玉米育种

综合
1、穗部性状
(1)穗形： 筒形：穗大，粒大，高产，马齿型 锥形：穗小，粒小，优质，硬粒型 (2)穗长、穗粗： 范围 理想 穗行数： 8-28 14 -18 行粒数： 20-50 35-45 穗粒数： 200-1000 600-800 (3)千粒重：范围：50-500g；理想：300-400g
（国际1930—至今 ， 国内1960’S初—至 今） ▲Shult(1908)：品种间杂交种不整齐， 杂种优势未完全发挥 ?? 品种 → 自交系，VALA、VBLB ， A×B F1（自交系间杂交种单交种） 优点： 整齐、优势强，增产30-40% 缺点： 自交系产量低，种子成本高 →农民开始难以接受
一、品种选育与改良
国内1926金陵大学王绶、郝钦铭、孙仲逸分离自交 系和组配杂交种作为教学之用，卢纬民 于1929年开始玉米育种工作。 1930年南京中央大学农学院赵连芳、金善 宝开始玉米育种工作。 1931年山西省铭贤学校在太谷开始引种试 验，从中选出金黄后品种，成为中国20 世纪50年代至60年代中期栽培面积最大 的品种之一。
5、大刍草理论
19世纪70’S，Ascherson提出，多人发展： a.玉米由大刍草与一个已灭绝的近缘禾本 科植物杂交起源； b.玉米是野生大刍草与栽培型大刍草杂交 产物； c.玉米起源于大刍草与蜀黍族杂种。 大刍草在玉米起源上起主要作用。近年， 形态、遗传和细胞学研究支持。
二、栽培玉米的进化
1、美洲玉米 2、欧洲玉米引种 3、中国玉米引种
三交种
单交种
1960’S初， 自交系产量↗↗， 开始利用三交种（Three-way cross） ： A × B F 1’ × C F 1 作为单交种的过渡。 1963年， 迪卡布公司 XL45（单交种） 60’S中， 美国开始利用单交种 70’S中， 美国普及单交种 目前：全世界80%单交种 发达国家90-98%单交种
1、美洲玉米的迁移
玉米基本种质来源：墨西哥大刍草。 美洲玉米迁移三路径：
西路(最古老途径)：墨西哥和危地马拉 沿 太平洋 沿岸向北 中路(近代的途径)：墨西哥中部向北到美国边境 东路：墨西哥东部向北、西扩展 B染色体分布、染色体纽和异常10染色体
2、欧洲玉米引种
1494，欧洲（西班牙）首次引种。 后陆续从墨西哥、希腊、美国、加拿大等 地引种玉米。 硬粒型和马齿型类型种质丰富。
选马齿型留种生长势， 产量
二、品种间杂交种选育与利用
（国际1880-1930， 国内1954-1959） ▲Beal：1880年首批品种间杂交种， 产量↗20%， 美国及欧洲 我国50’S中开始杂交种选育： 山东：坊杂2、4号，↗15%，3000万亩 河北：白头霜×大红袍
三、自交系间杂交种选育与利用
∵有稃玉米和正常玉米只有一个单基因 差别，形态与玉米草、类大刍草有稃型相 似，不具有野生禾草特征。 ∴许多人反对该理论。
2、共同祖先理论
1906，Montgomery提出： 玉米、大刍草具有共同 祖先。 1918年Weatherwax认为摩擦 禾和玉米、大刍草也具有 共同祖先。
Leabharlann Baidu 3、“三成分”理论
1、混合选择法（Mass selection）
地方品种 选株（穗） 混合脱粒 改良品种 产量↗3—5%
代表品种：Reid品种 1847年开始选育， 1880年占美国玉米面 积的 3/4 缺点：无法全部淘汰 误选个体
2、穗行育种法（Ear-to-raw selection）
原始品种 优株(穗) 穗行 优行混粉 改良品种 产量↗5-10%
3、分解落实赶超对象
赶超水平具体性状 目标性状分析 ↓ 提出标准 ↓ 性状具体化 ↓ 量化落实。
第二节 目标性状的分析
一、产量性状 二、品质性状
三、抗性性状
一、产量性状
▲直接构成产量的性状： 亩穗数 穗粒数 千粒重
株数、双穗率；穗行数、行粒数 ▲间接影响产量的性状： 株高 株型
生育期
倒伏
穗数
第四节 玉米育种动向 一、育种目标
1、高产育种:
1950-80’S： 世界玉米总产 ↗1.6倍，面积↗40%， 单产 ↗83% 1980’S后：面积↘，单产↗ 总产↗
总趋势：高产、优质、抗病、抗倒、机械化
一、育种目标
2、生理生态育种
高光效，耐盐性，抗旱性，抗逆性，适应性 。
3、品质育种 (1）饲用玉米 （2）食用玉米 （3）工业原料 （4）特用玉米
玉米品种群体的遗传特点:
自然条件下： 外来花粉→群体内非随机授粉典型 性↘↘ 隔离区内：随机授粉, 无突变、无迁移、 无自然选择 基因频率不变，品种典型性不变 基因平衡，Hardy-Weinberg 定律
三、玉米育种特点
1、易于利用杂种优势: 人工去雄制种: 1-2亩/工日, 4-6亩/人 制种1000公斤大田300-400亩。 2、育种手续较繁琐:
玉米简介
中国：北纬50°东北黑河 —北纬17°海南三亚等地。 遍及全国 中国：面积3亿亩，总产350亿公斤.
