周玉乾 寇思榮 何海軍 劉忠祥 楊彥忠 王曉娟 連曉榮 周文期

摘要：分析了甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的主要問題，提出了甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對策：加快普通玉米種質創(chuàng)新及新品種選育，提高育種技術創(chuàng)新研究水平，加大適宜全程機械化生產(chǎn)玉米品種的選育力度，大力發(fā)展青貯玉米，加強玉米科技創(chuàng)新體系建設等措施。

關鍵詞：玉米產(chǎn)業(yè)；現(xiàn)狀；發(fā)展對策；科技創(chuàng)新體系；甘肅省

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A 文章編號：1001-1463（2017）09-0072-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.09.022

Identification and Evaluation Techniques of Germplasm of

Schizaphis graminum on Oats

ZHAO Tong 1， GUO Jianguo 2

（1. Gansu Agricultural Information Center， Lanshou Gansu， 730000， China； 2. Institute of Plant Protection， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：The research progress of oat aphid resistance identification technology， oat aphid resistance mechanism， oat aphid resistance identification and molecular markers of oat resistance genes are reviewed， thought biotypes of Schizaphis graminum， identification of antixenosis and antibiosis and tolerance of Oat Germplasm on Schizaphis graminum， and analysis on Mapping of population resistance gene markers in Hybrid Progenies. aimed to provide ideas for Oat Germplasm Resistant aphid， to solve the problem of differentiation of new biotypes of single gene aphid resistance lines with Schizaphis graminum.

Key words：Oats；Schizaphis graminum；Identification and evaluation

玉米是糧食、飼料和工業(yè)原料兼用農作物，全球大部分國家都種植玉米，但主要集中在少數(shù)國家，大多數(shù)國家玉米面積很小。我國的玉米帶從東北的黑龍江省起延至華北再轉向西南包括十多個省、自治區(qū)[1 ]。建國以來，我國玉米生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，全國玉米平均產(chǎn)量水平由1949年的961.5 kg/hm2提升至目前的約6 000 kg/hm2 [2 ]。2015年，我國玉米總產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的36.14%，2004 — 2015年我國玉米增產(chǎn)對糧食增產(chǎn)的貢獻率近60%，居糧食作物之首，玉米已成為我國2004年后糧食生產(chǎn)“十二連增”的主力軍[3 ]。玉米生產(chǎn)的發(fā)展對保障我國糧食安全、增加農民收入、促進國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展發(fā)揮了重要作用。20世紀80年代以來，以分子生物學為核心，分子標記輔助育種技術、雙單倍體育種技術以及轉基因技術與常規(guī)育種技術相結合，使玉米育種水平有質的飛躍[4 ]，先后育成了一大批綜合性狀優(yōu)良的玉米雜交種，使玉米產(chǎn)量逐年提高。與美國相比，但我國的玉米生產(chǎn)在許多環(huán)節(jié)都存在著差距，尤其在通過生物育種技術手段實施的玉米種質創(chuàng)新、品種選育等方面的差距更加明顯[5 ]。

1 甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

玉米是甘肅省的主要糧食作物，在全省糧食生產(chǎn)中占有重要地位[6 - 8 ]。甘肅屬于干旱和半干旱農業(yè)區(qū)，降水量少，蒸發(fā)量大，氣候干燥，土壤貧瘠。近年來，隨著玉米新品種、新技術的推廣應用，尤其是全膜雙壟溝播旱作玉米生產(chǎn)技術的應用，全省玉米種植面積逐年擴大，2015年全省玉米種植面積101.40萬hm2 ，總產(chǎn)量565.6 萬t [9 ]。甘肅省玉米種植按生態(tài)類型可分為三個區(qū)域。一是河西走廊及沿黃灌溉玉米區(qū)。這一區(qū)域有灌溉保障、光照強、積溫高、病蟲害較輕微、晝夜溫差大，對玉米生長發(fā)育和獲得優(yōu)質高產(chǎn)非常有利，是我國玉米生產(chǎn)的高產(chǎn)區(qū)，我國的玉米制種近一半集中在這一區(qū)域。二是中部山區(qū)及隴東雨養(yǎng)玉米區(qū)。干旱是這一區(qū)域的主要特點，近年來全膜雙壟溝播旱作玉米生產(chǎn)技術在該區(qū)域得到推廣應用，玉米面積和產(chǎn)量都有顯著增加。三是隴南山地玉米區(qū)。該區(qū)域雨量相對豐沛，水熱資源豐富，無霜期較長，但光照條件較差，經(jīng)常發(fā)生春旱和伏旱，病蟲害的發(fā)生比較復雜而且嚴重。 甘肅省的玉米品種經(jīng)歷了由稀植大穗品種逐步向密植中穗品種的發(fā)展，當前主栽玉米品種主要有先玉335、金穗3號、隴單339、大豐30、隴單10號、吉祥1號等。

