第三节 玉米种质资源的研究与利用

此分类系统受细胞学、分子遗传学及生物化学 的证据支持，是比较合理的分类
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
2、 现代栽培玉米的起源
玉米起源于中南美洲。当地印第安人栽培玉米 的历史，可追溯到七千年以前。哥伦布第二次 从美洲返回时，把玉米带到西班牙，然后逐渐 传到世界各地。 我国最早关于玉米的记载，始见于公元1511 年编撰的《颖州志》。 关于现代栽培玉米的起源，曾提出过有稃玉米、 共同祖先、三成分、野生玉米与多年生大刍草 杂种、大刍草等多种假说。
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
（二）玉米育种的种质基础
1970年代，美国开始意识到使用多样性的玉米 种质，陆续对加勒比海复合种Antigua、泰国 Suwan 1、墨西哥群体Tuxpeno等进行了适应 性混合选择。改良后的群体再导入温带玉米种 质中去。如美国先锋公司的含有外来种质的玉 米杂交种87001、78599等在生产上表现突出， 在我国试种均表现茎叶青绿，保绿度好，活秆 成熟，秆强不倒，抗叶斑病和茎腐病，明显优 于美国玉米带种质和我国常规种质选育的杂交 种，己在我国玉米育种中广泛应用。
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3、栽培玉米种的分类
在现代栽培玉米中，通过长期的进化和选择， 形成了硬粒、马齿、糯质、甜质、粉质、甜粉、 爆裂和有稃8个亚种或类型（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） 。
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九种玉米类型及其特点
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
（一）玉米种质资源的类型
1、地方品种 2、自交系间杂交种 3、热带亚热带种质 4、野生资源
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
1、地方品种 玉米在复杂多样的自然环境和生产条件下，经 过栽培驯化和人工选择，形成了丰富的地方品 种。特别是毗邻玉米起源地的美国各研究单位 收集和整理的地方品种，常包括一些珍贵的基 因资源。 我国地方品种对我国各地的生态和生产条件 具有良好的适应性，是我国玉米育种的重要种 质资源。我国生产上常用的自交系，许多都是 从我国地方品种中选育出来的，比如塘四平头、 获白、旅九宽、汶黄、黄早四等。
玉米类型 硬粒型 马齿型 甜质型
特点 籽粒近圆形,坚硬,饱满有光泽,籽粒四周和顶部为角质胚乳，中间少量粉质. 籽粒扁平,中间和顶部为粉质,两侧为角质胚乳。籽粒脱水后顶部凹陷，呈马齿状。 籽粒几乎全部为角质透明胚乳，含糖量高，品质优良，脱水后皱缩。
爆裂型
粉质型 有稃型
籽粒小，坚硬，光滑，顶部尖或圆形。胚乳几乎全部由角质淀粉组成，加热后有爆 裂性,分为米粒型＆珍珠型
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3、热带亚热带种质 热带种质具有根系发达、茎秆强韧、生长旺盛、 抗病、抗虫、抗倒、耐旱等优点。因为种质隔 离，与温带种质组配常表现较强的杂种优势。 但是，热带玉米种质对温带温光敏感，气生根 层次过多、黑粉病重、生长期长，并且经济系 数较低，需要有计划定向改良提高。 热带种质光敏感性较强，引入温带地区种植， 因日照增长，植株变高大，雌雄不协调，甚至 不能正常开花结实。这是热带种质利用的最大 困难。
雌雄同株 单性花
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
一、玉米的分类和起源 1、玉米的分类：
薏苡属（起源于亚洲） 三裂颖禾属（起源于亚洲） 流苏果属（起源于亚洲） 多裔草属（起源于亚洲） 硬颖草属（起源于亚洲） 摩擦禾属（起源于美洲） 玉米属（起源于美洲） 包括5个种
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作物育种学各论
玉米育种
作物遗传育种教研室 姜海鹰
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课程简介和要求
