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玉米制种计划书_玉米育种计划书

发布时间:2020-03-30 14:54:04 浏览数:

  玉米育种计划书

 玉米育种计划书篇一:作物育种计划书

 篇一:路。实验一 作物育种计划书的制定及实施

 实验一 育种试验计划书的制定及实施

 进行作物育种试验时,首先必须制定出详细的育种计划和实施方案,使各项工

 作得以有计划地进行,也便于按阶段或年度检查试验地执行情况。田间试验计划书的制定及播前试验材料的准备,则是每年度育种试验工作的开始,也是承上启下确保育种工作顺利进行的基础。由于作物育种是一个连续的过程,试验的项目和材料多,既有室内准备,又有田间实施。因此,必须遵循一定的方法、步骤和操作规程,以免发生差错,造成难以弥补的损失。

 1.1 作物育种计划书的制定

 一、实验目的

 学习和初步掌握作物育种试验计划书的制订;通过参加或了解水稻、小麦、玉米

 等某一个作物育种试验的播种前后准备工作,熟悉和掌握作物育种工作计划的实施。主要内容包括年度的田间试验计划书的制订及播种前试验材料的准备和田间实施。

 二、内容说明

 (一)播种材料的整理

 将去年经过分析研究,评选留用的各种试验材料,按照原来试验的种类和小区

 号码的先后顺序,分别排列于种子箱内,并与上年田间试验计划书或田间记载表核对,检查无误后待用。

 (二)种子检验

 1、种子净度

 指种子清洁、干净的程度,用目测鉴定法检验。即种子样品中去除去杂质和废

 种子后,留下本作物的好种子的重量占样品总重量的百分率。

 2、种子发芽力

 指种子在适宜条件下发芽并长成正常幼苗的能力。常用发芽势和发芽率表示。

 种子发芽势是发芽试验初期(规定日期内)正常发芽种子数占供试种子数的百分率。

 发芽势高,种子生活力强,出苗整齐一致。种子发芽率是发芽试验终期(规定日期)

 全部正常发芽种子数占供试种子数的百分率。种子发芽率高,有生活力的种子多,播种后出苗率高。发芽势和发芽率以 3 次重复的平均数表示,计算至整数。正常发芽种子的标准 禾谷类作物种子的幼根达种子长,幼芽至少达种子的 1/2 长。

 正常发芽种子的标准 禾谷类作物种子缺根、缺芽或根芽畸形、腐烂。

 3、种子水分

 指种子所含水分的重量占样品重量的百分率。它是种子安全贮藏的主要因素,

 也是种子品质的重要指标之一。测定种子水分的方法很多,用 105℃ 8 小时一次烘干 法(标准法)和 130℃ 60 分钟快速烘干法(常用法)。

 4、种子千粒重

 1000 粒种子的绝对重量,直接称重测定,单位用 g 表示。它是种子充实饱满、粒 大的综合指标,因此是种子质量的指标之一。

 (三)播种量计算

 小麦育种试验的原始材料和选种材料,因为试验面积小,采用点播法,所以只

 按照株行距和小区面积的大小,统计出每小区的播种粒数,即为该小区的播种量。

 小麦育种品种鉴定和品种比较试验,因试验小区面积较大,又是接近生产的试验, 播种方法一般采用条播法。所以要根据每亩规定的播种粒数,种子的千粒重及发芽 率,来计算试验小区每行的播种量,计算公式如下:

 供试品种,各小区每行播种量计算称重后,随机按行装袋。将每小区按行装有 种子的袋捆在一起,以备排队编号。

 (四)种子袋排队及试验区编号

 将各项试验种子全部称重装袋后,按照各试验圃田间试验设计的要求排好队,

 然后加进对照品种。在原始材料和选种试验圃中,对照品种排列在 0、10、20、30…… 的位置上。在品系鉴定试

  验圃中,一般采用间比法排列,每隔 4 个小区放一个对照品 种,即每逢 0、5、10…….放一对照品种。品种比较试验采用随机区组排列,每一重 复加一个对照品种,位置不定。

