以下文章來源于南北學(xué)苑 ,作者郭向陽
一、玉米種質(zhì)改良中值得關(guān)注的常見現(xiàn)象
現(xiàn)象一:在玉米育種實踐過程中,從其他單位或者個人育種家引進核心的自交系,與自己的核心自交系組配,往往結(jié)果表現(xiàn)差強人意。所以,不是所有好的種質(zhì)都適合自己,適合自己的才是好的。在開展玉米種質(zhì)選擇,構(gòu)建基礎(chǔ)群體和選育自交系、組配雜交種之前,很有必要理解現(xiàn)代玉米種質(zhì)的層次性、整體性和連貫性。
現(xiàn)象二:育種實踐中發(fā)現(xiàn)一個常見的育種現(xiàn)象,相同單位或同一某育種家很難創(chuàng)制出母本和父本均完美的骨干自交系,即使選育出理想的雙親,組配出生產(chǎn)上具有巨大推廣價值品種的概率極低。(注明:育種中也存在上述極端事件發(fā)生,概率極低,不具有普遍性)
現(xiàn)象三:高起點的種質(zhì)選擇改良過程中,自然環(huán)境選擇效應(yīng)大于人工定向選擇。溫?zé)嵊衩赘牧贾邪l(fā)現(xiàn)種質(zhì)的互補性強、有利等位基因多;但是遺傳背景差異大往往導(dǎo)致優(yōu)良基因和不利基因的連鎖現(xiàn)象。相同的基礎(chǔ)群體不同(或者相同)的人在不同的生態(tài)環(huán)境選擇,其結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。
現(xiàn)象四:在熱源導(dǎo)溫帶種質(zhì)改良過程中發(fā)現(xiàn):
1)F1 后代分離傾向于兩個極端,獲得兼具兩者優(yōu)良目標(biāo)性狀并穩(wěn)定遺傳的概率極低;
2)有利基因與不利基因的連鎖不易打破,有利基因容易丟失,目測選擇往往注重農(nóng)藝性狀育成的自交系所含熱帶種質(zhì)的比例低于期望值;
3)穩(wěn)定周期長,一般要經(jīng)過8代以上自交選擇,而且選育的雜交種很少有所突破。
二、產(chǎn)生原因
1.相似生態(tài)區(qū)基因趨同選擇型,指玉米種質(zhì)材料在近似生態(tài)環(huán)境下絕大部分貢獻(xiàn)基因(產(chǎn)量、抗逆)在選擇過程中呈現(xiàn)生態(tài)區(qū)域趨同性。所以,在一定生態(tài)區(qū)域內(nèi)同一單位或者相同育種家很難創(chuàng)制出雙親互補性非常強的原因。
2.玉米核心自交系層次性和對稱性,指不同育種工作者選育的核心自交系均具有模塊性,受生態(tài)環(huán)境、遺傳背景等因素影響,相同生態(tài)區(qū)同一單位或者育種家在材料改良過程中,個人眼光,興趣和選擇標(biāo)準(zhǔn)等基本一致,雙親選擇標(biāo)準(zhǔn)趨于相近,所以,選育出雙親優(yōu)勢互補強組合概率極低。
3.適應(yīng)本地化的種質(zhì)是經(jīng)過漫長馴化改良的結(jié)果,溫?zé)岱N質(zhì)玉米遺傳背景差異大,基因連鎖嚴(yán)重,在短期內(nèi)的自交或者1-2輪馴化改良很難達(dá)到選育目的,再者,國家政策、評價體制和商業(yè)化育種驅(qū)動,導(dǎo)致溫帶地區(qū)育種家對熱源種質(zhì)在溫帶地區(qū)改良利用無法短時間內(nèi)見成效。
