美国玉米商业育种流程
国内外玉米产业链专题报告》-中外玉米种植环节比较
国内外玉米产业链专题报告》-中外玉米种植环节比较第一篇:国内外玉米产业链专题报告》-中外玉米种植环节比较玉米是产业链最长的粮食品种,营养丰富、用途广泛,不仅可以直接食用和饲用,还可以进行深加工,在食品、工业、发酵、医药、纺织、造纸等工业生产中制造出种类繁多的产品,目前美国玉米加工产品多达3500余种。
随着中国从传统的玉米净出口国转变为净进口国,玉米逐步成为大家关注的明星品种,为了更好地服务客户,让客户能够系统深入地了解国内外玉米整个产业链条,从5月份开始,中粮期货将陆续推出《国内外玉米产业链专题报告》连载,敬请关注!中外玉米种植条件比较:玉米的最佳生长区域所应具备的条件有:气温18-33°;降雨量600毫米;光照非常强;土壤酸碱度5.0;土壤深度中等(50-150厘米);土壤肥力高;盐度低;抗冻性差;热带低地气候、高地和温带气候。
中国东北、西北灌区、黄淮海平原基本适于玉米生长(北纬37-45°),也是我国玉米的主产区;西南丘陵山地不适于玉米种植,但为了增加收入农户不得不种。
东北、黄淮海地区年降雨量600-620毫米,为湿润大陆气候。
东北地区土壤大多为黑土,有机质含量高,土壤肥沃,适宜玉米种植;其他地区土壤贫瘠,有机质含量仅为1-1.5%,土壤肥力相对较差。
美国玉米种植带集中在中北部12个州(北纬37-45°),土地肥沃、降雨丰富、分布均匀,非常适于玉米生长。
玉米带年降雨量700-800毫米,湿润大陆气候,并且玉米带土壤为黑土,有机质含量高达3-5%,土壤肥沃也有利于单产水平的提升。
阿根廷玉米适宜种植区域分布在:Santa Fe省的中南部,Cordoba省的中东和南部,Bs As省的北部和西部,以及la Pampa的北部地区(南纬30-37°)。
上述区域年降雨量850毫米,属于温暖冬干气候;la Pampa局部地区为黑土。
中外玉米种植规模比较:中国人多地少,以家庭种植为主,中国有上亿家庭,每户家庭种植玉米几亩到几十亩(平均10-30亩)。
玉米商业化循环育种探讨及实例详解
玉米商业化循环育种探讨及实例详解李文才1 孙 琦1 陈立涛2 张发军1 于彦丽1 赵 勐1 孟昭东1(1山东省农业科学院玉米研究所,济南250100;2山东省莱阳市种子公司,烟台265200)摘要:建构以企业为主体的商业化育种体系是深化种业体制改革,提高创新能力的核心内容。
文章认为循环育种才能满足商业化的需求,是构建商业化育种体系的技术基础;同时以在鲁单981基础上循环改良育成的鲁单9088为实例,详细阐述了循环育种的思路、方法及建议。
关键词:循环育种;玉米;商业化育种目前,我国在积极鼓励公司成为种业创新的主体,商业化育种成为大家讨论的热点。
为贯彻落实“国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见”[国办发(2013)109号]文件精神,推进新型种业科技创新体系建设,科技部于2014年立项实施了“十二五”国家科技支撑计划“主要农作物商业化育种技术研究与模式示范”项目[1]。
《全国现代农作物种业发展规划(2012-2020年)》明确提出,中国种业的发展要建构以企业为主体的商业化育种体系。
商业化育种体系由育种目标决策、种质资源利用、育种技术研发、生物信息处理、田间测试评价、生产与市场反馈等模块组成[2],完整的商业化育种体系要求各模块协调高效运转。
关于商业化育种体系建设的论述已有较多文章发表,本文不再讨论,下面仅就商业化育种体系中的育种模式和种质利用等技术问题进行 讨论。
1 循环育种才能满足商业化育种的要求1.1 循环育种是高效的商业化模式,能保证连续出品种并且逐步提高 为保证市场的需求,商业育种目标更加注重以市场需求为导向,优先选择具有更好商业化开发前景的品种组合,育成品种有明确的推广区域和市场定位,针对性和指向性都很强[3-4]。
商业化育种要求产品要稳定连续的不断更新,探索性、游击性的育种模式显然不能满足要求,在保证杂优模式正确的前提下循环提高的育种模式才能满足商业化需要。
基金项目:山东省现代农业产业技术体系玉米遗传育种岗位专家(SDAIT-02-04);山东省良种工程种质资源创新利用项目通信作者:孟昭东 1.2 循环育种是安全的育种战略,有助于形成以我为主的核心模式,处于竞争的主动位置 随着国外公司进军我国种业市场,他们带来了大批先进的种质资源,吸收利用这些资源有助于我们育种水平的提高,但要提防患上依赖症。
玉米商业化育种流程-概述说明以及解释
玉米商业化育种流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述玉米是世界上最重要的粮食作物之一,被广泛种植于全球各地。
随着人口的增加和粮食需求的不断增长,玉米的产量和品质要求也逐渐提高。
为了满足市场需求,玉米商业化育种成为一项重要的工作。
玉米商业化育种是指利用遗传学、生物技术和其他相关技术手段,通过对玉米种质资源的挖掘、选择和杂交,培育出符合市场需求的优良品种。
这一过程涉及到多个环节,包括种质收集、鉴定、选择、杂交、选择后代等步骤,需要多方面的专业知识和技术支持。
