玉米育种

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。具体可分为两类：一类是 高产、优质、多抗、普通玉米杂交种的选育。另 一类是特殊品质杂交种的选育。如高赖氨酸玉米， 高油玉米杂交种，超甜玉米 ，青贮青饲玉米，爆 裂玉米、糯玉米。
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目前高产育种中，一般要求杂交种的穗长达 15cm 以 上，穗粒行数 14-18 行，千粒重为 250-350g 之间。
3.株型
紧凑型玉米叶片上冲,叶片匹配合理,受光效率高,对 C02 的同化强度大。适宜密植。通过育种手段，培育紧 凑型玉米杂交种是近年来培育高产杂交种的主要途径之 一。但株型涉及到叶夹角的大小、叶长、叶宽、叶片数、 株高、穗位高、雄花序大小等性状，这些性状都是数量 遗传性状，受多基因控制，
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五．玉米主要目标性状育种
（一）、高产育种 1. 单株穗数
有单穗、双穗和多穗几种类型。生产上主要是单大穗类 型的杂交种，极少数属双穗类型。 今后育种应由单株大穗类型转向以选育单株双穗中大 穗类型的杂交种为主。 2.行粒数、粒重 行粒数取决于穗长，要增加行粒数，必须提高果穗的 长度。玉米籽粒过小或过大都不利于高产。
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２． 栽培玉米种的分类
依据玉米籽粒形状、胚乳淀粉的含量与品 质，籽粒有无稃壳等性状，可将栽培玉米种分 为9个亚种或类型。即：有稃型 、爆裂型 、 粉质型 、甜质型 、甜粉型 、马齿型 、硬粒 型 、糯质型 、半马齿型 。
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1 籽粒包在较长的存壳内 11 籽粒外露 , 存壳极短 2 籽粒加热时有爆裂性 , 果皮坚厚 , 全部为角质胚乳 , 种粒较小 21 籽粒无爆裂性 3 籽粒无爆裂性 , 籽粒无角质胚乳 , 全是粉质淀粉 , 顶 部不凹陷„„粉质型 (Zmmays amyfacea) 31 籽粒有角质 胚乳 4 干时皱缩 , 胚乳多含糖质淀粉 41 种粒几乎全部为角质透明胚乳
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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
中国玉米的分区及命名
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(二) 玉米育种目标
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异花授粉作物的花器构造与传粉特点
一． 花器构造 异花授粉作物在花器形态上大致有以下几种： （一） 雄雄异株 （二） 雌雄同株异花 (1、2) （三） 雌雄同花但异熟 （四） 花蕊异型 （五） 自交不亲和
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玉 米 雄 花 花 器 构 造
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玉 米 雌 花 花 器 构 造
Dent maize - Z. indentata Sturt.
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Waxy maize - Z. ceritina Kulesh. Sweet corn - Z. saccharata Sturt. (syn. rugosa Bonof.)