三、溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良策略根據(jù)生態(tài)環(huán)境特點、市場需求和種植習(xí)慣等等,樹立自己的核心種質(zhì),圍繞核心種質(zhì),精耕深挖,做到極致,進行玉米種質(zhì)類群、雜種優(yōu)勢組型研判育種效率。找準(zhǔn)自我種質(zhì)的特殊配合力種群,提高育種效率。先弄清楚自我核心種質(zhì)最佳配合力種質(zhì)類群,圍繞強優(yōu)勢類群進行組裝。溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良過程中,我們采取“多生態(tài)、大群體和漸進式”策略。
(1)基礎(chǔ)核心種質(zhì)選擇是首要條件,遵循溫?zé)岱N質(zhì)互補性強,起點高。采取將熱帶優(yōu)良種質(zhì)與溫帶自交系雜交形成新的種質(zhì)(群體)。先進行表型評價,將溫?zé)岬腇2群體(分離群體)進行大群體鑒定選擇,這樣才是對溫?zé)嵊衩赘牧甲钣行У牟呗?。但是在不同的生態(tài)區(qū)選擇出的自交系是完全不同的表型結(jié)果。溫?zé)岱N質(zhì)很難進行一輪就達(dá)到選擇目的;
(2)分離群體大小規(guī)模是成敗關(guān)鍵。溫?zé)嵊衩兹后w改良群體個體規(guī)模小是很難選擇出優(yōu)良單株的。大群體優(yōu)良單株選擇是溫?zé)岱N質(zhì)改良最有效方法,讓本來小概率事件變成大概率的出現(xiàn),挑選優(yōu)良單株晉級;
(3)多環(huán)境(河南-貴州-云南-甘肅)變換篩選材料是選擇穩(wěn)定性雜交種的重要策略之一;將采取“南材北育”策略,基礎(chǔ)分離群體F2,BC1F1在黃淮海夏播,主要選擇目標(biāo)是適當(dāng)早熟,高溫?zé)岷Φ冗x擇性狀;中代F4穗行在西南山地(貴州、云南)種植,主要選擇目標(biāo)是抗逆、葉斑等抗性篩選;F6在西北種植(甘肅),主要鑒定穗行的感光,花期等制種有關(guān)的性狀;
(4)對稱性測配和多點鑒定,根據(jù)不同生態(tài)區(qū)按照雜種優(yōu)勢模式選擇不同單位或者育種家合適的測驗種對篩選雜交種至關(guān)重要,同時測配組合多點鑒定可篩選組合和材料的價值。
四、溫?zé)嵊衩追N質(zhì)改良應(yīng)用近年來,根據(jù)全球氣溫不斷升高,南方季節(jié)性干旱,北方高溫,洪澇災(zāi)害等極端天氣事件頻發(fā),引起玉米的病蟲害偏重發(fā)生。鑒于此,我們構(gòu)建了溫?zé)嵊衩兹后w:墨瑞(Tuxpeno-Reid)、蘇蘭(Suwan-Lancaster)、蘇艾(Suwan-Iodent)等群體。采取群體改良與自交系材料創(chuàng)制相結(jié)合策略,在西南地區(qū),從墨瑞群體選育和鑒選出配合力高、易制種的母本(QB4557、QB6752、QB2896);蘇蘭種質(zhì):QB408、QB446、QB6231、QB5917、QB4122等適應(yīng)在西南地區(qū)的抗逆強、配合力高的父本系;蘇艾種質(zhì):QB5722、5725、QB5746、QB5775、MD823等適宜在黃淮海夏播抗南方銹病、耐高溫?zé)岷?、品質(zhì)優(yōu)和配合力高的父本系;QB5910、MD823和BH030等適宜在西南地區(qū)抗逆強、配合力高的父本系。最后,再次祝各位專家節(jié)日快樂,闔家幸福,工作順利!以竭誠歡迎各位專家、種業(yè)同仁到“多彩的貴州,爽爽的貴陽”旅游休閑、會友和指導(dǎo)。賦首打油詩《玉見真好》結(jié)束值日。
玉見真好
極端天氣頻發(fā)生,
熱帶種質(zhì)定乾坤。
南北融合展神功,
枝開花頭顯崢嶸。