 当对照品种的位置确定后,立即着手进行各试验圃种子袋排队编号,即在每种

 试验的各小区纸袋左上角用打号机或铅笔依次编号,按照各试验圃规定的区号范围,每个小区编一个号码(若小区种子分行称重装袋,则在每个种子袋上编相同的号)。

 例如,小麦原始材料圃区号范围为 0—499,则第一小区号为 000,第二小区号为 001,第三小区号为 003……等;选种试验圃区号范围为 500—1999,则第一区号为 0500。第二区号为 0501……等;品系鉴定圃区号范围如 2000—2099;品种比较试验 圃区号范围如 2100—2130。总的编号原则是全试验中各试验圃区号不能重复,否则 会发生混乱。

 这些小区号码就是本年试验的区号。各试验圃种子袋编号后,按序排列,放到

 种子箱内,以待播种之用。

 (五)填写田间记载表

 各试验圃种子排队编号后,再进行一次核查,确实无误时,按照不同试验种子

 排列顺序,依次填写在田间试验记载表上,填写的内容有当年试验小区号、品种(系)

 或组合系谱号、去年小区号码、种子来源、播种行数等。填写完后,记载表与种子 袋要相互核对一遍,防止号码和材料名称发生错误。

 (六)编制试验计划书

 试验计划书一般有如下内容:

 1、试验名称:写明课题的名称,力求反映出该试验的主要内容。

 2、试验研究的意义:试验的依据及同类研究现状和存在问题。

 3、试验研究的目标:研究内容、拟解决的关键问题。

 4、年度试验要求、写明年度试验要求和所要解决的问题。

 5、供试材料:材料名称和数目

 6、试验地的基本情况:试验地的位置、面积、土质、肥力、前作及水利条件等。

 7、试验设计:试验区面积,小区总数和小区面积(长度和宽度),田间种植方

 式等,并绘出田间布置图(附在试验计划书的后面,注明地点和方位)。

 8、材料的种植:播种方法,播种量,播种期,移栽期和播种密度等。

 9、试验地的田间管理:整地、施肥、中耕除草、灌水、病虫害防治及一些主要

 的栽培措施等。

 10、田间观察记载和室内考种项目。

 试验计划书和田间记载本应一式两份,一本存档,一本用于田间试验田间的观察记载,并应妥善保存,以防遗失。

  (试验记载必须用铅笔书写,字迹要清楚)

 三、作业与思考

 1.试设计 6 个品种(系)的品种比较试验计划书(附田间记载表)。

 1.2 作物育种试验的田间区划及播种

 一、试验目的:

 掌握试验地的田间区划方法、步骤和各种试验播种的基本技能及要求。

 二、内容说明:

 育种试验的田间区划及播种,是根据各种试验的目的及试验计划书的要求,在田间进行试验的重要环节。通过试验地选择、规划及播种,明确选择试验地的条件,保质保量的搞好播种工作。

 (一)田间区划:

 试验地的田间区划是根据试验计划书的要求。在选定的试验地段上划出各个小区、重复、排列、走道及保护行的位置等。其具体步骤如下:

 选好试验地并划出一条标准基线,标准基线的位置要根据试验地的实际情况而定。试验地肥力比较均匀,标准基线的位置要根据试验地的长边。标准基线离开地边至少 1 米。标准基线以外土地可种保护带。

 以标准基线为准,利用勾、股、弦定理划出直角,拉出垂直标准线。利用勾、股、弦定理地具体做法是:先用皮卷尺 3 米长度固定在标准基线地一端,再用 4 米长的长度于

  标准基线的同一端拉一直边,然后用 5 米的长度加以校正,做一直角三角形,即 4 米长度拉出的直角边,就是垂直标准线。

 划行和分段:用规定好行距的划行器以标准基线与垂直标准线的交点为起点,延着垂直标准线,从标准基线的一端到另一端,然后根据各试验小区的长度和走道宽度分段,划出各试验小区、重复区、走道及保护带。

 (二)分发种子

 各试验圃规划完毕后,根据填好的田间试验记载本,把排队编号的试验种子,依次按顺序放到各试验小区内,小区与小区之间空一行,即为区距,每个小区的试验种子,应放在该小区第一行,同时在发放种子的过程中,在田间试验记载表上要表明试验重复及各排、段的播种方向和转弯的小区标记。

 在分发种子的同时,在各个试验的对照内插上已准备好的木牌。品种鉴定和品种比较试验,可以每隔 4 个或 9 个小区插一木牌,然后把田间试验记载表的号码、行数与各个试验小区的种子袋号码、行数核对一遍,经核对完全一致时,方可播种。