2 甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題

2.1 玉米品種不能滿足生產(chǎn)發(fā)展需求

一是品種布局不合理。根據(jù)多年田間調查，除適宜種植晚熟品種的地區(qū)，其他地區(qū)也大量種植生育期相對較長的品種，適宜種植早熟品種的地區(qū)種植著中早熟品種，適宜種植中早熟品種的地區(qū)種植了中熟品種，依此類推。品種布局不合理導致有些品種不能完全成熟，收獲時種子含水量過高，增加了種植風險，且奢侈地消耗了本來不足的土壤養(yǎng)分。在甘肅多數(shù)地區(qū)，尤其是高海拔區(qū)域種植相對晚熟的品種，收獲時籽粒乳線未消失，有的乳線下移一半，由于只注重果穗大小，不注重實際產(chǎn)量，導致這些表面上看果穗很大，實際上是偽高產(chǎn)的品種反而受到老百姓喜愛。出現(xiàn)這種現(xiàn)象與現(xiàn)行的審定制度有關，區(qū)域試驗一味追求高產(chǎn)，導致大部分參試品種生育期偏長，而在大田持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的低風險品種往往在區(qū)試中有可能被淘汰。二是種植密度不平衡。河西走廊及沿黃灌溉玉米區(qū)種植密度高，一般在75 000～90 000株/hm2；隴南、天水、隴東和中部半干旱山地及川區(qū)無灌溉條件的旱地種植密度多數(shù)不到45 000株/hm2，有的甚至不到37 500 株/hm2，川區(qū)灌溉地的種植密度在57 000～67 500株/hm2。甘肅的旱地占耕地的72%，由于干旱和土壤貧瘠，旱地玉米不能過于密植，但是也不能過稀，現(xiàn)在的問題是旱地玉米過于稀植。三是稀植大穗高風險品種還在種植。如豫玉22號和沈單16號這兩個曾經(jīng)的主栽品種，現(xiàn)在在甘肅省的年種植面積依然在13.33萬hm2左右。豫玉22號莖稈高大且晚熟，抗倒性差，穗腐病發(fā)生嚴重；同時表現(xiàn)出不耐密植，若密植會導致群體內外果穗大小不一致現(xiàn)象發(fā)生嚴重。沈單16號不抗穗粒腐病，在灌漿后期若遇連陰雨發(fā)病尤其嚴重。當種植密度超過60 000株/hm2時，群體內部果穗禿頂較重。豫玉22號和沈單16號是目前公認的高風險玉米品種，在我國其余玉米主產(chǎn)區(qū)早已淘汰，但在甘肅仍大面積種植。

2.2 玉米全程機械化水平低

全程機械化已成為玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，目前甘肅省河西走廊及沿黃灌溉的玉米生產(chǎn)機械化程度相對較高，但與相鄰的新疆相比差距還很大，其他地區(qū)基本還是人工操作。山地多嚴重制約了玉米的機械化操作，一方面適合山區(qū)操作的小型玉米播種、收獲機械缺乏，另一方面是缺乏籽粒脫水快、植株抗倒能力強、適宜機械收獲作業(yè)，特別是機械直收籽粒的玉米品種和配套栽培技術。