本文将从玉米商业化育种的背景、流程和意义三个方面进行详细阐述,希望能够对玉米育种工作有更深入的了解,并为玉米产业的发展提供一定的参考和借鉴。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:本文将首先介绍玉米商业化育种的背景,包括对玉米商业化育种的定义及其在农业生产中的重要性。
接着将详细介绍玉米商业化育种的流程,包括选种、杂交选育、自交系选育等具体步骤。
最后分析玉米商业化育种的意义,包括提高玉米产量、改善抗逆性等方面的作用。
文章结构清晰,层次分明,让读者能够逐步了解玉米商业化育种的整个过程,从而更好地理解其重要性和意义。
1.3 目的玉米商业化育种是为了通过科学方法和技术手段,提高玉米的产量、抗逆性和品质,并加速新优质玉米品种的选育与推广。
本文旨在系统介绍玉米商业化育种的流程,帮助读者深入了解该领域的相关知识,为农业生产提供科学依据,推动玉米产业的发展和进步。
同时也旨在引发对玉米育种工作的关注和重视,促进科技创新与农业可持续发展的结合,为粮食安全和农业经济健康发展做出贡献。
2.正文2.1 玉米商业化育种的背景玉米是世界上最重要的粮食作物之一,广泛种植于全球各地。
作为主要的粮食来源,玉米在人类饮食中扮演着重要角色。
随着人口的增长和经济的发展,对玉米产量和品质的要求也越来越高。
为了满足市场需求,玉米育种逐渐走向商业化。
商业化育种是指通过科学方法和技术手段,以市场为导向,优化玉米的遗传资源,培育出符合市场需求的新品种。
美国玉米育种流程
美国玉米育种流程农作物科学研究正在成为产业技术链(pipeline)的关键部分。
农作物遗传育种研究直接或间接服务于种子产业,这个链条涵盖了种质资源收集、保存和整理,经过前育种研究(pre-breeding)和种质创新,进入自交系和杂交种选育、新品种测试、繁殖和推广等环节。
一、前育种研究一个国家的玉米育种体系包括政府主导的公益性研究和企业主导的商业育种两部分。
公益性机构优先开展前育种研究,包括种质资源的搜集、保存、鉴定和改良、创新、利用,育种技术的改进与应用。
还包括相关的信息服务。
就玉米商业育种衔接来说,即使是满足近期目标,前育种研究大约需要经过3-5年左右时间,才能提供商业育种直接使用的基础材料。
前育种研究要常抓不懈,才能源源不断地保障基础种质需求;前育种研究的方向与目标要有前瞻性,至少考虑5-10年以后的育种需求。
而外来种质和地方种质改良与利用,则要着眼10-20年以后的技术需求。
除了近期需求可由企业自行解决以外,中长期的技术需求属于国家公益性机构提供的共性技术服务范畴。
二、美国玉米商业育种的基本流程美国玉米商业育种通常遵循一套标准流程及系统升级方法。
这套方法适用于所有玉米育种群体后裔系统的选择。
每一个自交系统需经过连续6年的产量测试才可能获选,保证其产量优势、品质及稳产性,才有可能成为商业杂交种。
测试的对照(Check) 品种都是当地产量最高,面积最广的商业杂交种。
依据公司的财力,销售额及市场分布来决定测试规模。
中小型企业的测试规模及重复数比大型公司要小。
每一小区长度大约是5米到8米,包括2行,4行或6行。
2行区必需把两行全部收获,4行或6行区通常只收中间两行,以消除边界的遮荫效应。
6行区也可以收获中间4行。
下面以美国中、小型公司测试为例:早代测试(Preliminary Test): S3到S4 材料。
100,000个测试杂交组合,重复1到2次。
初级测试(Pre-Experiment): S5到S6 材料。
美国玉米育种浅析
美国玉米育种浅析2010-08-12 13:45作者:Seed look井底望天,一家之言。
引子玉米育种在上个世纪早期发祥于美国。
1924年世界上第一个商业玉米杂交种Copper Cross诞生-一个中美混血儿;在先玉335引领先锋全面突破的2010年,在信息不对称的今天,不知今日的先锋种业人是否还会像彼时的美国种业人那样诚实、大气。
一、美国玉米育种文化Breeder在美国人眼中,与worker、engineer、lawyer和lecturer等一样,是个职业称谓,所以中文译作育种师为好,育种家好像不搭调。
不过该职业今天在美国的敲门砖是硕士以上学位。
既然是职业称谓,便与科学大师的院士头衔相去甚远。
先锋公司育种的基石,在先锋以首席育种师退休的Raymond F. Baker (1906-1999),为先锋选育成功品种无数,所以业界不惜用天才的育种师和育种艺术家这样的溢美之词形容他,甚至今天美国的ISU专门设有一个Raymond F. Baker育种中心来纪念该大师,但美国人绝没有用院士头衔去映射Baker的光辉。
同理,不论是最后位居先锋研发副总裁的Donald N. Duvick(1924-2006)博士,还是最后位居迪卡研发副总裁的Forrest Troyer博士,学位、品种、著述和人脉等一样不缺,但美国人也是没有用院士头衔去映射二人的光辉。
美国人将院士头衔给了George Frederick Sprague(1902-1998)博士和Arnel R. Hallauer博士。
前者在上世纪40年代组建的Iowa Stiff Stalk Synthetic直到今天还在发挥作用,据估计美国杂交种40%-45%的血统源于该群体。
