,對中國各個地區來說並不一定都適合,要從這些優良材料中選育出皮薄、品質好、植株矮、抗性強的新品種,以供利用。
  3.3轉育甜玉米種質材料
  用帶有普通玉米血緣的甜玉米材料轉育甜玉米自交系,以提高其抗性;把帶有熱帶血緣的種質導入溫帶血緣種質中,進行種質創新,以發現新的雜種優勢群,提高雜種優勢水平。例如,以一個國外優良種質選育配合力高、皮薄、質優的自交系作為母本,以改良熱帶、溫帶血緣種質創造新種質而選育配合力高、花粉量多、抗性強、適應性廣、株高適中的自交系作為父本,此類雜交種的特點是高產、優質、抗逆、廣適[12-14]。
  3.4利用轉基因技術結合其他生物技術,實現特定性狀的定向改良
  轉基因技術突破了種間的天然隔離,可以利用其他生物來源基因,包括動物、植物、微生物以及人工合成等,通過基因轉化和導入[15],為培育產量更高、品質更好、高抗病蟲害、適應不良環境條件的甜玉米品種創造了條件。目前,利用轉基因技術培育抗蟲超甜玉米品種在美國已經成功,國內有多家科研單位開展了同類研究,相信不久的將來會有轉基因甜玉米品種問世。
  3.5加強品質性狀遺傳的研究
  甜玉米育種要在產量上獲得突破是比較容易的,目前國內品種的產量已經達到較高的水平,但食用品質的提高還不顯著。食用品質的測定還是以品嘗為主,缺乏客觀有效的測定手段,對爽脆度、柔嫩度和皮渣率等品質性狀的遺傳規律和影響因子的研究還比較缺乏,而這些研究成果對於指導甜玉米的資源創新、提高品種的食用品質具有重要意義。
  3.6總結、推廣好的育種方法
  探索新的育種方法和思路,盡快育成優質、高產和抗性強的甜玉米品種,是當前我國甜玉米育種研究的重要課題。如吳子愷的異隱純合體雜交法,是通過首先培育控制玉米胚乳性狀的雙隱性基因或更高的多隱性基因純合體,再利用它們與不同的單或多隱性基因純合體組配雜交種,最終能夠在同一果穗上使多個有利隱性基因得以同時表達。另外,利用小孢子高頻再生培養技術[16],可以縮短玉米的育種周期。
  3.7及時調整育種目標
  順應市場發展需要面對世界先進水平的激烈競爭、市場的變幻莫測及甜玉米向規模化、產業化的發展趨勢,我國甜玉米育種目標應從單純的高產型向優質高產型,從單一生態類型向耐熱、耐寒、耐瘠多樣型,從單一鮮售型向鮮售、加工多樣型方面轉變;同時準確預測市場的發展趨勢,及時調整育種方向,以適應市場的需要,提高競爭力。只有與市場結合的育種才能持久,才能發揮優良品種所具有的優勢[17-20]。
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