黑龍江省玉米育種問題探討

靳曉春 牛忠林 吳麗麗 李如來 蔣佰福

摘 ? ?要：黑龍江省三江平原地區(qū)地處我國最北端，獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致玉米種質(zhì)資源狹窄，如何利用有限的種質(zhì)資源選育出具有適應(yīng)性廣、早熟性好、適宜機(jī)械化收獲、抗病性強(qiáng)、籽粒脫水快等特點(diǎn)的玉米新品種尤為迫切。文章分析了黑龍江省三江平原地區(qū)生態(tài)與生產(chǎn)特點(diǎn)、品種選育方法及主要雜優(yōu)模式，提出了黑龍江省三江平原地區(qū)玉米新品種選育及應(yīng)用推廣的新思路。

關(guān)鍵詞：玉米；育種；測試；輪回選擇

文章編號(hào)：1005-2690（2023）07-0030-03 ? ? ? 中國圖書分類號(hào)：S513 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

黑龍江省是我國玉米種植大省，對(duì)保障國家糧食安全具有重要作用。隨著玉米新品種的選育與效益的增加，黑龍江省玉米產(chǎn)量、種植面積、商品化率均居全國第1位[1-3]。

黑龍江省三江平原地區(qū)屬溫帶濕潤半濕潤大陸季風(fēng)氣候，年平均降水量為500～600 mm，有效活動(dòng)積溫為2 200～2 500 ℃ ，無霜期為130～150 d，夏季溫暖，利于玉米生長[4-6]。

1 文獻(xiàn)綜述

蘇俊和閆淑琴（2008）[7]研究發(fā)現(xiàn)，黑龍江省氣候條件十分特殊，對(duì)玉米種質(zhì)的要求存在較大差異，無法直接利用外引的種質(zhì)，種質(zhì)資源匱乏問題尤為突出。

唐春雙等（2022）[8]研究表明，黑龍江省屬于地域遼闊的高寒地區(qū)，共跨越10個(gè)緯度、6個(gè)積溫帶，玉米品種分為10個(gè)生態(tài)型。研究指出，只有不懈努力創(chuàng)新，才能培育出適應(yīng)本生態(tài)區(qū)的突破性大品種、好品種。

蔣佰福等（2016）[9]、蔣佰福和龐海云（2005）[10]認(rèn)為，黑龍江省三江平原地區(qū)應(yīng)用自交系以國外的蘭卡斯特及地方種等血緣為主，應(yīng)用的親本材料過度集中，造成玉米種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)日趨狹窄，極大地制約了黑龍江省突破性玉米新品種的產(chǎn)生和玉米種植業(yè)的發(fā)展。黑龍江省應(yīng)以黃改群、改良瑞德以及蘭卡斯特群為骨干群體，導(dǎo)入地方外源種質(zhì)優(yōu)良基因，夯實(shí)遺傳基礎(chǔ)。

靳曉春等（2016）[11]研究表明，1980—2012年黑龍江省玉米種植面積年均超過10萬hm2的品種有21個(gè)，僅2個(gè)品種具有較強(qiáng)的耐密性，適合機(jī)械直收籽粒，種植人員應(yīng)加快選育耐密性、適收的玉米新品種。

楊克誠等（2010）[12]研究表明，在影響玉米增產(chǎn)的諸多因素中，玉米優(yōu)良品種（雜交種）的作用占35％～40％。

文章探討了黑龍江省三江平原地區(qū)生態(tài)與生產(chǎn)特點(diǎn)、品種選育方法及雜種模式，以期促進(jìn)三江平原地區(qū)玉米新品種選育及應(yīng)用推廣。

2 黑龍江省三江平原地區(qū)生態(tài)特點(diǎn)

黑龍江省三江平原地區(qū)橫跨第二、第三、第四、第五積溫帶，生產(chǎn)上第二積溫帶主栽品種為先玉335、696、天農(nóng)九，第三積溫帶主栽品種為禾育187、迪卡Ｃ1563、德美亞3，第四、第五積溫帶主栽品種為德美亞1、利合228、Ａ6565、克玉19、益農(nóng)玉14、先玉1219。

國外玉米品種種植面積較大，國內(nèi)玉米品種種植面積較小。種植人員選育玉米新品種時(shí)抗病性尤為重要，組合篩選時(shí)應(yīng)鑒定其抗病性、豐產(chǎn)性、廣適性，進(jìn)行升級(jí)試驗(yàn)。

3 黑龍江省三江平原地區(qū)生產(chǎn)特點(diǎn)

