玲河北农科院玉米育种讲座

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,玉米自交系选育与杂交种鉴定,黄长玲,中国农业科学院作物科学研究所,2010-04-10,2010年河北省玉米育种研讨会,目录,一、玉米的重要性,二、世界玉米生产现状,三、杂种优势的变化趋势,四、,自交系选育,五、,杂交种鉴定,六、目前美国的玉米特点,七、,我国今后育种发展方向,一、玉米的重要性,玉米是世界上重要的,粮食,饲料（70%）,生物燃料（美国40%）,工业原料,二、世界玉米生产现状,1、世界玉米生产现状,2、2000-2007年玉米生产变化趋势,玉米主要生产国家的种植面积,世界各地区玉米总产量,玉米主要生产国家的产量情况,2000-2007年玉米生产变化趋势,137.5-148.8 8.2%,29.534.5 16.3%,22.528.0 24.4%,596.4-703.9 23.6%,263.2-321.2 22.0%,103.1-149.8 45.3%,4526-5341 18.0%,8903-9350 5.0%,4336-4907 13.2%,三、杂种优势的变化趋势,密度,r,2,b,79,K/ha,5220,株/亩,0.86,110,kg/ha/yr,7.3,kg/亩,54,K/ha,3600株/亩,0.80,88,kg/ha/yr,5.8,kg/亩,30,K/ha,2000株/亩,0.56,39,kg/ha/yr,2.2,kg/亩,10,K/ha,666,株/亩,0.06,9,kg/ha/yr,0.6,kg/亩,玉米杂交种产量及其亲本产量,杂种优势率,自交系,实际杂种优势,杂交种,表1 美国1930年代1980年代杂交种、亲本自交系、杂种优势值、杂种优势%以及育种增值（kg/公顷）（Duvic1999）,1930年 1940年 1950年 1960年 1970年 1980年 育种增值,杂交种 5270 5835 6882 7087 7914 9164 3894 74%,亲本自交系 2027 2359 2761 3192 3714 4506 2479 122%,杂种优势值 3244 3477 4122 3894 4201 4658 1414 44%,杂种优势%61.5 59.5 59.5 54.5 53.0 51.0 -10%,平均优势 60.0 7.4 49.3 21.0 13.1 3.3 -56.6%,美国玉米遗传背景,Others 19%,Reid Yellow Dent,47%,Lancaster 4%,Leaming 4%,North West Dent 5%,Linstrom Long Ear 8%,Minnesota 13,13%,四、自交系选育,1、材料来源,四、自交系选育,2、选系方法：,1）早晚杂交法。选早与晚杂交，再用晚的回交，选带晚熟基因型的早熟植株,2）穿梭育种法。早种植、高密度、在极端条件下选择活力强的植株,再早种植、高密度、在极端条件下选择活力强的植株,3）交互回交法（Alternate Backcross）:早熟分离的BC与晚的杂交,晚熟分离的BC与早的杂交,交互进行.,4）库源选择法(Source Sink Selection)。选择丰产性好、早散粉、大植株、抗病、持绿、籽粒灌浆时间长。,5）表型选择法。在极端条件下选择活力强的植株。,6）DH选系法,早种植：选择耐寒发芽快植株活力强。,多点鉴定：,高密度：选择秆强、肥料利用率高、空秆少、植株生长,强、抗旱、抗茎腐、叶夹角小、雄穗分支少、早熟.,抗病鉴定：接种病害鉴定,抗逆鉴定：在极端条件下选择活力强的植株,迟收获：选择持绿、松苞叶、快降水、穗下垂、容重、,籽粒含水量。,果穗选择：大穗、完整饱满穗、14行以上、中等籽粒、,易脱粒、籽粒结构好、90%以上好籽粒。,在高密度下种植 S1或 BC1，自交选择优株,在冬季种植 S2并自交,汰除差的感病行.,在多种极端条件下高密度下种植 S3，测交、选,好的测交种。,种植优良的 S4 穗行并自交.,种植 S5穗行,自交、混合种子、两点测产.,扩繁 S6自交系种子，用混合自交系种子配制测,交种.,扩繁 S7 种子，多点产量鉴定。,生产亲本基础种子和杂交种子。,多点鉴定及生产。,四、,自交系选育,自交系选育（S,0,）,20-30个族群，2000-3000株/族群，共64,000株/acre(0.405公顷），密度10,550株/亩，当地密度2倍。授粉10%，200-300株/族群（开花早）。选穗60-80穗/族群，共1500-1800个S1穗（14行以上）。,3、选系过程,（基本分为Troyer和Pioneer两种类型）,自交系选育（S,1,）,1500-1800穗行，密度同上。,授粉前淘汰30%的穗行（室内低温发芽率、出苗率、发芽势、幼苗长势、整齐度）。,PEPPER（Pollinating End Plants at Extreme Rates),在每行末端套袋4穗，授粉3穗（最佳穗行可授粉5-10穗）。,收获前选留50%的穗行（保绿性、植株完整性、空杆率）。,收获后穗选（每行有2穗以上优良果穗，选1-3穗或更多，半马齿籽粒）。,总数1500-1800穗。,自交系选育（S,2,）,1500-1800穗行，密度同上。,播种早播、晚播、境外异地早播。