 (三)播种

 播种前首先要搞清楚试验排、段及小区的播种方向,然后查对种子袋的号码、播种行数或袋数,是否与试验小区的号码、播种行数完全一致。严防误播、漏播、重播。如发现错误立即纠正,并在田间记载表上注册。

 播种时,用开沟锄或开沟器,按照试验区所划行的标准长度开沟。小麦的播种深度一般为 3~5 厘米为宜,干旱时可以更深一些,最好播在湿土上,沟要开直,沟底要平,沟长与行长完全一致,下籽要均匀,开沟深浅一致,及时覆土,防治跑墒。

 播种原始材料和选种试验圃时采用点播方法,可事先按株距在竹竿上用油漆或墨汁划好距离,播种时将竹竿放在开好的播种沟内,按规定株距点播。播种时如果种子不足,应将种子尽量播种在每行的中间,如果种子有余,需将多余的种子装入原纸袋内,播后应立即覆土耙平。

 播种品种鉴定和品种比较试验材料时,采用条播法,人工开沟溜种除按上述要求播种外,一个试验小区最好固定一人溜种,保证播种质量一致。如用机播时,事先要调好播种量,播种要均匀,同一个试验最好在一天内完成,如遇特殊情况播不完时,一定要完成一个重复的各个试验小区。

 播完每个试验小区时,将空种子袋用土块压在该小区的一角上,当全部试验小区播完之后,再与田间记载表检查核对无误时,即可收回纸袋。如发现错误,应及时再记载表上注明,与此同时,应根据播种的实际情况,立即绘制出各试验田间种植草图。

 三、作业与思考

 1、将自己试设计的 6 个品种(系)的品种比较试验,田间实际播种,绘出该试验圃田间种植图。篇二:药用植物育种计划书

  丹参育种计划书的制定和实施

 药用植物新品种选育是提高药材产量和质量的重要途径。由于人们的过度采挖, 野生丹参资源急剧减少,已不能满足生产的需求,目前丹参药材来源主要依靠大面积 的人工栽培,但是由于长期未加选择纯化,造成丹参田间类型混杂,种性退化,产量、 品质、抗性以及适应性等难以满足生产的要求,严重影响了丹参药材产量和质量的稳 定。选育和培育高产、优质的丹参新品种,对于丹参生产刻不容缓。目前丹参常用的 育种方法有常规育种、多倍体育种、基因工程育种。下面主要介绍在实践中可行的常 规育种方法。

 人工引种驯化是目前丹参品种选育的主要途径之一,主要是从野生丹参中发现优 良的种质,经过人工引种驯化逐渐变为栽培品种。20 世纪 70 年代,陕西省西安植物 园秦官属教授经过多年的潜心研究,成功地将陕西洛南的野生丹参驯化为优良的栽培 品种,目前已经成为全国各个栽培区的重要栽培品种,主要分布于陕西商洛、河南、 浙江、安徽、湖北等省[1]。

 系统选育也是目前丹参品种选育的主要途径,一些研究单位和药农在长期的栽培 过程中都进行了部分系统选育工作,并筛选出了不同类型的丹参品种。陕西商洛天士 力丹参基地经过多年良种选育实践,从商洛丹参的不同居群中优选出脂溶性成分含量 高的多根类型和作为饮片利用的优质高产的粗根类型丹参,目前已经在生产上推广利 用。

 河北省农林科学院药用植物研究中心通过对山东和河北两地的丹参资源收集和

 纯化,筛选出了圆叶、狭叶、矮茎和高茎丹参 4 个丹参品系,田间比较试验表明矮茎 丹参在生产性状上均优于其它种质,可以筛选为大田生产的品种[2]。在此基础上,选 育出了丹优 l 号、丹优 2 号等新品种,其中丹优 1 号的丹酚酸 b 含量是《药典》规定 标准含量的 3.87 倍,丹优 2 号产量、含量均较高[3]。西北农林科技大学药用植物教研 室在陕西商洛丹参基地大田中发现了雄性不育现象,将其命名为sh2b 不育系,并对 其花药发育过程、花粉活力和结实率进行了研究[4]。根据花器官及花药的形态、大小 以及花丝的长度,将该不育株分为 3 个不育类型,均属于雄性不育,其花丝不到正常 可育株的 1/2,花药干瘪而瘦小,内无花粉粒或花粉无活力,其根、茎、叶以及种子 形态结构与正常可育植株基本相似。选择不育系做母本,陕西丹参做父本,通过对后 代 fl 表现调查,发现不同组合育性存在明显差异,其中有两个杂交种的丹参酮 iia 含 量分别为 0.66%和 0.65%,表现出超亲优势。目前丹参的育种主要是以选种和引种为主,育种手段单一,相关的基础研究薄弱,