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 玉 米 育 种 国内外玉米生产和育种概况 玉米育种目标及主要性状遗传 玉米种质资源的研究与利用 玉米育种的途径和方法 玉米遗传育种研究的动向与展望
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
果穗和子粒形状与硬粒型相似，胚乳全由粉质淀粉组成，质地较软，外表无光泽 每个子粒由长大的稃片包住，是一种突变的类型。
甜粉型
籽粒上部为甜质型角质胚乳,下部为粉质胚乳
又名蜡质种。果穗较小。子粒不透明，无光泽，胚乳粘性,全为支链淀粉,碘液检验 糯质型 （蜡质型） 呈褐红色。
半马齿型 是硬粒型和马齿型玉米的中间类型，角质胚乳比硬粒型少，比马齿型多，顶部凹陷
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三、玉米种质资源的研究和利用 三、美国玉米种质资源的研究与利用
美国用于杂交玉米的种质来源可归为四个大群： Reid yellow Dent种质以及相近种质（包括BSSS）
Lancaster种质及其相近种质。 Iodent种质及其近似种质。 其它种质包括拉丁美洲、非洲、东南亚热带和亚热带 种质的外来种质，约占13％。
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4、野生资源 玉米属的5个野生种和亚种，以及玉米族的另 外6个野生属，具有抗病、抗虫、抗倒、耐瘠、 耐旱等一些特殊的适应性，而且还有许多未知 的基因类型，是玉米育种的重要种质资源，可 以通过远缘杂交等途径研究利用。 但是，玉米与摩擦禾属的杂交比较困难，与起 源于亚洲的野生属则更难杂交成功，与同属的 野生种虽然比较容易杂交，但是杂交后代分离 大，野生种的有益基因常与一些不良野生性状 基因连锁，远缘杂交后代的分离选择比较困难， 还有待进一步加强研究。
▼玉米属(Zea mays L.)
玉米最近的近缘种是大刍草,杂交亲和, 2n=20
二者重叠分布区域，发生天然杂交，通过渐渗作用 在各自的类型中发现对方类似的某些特性个体
大刍草顶端着生雄性花絮, 叶腋着生混合花絮
早期的分类中,大刍草称为类玉米
1967年,Wilkes将玉米分类 玉米属 栽培玉米种 2n=20
一年生 大刍草
玉 米 属
繁茂亚属
ssp. parviglumis
huehuetenan genesis变种 大刍草 分蘖多Βιβλιοθήκη Baidu多年生 大刍草
繁茂玉米种
Zea luxuriantes
多年生玉米种(2n=40)
Luxuriantes
Zea perennis
二倍体多年生玉米种
Zea diploperennis
Reid ≈ SSS non-Reid ≈ non-SSS
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美国玉米杂交种遗传背景
其他 19%
瑞德 47%
蓝卡斯特 4%
黎明 4% 西北 马齿 5% 林氏长穗 8% 明尼苏达13 13%
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A Forrest Troyer, 2000 玉米育种学
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3、热带亚热带种质 玉米起源于墨西哥、秘鲁、危地马拉等拉丁美 洲的热带和亚热带地区。复杂的自然条件形成 多样性的玉米种质。来自热带和亚热带的外来 种质是玉米育种的重要材料。 70年代后期以来，中南美洲、非洲低纬度地区 和西亚以及东南亚等热带和亚热带地区的玉米 种质，在温带玉米育种中的重要作用，引起了 育种者的普遍重视。
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玉米的近缘亲属
植物学分类概况
玉米属于禾本科(Gramineae)玉米族的玉米属
玉米属(Zea mays L.) 摩擦禾属(Tripsacum L.) 玉 米 族
薏苡属(Coix L.)
多裔黍属(PolytocaR.B.r.) 流苏果属(Chionachne R.B.r.) 硬皮果属(Schlerachne R.B.r) 三裂果属(Trilobachne Henr.)