,授粉前淘汰30%穗行，在当地早播中授粉。,PEPPER法授粉。,收获前选留50%的穗行。,延迟收获，穗选1500-1800个大穗。,自交系选育（S,3,）,1500-1800个穗行，密度、播种、授粉、收获同上。,测交：20-30个族群中每个族群有30-45个家系进行测交,共900-1000个家系进行测交。如果隔离区测交,可用2个测验种，则有2000个测交组合。用完全区组法，种到4-5个试验点，用4-5个商品杂交种做对照。,自交系选育（S,4,及以后世代）,S4及以后世代在正常密度下种植，注重种子量的增加和正常密度下的籽粒产量，而不是高密度下的高压选择。,S5以后世代差别不明显的姊妹穗行的种子可以混合，大多数S6的种子可以混合。,一个S3穗行通常提供的新自交系不多于1个。,特点1：高密度种植,是测定植株之间竞争力最直接而有效的方法。授粉前可以淘汰发育迟缓、花丝抽不出、不协调的植株。授粉之后淘汰空杆、结实不好、倒折、抗病虫差植株。选拔具有高遗传力并与产量直接相关性状。不是直接选拔产量，是选拔具有最佳农艺性状的材料，再从中选择最佳产量的自交系。,特点2：选穗行,好的穗行必然是多数优良性状遗传基因累积的结果。选拔整体表现好的穗行中的较差植株或较差的果穗也比不良穗行的最佳果穗要好。更多的选择行间差异而不是行内差异。,特点3：重视表型选择，多重观察,哪些性状适用表型选择？,种子耐寒性、发芽率（冷床80%，温床95%，架藏或挂藏寿命2年以上）、发芽势,特点3：重视表型选择，多重观察,植株苗期和植株的生长势、,株高、穗位高根体积、支持根数、茎粗、茎杆坚韧性、叶面积、雄穗大小、花粉量、抽丝期,、协调、早熟性、抗倒性、耐旱性、抗病虫害、持绿性或活杆成熟、,穗长、,苞叶松紧、结实性、脱水快慢、,籽粒产量,。,12个性状,与杂交种籽粒产量相关系数达0.67。,特点3：重视表型选择，多重观察,成熟直立性、持绿性或活杆成熟,穗部穗形（细长穗比短粗穗容易脱 水）、苞叶长短、厚薄合适，穗柄适当延伸。果穗长度合适，上下粗细一致，大于14行，籽粒大小均匀，95%以上籽粒整齐，大小适中，脱水快，重量高，品质好（马齿等级及硬质度）。,特点4：早播、晚收,早播可选拔种子耐寒性，低温发芽能力，苗期长势等。晚播温度高，植株处于生长发育早期，10年中有6年使根倒机会明显增加。,晚收可鉴定植株直立性，持绿性或活杆成熟。,特点5：抗病接种,早期雨后用当地病叶碎末对所有植株接种，开花后用茎腐病残体对授粉株接种。,整齐一致、易生产,高产,雄穗中或长,中度抗病,90%以上可作种子,温床芽率 95%,冷床芽率 80%,易去苞叶,脱粒损失小、干净,4、母本选系要求,3、选系过程,（Pioneer类型）,每代自交的同时，进行测配，鉴定组合，选最好的10%组合的亲本果穗种穗行，继续自交的同时进行测配，鉴定组合，选最好的10%组合亲本果穗,五、杂交种鉴定,测交的目的应该是快速鉴定出有市场价值的杂交种和新的育种材料。,影响杂交种表现的因素依次是：,年份：多年 4年,地点：多点（3-27-100多-多点）,亲本自交系,同一试点内的密度、,播种期,试验类型和重复。,五、杂交种鉴定,年份对杂交种互作的影响最大，一个杂交种一般希望通过4年试验进入商品运作。如表现突出，种子充足，可以减少一年。一些育种者更倾向于试验的地点和数量，通常在4-5个点的情况下，每个点有6个试验只能证明一个杂交种在当年表现不好，而每个点20个以上试验才能保证一个杂交种在当年表现不错。200个点能真实预言杂交种未来的表现。小公司可参加公共试验以保证200个试验点。试点内的不同密度比增加重复提供更多环境效应，比当地密度分别增加15%和25%能很好鉴定杂交种的表现。,六、,美国玉米特点,（一）品种特点,1.高产,抗倒,耐密,整齐,茎细、弹性好、节间长、雄穗分支少了、中大均穗、不秃尖。,综合抗性好（高抗免疫变为耐病）,容重高、出籽率高、高淀粉,转基因品种广泛使用,抗倒性强、,整齐、茎细、,弹性好、节间长、,雄穗分支少了、,中大均穗、,不秃尖,丰产,耐密,39,淀粉72%以上,容重高,70%以上为转基因玉米,玉米螟 除草剂 根虫,耐旱,耐密、中大均匀穗,七、我国今后育种发展方向,1、,耐密、抗倒、抗旱、耐瘠薄、高出籽率、穗位的整齐、成熟期适宜、子粒脱水快，是今后我国的育种目标。通过增加密度创高产，是我国玉米单产总产增加的有效重要途径之一。,2、培育适宜大规模机械化生产水平的品种迫在眉睫（要求品种抗倒、,穗位的整齐、成熟期适宜、子粒脱水快）,3、转基因玉米研究有待加强,目前各公司在转基因玉米种子研究与应用方面，已经向多抗方向发展。我国尚未放开对转基因玉米的限制。但我们应该积极开展该方面的研究工作。目前常规玉米育种水平中美之间有一定差距，但在转基因玉米研究上差距更大。我们应加大对转基因研究的投入，提高我国的玉米育种水平。,4、育种机械化，提高育种效率,美国玉米科研和生产都高度机械化。机械化作业大幅度提高工作进度，减少人为误差，提高效率。先正达或先锋的试验站均配备了各种农用机械，如收获机，可同时收获两个不同的小区，仅用14秒钟就可以完成收获、测量、称重等各项指标。而我国大多数育种单位，多数靠手工操作，播种靠人工点播，中耕靠人工，收获靠人工，果穗靠自然风干，鉴定的组合、小区及点次受限制，育种效率低，极大的限制了我国玉米育种的发展。,Thank You,