 常规育种和杂种优势利用等多种育种方法的潜力并没有充分发挥和利用。但常规育种 方法在丹参育种中可能有很大的潜力,因为丹参种内各种类型大部分是遗传异质群 体。作物育种学的实践表明,只要获得各种纯系再进行杂交就有可能从中筛选出优势 强的组合。此外丹参采用无性繁

  殖方式繁殖后代又为固定杂种优势提供了有利的条 件。因此丹参杂种优势利用也是一种值得尝试的方法。

 [1]宋振巧. 丹参种质资源的遗传多样性研究.山东农业大学博士学位论文, 2008.

 [2]田伟,谢晓亮,彭卫欣,刘铭.不同丹参种质田间比较试验[j].现代中药研究 与实践,2004,l8(1):22-24.

 [3]谢晓亮,周巧梅.药用植物研究中心优良品种简介[j].河北农业科技,2008,

 (6):5.

 [4]舒志明,梁宗锁,孙群,张兴悟,付亮亮.丹参雄性不育系 sh-b 的鉴定与花 粉发育过程的解剖学研究阴.西北植物学报,2006,26(11):2202—2207.

 一、目的 熟悉育种步骤 二、实验材料

 丹参

 三、实验内容

 田间实验计划书制定

 1、课题名称

 丹参育种的研究

 2、试验的目的和意义

 药用植物新品种选育是提高药材产量和质量的重要途径。随着人们的过度采挖, 野生丹参资源急剧减少,已不能满足生产的需求,目前丹参药材来源主要依靠大面积 的人工栽培。但是由于长期未加选择纯化,造成丹参田问类型

  混杂,种性退化,产量、 品质、抗性以及适应性等难以满足生产的要求,严重影响丹参药材产量和质量的稳定。

 此次试验是为选育和培育高产、优质的丹参新品种,提高丹参单位面积产量及药材品 质。

 3、育种目标的制定

 ① 高产 经西北农林科技大学在陕西商洛地区种植调查研究发现,每公顷

 12000 株左右的种植密度对产量指标的构成均有促进作用,可将丹参产量从目前

 2700-3000kg/hm2 提高到 3750-4200kg/hm2 。② 优质 首先应符合药品要求,也就是指作为主要药效成分指标性的脂溶性丹

 参酮ⅱa 和水溶性的丹酚酸 b 应达到药典要求;还要符合商品要求,商品要求是指根 的粗细、长短、颜色等外观品质的商品性,一般以根直径 0.5-1.2cm、长度 10cm 以上、 外观颜色红为较好的商品性状。

 ③ 抗性 由于不同地区的自然环境状况不同,病虫易发生种类就会有差异,对 相应方面的抗性要求就有特殊要求,故应分别对待。

 ④ 早熟 西北农林科技大学将丹参在商洛地区的生育期由原来的 2-3 年缩短到

 15-16 个月,使得在收获完丹参后能够及时安排小麦的其他作物品种种植,而不致让 土地闲置,综合提高土地利用率。

 4、试验支持单位

 河南农业大学农学院

 5、年度试验要求

 每年选出外观品质及内在品质较好的优良单株,在下一年中进行种植。

 6、试验地的基本情况

 丹参根系发达,应选择地势向阳,土层深厚疏松,土质肥沃,排水良好的砂质壤 土栽种,粘土和盐碱地均不宜生长。

 7、试验设计

 田间示意图

 箭头表示土壤肥力的方向(沿箭头方向由高到低)

 种植方式:田间种植方式 轮作或套种

 8、试验材料种植

 播种方法:育苗移栽

 播种量:7.5kg/hm2

 播种期:丹参种子在 6-7 月间成熟后,采摘后即可播种

 移栽期:11 月份左右

 9、田间管理措施

 整地:前茬作物收割后整地,深翻 30cm 以上。

 施肥:翻地同时施足基肥,每亩施农家肥 玉米育种计划书篇二:玉米抗旱育种试验计划

 组员名单及分工介绍

 组长:曾通明

 主要负责组织全组进行计划书的制定,以及查阅资料、文献和相关材料的整理。

 组员:

 胡雪、陈雪会:主要负责计划书的撰写

 刘刚、何瑞璞:主要负责 PPT 的制作

 吴开军:主要负责 PPT 的讲解

 玉米抗旱育种试验计划

 1 育种项目名称:玉米的抗旱育种

 玉米是一种一年生禾本科草本植物,是世界三大粮食作物之一,也是重要的饲料、粮食和工业原料。玉米产量的形成与环境有着密切联系,尤其是水分的影响十分突出。在我国,干旱、半干旱土地面积占全国总面积的 47%,其中干旱、半干旱耕地面积约占总耕地面积的 51%。玉米是旱地作物中需水量最大,对水分胁迫很敏感的作物之一, 干旱是影响玉米产量的重要原因之一[1]。目前玉米抗旱育种颇受重。因此,我们将通过所学的轮回育种的方法对优良的抗旱品种进行选育,以期选育出具有抗旱的优质的玉米品种,为解决生产中因干旱而造成的减产、枯萎、死亡等问题做出贡献。

 干旱已成为世界玉米生产的主要限制因素, 必须把选育抗旱的高产品种作为育种目标。因为不同环境条件下影响产量的性状、机理不同, 育种者不可能通过在高产环境下选育来实现抗逆的目的; 而且在适宜环境中很多有用的抗逆特性鉴定不出来,在干早环境下才能实现有效的抗旱鉴定, 且遗传增益也大。在干旱环境下抗旱育种成败的关键是干旱的管

  理, 使用合理有效的试验设计, 并同时在正常环境下进行鉴定。抗旱育种过程中要同时注意控制熟期, 选用优良种质 作为抗旱选育的基础种质; 选用一套有效的第二性征辅助鉴定体系; 将所有环境中有关同一个品种的所有性状综合起来用来评估选择指数。

 2 立项依据

 2.1 研究的目的和意义

 玉米是我国主要的粮食作物之一,2002 年我国玉米种植面积和产量仅次于水稻,居粮食作物第二位,但有 2/3 的玉米面积因没有灌溉条件经常受到干旱的影响[2]。近年来,人口增加,粮食紧缺已成为重的社会问题,保证粮食高产是维持社会稳定的首要因素。但是,每年干旱使得玉米大量减产,甚至有些干旱严重的地区绝收。尤其是近年来全球性气候恶化使得干旱发生周期越来越短,干旱程度越来越重,对粮食生产构成的威胁也越来越大[2]。因此,保持玉米稳定的产量,用现代技术和手段进行玉米抗旱育种研究是十分必要的。

 2.2 研究现状

 每年我国不同的地区遭受不同程度的旱灾使得农作物产量损失严重。大量研究资料表明, 干旱是世界也是我国大部分地区玉米产量不稳、不高的主要原因[3]。育种学家对玉米的抗旱育种研究十分重视。近年来众多的研究表明,玉米抗旱育种是提高品种的抗旱性、利用植物本身进行生物节水、减少干旱带来损失有效途径[4]。

 抗旱育种的基本前提是需要有过硬的种质资源,从 20世纪 70 年代开始,国际玉米、小麦改良中心(CIMMYT)就致力于提高玉米抗 旱性的研究,经过三十多年的选育,CIMMYT 已经拥有了一大批经过鉴定和改良的抗旱种质资源[2]。我国新疆在玉米抗旱种质资源的鉴定筛选方面,不仅已建立了成熟的方法和指标(包括苗期和成株期鉴定的方法和指标),还对保存在我国基因库中的 3000 余份玉米种质资源进行了抗旱性的鉴定筛选,并对选出的资源进行了较为深入细致的再鉴定。鉴定出的近百份资源正在纳入实用性研究计划[4] 。近年来, 随着科学技术的不断发展,分子标记辅助选择已成为公认的可大大提高育种效率的重要国外及国内众多的科研院所对玉米抗旱性及其相关性状进行了标记和作图,利用分子标记辅助选择技术进行抗旱育种的尝试,大量试验和理论研究也证明分子标记手段可以用于抗旱基因的筛选和种质创新及常规育种中[4]。育种学家们通过对不同分离群体进行分子标记鉴定和抗旱性鉴定,发现抗旱性与多个性状有关,对控制这些性状表达的主要基因组进行了定位和作图。目前,把分子标记和 QTL 技术应用到玉米抗旱性的辅助选择中已取得一定成效,并呈现出良好的应用潜力。