Sprague博士编撰的巨著《Corn and Corn Improvement》对该群体的渊源做了详细的描述。
后者则对美国玉米育种的原理做了详尽的阐述,那本《Quantitative genetics in maize breeding》(与. Miranda合著)成了美国玉米育种师的“黄宝书”。
美国超甜玉米晚造栽培技术
美国超甜玉米晚造栽培技术美国黄金超甜玉米具有株型矮、皮薄甜脆、结实饱满、产量高和早熟等优点。
它是我镇今年*新引进的订单农业,全镇晚造发动种植300多亩,亩产可达1000公斤以上,在7月份播种种植两批,经济效益显著,值得推广种植。
一、选地选择土质疏松、土层深厚肥沃、排灌方便的田块种植。
二、播种育苗1.苗床整地:苗床起畦整地,畦面宽1~1.2米,沟深0.15~0.2米,畦面稍为平实,呈微龟背形,每亩需35~40平方米苗床。
2.假营养杯育苗:选用肥沃的田泥,用水拌成手握能成团、落地不能散、成茶杯状大小、高约4厘米的泥团即成营养杯。
整齐排列于撒有少量复合肥的苗床上面,接着用食指在杯中间按深度1厘米左右穴,再把未浸泡过的种子平放在穴中间,盖上0.1厘米左右湿碎泥。
然后用神奇药笔2盒和炒香的米糖2公斤混合均匀撒施于杯面及四周,防地下害虫。
*后,拱上竹条,盖上双层遮阳网,起保湿和防雨水冲刷的作用。
3.育苗期管理:(1)揭网通风。
播后2~3天,种子即发芽露针,全天揭网,晚上和雨天盖上,炼苗防徒长和雨水冲刷;(2)防旱防涝。
泥土现白或水量明显不足时,早晚喷洒清水1次,保持土壤湿润,并保持畦沟畅通,防止暴雨积水浸苗;(3)及时移苗。
当幼苗长到2叶1心(即播种后5~7天)时,即可移栽。
三、。
大田栽培管理1.施足基肥:每亩施腐熟家栏粪1000~1500公斤混25~30公斤过磷酸钙,整地时沟施或移栽时穴施。
2.合理密植,及时淋水:每畦双行打穴,每穴种植1株。
株距0.3~0.35米,行距0.4~0.5米,亩植3000株左右。
移植后,及时淋定根水,并在水中加农药80%敌敌畏乳油,杀死前期害虫。
干旱时灌跑马水。
3.科学施肥:(1)定植后2~3天施壮苗肥,每亩用尿素5公斤冲腐熟稀粪尿水10担液淋,隔5~7天再施1次;(2)定植后12天施拔节肥,每亩用进口复合肥15公斤撒施于植株旁边;(3)在5~6片叶期,亩用10公斤进口复合肥+10公斤磷粉+尿素和氯化钾各2.5公斤干施复土;(4)植株8~9片叶到大喇叭口期,结合培土重施攻穗肥,亩施尿素7.5公斤+复合肥10公斤+氯化钾5.0公斤,在两行玉米间开浅沟施入,随后培土1~2个节位;(5)植株12~14片叶时,亩施复合肥15公斤+氯化钾10公斤+磷粉5公斤于厢中间。
美国库普拉超甜水果玉米甜玉米的种植技术
美国库普拉超甜水果玉M 甜玉M 的种植技术美国进口水果玉M种子库普拉为亚热带sh2类型超甜型甜玉M,播种至采收84天;幼苗、叶鞘均绿色;株高164厘M、穗位47.3厘M ;单株有效穗数0.94个、空杆率6.7%;果穗长19.8厘M、穗粗4.63厘M、14-18行、秃尖长4.75厘M、穗轴白色;籽粒黄白双色、饱满有光泽、粒深0.97 厘M ,千粒重(鲜)201.3 克,出籽率60.1%;种子黄色,皱缩型,百粒重15 克。
籽粒(干基)含粗淀粉13.30%,粗脂肪 6.32%,粗蛋白14.69%,总糖50.68%,还原糖11.56%,蔗糖37.16%。
品尝评分平均78.6分,排位第一。
接种实验高感大斑病、弯孢菌叶斑病;感小斑病。
抗倒伏。
该品种在我国大部分地区可周年播种生产,耐热,产量高。
栽培管理可参照一般甜玉M ,生育期尤其在抽穗前,应注意病虫害只防治。
应在果穗已充分发育但穗粒仍在浆汁期采收,并尽快处理,以免糖分减低。
不可靠近饲料玉M 田及普遍玉M 田栽培,以免串粉影响鲜食品质。
水果玉M 是适合生吃的一种甜玉M ,与一般的甜玉M 相比,它的主要特点是皮薄、汁多、质脆而甜,可直接生吃,也可煮熟后食用,适合鲜食和加工速冻或真空包装。
平播每公顷保苗 4.5-5万株;每亩3500株左右。
根据土壤肥力,每公顷施尿素210公斤,二铵100公斤,钾100公斤和15公斤锌;注意施肥的原则是前重后轻,可在 5 叶期、拔节期和大喇叭口期分别追施复合肥8 公斤、10 公斤和15 公斤/公顷;增加农家肥的投放是甜玉M 生产的重要增产措施。
为了保证籽粒的商品品质,隔离种植方式有二:A.空间隔离:150-200M,选择上风地块,或者利用树林、山峰、村落等自然隔离,可以适当减少隔离距离; B. 时间隔离:错期播种,使甜玉M 的花期同其他异品种的花期错开20-25 天,也可以达到隔离目的。
错期播种的时间,应仔细计算二个品种的生育期而定。
玉米育种的选育方法及程序
玉米育种的选育方法及程序玉米属于异花授粉作物,易于进行杂交,生产上应用的玉米良种多为杂交种。
玉米杂交种是由2个或2个以上相异类型的亲本杂交育成的。
按其亲本类型、数量不同,可分为品种间杂交种、品种与自交系间杂交种、自交系间杂交种以及综合杂交种4种。
1育种的特点现代玉米育种的主流是杂种优势育种,基本途径是先选育纯合的亲本自交系,再将亲本自交系杂交,选育由杂种优势强的杂交种。
