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1、系统引进和利用外来玉米种质张世煌石德权(中国农科院作物所1玉米种质资源概况我国是世界玉米生产第二大国,也是玉米应用技术研究较先进的 国家,特别是我国的杂交玉米育种和应用;在发展中国家吵上于领先水平。建国以来,我国玉米年产出量增加62 3%,但种植面积仅 增 加96%,因此,单位面积产量的提高(26 8%)对增加年护:出量起了更重要的作用,在提高单产的份额中,杂交种的贡献约占40%6 0%。这充分显示了科技进步对发展农 业生产所起的推动作用。当前,我国农于 悼物育种研究和生产面临着4个主要问题,其中有3项可以 J勤丈自身努力而逐 渐克服,但种质资源不足,遗传基础狭窄则是根本性的限制因素,阻碍了育
2、种水平和研究效牢的进一步提高。我国不是玉米的多样性中心,所以,引进外来种质历来对我国!玉米品种的更新改良和杂交育种起着不可替代的重要作用。我国软保持玉米育种研究先进国家的地位而不被其他发展中国家超过.就必须从根本上 改变种质资源严重不足峋局面。一项成功的国家育种计划应具 备以下4个基本条件:1一批训练有 素的骨干科学家作为基本研究队伍,2。以正 确i l J基础理论作指导,3.采用先进的基本育种方法,4.有适当的种质资源作为育种的基础材料。在这4个基本条件当巾,目前只有种质资源是最容易被改变的。然而在以往的实践中,人们常常忽 视育种材料对研究过程的“瓶颈”效应或限制作用。以至于投入大量经费所从
3、事的有种研究,常因缺乏适当的种质资源而降低了效率。半个多世纪以来,科技进步在推动农业生产发展的同时,还趋向子缩小农作物的遗传基础。以玉米为例,全世界大约有2动个玉米种族,我国农业生 产:总共利用了3、4个,而大量使用的只有2个。全世界也只不过利用了5、6个种族。生产用种北京100081)质单一化和育种l T 遗传基础狭窄严重限制了抗病虫育种的 选择余地,有可能酿成遗传脆弱性的危险,一但某种病虫害流行,便会危及农业生产,而且还严重束缚着杂种优势水平的进一步 提高,即人们通常所说自钾杂交产量水平长期处子爬坡状态石玉米的多样性中心在中南美洲。来自多样性中心的种质具有丰富的遗传基础,广泛脚抗病性和多种
4、抗逆性,许多材料表现出满意的丰产性。国际玉米小麦改良中心(CIM MYT )已经鉴定出新的杂种优势组群模式,并分析了它们与原有的美国玉米带模式的关跳这就大大方便了玉米杂交育种研究。C IMMY T种质库收集了10956份玉米原始材料,包括2 0。多个种族。CIMMY T的科 学 家从1 973左舒始对这些种质资源进行分类整理,根据生育期、生态类型、籽粒 类型和颜色 等性状合成了一批有代表性的群体(Populations)。19 74年,又进一步把特征相近 的群体合并成 若干个基因库(Poo ls)。从此,开始了持续不断的种质改良研究。侮年都从这些改良群体中产生一大批衍 生品种,发放给世界各国的
5、育种 家进行评估和生产利用。玉米育种水平较 高的国家则 利用这些改良过的群体和自由授粉品 种选育自交 系,培育杂交机推动这些国家玉米育种效 率的进一步 提高。C IM MY T的压米群休具有3个突出 的优点:1.表现广泛的抗病虫能力和抗逆性,2.具有较高的丰产性和杂种优势潜力,3.杂种优势组群已经分析清楚,在杂交育种研究中利用起来很方便。自198 5年以来,CIMMYT转变育科策略,越来越重视选育自交系和杂交种。尽管缺乏杂交育种经验,但由于他们多年来一直改良群体和基因库,有丰富的优良基础材料,因而顺利地选育出一大批较好 的自交系和杂交种。这些 系和杂交种多数不适应我国北方玉米主产区的生态条件,