附簡要課題組選育的溫?zé)嶙越幌岛碗s交組合:溫?zé)嵊衩滋K艾(Suwan-Iodent)群體選育自交系QB5725、QB5746-2具有高配合力、高抗南方銹病、耐高溫、品質(zhì)優(yōu)和廣適等特點。尤其在2021年黃淮海夏播玉米區(qū),南方銹病大爆發(fā),導(dǎo)致我國黃淮海地區(qū)的玉米主推品種90%高感,造成玉米減產(chǎn)40%。優(yōu)良外來種質(zhì)的引進改良和利用顯得十分重要,QB5725組配的5個雜交組合YD819、薈玉6525等在2021年度黃淮海表現(xiàn)高抗南方銹病、品質(zhì)優(yōu)和適應(yīng)性強的特點。2022年度,參加國家黃淮海區(qū)域各級試驗有12個品種。QB5746-2組配的雜交種康農(nóng)玉8009已通過2022年湖北省審定,同時參與黃淮海國家續(xù)試和生試,同時組配的ZH2221等4個組合正在參加各級試驗。
作者簡介:郭向陽,河南滑縣人,博士,副研究員;貴州大學(xué)作物遺傳育種專業(yè)碩士生導(dǎo)師;主要從事熱帶玉米種質(zhì)改良、創(chuàng)新與應(yīng)用。
1)近些年,高溫?zé)岷?、南方銹病和干旱脅迫極端天氣事件頻發(fā),將熱帶玉米種質(zhì)資源評價、鑒定和改良應(yīng)用,鑒選出一批抗逆強、綜合性狀好的優(yōu)異種質(zhì)資源;構(gòu)建了抗性強和綜合性狀優(yōu)良溫?zé)嵊衩滋K艾(Suwan/Iodent)群體和BT(BSSS/Tuxpeno)群體,創(chuàng)制出配合力高、抗逆強、廣適和品質(zhì)優(yōu)的溫?zé)嵊衩鬃越幌礠B5725和QB5746;選育適宜黃淮海區(qū)域的廣適、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和品質(zhì)優(yōu)的康農(nóng)玉8009、YD819、薈玉6525等品種/組合。
2)針對南方玉米感光強、不易制種等問題,將熱帶玉米種質(zhì)進行引進、馴化和改良應(yīng)用,采取“多生態(tài),大群體和漸進式”育種策略,大大馴化和改良了熱源的光敏性,降低制種難度,同時,挖掘相關(guān)的鍵遺傳區(qū)段并開發(fā)相關(guān)標(biāo)記,鑒選出熱帶玉米種質(zhì)所蘊藏的優(yōu)勢基因資源,并積極進行改良利用,創(chuàng)制出一批適合不同區(qū)域應(yīng)用的優(yōu)勢玉米新種質(zhì)。
3)近五年來,先后主持國家自然科學(xué)基金地區(qū)基金 1 項,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種質(zhì)資源精準(zhǔn)評價項目 1 項;貴州省自然科學(xué)基金項目1項,貴州省科技支撐項目 2 項,貴州省農(nóng)業(yè)廳商業(yè)化育種項目 1 項,參與國家基金、省基金、科技支撐等項目 6 項;作為主要完成人,審定國家或省級玉米品種 15 個,其中主持 5個,獲得授權(quán)發(fā)明專利 6 件,植物新品種權(quán) 4 件;
4)先后在 Plant Breeding、Hereditas、作物學(xué)報和玉米科學(xué)等國內(nèi)外主流期刊上發(fā)表研究論文 60余篇,參編專著 1 部。
5)入選 2015 年度貴州省高層次創(chuàng)新型“千層次”創(chuàng)新人才。2022 年入選貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院“百人計劃”青年領(lǐng)軍人才;2021 年在“貴州省首屆科技文化節(jié)暨貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院第八屆青年科技論壇”活動中榮獲一等獎。