 2.3 研究中出现的问题

 在玉米抗旱育种中在实践中,一个重要的问题是玉米遗传作图与基因定位环节和标记辅助选脱钩,这也是当前大量的遗传作图的结果难以应用到育种实践的原因。因此,在今后

  研究中要尽量选取育种中广泛应用、有代表性的材料构建作图群体,这样基因定位的结果可以直接应用于辅助选择中。同时应广泛学习不同育种技术的应用,成本、育种人员的技术水平等都是育种中成败的关键。

 玉米育种计划书篇三:玉米育种的基本思路

 玉米育种的基本思路—记住五句话

 张世煌

 最近,网友询问玉米育种的基本思路是哪 5 句话,还有人问循环育种怎么做,我只好复述如下,包括历史经验的、理论铺垫和改造我们的育种技术。

 一、理论误区和历史教训

 在中国现代玉米育种历程中发生过两个重要的历史教训:“狗熊掰棒子”(抛弃优良种质,或喜新厌旧)和“走猫步”(技术错乱)。前者是理论和技术上缺乏自信心的表现,对于把握大量种质资源和遗传改良的能力缺乏信心和能力。后者源于一种灵活多变而看似有效的传统人文精神,但在现代育种技术面前,却忽视了数量遗传学原理,表现出明显的理论幼稚病。这两个现象合在一起,便折射出以经验为主体的育种技术特征。其后果便是理论模糊,思路混乱,技术跟着感觉走。在做了许多调研和参加了一些会议之后,我发现这就是当前很多人对育种技术的理解。包括一些专家教授竟也如此。

 玉米育种陷入理论误区,其后果很矛盾,一方面从事育种的人力资源丰富,育成品种数量非常多,另一方面,生

  产上缺乏优良品种,玉米产量增长缓慢,甚至在九十年代中期以后进入了近 50 年来增长最缓慢的时期。

 比较中国与美国玉米生产的差距,不难看出,中国使用了相当于美国 86% 的土地面积和 2.3 倍的化肥,生产了49%的玉米,产量水平相当于美国的 55%。大家都意识到,只有采取有效的技术措施,才能止住下滑趋势,逐渐缩小与发达国家的差距,并全面提高生产水平。

 我国育种者曾经面临生物逆境的巨大压力,当时很强调种质基础的重要性,却忽视了育种技术的导向性和能动性。今天,当我们总结经验教训的时候,认识到不能没有种质改良和种质创新,但也不能忽视育种技术的改进。今后,要尽快地使玉米育种完成从经验到科学的跨越,这取决于我们对数量遗传学知识的把握。除了种质基础和育种技术,还需要一点人文智慧。三者结合才能促进玉米育种技术从经验向科学的转变。

 以往的问题出在哪里?育种目标和育种技术方面有过3 个理论误区:⑴什么是产量?⑵产量与杂种优势的关系?⑶如何通过自交系提高杂交种的产量?第三个问题的另一种解释(更科学的诠释)即一般配合力(GCA)与特殊配合力(SCA)对杂交种产量的相对贡献。这些理论问题决定了育种目标、基本思路和技术路线的合理性。

 我们首先要明确,产量不是空洞抽象的概念,也不仅仅是试验田里玉米果穗的重量,而是如何排除或抗衡农民生产田间限制产量和产量稳定性的那些障碍因素。因此,Duvick

  把产量解释为抗逆性,品种必须有一定的抗灾减灾,首先是耐密植抗倒伏的能力,然后是耐旱、耐低氮和耐低温或高温的能力。在一些国家和地区还有耐湿和耐渍的能力。抗生物逆境也属此范畴,但育种家通常并不忽视对病虫害的抗性。

 第二要明确,玉米产量的继续增长与提高杂种优势无关。相反,在过去八十多年里,美国的玉米杂种优势强度在逐渐下降,即玉米产量的进一步增长不取决于杂种优势的增长,而取决于非杂种优势的遗传原因,特别是对生物和非生物逆境的抗性或耐性。这就提示我们,如果在试验田里把育种的注意力放在提高新组合的杂种优势上,可能会在生产上降低投入产出效率,使提高产量变得非常困难或者代价过高。种子公司也不欢迎这类杂种优势很强的杂交种。