6、但可以在云、贵Jl l、黔等省应用。这些省恰是我 国杂交玉米育种研作物杂志1 0 9石(1)究的薄弱地区,玉来生产面积 约占全国玉米面 积的1 /4,除四川外,其他3省的杂交种蜘一面积平均只有5 0%左右,因而这些省引进CIMMYT的 自交系和杂交种,将有可能促进我窗热带和亚热常边远落后地区玉米杂交种面积的扩大和育种水平的提高。从长远来说,这些地区应充分利用CIMMYT提供的优良种质,结合当地农家品种选育更具有适应性的自交系和杂交种。在我国徽带玉米主产区,不能直接利用C IMMY丁选育的自交系,最好通过各种 渐进杂交的方法导入种质,然后再选育二环虱但对于我国温带玉米主产区来说,更有利用价值钠是
7、他们的基因库和群体。这些该予热带和亚热带峋玉米群体只有经过改良数后,克服了光周期教感性,才能用来选育自交系和杂文种。中国农科袂作物乐引进qMMyT的两个亚热带基因库,POO I朴和P口。始4,用混合选择法进行5轮改良以后,生育期大大缩短,雌雄协调,产且提高,基本上能够适应我国温带玉米主产区的生态条件,现已发放给加几个科研单位,供他们选育自交系,该所已从引进的Poo l”Q尸M基因库时初步改良群体中选育出一批很有希望的自交系,纪合力很高,抗多种病害,自身生长势很强,并选配出优势组合。目前,这批材料正在 进一步鉴定整理之中。我们还用引进的亚热带群体Pob。6 9和自由授粉品种Acr os s7 7
8、l 4等与,温带种质杂交,然后再选育自交系,也取得了较满意的结果。这 些事例说明,在温带地区能. 够改良和利用热带和亚热带的玉米种质,并取得满意的效果。为了拓宽我国玉米育种的遗传基础,开发新的杂种优势组群模式,提高杂种 优势水平,引进多种抗病虫和抗逆性基因,预防和减少遗传脆弱沙的可能危害,进一步增强玉米杂交种的生各鱼应性,我国应尽早从玉米的多样性中心系统地引进种质资源,以充实 我们的育种基础,增强育种研究的后劲。这是一项当前十分紧迫的任务,同时又具有长远战略意义。这不同于*般的引进品种。首先要明确,经过几十牟的努力,现在我国的农业应用技术已经达到较高的水平,多数引进的品种和技术在经过消化吸收以
9、前,已不可能给我国农习上生产带来突破性的变化。但伐国确实需要大量 引进 国外的玉米遗传资源,其重点是引进种质,引进基因,从而为我国今后玉米育种一业的长远发展打下 雄厚的种质基 础。其特点是涉及面广,系统性强,工作景大,时间紧迫。因此,最好山农业部统一领导这次引进工作,以协调各方面的关系,种质资源引进以后的初期工作量很大,宜组织一支精千的力量共同参与这项计划,分工 合作,为了尽快发择引种效益,尽力做到快速传递信息,快速鉴定和繁殖引进材料,尽快发放给全雇各地的玉米育种单位投入使用,并及时入库。2介月CIMMYT玉米种质CIM MY T的玉米种质包括基因库(护b。肠)、群 体(Populations
10、)改良的自 由 授 粉品种(O PVs)、原始征集品种(Baseandaetiveeolleetlon so f4妞ndr. e s)和自交索(CMLll n翻)。他们的群体和基因库代表了金世界的玉米种质,对我们来说应用价植最高,经初步改良似后便司作为选育台交不的蕊抽材料,宜尽可能全部引进.改良后的自由摄粉品种和自交系也有奥好的应用前景,其冲街由理稼品种可作 为选系的原姑材料,自交系可在南方玉米产区直接利用,因此,可以有针对性地引进这部分材料。CIMMY T种质库保存着10.右5份从全世界搜集来的原始征集品种,这是全人类的宝贵财富,是玉米宵种软以长期持续发展的种质基础,对这部分资谏我们应根据需
11、餐和可能尽快制定出我们所应采取的策略。2。1祥体( Populations)目前,O IMM丫T正在研究的群体大约有的多个,包括热带、亚热带和高原过渡带兰类种质和生态类型。在每一生态类型中又根据生育期、籽粒类型和颜色分为不同的群体。在 上 述系统 之 外,C IMMYT还有1 0个优 质蛋白 玉米(QPM)群体。编号为I, Ob.6zQPM至Pob。70QPM。近 几年还培育了一批新的群体,如早熟群体、选系群体、热带杂种优势群体、持绿群体、长穗群体、抗例伏群体、抗星点病群体、抗早群体和抗虫群体等。此外,任有一 些其他群体正在培育过 程之中。这些群体采用了一套新的代码编号系统,只要根据群体编号就
