玉米种质改良中存在的常见现象和应用对策

      以下文章来源于南北学苑 ，作者郭向阳

      一、玉米种质改良中值得关注的常见现象

      现象一：在玉米育种实践过程中，从其他单位或者个人育种家引进核心的自交系，与自己的核心自交系组配，往往结果表现差强人意。所以，不是所有好的种质都适合自己，适合自己的才是好的。在开展玉米种质选择，构建基础群体和选育自交系、组配杂交种之前，很有必要理解现代玉米种质的层次性、整体性和连贯性。

      现象二：育种实践中发现一个常见的育种现象，相同单位或同一某育种家很难创制出母本和父本均完美的骨干自交系，即使选育出理想的双亲，组配出生产上具有巨大推广价值品种的概率极低。（注明：育种中也存在上述极端事件发生，概率极低，不具有普遍性）

      现象三：高起点的种质选择改良过程中，自然环境选择效应大于人工定向选择。温热玉米改良中发现种质的互补性强、有利等位基因多；但是遗传背景差异大往往导致优良基因和不利基因的连锁现象。相同的基础群体不同（或者相同）的人在不同的生态环境选择，其结果相差甚远。

      现象四：在热源导温带种质改良过程中发现：

      1）F1 后代分离倾向于两个极端，获得兼具两者优良目标性状并稳定遗传的概率极低；

      2）有利基因与不利基因的连锁不易打破，有利基因容易丢失，目测选择往往注重农艺性状育成的自交系所含热带种质的比例低于期望值；

      3）稳定周期长，一般要经过8代以上自交选择，而且选育的杂交种很少有所突破。

      二、产生原因

      1.相似生态区基因趋同选择型，指玉米种质材料在近似生态环境下绝大部分贡献基因（产量、抗逆）在选择过程中呈现生态区域趋同性。所以，在一定生态区域内同一单位或者相同育种家很难创制出双亲互补性非常强的原因。

      2.玉米核心自交系层次性和对称性，指不同育种工作者选育的核心自交系均具有模块性，受生态环境、遗传背景等因素影响，相同生态区同一单位或者育种家在材料改良过程中，个人眼光，兴趣和选择标准等基本一致，双亲选择标准趋于相近，所以，选育出双亲优势互补强组合概率极低。

      3.适应本地化的种质是经过漫长驯化改良的结果，温热种质玉米遗传背景差异大，基因连锁严重，在短期内的自交或者1-2轮驯化改良很难达到选育目的，再者，国家政策、评价体制和商业化育种驱动，导致温带地区育种家对热源种质在温带地区改良利用无法短时间内见成效。

      三、温热玉米种质改良策略根据生态环境特点、市场需求和种植习惯等等，树立自己的核心种质，围绕核心种质，精耕深挖，做到极致，进行玉米种质类群、杂种优势组型研判育种效率。找准自我种质的特殊配合力种群，提高育种效率。先弄清楚自我核心种质最佳配合力种质类群，围绕强优势类群进行组装。温热玉米种质改良过程中，我们采取“多生态、大群体和渐进式”策略。

      （1）基础核心种质选择是首要条件，遵循温热种质互补性强，起点高。采取将热带优良种质与温带自交系杂交形成新的种质（群体）。先进行表型评价，将温热的F2群体（分离群体）进行大群体鉴定选择，这样才是对温热玉米改良最有效的策略。但是在不同的生态区选择出的自交系是完全不同的表型结果。温热种质很难进行一轮就达到选择目的；

      （2）分离群体大小规模是成败关键。温热玉米群体改良群体个体规模小是很难选择出优良单株的。大群体优良单株选择是温热种质改良最有效方法，让本来小概率事件变成大概率的出现，挑选优良单株晋级；

      （3）多环境（河南-贵州-云南-甘肃）变换筛选材料是选择稳定性杂交种的重要策略之一；将采取“南材北育”策略，基础分离群体F2，BC1F1在黄淮海夏播，主要选择目标是适当早熟，高温热害等选择性状；中代F4穗行在西南山地（贵州、云南）种植，主要选择目标是抗逆、叶斑等抗性筛选；F6在西北种植（甘肃），主要鉴定穗行的感光，花期等制种有关的性状；

