玉米育种

第一节国内外玉米育种概况

一．玉米生产和育种概况

美国是世界玉米生产大国, 其总产占世界玉米总产的40%以上。我国是仅次于美国的玉米生产大国,年种植玉米3亿亩左右,是仅次于水稻,小麦的第三大粮食作物.

我国玉米育种发展大致经过了六个阶段：

即农家品种、品种间杂交种、顶交种、双交种、三交种、单交种。

除选育高产、优质、多抗品种外，还重视特殊品质杂交种的选育。

二．我国玉米分布、区划与育种目标

（一）我国玉米分布、区划

我国玉米划分为6 个自然区域（见图）

1、北方春播玉米区

2、黄淮海平原套复夏播玉米区

3、西南山地套种玉米区

4、南方丘陵玉米区

5、西北灌溉玉米区

6、青藏高原玉米区

第二节玉米育种目标及主要性状遗传

一、玉米育种目标

玉米是异花授粉作物，现代玉米生产上主要是利用自交系间杂种一代，因此，育种程序中包含了选育自交系与组配杂交种两个过程。开展育种工作时，必须从总体上考虑，形成总的育种策略，并用以指导育种工作。

Hallauer(1979)等对与育种有关的9个重要性状进行了分析，认为籽粒产量是最重要的，而且在今后仍然受到更为关注。其次为抗病、抗虫以及熟期。这项调查，与我国的实际也基本相符。

根据我国目前玉米生产和育种现状以及国民经济发展的趋势，我国在当前乃至今后一段较长的时期内，玉米育种总的策略为：大幅度提高产量，同时改进籽粒品质，增强抗性，以充分发挥玉米在食用、饲用和加工等方面多用途特点，为国内市场提供新型营养食品。

一是高产、优质、多抗普通玉米杂交种的选育

要求：新选育的杂交种比现有品种增产10％以上或产量相当，但具有特殊的优良性状，大面积单产达9000公斤/公顷以上，产量潜力12000公斤／公顷以上，籽粒纯黄或纯白，品质达到食用，饲用或出口各项中的至少一项。要高抗大斑病（春玉米尤为重要），小斑病（对夏玉米应严格要求），丝黑穗病，耐病毒病，不感染茎腐病；

另外一类是特殊品质杂交种的选育

高赖氨酸玉米：要求籽粒中赖氨酸的总量不低于0.4％，单产可略低于普通玉米推广杂交种，不发生穗腐或粒腐病，抗大、小斑病，胚乳质地最好为硬质型；

高油玉米：籽粒中的含油量不低于7％，产量不低于普通推广种5％，抗病性同普通玉米；

甜玉米：普通甜玉米乳熟期籽粒中水溶性糖含量≥8％，超甜玉米乳熟期籽粒中水溶性糖含量≥18％，穗长在15ｃｍ以上，分别符合制罐、速冻或鲜食的要求，单产鲜果穗11250公斤/公顷（750公斤/亩）以上；

青贮和青饲玉米：绿色体产量达52.5吨／公顷（3.5吨/亩）以上，并且适口性较好；

此外还应适当进行爆裂玉米、糯玉米的育种工作，以满足食品行业的需要。同时要开展雄性不育系的利用与鉴定工作。

我国地域广阔，自然条件复杂，玉米栽培遍及全国。根据自然条件，栽培耕作制度等

特点，我国玉米区被划分为8个区，各区的自然条件、栽培耕作制度不同，应根据各区的具体情况，制定适宜于本区的具体的玉米育种目标。

二、主要性状遗传

对玉米性状的遗传，已进行了大量的研究，到1999年已被确定并被定位于连锁图中的等位基因约有1270个左右，已定位的分子标记位点有16000多个。

现已明确：玉米的籽粒品质（甜度、糯性、不透明状）、胚乳物质的组成成分（蛋白质、油分、糖分、淀粉等）、植株的某些形态特征（如矮杆、无叶舌等性状）是由单一主基因控制的质量性状，这些基因的表达受环境的影响很小。还有许多性状是由微效多基因控制的数量遗传性状，且受环境条件影响很大。另有许多性状则受主基因和多基因的共同控制。

（一）农艺性状的遗传

玉米产量是数量遗传性状。产量因素包括穗长、穗粒行数、行粒数、粒重、单株果穗数等，各产量因素也都是数量遗传性状。

1、果穗长度玉米大多数杂交组合F1代的果穗长度都表现出明显的超亲优势，其优势指数在16-56%之间。果穗长度的遗传是多种遗传效应互作的结果。在决定穗长的遗传中，基因以显性为主，其平均遗传率较低。果穗长度与每行籽粒数是紧密相关的，果穗长，则每行籽粒多，因而行粒数的遗传也是多种遗传效应互作的结果，并且以基因的显性效应为主，加性效应所占的比重较小。

2、穗粒行数玉米穗粒行数的遗传是比较稳定的。大量的杂交试验表明：杂种F1代果穗的籽粒行数介于亲本之间，杂种优势不明显。穗粒行数的遗传中，基因的加性效应占主导地位。在育种工作中，如要选育出穗粒行数较多的杂交种，则双亲的籽粒行数必须较多，否则难以奏效。

3、粒重玉米杂种F1粒重的优势很明显，超亲优势很突出。但F1的粒重优势与双亲粒重差异的大小有密切的关系。当亲本粒重的差异较小时，F1的粒重的优势较低；亲本之间的粒重差异较大时，则F1的粒重优势较大。基因的加性效应在粒重的遗传中占主导地位，但显性效应也很明显，粒重的遗传率中等。

4、单株果穗数玉米杂交种的单株果穗数基本上不表现出杂种优势，其遗传主要取决于基因的加性效应。

（二）籽粒性状的遗传

玉米籽粒性状的遗传除果皮属母体组织外，有的主要与胚乳有关，受胚乳基因型控制为主，有的主要与种胚有关，受种胚基因型控制，当然，有的还有可能受母体基因型的影响。

1、籽粒类型的遗传

玉米的籽粒根据其形状、胚乳的质地可分为不同的类型，它们大多呈简单遗传，由一对或二对基因控制，除普通玉米即马齿型或硬粒型呈显性遗传外，其它类型均呈隐性遗传。

（1）糯质玉米糯玉米是由一个隐性基因突变及自交纯合而产生的。当核基因为wx wx时，胚乳表现为糯质，胚乳中几乎100%为枝链淀粉，胚乳象均匀的大理石一样，较硬，用I/KI染色呈红棕色。

普通玉米（基因型为Wx Wx）与糯玉米杂交时，由于胚乳直感，杂交当代果穗上的籽粒就为普通型，F1的果穗上的籽粒出现3非糯∶1糯的分离比例。Wx基因位于玉米的第9染色体上。

（2）甜质玉米

甜质玉米有普通甜玉米和超甜玉米之分。前者在蜡熟期前籽粒中可溶性糖分含量在8-12%之间，后者则可达18%以上。