黑龍江省三江平原地區(qū)人均土地多、機(jī)械化程度高。其中，耕整地機(jī)械化率達(dá)到99.38％，播種機(jī)械化率達(dá)到98.43％，植保機(jī)械化水平達(dá)到92.09％，收獲機(jī)械化水平達(dá)到96.25％，在全國處于領(lǐng)先水平。

黑龍江省三江平原地區(qū)在生產(chǎn)方面存在許多問題，例如品種越區(qū)種植、脫水慢、不利于收貯等，致使種植成本增加。同時(shí)，個(gè)別品種抗倒伏性差，易發(fā)生穗腐、粒腐等問題。

4 品種應(yīng)用與推廣

先玉335是美國先鋒公司在中國主推的玉米品種之一，從2005年引入中國市場以來，成為西北、東北、華北甚至黃淮區(qū)域的主栽品種。

先玉335品種的基本優(yōu)勢和缺陷明顯。其優(yōu)勢是早熟、灌漿及脫水快、抗旱且產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣；劣勢是抗倒能力差，不抗大小斑病、青枯病、矮花葉病，耐密性差，高感紅蜘蛛，在大喇叭口期及散粉期遇高溫和雨水易產(chǎn)生大禿尖。先玉335的產(chǎn)量較對(duì)照品種有5％以上的優(yōu)勢，提升種子發(fā)芽率為95％以上，實(shí)現(xiàn)了單粒播種，為推廣工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[13-15]。

5 黑龍江省玉米育種主要雜優(yōu)模式

黑龍江省玉米育種主要雜優(yōu)模式由原來的6個(gè)增加到8個(gè)，由以Reid×Lancaster、Lancaster×唐四平頭、Reid×紅玉米為主，變?yōu)橐訪ancaster×唐四平頭、Reid×自330、Reid×唐四平頭為主，以Reid×Lancaster、Lancaster×自330、Lancaster×其他為輔。

其中，Lancaster×唐四平頭雜交模式占絕對(duì)優(yōu)勢，Lancaster×自330、Reid×自330和Reid×唐四平頭3種雜交模式是黑龍江省重要的玉米雜交模式。重新正確劃分黑龍江省玉米雜種優(yōu)勢群及雜優(yōu)模式，有利于利用和創(chuàng)新研究種質(zhì)，優(yōu)化雜優(yōu)模式[16-18]。

6 玉米品種選育的新方法和思路

6.1 采用單倍體技術(shù)

單倍體育種從農(nóng)大高誘1號(hào)到誘導(dǎo)系，誘導(dǎo)率從2％～3％提升到10％左右[19-20]。加倍方法從秋水仙素到自然加倍，單倍體育種能力有所提升。單倍體育種能夠有效縮短育種年限，夏季在北方對(duì)育種材料進(jìn)行誘導(dǎo)，于冬季在海南省加倍，翌年即可進(jìn)行新選系的篩選與測配。在外雜選系過程中更能體現(xiàn)其價(jià)值。

之前利用單倍體選系的工作由于誘導(dǎo)數(shù)量少，最終入選的優(yōu)系較少，沒有利用單倍體技術(shù)組配出較好的組合，因此還是以常規(guī)選系為主。近年來，加大了單倍體選系的比例，希望后續(xù)工作中能夠通過單倍體技術(shù)獲得優(yōu)良自交系，進(jìn)而組培具有較大雜種優(yōu)勢的組合。

6.2 以雜優(yōu)模式和籽粒類型為基礎(chǔ)

對(duì)以雜優(yōu)模式和籽粒類型為基礎(chǔ)組建的群體進(jìn)行相互輪回選擇，由于種質(zhì)更新過快及群體基礎(chǔ)選系在育種應(yīng)用中存在不足，故放棄了輪回選擇，但群體選擇依然在進(jìn)行。

2021年收集與保存地方種質(zhì)12份，2022年計(jì)劃繼續(xù)開展地方種質(zhì)收集工作。窄基因群體是工作重心，可利用互補(bǔ)的姊妹系與同類群自交系組建窄基因群體，通過混合選擇法與S2選擇法篩選更優(yōu)系。黑龍江省其他育種單位相繼放棄了輪回選擇或減少了群體數(shù)目。

6.3 進(jìn)行精準(zhǔn)測試

玉米雜交組合的田間表現(xiàn)穩(wěn)定性會(huì)受小氣候影響，因此需精準(zhǔn)測試，篩選出年紀(jì)間與地區(qū)間產(chǎn)量波動(dòng)較小的組合進(jìn)行審定推廣。測試點(diǎn)次越多，結(jié)果準(zhǔn)確度越可靠，成本越高。均衡成本與準(zhǔn)確度后，實(shí)行初級(jí)鑒定（1年）2個(gè)點(diǎn)次，高級(jí)鑒定（2年）4個(gè)點(diǎn)次，組合適應(yīng)性鑒定（3年）4～8個(gè)點(diǎn)次，組合審定品種需要進(jìn)行異地示范。