3 甘肅玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思路及對策

3.1 發(fā)展的基本思路和目標

根據(jù)甘肅省的生態(tài)特點、生產(chǎn)條件及玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，我們認為今后甘肅省的玉米育種目標調整及主攻方向主要從以下幾個方面入手。一是干旱和瘠薄是影響甘肅省玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要非生物脅迫因素，應把耐旱耐瘠薄品種選育列為甘肅省今后育種工作的重點。二是隨著農村勞動力越來越缺乏，提高玉米機械化種植水平，發(fā)展規(guī)?；N植已成必然的發(fā)展趨勢，應把選育適宜機械化種植的玉米新品種和相關配套技術作為重點。三是針對甘肅省玉米品種布局不合理的現(xiàn)狀，把選育中早熟玉米新品種作為玉米育種重要的研究方向。

3.2 發(fā)展對策

3.2.1 加快普通玉米種質創(chuàng)新及新品種選育 優(yōu)良自交系的選育是成功組配高產(chǎn)優(yōu)質多抗雜交種的前提，在種質創(chuàng)新及新品種選育上，應注重以下四個方面的工作。一是明確雜優(yōu)類群、簡化雜優(yōu)模式。實踐表明，了解玉米雜優(yōu)類群和雜優(yōu)模式有助于減少玉米雜交育種的盲目性。甘肅省的玉米育種工作者根據(jù)多年的育種實踐，（SS ×NSS）雜種優(yōu)勢模式已經(jīng)非常成功。這種模式簡單有效，應該人為地擴大兩個方向之間的遺傳距離，采取向兩邊推開的循環(huán)育種策略。同時在實際組配中，注重采用“自育系×外引系”的方式，有利于提高育種效率。二是系統(tǒng)開展基礎種質評價與分析。針對甘肅省氣候干旱、耕地貧瘠的農田基本條件，大力篩選耐旱和耐瘠薄種質資源，為全膜雙壟溝播旱作玉米栽培提供適宜品種。常規(guī)育種技術與分子育種技術相結合，對外引和國內主要種質材料進行多年多點、多種生態(tài)條件下的鑒定與評價，重點研究種質資源的綜合農藝性狀及配合力表現(xiàn)，篩選耐旱、耐瘠、養(yǎng)分高效、自身產(chǎn)量高、配合力高的優(yōu)良種質材料。三是群體合成與改良。 針對甘肅省玉米產(chǎn)區(qū)的生態(tài)、生產(chǎn)條件和玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，遵循甘肅省所用種質雜優(yōu)類群及雜交種組配模式，在對國內外玉米種質鑒定的基礎上，于雜優(yōu)類群內選擇自身性狀優(yōu)良、配合力高且彼此又有一定差異的材料合成群體，根據(jù)育種目標對群體遺傳育種潛勢進行評價，進行早代測配，淘汰配合力低的材料，并適當?shù)睦没亟坏姆椒▽Σ涣夹誀钸M行改良。在群體改良過程中，應定期研究群體改良進展，及時調整改良方案和添加目標性狀基因。四是加大新組合的鑒定力度，在省內外不同生態(tài)區(qū)建立測試點，重點開展多年多點、不同逆境條件下的抗性、適應性鑒定及產(chǎn)量測定。

3.2.2 提高育種技術創(chuàng)新研究水平 針對甘肅省玉米育種現(xiàn)狀，必須加強育種技術研究水平，以追趕國內外育種同行的步伐，選育出適合甘肅省的玉米新品種。一是增加種植密度，加大選擇壓力。甘肅多年來選育和推廣稀植大穗型品種，這類品種隨著種植密度的增加表現(xiàn)空稈、禿尖、倒伏和病害加重，穩(wěn)產(chǎn)性差，隨著全膜雙壟溝播技術的全面應用，基本解決了玉米田干旱問題，增加種植密度是大勢所趨。因此，在選育玉米新品種的過程中，從自交系的選育就應該加大種植密度，增加選擇壓力。高密度育種可以淘汰那些對微環(huán)境敏感的基因型，鑒定出材料的抗倒伏能力、抗病能力和結實特性，可以有效提高品種的適應性和穩(wěn)產(chǎn)能力。二是加快育種新技術的應用。目前轉基因技術、分子標記輔助育種和雙單倍體育種等都已經(jīng)在先鋒和孟山都等國外大公司廣泛應用。國內的一些高水平科研單位和企業(yè)在應用這些新技術選育玉米自交系和雜交種方面已經(jīng)取得了很大成效。甘肅省在這方面遠遠落后，可以說是基本空白。為了提高育種水平和效率，甘肅要積極和國內科研單位合作，盡快掌握這些先進的育種技術，建立較完善的育種體系。