 根据上面这两条原理不难得出结论,提高杂交种产量的主要途径是不断提高自交系的 GCA,而不是 靠提高两亲本之间的 SCA。Duvick 研究表明,杂交种产量的增长与亲本自交系的 GCA 平行。Hallauer 指出,发展杂交种初期,SCA对杂交种产量的贡献大约在70%,而到了1980年代初期,GCA 对杂交种产量的贡献上升到 80%,SCA 只占20%。实践证明,不仅产量增长取决于 GCA,抗逆性的提高更取决于 GCA 及加性遗传效应的积累,因此,我们说这个原理决定了玉米育种的技术路线和效率。

 二、基本策略

 根据上面叙述的这些原理,我们提出了玉米育种要“立足现有种质基础,以我为核心,向两边推开,循环育种和高

  密度育种”的基本思路。

 二十多年以前,我们手里能用的种质资源确实很贫乏,但经过这么多年努力,我们引进了世界上许多核心种质,连美国、法国、德国的跨国公司都争相把许多好的资源送到中国来,但是我们大多数育种者却不会使用这些种质资源。包括许多专家教授也不会使用这些原始资源和改良种质,甚至不会使用美国公司的专有自交系。其根源在于我们的高等教育中数量遗传学和群体遗传学缺失,这就使育种技术失去了灵魂和主心骨,缺少最基本的科学思维和创新能力。这些足可以反映出我们需要加强常规育种技术的研究和培训。也许有人会说都是科技和学术界的浮躁给闹的,但我们说不清也解决不了社会浮躁,只能讨论理论和技术,充其量是我替大家读书。把注意力放在其他事情上解决不了眼下的创新出路问题。

 “以我为核心”,说的是商业育种要以本土化的杂种优势模式为核心。这是一个相对概念。它不是一个重大的科学理论问题,而是育种实践的结晶,但在中国,人们对杂种优势模式的理解与哲学基础和文化背景有关。它背后的研究方法是以现代科学理论和技术为基础,但对技术的采用却受人文智慧影响。玉米种质资源可以划分成两个杂种优势列 (alignment) , 我 们 概 括 为 A ′ B , Hallauer 则 概 括 为Reid-Tuxpeno ′ 非 Reid-非 Tuxpeno。这是对美国沿用了半个多世纪的杂种优势模式 SS(Reid)′ NSS(非 Reid)的扩展和延伸。后者是一对经典的杂种优势群(group)。如果有需要,每个群内可以包含若干亚群 (cluster)和不断加入新种

  质 (races)。每个国家应以美国的杂种优势模式为基础,建立本土化的杂种优势模式。两个杂种优势列的思想有利于种质扩增、改良与创新。也就是把全世界的种质资源都按照本土化的杂种优势模式分别推往两个方向进行管理。

 我上面最后两句话把事情的因果关系给说颠倒了,实际上,正是由于种质扩增的实践产生了两个杂种优势列的理论概括。所以,杂种优势列的想法只有从 Hallauer 和我的嘴里才说得出来。没有这个实 践,哪有这个思想?而一旦产生了这个思想,自然就更进一步促进育种实践。这样说就符合认识论了。

 接下来根据杂种优势模式,把国内外的种质都“向两边推开”,以防止走“猫步”,有效地保持甚至逐渐提高两群(列)之间的 SCA 效应,这有利于强化对种质资源的管理,提高育种效率。这在本质上是逐渐扩大两个群之间的遗传距离或等位基因的频率差。这个过程的实质是保持和利用非加性遗传方差。

 “循环育种”,既两个群体间的相互轮回选择或两个杂种优势列之间的二环系育种,是一个基因频率的累加过程,即充分利用加性遗传方差,不断提高新自交系的GCA 效应,这是玉米杂交种持续增产的基本原因。在循环育种过程里,还要施以高密度等逆境选择压力,这是抗逆育种的突破口,对自交系和杂交种选育具有引导作用,其后果直接指向高产和稳产的育种目标。

 三、美国经验和中国玉米的“之”字形发展轨迹

 玉米利用杂种优势 80 多年,产量潜力不断提高,ASI

  (散粉至抽丝间隔天数)持续减少,叶片持绿性和倾斜角度逐渐增加。先锋公司研究了七、八十年来所培育的杂交种,发现低密度下的产量和杂种优势都没有提高,而高密度下的产量和杂种优势却持续提高,至今没有停止增长的迹象。