      （4）对称性测配和多点鉴定，根据不同生态区按照杂种优势模式选择不同单位或者育种家合适的测验种对筛选杂交种至关重要，同时测配组合多点鉴定可筛选组合和材料的价值。

      四、温热玉米种质改良应用近年来，根据全球气温不断升高，南方季节性干旱，北方高温，洪涝灾害等极端天气事件频发，引起玉米的病虫害偏重发生。鉴于此，我们构建了温热玉米群体：墨瑞（Tuxpeno-Reid）、苏兰（Suwan-Lancaster）、苏艾（Suwan-Iodent）等群体。采取群体改良与自交系材料创制相结合策略，在西南地区，从墨瑞群体选育和鉴选出配合力高、易制种的母本（QB4557、QB6752、QB2896）；苏兰种质：QB408、QB446、QB6231、QB5917、QB4122等适应在西南地区的抗逆强、配合力高的父本系；苏艾种质：QB5722、5725、QB5746、QB5775、MD823等适宜在黄淮海夏播抗南方锈病、耐高温热害强、品质优和配合力高的父本系；QB5910、MD823和BH030等适宜在西南地区抗逆强、配合力高的父本系。最后，再次祝各位专家节日快乐，阖家幸福，工作顺利！以竭诚欢迎各位专家、种业同仁到“多彩的贵州，爽爽的贵阳”旅游休闲、会友和指导。赋首打油诗《玉见真好》结束值日。

      玉见真好

      极端天气频发生，

      热带种质定乾坤。

      南北融合展神功，

      枝开花头显峥嵘。

      附简要课题组选育的温热自交系和杂交组合：温热玉米苏艾（Suwan-Iodent）群体选育自交系QB5725、QB5746-2具有高配合力、高抗南方锈病、耐高温、品质优和广适等特点。尤其在2021年黄淮海夏播玉米区，南方锈病大爆发，导致我国黄淮海地区的玉米主推品种90%高感，造成玉米减产40%。优良外来种质的引进改良和利用显得十分重要，QB5725组配的5个杂交组合YD819、荟玉6525等在2021年度黄淮海表现高抗南方锈病、品质优和适应性强的特点。2022年度，参加国家黄淮海区域各级试验有12个品种。QB5746-2组配的杂交种康农玉8009已通过2022年湖北省审定，同时参与黄淮海国家续试和生试，同时组配的ZH2221等4个组合正在参加各级试验。

      作者简介：郭向阳，河南滑县人，博士，副研究员；贵州大学作物遗传育种专业硕士生导师；主要从事热带玉米种质改良、创新与应用。

      1）近些年，高温热害、南方锈病和干旱胁迫极端天气事件频发，将热带玉米种质资源评价、鉴定和改良应用，鉴选出一批抗逆强、综合性状好的优异种质资源；构建了抗性强和综合性状优良温热玉米苏艾（Suwan/Iodent）群体和BT（BSSS/Tuxpeno）群体，创制出配合力高、抗逆强、广适和品质优的温热玉米自交系QB5725和QB5746；选育适宜黄淮海区域的广适、高产稳产和品质优的康农玉8009、YD819、荟玉6525等品种/组合。

      2）针对南方玉米感光强、不易制种等问题，将热带玉米种质进行引进、驯化和改良应用，采取“多生态，大群体和渐进式”育种策略，大大驯化和改良了热源的光敏性，降低制种难度，同时，挖掘相关的键遗传区段并开发相关标记，鉴选出热带玉米种质所蕴藏的优势基因资源，并积极进行改良利用，创制出一批适合不同区域应用的优势玉米新种质。

      3）近五年来，先后主持国家自然科学基金地区基金 1 项，农业农村部种质资源精准评价项目 1 项；贵州省自然科学基金项目1项，贵州省科技支撑项目 2 项，贵州省农业厅商业化育种项目 1 项，参与国家基金、省基金、科技支撑等项目 6 项；作为主要完成人，审定国家或省级玉米品种 15 个，其中主持 5个，获得授权发明专利 6 件，植物新品种权 4 件；

      4）先后在 Plant Breeding、Hereditas、作物学报和玉米科学等国内外主流期刊上发表研究论文 60余篇，参编专著 1 部。

      5）入选 2015 年度贵州省高层次创新型“千层次”创新人才。2022 年入选贵州省农业科学院“百人计划”青年领军人才；2021 年在“贵州省首届科技文化节暨贵州省农业科学院第八届青年科技论坛”活动中荣获一等奖。