3.2.3 加大適宜全程機械化生產(chǎn)玉米品種的選育力度 生產(chǎn)全程機械化是現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展要求，我國玉米生產(chǎn)全程機械化的發(fā)展已經(jīng)取得了一些成效，但是和發(fā)達國家仍有很大差距。甘肅省近年來選育的玉米品種普遍存在成熟期偏長、抗倒伏能力差、子粒脫水速度慢、收獲時子粒水分含量高等問題，阻礙了玉米實現(xiàn)全程機械化生產(chǎn)的推廣。玉米育種單位和企業(yè)急需調整育種目標，發(fā)掘現(xiàn)有種質和新引進種質的潛力，選育出適合全程機械化生產(chǎn)的玉米新品種。目前我國大面積種植的適宜機械化生產(chǎn)的優(yōu)良品種有華美1號、德美亞2號、KWS2564等，這些品種突出特點是熟期早、種子適宜單粒點播、成熟時籽粒脫水速度快、收獲時莖稈堅硬站立性好以及籽粒品質好。今后選育品種要注重單粒精量播種、成熟早、耐密植、強抗倒、苞葉松、軸細硬、半硬粒、子粒脫水速度快等育種目標。

3.2.4 大力發(fā)展青貯玉米 2016 年中央一號文件強調：“加快發(fā)展草食牧業(yè)，支持青貯玉米和苜蓿等飼草料種植，開展糧改飼和種養(yǎng)結合模式試點，促進糧食、經(jīng)濟作物、飼草料三元種植結構協(xié)調發(fā)展”[10 ]。國家農業(yè)部在《全國種植業(yè)結構調整規(guī)劃》中也提出，鞏固提升玉米優(yōu)勢區(qū)，適當調減非優(yōu)勢區(qū)玉米面積，根據(jù)以養(yǎng)帶種、以種促養(yǎng)的要求，因地制宜發(fā)展青貯玉米，提供優(yōu)質飼料來源，就地過腹轉化增值[11 ]。甘肅省正好處于國家調控范圍，再者甘肅省近年來也大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，因此發(fā)展玉米青貯勢在必行，且前景廣闊。

3.2.5 加強玉米科技創(chuàng)新體系建設 以甘肅省優(yōu)勢玉米育種單位和企業(yè)為基礎，建成甘肅省玉米科技創(chuàng)新體系。以生態(tài)區(qū)域為基礎，建立生態(tài)區(qū)域試驗站。并以此為平臺，切實打破行政區(qū)域和層級界限，實行真正意義上的玉米科研聯(lián)合攻關。實行首席科學家、崗位科學家、課題組長負責制。首先是從體系科研創(chuàng)新團隊中，推選德高望重、技術能力強、有組織能力的專家，擔任首席科學家。其次是從區(qū)域試驗站科研創(chuàng)新團隊中推選崗位科學家。再者是從課題組科研創(chuàng)新團隊中推選技術課題組長。首席科學家負責玉米科研創(chuàng)新體系的全盤工作，崗位科學家負責區(qū)域試驗站的全盤工作，課題組長負責課題組的全盤工作。 同時成立由專業(yè)人員和學術骨干組成的專家組，進行課題咨詢和指導。

針對甘肅省玉米育種單位和企業(yè)基礎薄弱，研究經(jīng)費有限，育種方法落后的現(xiàn)實，為實現(xiàn)玉米育種取得新的更大的突破，甘肅省應加強以下三個方面的工作：一是加大對玉米育種科研單位和企業(yè)的資助力度，尤其是基礎設施建設方面；二是加大引進玉米育種的高水平人才的力度；三是積極與國內外高水平的玉米育種科研機構建立合作關系。

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