生产上利用的是F1代的杂种优势。
自交系的选育不但要求本身性状优良,还要求配合力高。
这就大大提高了育种的难度,延长了育种的周期。
不仅如此,自交系的性状同杂交种的性状虽然有关系,但仍然有距离,在杂交种水平上还要对农艺性状进行选择鉴定,同时对主要目标性状的杂种优势水平进行比较,最终育成优良杂交品种。
2自交系的选育方法2.1常规选育法这种选育方法就是在分离的原始群体中选择个体自交系,经若干世代按目测自交选择之后,进行配合力的测定,最终选由优良的自交系。
在育种规模不大的情况下,常规选育法,更多地依靠育种者的经验。
3.2单倍体选系法其基本原理是利用自然或人工的诱发、培育的单倍体植株经过人工的染色体加倍或自然加倍获得纯合的二倍体,然后再从中选育优良的单株,成为自交系。
单倍体育种一般只需2年就能获得纯合的自交系,比常规方法缩短了育种的周期,对育种家有很大的吸引力。
4.3辐射与化学诱变选系法此种方法的诱变机理主要以损伤恢复,在恢复过程中发现有利的变异,因而在选择原始材料上要兼顾遗传基础丰富和抗损伤能力强,在选系过程中要注意淘汰各种畸形株和不利变异,选择突变性状明显的健康的植株。
5.4分子选系法所谓分子选系法是在DNA水平上开展的自交系选育,包括转基因选系法和分子标记辅助选系法。
转基因选系就是借助遗传转化技术,将一些其他动植物有利的外源基因导人自交系或杂交种内,育成有外源基因控制性状的优良自交系,这种方法对于改造玉米基因库中不具备的某些目标性状是致关重要的。
美国玉米生产概况及高产栽培技术及玉米高产栽培技术探秘
美国玉米生产概况及高产栽培技术及玉米高产栽培技术探秘美国玉米高产栽培技术探秘美国是世界最大的玉米生产国,产量占全世界玉米总量的42%,是机械化、规模化高产高效生产管理技术最先进国家的国家之一。
美国玉米生产技术简化有效,生产的关键环节和技术着重于播前准备、播种和收获,收获后施肥、处理秸秆与综合整地,生育期间基本上不进行田间管理。
美国玉米生产具有“五重五不重”的特点:重播前整地,不重播后管理;重效益,不重产量;重培肥地力,不重追肥;重农机,不重农艺;重晚钟晚收,不重早播早收。
美国玉米生产的土地耕作和培肥地力主要集中在收获后进行,为春季及时高质量播种和玉米生长发育创造了良好条件,播种后到收获前基本上不进行田间管理。
(美国是大面积农场化经营模式;我国是小面积一家一户生产模式。
)美国玉米带免耕约占20%,条带深松耕作占70%;玉米田以深松为主,很少能见到翻耕。
中国目前是以翻耕和旋耕为主,夏播区玉米大部分为免耕直播方式栽培。
美国玉米株高240-250cm左右、穗位高110cm左右,整齐度高、耐密植、单株生产力高、抗倒、抗病虫等。
综合抗逆性强,播种至成熟即全生育期110-120天,但从成熟到收获还有近1个月的脱水时间,收获时籽粒含水量降至15%-20%、茎秆坚硬、不倒伏,全部机械收获籽粒。
这是大农场的必然做法。
中国玉米平均株高300cm,平均生育期101(夏播)-130(春播)天。
未来发展生育期可缩短为95-125天,株高250-300cm。
收获时籽粒含水量达到18%左右,向机械化收获籽粒迈进!在美国绝大部分采用76cm等行距播种,极个别农场受老型号联合收获机固有行距的制约而种植90cm行距。
主要是由播种机械、收获机械和田间作业机械的固定幅宽来决定。
如果要改变行距,那么所有的机械就需要全部更换!!在中国一般生产条件下采用等行距(50-60-66cm)种植;在高密度(高产)条件下也有选用大小行种植的。
在美国伊利诺州,为了增加种植密度、提高光能利用效率,也有采用大小行种植(但与我国的大小行种植概念不同,其大行距仍为76cm,小行距18cm三角形错位播种,两列小行距株数之和与等行距单行株数相同)及51cm行距种植。
中美两国玉米育种思路和技术水平的比较
中美两国玉米育种思路和技术水平的比较最近5年,美国先锋公司培育的杂交种大举进入我国许多省和全国玉米区域试验。
这些代表美国15-20年前育种水平的杂交种所到之处,表现突出。
先锋品种在每个区试组均列居前二、三名,产量潜力高,而且在年份间和地区之间产量稳定,所以今冬先锋品种在部分地区种子销售十分紧俏。
而我国育种者培育的品种在区试中则退居次要位置。
两相比较,暴露出我们的品种存在许多严重缺陷,主要是对环境敏感,抗逆性差,产量不稳定。
这些试验结果引起我们对育种目标、育种思路、技术路线和科研管理体制进行深刻的反思。
2006年9月,中国玉米科学家代表团一行9人访问美国先锋公司总部,除了参观试验室、分子标记辅助育种和转基因玉米品种以外,他们的高产试验田给我们留下了非常深刻的印象。
先锋每年花许多人力和物力做品种展示,目的是供农民参与选择新品种。
同时,对主推品种作密度试验,指导农民采用合适的种植密度和提高品种的产量潜力。
试验密度有3000株/亩、6000株/亩、9000株/亩、12,000株/亩和15,000株/亩,其中以9000株/亩产量最高。
在不同的密度条件下,我们注意到几个有趣的现象:第一,在上述5个密度下,没有发生倒伏和空杆。
第二,株高没有可见的变化,即在每亩15,000株与3000株的密度下,植株高度一样。
第三,在各种密度下,未见生育期有明显变化。