12、能知道其生态类型、生育期、粒型和粒色。2.2若因库(Pools)CIMMYT至少培育了30几个基因库,每一个基因库均 由若干个群体合并而成,具有非常广泛的的遗传基础,因而有人称之为世界基因库。目前仍在改良和使用的墓 因库大约有26个。包括.热带早熟基因库、热带晚熟基因库、亚热带基因库和高原作物杂志1 0 9石(1)种质基 因库。有31个热带和亚热带基 因库被转育成优质蛋白同型种质(QPM)。2.3自交系( CMLi几;e)CIMMTY自19 85年开始执 行玉米杂交育种计划,1991年开始 发放第一批自交系,到199 4年3月已经发放三批共31 0个自交系。这些系分属于热带、亚热带、中纬度和高
13、 原种质类型。此外,还包括5 5个QPM自交系。S引种策路国内许多单位已经与CIMMY T建立了业务联系,通过各种渠道引进少量自交系和自由授粉品种,但不够系统。由于对外来种质的光周期反应和远缘种族间杂交后代连锁不平衡现 象认识不, 1 r,因而利用效果不理想。中国农科院作物所从GIMMYT引进基因库,经过改良以后 弱化了光周期敏 感性,或者导入温带适应 种质,然 后再选择自交系获得成功。这说明引种策略和利 用方 法至关重要。为此提出如下建议:3。1引进自交系,在云、贵、川、黔等西南省区试用。这一地区的玉米面 积占全国玉米面积1/4,但杂交种利用面积很少,除四川外,其他三省平均不足1/2,而且育
14、种水平较低。通 过引进外来自交系,有可能促进当地玉米育种水平的提高和杂交种应用面积的扩大。3.2弓进群体和基 因库,用控制双亲时混合选择法进行改良,钝化对光周期叮敏感 性,然后再从中选育自交系。亦可采 用种质 导 入法,将引进的群体或自交系与温带适应种质杂交,经 过初步改良消除连锁不平衡以后再选育适应 温带长日照条件的自交系。3.3为 防止重复引进浪费资财和简化检疫手续,重点材料最好统一引进,资源共享。建议 由农业部统一领导,组织有关方面 进行一次考察、一次产地检疫、一次引进、一 次繁种、一次 人库扣一次人员培训。所有引进的材料应放在短日照条件下扩大繁殖,然后交 国家 种质库保存,其余的种子免
15、费散发给育种单位进行改 良和利用。今后各科研单位原则上不再直接从国外重复引进这些 种质材料。3。4墨西哥是世界玉米多样性中心,C IMMYT搜集和保存了全世界大多数玉米种质资源,是我 们引种叼重点地区。但墨西哥被我国列为玉米检疫地l又之一,近年来引种十 分困难。今后我 国加强与C IMMYT在玉米研究方面的实质性合作,须首先解决我方的检疫手续问题。为此,建 议农业部协调各有关方面,共同解决为好。必要时可由农 业部会同有关部门的 专家组团前往考察并实行产地检疫。3.5认199 4自弓于始,C IMMYT在全球建立了杂交玉米国际试验网,涉及11 0个国家和8 00余地点。杆丝们希望在.4:国建立试
16、验点,以便及时向我国南方提供他们育成的自交系和杂交 种。这一计划对 我国 有利,因为他们将停止在我国设立自由授粉 品种国际试验,而代之以杂交种试验,这对促进我国边远落后地区的杂交玉米育种研究和普及杂交品种会有很大帮助。但国际试验 种子进入我国也遇到复杂的检疫问题。因此,希望组团进行产地检疫时考虑到每年 国际试验种子 的入境问题。5.6美国是玉米生产和科研第一大国,其玉米带与我国北方玉米主产区的地理气候环境相类似。美国在近百年的玉米改良研究中积累了丰富的经验和种质资源,可以较容易地 为我所用。鉴于美国玉米杂交育种已经逐步实现产业化,其育种研究中心已由公共机构转向私人公司,因此,直接引进 自交系和杂交种有很多困难。另外,许多关国自交系在 我国多数 地区感病较重,其品种特性不适应我国的生产栽培条件,能 直接利用的不多。但各大学租农业部、所属的试验站仍从事基础材料和育种方 法研究。针对这种情况,我们应 尽可能同美国的大学和农业部所属试验 站加强合作与交流,将他们的基础材料系统地引进我国,贡点 是Iowa和Il lin ois等州的几个较好的改良群 体。但从美国引进
