玉米商业化育种新趋势

二.实验数据收集实时化
作物育种过程中具有不断产生数据的特点， 在田间如何及时、快速、高效地获取玉米生长 发 育的准确数据一直是作物育种的瓶颈。近 年来，育种数据采集方法有了长足的发展。
图中，提供了一个概念性的数据关系结构，包 括基因型、表现型、育种信息、性状 信息和环 境信息5大类数据。其中，每个方框都代表 一组 具有特殊属性的数据，可以存储在一张或多张数 据表中，以便于与其他数据协同使用，为育种决 策提供支持。箭头标示了关联信息的影响关系， 如环境信息通过基因型产生一组表现型，育种信 息和性状信息都可以直接施加于基因型，从而产 生新的基因型。
随着国家对农业领域持续投资，再加上深 得民心的政策支持，我国农业科技、农业 机 械化水平必将取得更大发展。我们的田间试 验也应与时俱进，有计划分步骤实现田问作业 机械化、观察记载数字化 、数据处理自动化。 大量农业科研装备的配置给试验工作带来了极 大的便利和无限的想象空间，同时也给品种试 验提出了新课题 。
2.1作物育种的基石——基因型
基因型是作物育种的基石，录入了自交系及种 质资源的详细信息、分子标记和 DNA测序，未 来还会包括DNA修饰的表观遗传信息等。这些 信息描述了种质资源的根本特性，用于研究系 谱结构和材料之间的亲缘关系，为亲本选择提 供必不可少的参考。对应表现型数据可以用于 数量性状的基因定位、发 现新基因和建立基 因调控网络，为转基因性状育种服务。
什么是育种
育种是，通过创造遗传变异、改良遗传 特性，以培育优良动植物新品种的技术， 以遗传学为理论基础，并综合应用生态、 生理、生化、病理和生物统计等多种学 科知识
通过各种选择方法，在个体中发现和富 集符合育种目标的等位基因族群
玉米商业化育种新趋势
1. 田间实验机械化 2. 实验数据收集实时化 3. 分子育种功能化、个性化 4. 育种选择智能化 5. 育种资源选择精细化
这些数据之间都是相互影响和关联的，数据之 间的关系并非一成不变，这些数据的总和构成 了作物育种数据管理系统中的核心数据库。根 据每个育种公司和育种计划，这些关系需要重 新调整，便于适应特殊需要。
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三.分子育种功能化、个性化
国际农作物育种已进入分子育种时代，以分子 标记、转基因育种技术已成为植物育种发展的 重要方向，为保证国家粮食安全，应尽快整体 提高我国在这一领域的国际竞争力。目前，国 际生物学已进入了系统科学的新时代。海量的 “爆炸式”增长的生物信息为分子育种和品种 分子设计奠定了良好的信息和理论基础。
(3)国外试验用机械虽然技术成熟 ，如奥地利、瑞 士等国家，但因价格不菲而无力承受。国内少数 小型厂家偶尔也有仿制，到目前技术仍不过关， 操作过程中易出机械故障。
1.2青壮 年劳动力缺乏 ，人工耕作费工费时， 田间试验 陷入困境
可行 、实用、高效的中小型农机设备极度缺 乏，给田间试验机械化带来困难。万般无奈 也只有继续采用人工方式操 作，但近年来由 于物价上涨等因素影响，各区试站 (点)经费 明 显不足，临时工工资普遍较低，再加上其 工 作的不连续性等原因，导致青壮年劳力根本雇 不到。
2.2基因型的具体表现
表现型是基因型在不同环境条件下的具体表现 录入了包括宏观性状如产量、株高、叶面积的 动态变化，也包括基因表达的mRNA、蛋白质 和代谢物等微观性状的动态变化信息。这些数 据随时间、环境和基因型而变化，所以一个基 因型可有许多表现型数据集与之对应。
2.3育种信息
育种信息包括了杂交组配、亲本和后代选择以 及田间试验设计的信息，录入了杂交组配、后 代选择的规则和评估材料的试验处理信息，来 源于育种家经验和知识的积累凝练，再为育种 家进行数据分析和材料选择提供支持。
分子育种：主要包括分子标记育种，转基因育 种和品种分子设计育种三个方面。通过综台利 用基因组学、生物信息学、计算机模拟与遗传 育种学等多个学科的理论和方法，植物分子 育种可对植物从表型到分子等多个层次进行遗 传操作，有助于大幅度提高育种效率，最终实 现植物品种的定向遗传改良。
分子标记育种
一.田间试验机械化
1.田间试验存在的问题
1.1田间试验设置特殊大型农机难以施展，小 型专用农机极度匮乏
（1）田间试验因其自身特点及特殊设置，导致 试验品种多、种植面积小、需要重复多次并单 独收获计产，致使大型农机无用武之地。
(2)由于用户 较少 ，国内大中型农机厂家几乎没有 针对田间试 验用机械的生产和研发。其研发重 点是适合于大田应用的大型农机设备；
分子标记及转基因技术的发展与应用，为实施品 种分子设计提供了重要的技术支撑。国外已经纷 纷启动分子设计的前期工作。美国农业部在十几 个研究单位投资建立各种作物的生物信息数据库； 美国先锋公司、澳大利亚昆士兰大学以及国际玉 米小麦改良中心在基因型到表型建模、基因型与 环境互作分析及育种模拟等方面开展了研究。
1.3区试站财力有 限 ，不能从根本上解决田间 试验机械化问题
面对严峻形势，迫于空前压力，各区试站 (点) 为了节约试验经费，提高工作效率，保证 各项试验任务按期完成 。大家千方百计，互 相交流、借鉴，通过购买、改装山地机械等方 式来提高田间试验的机械化水平。凭心而论， 依各区试站 (点 )目前的经济实力(农业院校及 科研单位除外 )，单凭自身力量实现田间试验 机械化是不可能的。充其量也就小打小闹，属 心有余而力不足 。
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。
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。