这样的品种抗逆性突出,产量潜力高而稳定。
据主人解释,这是他们几十年育种工作的积累。
跨国公司采用的抗逆育种方法并不复杂,其关键技术是高密度育种。
他们在选育自交系过程的最早代群体是300-600株,种植密度达到每亩13,000株,在高密度下暴露和筛选抗逆性强、结实性好的基因型。
通过座谈、交流育种技术和查阅文献资料,我们对中、美两国玉米育种的目标、思路、技术、方法和资源管理模式等做出如下比较分析。
一、明确育种目标,正确理解产量概念以往,国内育种家常把产量概念抽象化,忽视具体涵义和继续提高产量的操作途径,因此对育种目标的盲目性比较大。
现代美国玉米商业育种的种质基础概要
现代美国玉米商业育种的种质基础石雷摘要:本文对最近几年发表在《Crop Sci.》上的几篇文章进行了综述,介绍目前马齿型玉米商业育种的种质基础,希望对国内商业育种中拓宽种质基础和公益性科研单位在商业育种中发挥更大作用有所启示。
现代商用自交系遗传基础来源广泛,包括衣阿华(Iowa)坚秆综合种,阿根廷Maiz Amargo,兰卡斯特(Lancaster),Oh43,LH82,爱华马齿(Iodent),Oh07-Midland,明尼苏达13(Minn13),商业杂交种以及遗传基础广泛的外来种质、综合种和开放授粉群体等遗传背景。
这些亚群之间以特定模式相互改良和杂交,选育了现代商业杂交种。
在过去25年里,主要源于B73的SS种质的遗传贡献保持稳定,Holden公司的LH82从1994到2008年稳定在2.5%到2.8%间,而Mo17的遗传贡献由8.6%下降到1.7%;Oh43则有所增长,由1.5%增长到3.9%。
近10年来,Iodent对商业育种的遗传贡献保持增长态势。
利用商业杂交种选育自交系,大大促进了先锋Iodent种质在先锋之外其他育种公司的广泛利用,其中先锋杂交种3737对现代商业种质提供了15.6%的遗传贡献,其次是3180(3.4%),3535(2.4%)和3558 (1.1%),这些杂交种对现代商业育种产生了巨大影响。
关键词:玉米种质商业育种遗传贡献50年前,大多数自交系来自公立育种项目,而当代商业杂交种的亲本大都源于企业的专有自交系。
Mikel(2006,2011)分析了2004-2008年间商业杂交种的遗传背景,包括种业巨头孟山都(含迪卡、Asgrow、Holden),杜邦先锋和先正达(含Novartis和Northrup King)等种业公司,对这些杂交种的305个亲本自交系PVP及专利资料进行剖析,分析了商业杂交种在现代商业育种中的贡献,以及母本群和父本群的遗传基础及变化趋势等。
通过对这些杂交种亲本自交系的系谱分析,现代马齿玉米商业种质大体归结为以下几个类群。
玉米育种家不要走猫步_张世煌
北京农业 2007 年 9 月中旬刊 ! "
专家论坛
里, 对育种材料和遗传规律的认识以及由此而带来的育 种技术变革起了重要作用。其中关键因素是对材料的杂 种优势模式的认识。今后, 我们要继续提高育种效率, 就 应认真对待以下几个问题。 1 种质分类
有了统一的杂种优势模式, 就可以方便地开展种质 扩增、改良与创新。种质的生态类型和区域适应性差别 就不会再束缚育种的创新实践。而其他分类标准对我们 来说就都不重要了, 也就不会再干扰我们深入地开展玉 米育种研究。玉米商业育种的实践基础是统一、简化的 杂种优势模式。商业育种对种质的基本认识, 导致向 A、 B 两个方向推开的育种策略。 5 今后怎么办
系谱分析是可靠的。美国根据育种家的经验, 在 1947 年以后把育种材料分为 Reid 和 Lancaster 两群, 并 建立杂种优势模式。以后, 就根据自交系的系谱划分杂 种优势群。在我国, 很难通过系谱分析来划分自交系的 杂种优势类群。因为我们利用的种质比较复杂, 而且缺 乏完整的系谱记载。育种者从美国商业杂交种分离了许 多二环系, 不可能获得系谱资料。而且这样选育的二环 系难免处于中间状态, 用不同的测验种测验时, 会游离 于不同的类群之间, 因此缺乏种质基础的典型性。于是, 我们求助于其他技术来划分杂种优势群。
最近, 我们用 70 对 SSR 引物分析了 186 份自交系 的种质结构, 揭示出不少自交系是“猫步”的产物。我国 常用的旅大红骨、PA 和四平头种质内都掺入了不应该
作者简介: 张世煌, 研究员, 博士生导师, 中国农科院作物科学所玉米中 心主任。
掺入的配对者种质成分。许多地方种质、群体和综合种 更是处于中间状态, 当用多个测验种对地方种质进行分 析时, 它们在杂种优势模式中的地位发生摆动。这既反 映地方种质的遗传复杂性, 也反映测验种本身的复杂 性。特别是许多所谓的马齿型种质, 在小农经济时期与 硬粒型地方品种发生遗传混杂, 最典型的例子就是金皇 后和旅大红骨的演变。CIMMYT 培育的一些群体和基因 库, 不同程度地存在类似情况。40 年前, 在合成 Popu- lation 和 Pool 的时候, 尚未形成明确的杂种优势模式, 形成的许多农艺性状和抗逆性很突出的群体或基因库, 但不适合选育自交系和杂交种, 或者选系效率较低。历 史上, 美国玉米带种质也发生过类似情况。Reid 种质内 含有少量 Lancaster 成分, 而 Lancaster 内也含有 Reid 成 分。但在长期的种质改良和选育二环系过程中, 它们之 间的距离被逐渐推开, 而不是进一步混杂。以后, 还会进 一步推开。这就是循环育种策略的意义。