 在过去 60 年里,中国玉米品种和杂交种的果穗长度增长缓慢,但果穗的直径和穗行数明显增加。这不是高效率提高产量和产量稳定性的又好又快的途径。另一个重要特点是单位面积的收获穗数增长得极 为缓慢,每年每亩只增加 11 个果穗。出籽率严重下降,特别是 1990 年代大量使用 PB 种质以后,杂交种的出籽率急剧下降。同时期,株高、穗位、生育期和秃尖长度都不正常地急剧增加。这是忽视抗逆性育种的直接后果,反映出我们对育种目标和增产途径的理解都出现失误。

 在育种目标和技术路线混乱的局面下,是可以搞育种的,就像不按照杂种优势模式也能搞育种一样,但在育种技术体系中每增加一个不确定因素,随机性就增加一倍,导致育种的难度特别巨大,因而效率低下和没有竞争力。从生产上来说,可持续地提高产量将变得越来越困难,以至浪费大量资源,也难以全面提高玉米生产的实际产量和效益。原因就在于我们过于强调在低密度下提高品种的产量和杂种优势,却忽视了应该在高密度和其他逆境条件下提高产量。

 今后需要什么?我们需要逆境下的高产,逆境下的杂种优势,需要逆境下改善生理学指标。这样研究产量、杂种优势和生理学指标才有育种价值和生产意义。

 四、改造我们的育种技术

 玉米育种技术体系中有很多环节需要改造,涉及到一系列理论和技术。我们以往虽然忽视了对抗逆性的改良,选育出大量杂交种,但其中那些最优秀的品种,基本上是靠提高抗逆性,尤其是抗病性而提高了在逆境下的产量增益。今后,要主动采取抗逆育种技术措施,提高产量和产量增益,而不应把注意力放在杂种优势上,尤其不要在低密度等非逆境条件下研究产量和杂种优势。针对以往的经验和教训,我们提出玉米育种的基本策略,概括成 5 句话:⑴以现有种质为基础。也就是要提高自信心。⑵以本土化的杂种优势模式为核心,这是育种技术的出发点。⑶向两边推开。其作用是控制 SCA,利用非加性遗传方差,防止走“猫步”,提高育种效率。⑷循环育种。这是充分利用加性遗传方差提高 GCA的有效途径。对种质资源要做到喜新不厌旧。这是可持续地提高产量潜力和产量稳定性的技术基础。⑸高密度筛选是抗逆育种的第一个突破口,它的原理是利用 G′E 效应,扩大育种群体(选系和筛选杂交组合)的分离谱,即通过增加遗传方差(σ2g)和选择强度(i)而提高育种效率。

 改造育种技术的当务之急是建立我国玉米育种技术的核心。西方跨国公司早就在杂种优势模式的基础上建立了简单而清晰的技术核心。我们已经在国家层面上建立了类似的技术核心,今后每一个研发能力较强的科研单位和种子企业都有必要建立自己内部的技术核心。有了这个核心,就能够停止对杂种优势群的中国式争论,避开无良教授在理论和技

  术思路方面的干扰,在育种实践中克服长期困扰我们的种质创新的难题。从理论上来说,有了这个技术核心,我们就能够较轻松地开展种质扩增、改良和创新研究,合理而高效率地利用欧美和热带、亚热带的优良种质,就能够防止再度发生“狗熊掰棒子”和“走猫步”现象。建立技术核心就可以把国内外种质都分成两个杂种优势列,在循环育种过程中把等位基因频率向两个相反方向积累,而不是总走猫步,导致基因频率总在 0.5 附近摇摆。退一步说,即使在划分杂种优势群(列)的时候把个别种质(譬如旅大红骨)分错了方向也不要紧,只要抓住了技术核心,我们就能够定向地改变等位基因频率,商业育种就不会乱了方寸。总之,要把理论落实到技术和创新上。这是当前很紧迫的事情。

 我们提出了一系列理论、技术和实践问题。造成我国玉米育种技术失误的原因很多,但这些问题到底是怎么形成的?其中包括哪些体制、社会、政策、理论、技术和个人因素?通过哪些途径与办法来解决这些问题?如何提高我国种子企业的育种创新能力?这些问题都有赖于育种者认真思考,要我们大家共同探讨和给出答案。

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