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2. 甜玉米育种 甜玉米主要是普通甜玉米和超甜玉米， 前者用以作制罐原料，后者多以作鲜穗食用。 选育甜玉米自交系方法: (1).直接引入国外、国内优良甜玉米自 交系，经观察选用优系； (2).用国外、国内甜玉米杂种自交分离 选系或回交选系，组成综合群体再行选系； (3).人工诱导新突变基因等方法。
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（三）、
玉米种质资源的利用
１． 拓宽种质资源培育自交系 我国应用百万亩以上的杂交种，主 要由国内系×国外系和国内系×国内系两类组成，就种植面积来看， 由一个国内系和一个国外系组成的杂交种增加幅度大，从组配杂交种 的方式来看，以国内系和国外系的组配方式为佳。这说明利用地理和 种质基础远缘的材料与国内系组配，易于获得优势强的杂交种。 ２． 开拓玉米种质的途径 玉米在自然进化过程中形成了一个栽培种， 利用近缘属、种的种质虽有一定的困难，但从开拓种质工作来看，仍 须继续开发，尤以在 Teosinte （类玉米）和 Trip sacum 属中,要把有 利基因引入玉米的种质。其次，要加强种质基础研究工作采用近代遗 传学的手段，在分子水平上阐明近缘血缘关系，探讨玉米神质的遗传 挎性，以利育种应用。第三，发掘各类种质资源，引入国外新的种质， 以拓宽种质基础。第四，加强群体改良的研究工作，应在战略的高度 上重视改良群体的重要意义，把长远目标与当前任务很好地结合，使 玉米的种质资源不断拓宽，推出一批又一批的高产、优质、抗性良好 的新组合。第五，建立自交系的发放制度，以电脑档案定期向有关育 种单位通报，避免育种工作的盲目性。
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2、对大斑病的抗性遗传
玉米大斑病是世界普遍发生的一种病害,在我国主要分 布于北方春玉米区和南方玉米产区的冷凉地区,是玉米主产 区最重要的病害之一。大斑病主要危害叶片，也可危害叶鞘 与外层苞叶，但不危害果穗，植株通常自基部叶片开始发病， 在适宜的发病条件下，向上扩展， 严重时病斑遍及全株， 导致植株成熟前死亡。在中等感染时，植株还易遭茎腐病菌 的侵染， 造成复合损失。 大斑病菌的生理小种有1、2、3、4号4个生理小种，玉 米对大斑病的抗性遗传有两种类型，一是主基因抗性，另一 是多基因抗性。主基因抗性有两类，一为褪绿斑反应抗性 , 一为无斑反应抗性。
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1、对小斑病的抗性遗传
小斑病菌的生理小种已确定的有2个即O小种与 T小种。玉米对O小种的抗病性主要表现为多基因 控制的水平抗性，在抗性遗传中， 基因的加性效 应是主要的，显性效应也显著，广义遗传率较高， 垂直抗性也存在。 玉米对T小种的抗病性为水 平抗性，属数量遗传性状，而细胞质抗病性是针 对某个生理小种的，易为新生理小种产生而导致 抗病性的丧失，也表现出垂直抗性。
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（二） 品质育种 1. 高赖氨酸玉米的育种
(1)、产量与含水量: 高赖氨酸玉米一般产量低， 子粒含水量高 (2)、育种技术: 由于高赖氨酸玉米受隐性单 基因控制，种质材料贫乏，难以获得高配合力的 组合，因此应通过群体改良，不断拓宽种质基础。
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高油玉米育种
玉米油育种
优质玉米油育种 甜玉米育种
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四． 玉米种质资源的研究与利用
（一）、玉米的分类 １． 玉米族属的亲缘关系 根据植物学分类，玉米 属于禾本科玉米族，玉米族中包含7个属。起源于亚洲的有 5个属。起源于美洲的有2个属，即玉米属和摩擦禾属。 在玉米属中包括5个，即Z.mexicana（2n=2），ZPer ennis(2n=40)，Z.luxurians (2n=20),Z.diploperennis (2n=20) 和 栽培玉米种 Zea mays L.(2n=20)。栽培玉米 种与其它 4 个种能进行自然杂交，但雌花序具有截然不同 的形态。摩擦禾属中包括7个种，其体细胞分别具有18对或 36 对染色体。它们也能与栽培玉米进行杂交，但比较困难。
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42 种粒上部为角质胚乳 , 下部为粉质胚乳 5 胚乳由 78% 的支链淀粉 ,22% 直链淀粉组成 51 角质淀粉分布在籽粒四周 , 中间至粒顶为粉质 , 胚乳干时粒顶凹陷 , 呈 马齿状„„ H · H · ·马齿型 (Zea may5indentata) 52 角质胚乳分布在粒的四侧及顶部 , 整个包围着内部的粉质胚乳 , 干时顶 部不凹陷 -H · H · -·硬粒型 (Zea ma3mipzdurata 〉 6 胚乳全部为支链淀粉组成 , 角质与粉质胚乳层次不分 ,' 籽粒呈不透明状 · ·糯质型 (Zea mayssinensis) 编者注 : 半马齿型 (Zea rnays L.semindentata kulestO 可列入表 3-3 中 的 530