美国商品化甜玉米机械化种植与收获技术
遭到暴雨侵蚀变硬 的土壤而言 ,种植深度约为 5 e m。 在 土质不 是很硬 的土壤 中 ,玉米 幼苗可 以自我 生长
5  ̄ 6. 3 e m。
4 .重 复播 种
植株晚熟 时, 要抓紧时间, 早种玉米。大型玉米品 种会 出现生长迟缓现象 , 可能会颗粒无收。 这时就需要
其 良好 的田间管理系统。每个地区的灌溉方式是不一
样的。 灌溉种植失败 的原因, 大多由于该灌溉理念用在
ห้องสมุดไป่ตู้
并不适应的灌溉地区。 无论是地表地况 , 都推荐灌溉地
区的犁沟充满 了水流 , 水应渗入土地 4 5 . 7 ~ 6 0 . 9 e m深 。 最佳效果是田间些许浸透水。 三、 田间管 理
除 草机 、 松 土机 ( 直 到玉 米 生长 到 5 叶期 时 为 止 ) 。 这 些
甜玉 米 种植 价格 及 灌 溉设 备 的成 本 问题很 难 在这 里 说
精准种植 , 需要做 到: ①播种机 , 配备达到要求的播种 盘; ②达到规定要求的种子 , 或等级或尺寸 。播种机不
会掉落不符合规定的种子 ,因为播种盘的洞眼尺寸特 殊, 极小 的种子也会进行播种 。 每袋种子的等级都会在 播种盘上看到并使用 。要 正确使用播种盘播种符合要
求 的种 子 。 如果 您仅 选 择小 范 围种 植 玉米 ,那 么就 不 会 涉及
种子的尺寸问题 。但对于需要大量种植玉米且计划大
清楚 , 请您合理使用灌溉设备 , 争取降雨时期不使用灌
丰收的用户们 , 播种机播种盘的种子尺寸则尤为重要。
3 . 播 种深 度
溉喷洒设备。由于东部地区灌溉设备每年使用量不是
小型品种 , 早期品种 : 7 6 × 2 5 , 8 1 X 2 5 或8 1 × 3 0 e m
美国玉米商业化育种要点
美国玉米商业化育种要点自动化Automation玉米育种计划从精确,快速,及可重复的机械化作业获益很多。
现在大部分北美洲玉米育种计划,都使用精确的子粒-子粒间距及走道播种。
差距低于厘米。
有能力使用先进的整合技术,包括镜像,自动土壤抽样及产量分布图,以及精确的地理空间调查,来帮助选择最均匀的实验田。
小区收获机可以在不到1分钟时间,同时收获多个小区,并及时提供高品质可靠的数据资料。
自动化使我们可以提供更快的产出,增大测试规模,捕获新资料,更好的资料品质,降低成本,安全及更舒适的工作条件,以及更快的决定。
A.实验室中In the Laboratory高通量种子切片技术(seed chipping)是上一世纪对植物育种最显著的自动化贡献。
种子在播种之前,就可以在实验室中选拔。
田间植株组织的取样,不但成本高,同时受时间,土地,气候,环境及增加资料错误几率的限制。
自动化种子切片避免人工田间取样,效率增加10 倍以上,可以进行高通量自动化作业,每年可以处理及筛选数万粒种子。
大多数自动化流程使用大样品材料,沒有品质及成分的变化。
比如药厂生产药丸,食品加工生产糖果,农业生产水果等。
然而自动化种子切片需要保留每一粒种子子身份及个別基因型分析结果,因此样品在处理过程中,必需个別处理并精确标示,以及避免种子切片时的可能污染。
依据基因型结果来決定种子的取舍。
种子切片是一种颠覆性技术,计划提供全新的整个细部结构体系,包括资讯系统,DNA提取,基因型鉴定,种植获选的种子流程都必须重新设计,以最有效使用这项技术。
育种计划需要处理大量小区种子。
所有过程必需尽量使用自动化。
包括脱粒,清洁,分级,颜色筛选,处理,计算数量及包装。
所有这些步骤可以从设备供应商找到解决方法而成为种子处理流程自动化的一部分(参阅Almaco Seed Process Line种子处理流程)。
自动化增加精确性,可以提供优良品质种子。
比如自动称重及计数,在种子处理过程中,可以自动决定需要添加包衣剂的数量,同时也可以掌握附加的性状资料,比如子粒大小,颜色,形状及组成等。
现代美国玉米商业育种的种质基础
现代美国玉米商业育种的种质基础石雷摘要:本文对最近几年发表在《Crop Sci.》上的几篇文章进行了综述,介绍目前马齿型玉米商业育种的种质基础,希望对国内商业育种中拓宽种质基础和公益性科研单位在商业育种中发挥更大作用有所启示。
现代商用自交系遗传基础来源广泛,包括衣阿华(Iowa)坚秆综合种,阿根廷Maiz Amargo,兰卡斯特(Lancaster),Oh43,LH82,爱华马齿(Iodent),Oh07-Midland,明尼苏达13(Minn13),商业杂交种以及遗传基础广泛的外来种质、综合种和开放授粉群体等遗传背景。
这些亚群之间以特定模式相互改良和杂交,选育了现代商业杂交种。
在过去25年里,主要源于B73的SS种质的遗传贡献保持稳定,Holden公司的LH82从1994到2008年稳定在2.5%到2.8%间,而Mo17的遗传贡献由8.6%下降到1.7%;Oh43则有所增长,由1.5%增长到3.9%。
近10年来,Iodent对商业育种的遗传贡献保持增长态势。