一、玉米的起源假说
★玉米原产于南美洲的墨西哥、秘鲁一带。 ★玉米起源：5大理论假说
1、有稃玉米理论
1829，法国，Saint-Hilaire提出： 有稃玉米是玉米的自然状态，推测原 产地在南美或巴拉圭。
思考题
1、玉米的起源地 2、玉米的生物学特点 3、玉米育种的特点 4、玉米育种发展的阶段 5、如何处理新技术育种和常规育种的关系
第
二
章
玉米育种目标
第一节 育种目标的制订
育种目标：杂交种 最后要求 自交系 直接要求
一、制定原则
玉米育种总目标： 以高产稳产为前提， 改进品质为中心， 进行多用途、抗病、适应机械化操作 的杂交种的选育。 制定原则 ►自然条件 ►高产水平 具体目标，详细方案 ►育种条件
双交种方案（Double-cross）
▲East（1927） → 双交种方案：
A×B F 1a C×D ▲种子公司兴起 先锋 F 1b
×
迪卡布
F1 (制种繁琐)
双交种一度作为单交种的替代措施。 1930年，第1个双交种，比品种间杂交种 ↗10-15% 1944年，美国玉米带90%为双交种。
二、育种方法
1、常规育种;主导方法，90%以上品种由 常规法育成。 2、诱变育种 60C0γ 、激光、快中子、卫 星搭载 一般为隐性突变，需双亲都为隐性时才能 在F1表现 ，转育时有可能优势不强。 3、生物技术育种 1）单倍体育种 （2） 离体诱变育种 （3）体细胞杂交 （4） 基因工程
玉米育种方法发展趋势
一、品种选育与改良
玉米生产：品种(地方品种)， 自留自种，多年重复利用。 育种工作：农家品种 → 改良品种
一、品种选育与改良
国际18471847年Reid家族在伊利诺斯自己的农场种上了从 Ohio州带来的Golden Hopkins品种，因缺苗补 种了一部分当地的Little Yellow品种，在这两个 品种天然杂交的后代中经过混合选择改良，以 后又经过James Reid在隔离条件下混合选择， 终于育成了Reid Yellow Dent品种，由于它的丰 产性能和广泛的适应性而成为当时美国玉米带 的主要品种，在美国推广杂交种以前的50年中， Reid Yellow Dent及其衍生品系大约占美国玉米 带3/4的种植面积，以后这个品种成为自交系的 主要亲本之一。
1939，Reeves和Mangelsdorf提出： 1）大刍草是野生玉米与摩擦禾的杂种 后代； 2）有稃玉米可能是祖先类型； 3）大刍草对玉米进化起重要作用。
现代玉米品种：玉米与大刍草（一次或多 次）杂交的产物。
4、野生杂种理论
1979， Mangelsdorf提出： 玉米起源于野生玉米（原始的有稃----爆裂玉米）与二倍体多年生大刍草的 杂种。 同时, Mangelsdorf坚持认为野生玉米的祖 先已灭绝.