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(1)普通甜玉米
以su1为基础。在乳熟 期，纯合su的还原糖和蔗糖 含量增加，尤其是水溶性多 糖（water soluble polysaccharide）增多，使 支链淀粉变为水溶多糖。
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2、籽粒色泽的遗传 玉米籽粒的色泽受果皮、糊粉层和淀粉层等三个部分 的影响。 糊粉层，淀粉层（胚乳）均有花粉直感现象，但必须 是父本为显性性状时才能表现出来，若父本为隐性则不能 表现。如黄胚乳×白胚乳的Fl代产生的果穗上即可分离出 黄白粒来。 3、籽粒其他品质性状的遗传 （1）含油量与脂肪酸组成： 油脂主要存于种胚，而 胚乳中含量较少。 （2）玉米油质量: 玉米油质量取决于各类脂肪酸的 相对比例,而各类脂肪酸的含量同样受遗传的控制。对于软 脂酸、油酸和亚油酸，加性基因效应起着最重要的作用。 各种脂肪酸的含量除了受到多基因体系的控制外，同时还 与某些主效基因的作用有关。
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（二）、 玉米育种的种质基础研究
我国 80 年代玉米生产上主要利用的骨干自 交系有自 330 、获白、M017 和黄早4。育成的 自交系的种质来源，约有一半是来自于美国，如： M017、C103、B37、B73、B84等；另一半为国内 选系， 如黄早4、获白、自330 、二南 24 等。 但从系谱分析，大部分可追溯到美国的 Lancaster 与 Reid Yellow Dent 种质。其它自 交系则主要来自于我国的旅大红骨、金皇后、唐 山四平头、获嘉白马牙四大种源。因此，我国的 玉米种质的遗传基础也是较狭窄的。
（一） 遗传特点 １．异花授粉作物的开放授粉品种群体是一种异质性群体 ２．从开放授粉品种群体中选出的优良单株其后代要发生 性状分离 ３．自交发生衰退，杂交产生优势 （二） 育种特点 １．在开放授粉品种群体中挑选优良个体以改良群体，其 效果有限 ２．选育自交系，组配自交系间杂交种 ３．在良种繁育时，要严格防杂保纯 返回
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二． 传粉特点 异花授粉作物的传粉主要有两条途径： 一是靠风传粉， 一是靠昆虫传粉。在异花授 粉作物中，以雌雄异株的自然异交率为最高， 达 100%，玉米的自然异交率在96% 左右。 总的说来，这类作物的自然异交率在50100%之间。
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三．异花授粉作物的遗传与育种特点
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三．玉米主要性状的遗传
（一）、农艺性状的遗传 玉米产量是数量遗传性状，各产量因素也都是数量遗传 性状 。产量因素包括： 1、果穗长度 2、穗粒行数 3、粒重 4、单株果穗数 （二）、籽粒性状的遗传 1、籽粒类型的遗传 玉米籽粒根据其形状、胚乳的质 地可分为不同的类型。它们大多呈简单遗传，由一对或两 对基因控制。除普通玉米即马齿型或硬粒型呈显性遗传外， 其他类型均为隐性遗传。 （1）、糯质玉米 （2）、甜质玉米 （3）、粉质玉米
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（三） 植株性状的遗传
玉米的营养器官在形态上存在着广泛的变异， 这些变异除了由微效多基因体系控制以外，还标 定了70多个基因位点。 玉米植株性别发育也明显受若干基因的支配。 （四）抗病性的遗传 80年代以来，大斑病、丝黑穗病和茎腐病成 为我国春玉米产区的主要病害，而小斑病、 茎腐 病和矮化花叶病则成为夏玉米产区的主要病害。 其它病害如纹枯病等均有所发展。
玉 米 育 种
各论 玉米育种
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。
特 用 玉 米 育 种
玉米碳水化合物育种
直链淀粉玉米育种 支链淀粉玉米育种
蛋白质玉米育种
高蛋白质玉米育种
优质蛋白质玉米育种
青饲玉米育种
其他特用玉米育种
爆裂玉米育种
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Pod corn - Z. tunicata Sturt.
Popcorn - Z. everata Sturt.
Flint maize - Z. indurata Sturt.