品種優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮效果受小氣候、栽培習(xí)慣影響很大，要把影響降低，就要在栽培方法、時(shí)間、農(nóng)藥、化肥方面進(jìn)行改進(jìn)，這就需要種子公司、經(jīng)銷商在示范時(shí)提供品種種植解決方案。種子公司的經(jīng)銷商應(yīng)在適應(yīng)區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別建立示范點(diǎn)，將品種種植解決方案呈現(xiàn)給種植戶。

6.4 發(fā)展雜優(yōu)模式群

我國玉米育種者在實(shí)踐中培育出BSSS、蘭卡斯特種質(zhì)、Luda Red Cob、Sipingtou、PA、PB、Zi330、Zhong、Tropical and Subtropical Pools群體，但是由于我國育種單位眾多，至今沒有形成行之有效的雜優(yōu)模式，因此發(fā)展雜優(yōu)模式群是未來育種成功的關(guān)鍵。

6.5 合作育種

合作育種是實(shí)現(xiàn)雙贏的有效途徑。不同單位多年的育種工作積累了特有的種質(zhì)資源庫，這些種質(zhì)資源是突破育種的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。但是由于地區(qū)獨(dú)特的氣候條件、資源來源及育種家偏好，資源庫的優(yōu)勢會(huì)集中體現(xiàn)在個(gè)別方面。

與其他育種單位開展合作、獲得互補(bǔ)是克服自身弱項(xiàng)的有效途徑，開展合作的前提是有效分配品種權(quán)與效益。黑龍江省農(nóng)科院在品種權(quán)商業(yè)轉(zhuǎn)讓方面提倡4（組配人）∶3（親本1育成人）∶3（親本2育成人）的分配比例，在合作開發(fā)方面提倡1（育成人）∶9（開發(fā)人）的分配比例。

7 結(jié)論與建議

7.1 玉米資源的收集與利用

注重省內(nèi)外、國外種質(zhì)的研究與引入利用，利用外引的血緣與當(dāng)?shù)胤N質(zhì)雜交創(chuàng)造選系材料是行之有效的方法，如合344、K10、444等。同時(shí)，注意對(duì)美國及歐洲種質(zhì)資源的引入，使外來的優(yōu)良基因?qū)胗N材料，豐富種質(zhì)資源，提高選系的配合力和抗逆水平。充分挖掘當(dāng)?shù)赜衩追N質(zhì)資源潛力，研究、整理、收集黑龍江省三江平原地區(qū)種質(zhì)資源，為改良種質(zhì)、創(chuàng)造更適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)類型的自交系奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

7.2 挖掘玉米雜優(yōu)模式

研究省內(nèi)外系圃及雜優(yōu)模式，找出適合黑龍江省三江平原地區(qū)的血緣類群及雜優(yōu)模式，選用適用的改良方法。選定模式后，用當(dāng)?shù)胤N質(zhì)與高配合力的血緣類群進(jìn)行早熟性基因轉(zhuǎn)入，嚴(yán)格區(qū)分模式中的兩類血緣，分別改良。當(dāng)改良的后代適應(yīng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件時(shí)進(jìn)行組配，育出突破性品種。

7.3 堅(jiān)持輪回選擇

加強(qiáng)基礎(chǔ)群體改良準(zhǔn)備工作，輪回選擇群體通過多次互交能有效打破優(yōu)良基因與不良基因的連鎖，不斷選擇可以提高群體內(nèi)優(yōu)良基因的頻率，提高群體的平均表現(xiàn)水平，選育出含優(yōu)良基因的自交系，既可滿足近期育種的需要，又可為育種工作的長期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

7.4 多年多點(diǎn)鑒定

玉米雜交組合的田間表現(xiàn)穩(wěn)定性會(huì)受到小氣候影響，因此需要精準(zhǔn)測試，篩選出年紀(jì)間與地區(qū)間產(chǎn)量波動(dòng)較小的組合進(jìn)行審定推廣。在此過程中，測試點(diǎn)次越多，結(jié)果準(zhǔn)確度越可靠，成本越高。均衡成本與準(zhǔn)確度后，實(shí)行初級(jí)鑒定（1年）2個(gè)點(diǎn)次，高級(jí)鑒定（2年）4個(gè)點(diǎn)次，組合適應(yīng)性鑒定（3年）4～8個(gè)點(diǎn)次。

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