利用商业杂交种选育自交系,大大促进了先锋Iodent种质在先锋之外其他育种公司的广泛利用,其中先锋杂交种3737对现代商业种质提供了15.6%的遗传贡献,其次是3180(3.4%),3535(2.4%)和3558 (1.1%),这些杂交种对现代商业育种产生了巨大影响。
关键词:玉米种质商业育种遗传贡献50年前,大多数自交系来自公立育种项目,而当代商业杂交种的亲本大都源于企业的专有自交系。
Mikel(2006,2011)分析了2004-2008年间商业杂交种的遗传背景,包括种业巨头孟山都(含迪卡、Asgrow、Holden),杜邦先锋和先正达(含Novartis和Northrup King)等种业公司,对这些杂交种的305个亲本自交系PVP及专利资料进行剖析,分析了商业杂交种在现代商业育种中的贡献,以及母本群和父本群的遗传基础及变化趋势等。
通过对这些杂交种亲本自交系的系谱分析,现代马齿玉米商业种质大体归结为以下几个类群。
玉米商业化育种新趋势
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1.通过LD作图发掘优异基因
LD作图亦称为关联作图(association mapping),是 一种基于LD的将遗传变异与目标性状表型联系起 来的技术,具有更广泛的遗传变异和分辨率较高 的两大优势。LD作图利用的是自然群体中的自然 变异,即通过分析自然群体中标记与紧密连锁 QTL间的LD关系来鉴定和定位QTL,而且可以鉴定 由QTL所代表的真正与被研究目的性状相关联的 基因。
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2.利用连锁不平衡分析进行QTL精细定位发掘基 因 利用连锁不平衡方法和现有作物群体进行QTL
定位有以下的优点:(1)品种的基因型在不 同世代中是 一个常量;(2)每一个品种的表 型值能够在不同的环境 中重复地试验,可以 减少环境和测量误差;(3)应用世 代累积的 重组能够使QTL定位到一个精细的范围;
目前建立起来的分子标记技术可分为三类: 1.基于DNA杂交的分子标记(RFLP) 2.基于PCR技术的分子标记(RAPD,SSR) 3.单核苷酸多态性标记(SNP)
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分子标记的特点
表现稳定,多态性直接以DNA形式表现,无组 织器官、发育时期特异性,不受环境条件、基 因互作影响
数量多,理论上遍及整个基因组; 多态性高,自然界存在许多等位变异,无需专
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2.4性状信息
性状信息是多数公共育种数据管理系统所没有 考虑的数据,录入了包括各种各样的基因信息, 如 QTL定位和转基因事件以及不同性状或基因 之间的叠加信息,是转基因育种所必备的信息。
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2.5环境信息
环境信息是地理位置与育种相关资料的属性, 录入了地理坐标、气候、土壤、耕作、管理等 信息,综合起来构成一个育种试验环境,基因 型在这个环境中的表现构成一个表现型数据集。 由于生物体的复杂性和对环境反应的差异性, 决定了基因型在不同环境下的表现不尽相同, 这就是基因型与环境的互作。
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美国玉米商业育种流程
作者:曹靖生
农作物科学研究正在成为产业技术链(pipeline)的关键部分。
农作物遗传育种研究直接或间接服务于种子产业,这个链条涵盖了种质资源收集、保存和整理,经过前育种研究(pre-breeding)和种质创新,进入自交系和杂交种选育、新品种测试、繁殖和推广等环节。
一、前育种研究
一个国家的玉米育种体系包括政府主导的公益性研究和企业主
导的商业育种两部分。
公益性机构优先开展前育种研究,包括种质资源的搜集、保存、鉴定和改良、创新、利用,育种技术的改进与应用。
还包括相关的信息服务。
就玉米商业育种衔接来说,即使是满足近期目标,前育种研究大约需要经过3-5年左右时间,才能提供商业育种直接使用的基础材料。
前育种研究要常抓不懈,才能源源不断地保障基础种质需求;前育种研究的方向与目标要有前瞻性,至少考虑5-10年以后的育种需求。
而外来种质和地方种质改良与利用,则要着眼10-20年以后的技术需求。
除了近期需求可由企业自行解决以外,中长期的技术需求属于国家公益性机构提供的共性技术服务范畴。
二、美国玉米商业育种的基本流程
美国玉米商业育种通常遵循一套标准流程及系统升级方法。
这套方法适用于所有玉米育种群体后裔系统的选择。
每一个自交系统需经过连续6年的产量测试才可能获选,保证其产量优势、品质及稳产性,才有可能成为商业杂交种。
测试的对照(Check) 品种都是当地产量最高,面积最广的商业杂交种。
依据公司的财力,销售额及市场分布来决定测试规模。
中小型企业的测试规模及重复数比大型公司要小。
每一小区长度大约是5米到8米,包括2行,4行或6行。