3、中国玉米引种
1511年以前，玉米引入中国（‘颖州志’ 有玉米的记载）。 2个可能途径： 1、北欧 印度 西藏 四川 （中 国）。 2、欧洲由海路传至东南沿海，再传至内 地（中国）。
第二节 玉米的特性
一、生物学特性 二、遗传结构 三、育种特点
一、生物学特性
1、☇☈同株异位 发育不同步: ☈早3-4天
代表品种：Lancaster, 金皇后，华农1、2号 缺陷: 1）选优株时只注意授 粉产物(果穗)的选择, 没有控制授粉。 2）未利用异花授粉特 点，育种效果较差。
品种间杂交种杂种优势的发现
马齿品种 鸟害缺苗
○ ○ ○○ ○ ○○ ○ ○ ○
补种 硬粒品种
○▲○▲○○ ▲○▲○○▲ ○ ▲ ○▲○
中国玉米育种发展历程
60’S初：双交种→双跃3号、4号，新双1 号，农大3、7号， 6000万亩。 60’S末： 三交种→ 烟三6号，泰安三1号 70’S初： 单交种→ 丹玉6号、中单2号 1975年：单交种55%， 双交种40%，三交种5% 1986年：全国单交种面积为96% 山东、河北、吉林近100% 目前，广西尚种植部分顶交种和三交种。
政府计划/规划
国家规划：863计划、973计划 农业部攻关计划等。 省计划：“良种产业化”工程、省农业厅 、 省科委
市场需求
食用硬粒、营养、食味好
淀粉原料淀粉含量高、淀粉提取率高、 白粒(免脱色)
早春鲜食特早熟
2、提出赶超对象及赶超水平
赶超对象—当地生产上种植的最优杂交种(CK)， 参照省、国家区试。 04年以前，紧凑型：掖单4号， 稀植大穗型：农大108 05年以后，郑单958 ▲预见性未来3-5年CK变化 B组：鲁玉16鲁单50农大108郑单958???
玉米简介
玉米：粮、饲、经三用作物 禾本科作物高产之王。八十年代以前， 玉米是仅次于水稻、小麦的第三大粮食 作物，现在玉米产量已超过小麦，成为 第二大粮食作物。 玉米别名：棒子、玉蜀黍、玉麦、珍珠米、 苞谷、包儿米、西番麦、御米等。
玉米简介
玉米种植地带： 世界：北纬58°—南纬40°。 世界：面积19亿亩，总产4400亿斤 玉米种植最多的国家： 美国>中国>巴西>阿根廷>法国>墨西哥
二、制定步骤
1、做好调查
2、提出赶超对象及赶超水平 3、分解落实赶超对象
1、做好调查
政府计划/规划 （国家、省、当地） 市场需求 （国内外） 自然条件：胶东沿海→抗大斑病 鲁中鲁南→抗小斑病 栽培条件：高肥、水浇地→高产、抗倒 瘠薄、干旱地→中产、抗旱 低洼地→ 耐湿、抗病 耕作制度：套种→生育期100-110天 直播→95天左右。机械化高
★ 不同育种方法相结合具较大实践意义 。 ★常规育种+生物技术→→趋势和方向 生物技术作为常规育种的辅助手段， 以常规育种为基础，结合生物技术提供的 新技术新方法应用于作物育种实践，这是 当前作物育种发展的趋势和方向。 目前国内是常规育种为主
三、选择手段
1、形态标记: 形状、体积、重量、颜色 2、生理生化标记: 光合效率、酶活性、同功酶、电导率、 细胞透性、生化产物含量。 3、分子标记 ： SSR、RFLP、RAPD、AFLP等。
1998前 1998 2003 2005
赶超水平—哪些性状超对照、超多少
赶超水平
产量为主要目标： ▲产量↗10%：省区试10%±(>8%) ▲抗病性、抗倒性及品质相当或略高 ▲制种产量不降低(亲本产量高) ▲ 无严重缺陷 (掖单12号，感青枯病) 特殊性状为主要目标：高淀粉、QPM、高油和 抗病、抗倒、早熟、抗旱、耐盐碱等 ►目标性状：明显优于对照； ►产量：正常时与对照相当； 目标性状表现时:↗10%以上。
自交系选育（小麦、棉花品种选育） 杂交种选育（选配杂交組合） 良种繁育(自交系保存、繁殖、制种)
3、需严格人工控制授粉: （各育种环节）
第三节 玉米育种方法的演变
玉米栽培史: 4000年 （中国近500年） 育种史: 150年 （中国近80年） 国内外玉米育种三阶段： 一、品种选育与改良 二、品种间杂交种选育与利用 三、自交系间杂交种选育与利用
2、花粉量大
2500—3500粒/花药, 2000万粒/株 6000 kg籽粒
3、花粉易传播
风媒、质轻，传播800—1000米。 ▲利于异株传粉 自然异交率95% 异花授粉作物
虫媒？
二、遗传结构
自由授粉条件下 个体: 基因型高度杂合杂合体 群体: 不同杂合体的混合物，
个体数=基因型数