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三、玉米种质资源的研究和利用 三、美国玉米种质资源的研究与利用
上述四类种质中，Reid×Lancaster种质是优异 的杂种优势模式，从1930年代一直到1980s，仍 然是利用玉米杂种优势的主要种质基础。但近年来形 势已经发生了很大的变化，尤其是Iodent种质的应 用比例大幅度提高。 总之，美国玉米的杂种优势模式基本上可以概括为 Reid×non-Reid or SSS×non-SSS
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2 、自交系间杂交种 已经育成的自交系间杂交种，集中了较多的优 良基因，以此作为原始材料，分离、选择，比 较容易获得综合性状良好的高配合力自交系。 国内外的育种实践证明，从自交系间杂交种中 选育新自交系，是一条有效而便捷的途径。 但是，若只利用现有自交系及其杂交种，忽视 遗传基础更广泛的种质资源的利用，势必造成 遗传基础越来越窄的局面，给生产带来潜在危 险，而且品种性状也很难继续获得较大幅度改 进。
程度小。
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二、种质资源研究与利用
种质资源是品种选育的物质基础。 玉米是经长期人工选择高度驯化的作物，没有 人工收获播种则难以繁殖继代。 随着自交系间杂交种的推广普及，农民不再保 留自由授粉品种。所以，与其它一些作物相比， 可供新品种培育选择利用的种质资源相对贫乏， 大部分种质资源还没来得及利用就消失了，严 重限制了玉米育种水平进一步提高。 有关种质资源的收集、保存、研究与利用，是 玉米育种的重要基础工作。
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一、玉米的分类和起源 1、玉米的分类：
玉米属（起源于美洲） 包括5个种 栽培玉米 、墨西哥野生玉米和小颖玉米、繁 茂玉米、多年生玉米、二倍体多年生玉米。 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。
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类玉米亚属
墨西哥玉米种
多年生玉米种
2n=20
2n=40 2n=20 玉米育种学
1979年,Iltis发现多年生大刍草 沈阳农业大学
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玉米的系统分类
玉米亚属 (玉米种)
1980年Iltis和Doebley提出了新的分类系统
栽培玉米亚种
ssp. mays
墨西哥玉米亚种
Zea
ssp. mexicana
小颖玉米亚种 小颖变种
玉米的植物学起源和分类 种质资源研究与利用 美国的玉米种质资源 我国的玉米种质资源
玉米的杂种优势群和杂种优势模式
拓宽玉米种质资源的途径
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
一、玉米的分类和起源 1、玉米的分类：
玉米属于禾本科玉米族（玉蜀黍族）共7个 属，其中玉米属（玉蜀黍属）包括栽培玉米在内 共5个种。栽培玉米种与其它4个种可自然杂交， 栽培玉米与另一个属摩擦禾属中的7个种（2n＝ 18或36）也可杂交但比较困难。
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第三节 玉米种质资源的研究与利用
（二）玉米育种的种质基础
美国玉米品种的种质主要来源于几个群体品种。 北方硬粒型玉米Lancaster，南方马齿型玉米 Reid Yellow Dent以及由这两品种杂交产生的 一些衍生马齿型品种，80年代美国生产上应用 的80％的杂交种都含有Reid Yellow Dent种 质血缘（39.2％）和Lancaster种质血缘 （42.4％），其他种质血缘仅占18.4％。
第三节 玉米种质资源的研究与利用
先锋杂交种原始种质基因型贡献的百分比
Founder Krug Clarage Lancaster Leaming Lindstrom Midland Min 13 Reid YD Iodent Other 1930 10 0 5 5 0 0 0 40 10 30 1940 1950 1960 22.92 12.5 4.46 0 0 1.33 11.46 7.81 2.13 0 0 3.98 0 1.04 5.14 0.26 12.50 15.18 0 3.25 5.36 51.82 45.97 25.45 5.21 4.95 17.44 8.33 11.98 19.53 1970 3.82 2.48 10.78 7.67 4.09 0.78 3.89 31.18 17.41 17.9 1980 1990 3.01 3.44 2.38 2.46 3.45 4.31 10.91 10.30 2.3 1.94 5.01 3.24 6.79 4.31 23.77 24.61 23.1 17.88 19.28 17.51 2000 2.71 2.21 3.45 8.61 3.61 2.55 6.54 22.36 26.00 11.96