2行区必需把两行全部收获,4行或6行区通常只收中间两行,以消除边界的遮荫效应。
6行区也可以收获中间4行。
下面以美国中、小型公司测试为例:
早代测试(Preliminary Test): S3到S4 材料。
100,000个测试杂交组合,重复1到2次。
初级测试(Pre-Experiment): S5到S6 材料。
从早代测试升级8,000个测试杂交组合(8%获选),重复4到10个点。
中级测试(Experiment): S7到S8 材料。
从初级测试升级400个测试杂交组合(5%获选),重复20到60个点。
区域测试(Regional): S9到S10 材料。
从中级测试升级30 个测试杂交种(7.5%获选),重复80到200。
全国测试(National): S11到S12 材料。
从区域测试升级15个测试杂交种(50%获选),重复200到400个点。
商业化测试(Commercial): S13到S14 材料。
从全国测试升级10个测试杂交种,在农民田间做条带试验(Stripe Test)。
每个公司都有一套10到20个不等的测试父本,测试父本都是公司里最好的自交系。
每个育种家依据育种世代先后来决定到底与几个父本测交,到底要测试一般配合力或特殊配合力。
通常早代测试使用2到3个父本,测试一般配合力;一般配合力确定后,再与5到10个父本测试特殊配合力。
育种家只需提供母本种子,公司测试人员就会依据你的建议放在不同的父本隔离去雄田,举例如下:顶交田(Topcross Field),隔离,母本去雄。
365个母本×父本1
478个母本×父本2
257个母本×父本3
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535个母本×父本21
测交种子收获后,返还育种家。
育种家将种子分袋后,交给产量测试人员种在指定的测试地点及区域。
测产结果返回育种家,育种家依据结果决定取舍,最后在育种大会上讨论决定是否升级。
中小型种业公司杂交品种获选率是万分之一。
先锋公司的获选率是千分之三。
两者的差距来自使用的种质资源及群体的好坏。
美国推广杂交种完全由企业负责。
从上述测试过程可以看出,种子公司必需做6到7年产量测试,才能确定新品种在某一生态区的产量潜力及稳产性。
从跨国公司的产量测试及测试区域,可以看出杂交种测试规模愈来愈大,结果愈来愈可靠。
公司几十位育种家每年都要
开会,决定哪些杂交种可以升级,哪些应淘汰。
最后选出商业杂交种,如果在生产上出了问题,由公司自己承担责任。
三、种子生产
美国种业企业玉米种子生产程序大同小异。
通常玉米选系所组合的杂交种在通过中级测试(Experiment),进入区域测试(Regional),要取一定量种子样品,进行分子标记种子纯合度检测。
育种家开始做5到10行小量种子生产。
如果通过区域测试(Regional),育种家可以将5到10磅的育种家种子(Breeder’s Seeds)交给原原种工厂。
经分子标记检验纯合度过关后,取一半种子自交混合,部分保留为育种家种子,部分作为小量生产种子(3亩到10亩)。
去杂株后,植株在隔离区天然授粉,种子纯度如果大于99.9%或杂株少于0.1%,则成为原原种的种子(Original Original Seeds),进行中量生产(10到50亩)。
如果通过全国试验,自交系获得命名,则进行大量生产。
同时开始生产小量杂交种销售,测试市场反应。
如果商业测试过关,同时市场反应良好,第二年进行大量杂交种生产。
四、种质资源
有人分析了美国33个公司,1,600多个专利自交系的亲本组成,使用最多的是B73(瑞德),LH82(非瑞德或来自P3558=W153R/LH7),LH123 (来自P3535或偏兰卡斯特),PH207(Iodent或衣阿华马齿), PH595(Midland),PHG39(Amargo或具有阿根廷血缘的瑞德),
Mo17(兰卡斯特)。
孟山都的杂种优势模式基本是瑞德╳兰卡斯特。
先锋的育种模式基本是瑞德╳Iodent(26%),此外还有Leaming双穗(8.6%),Lindstrom (3.6%),Minnesoda 13 (6.5%),Midland (2.6%)及兰卡斯特(3.5%)等父本改良群体。
分析种子公司1,600多个专利自交系的系谱,80%以上是用两个亲缘关系较近的商用自交系杂交后代的二环选系。
其余选系直接来自F1杂交种分离,或三交种,或回交一代等材料。
商业育种很少用许多自交系组建群体然后选育新自交系的方法。
比较成功的群体是依阿华坚杆综合种(BSSS或Iowa Stiff Stalk Synthetic),这是1933年Iowa 州立大学组建的群体。
现在企业已经不用这么多的系组建群体。
因为分离复杂,无法掌控。
美国玉米商业育种是建立在已知条件下,采用渐近改良,是优良基因聚合,对优良自交系做有限改良,以增加育种的成功率。
在划分了杂种优势群之后,育种家遵循杂种优势群的规律,尽量在杂种优势群内组配然后改良,很少跨群组配。
作者:曹靖生
(本文是曹靖生与美籍华裔育种家张铭堂先生通过E-mail多次
交流讨论后整理而成,特此致谢!)
本文由张世煌先生提供,特此致谢!。