大品种之所以是大品种
原创 CrazyMaize 智种网NOVOSEED 2023-05-18
文|姜立雁
编辑|Cam
来源|智种网育种大会
封面来源|IC photo
正确地面对种业的困境
社会的发展使得每个行业都难,当然也包括玉米育种。
在只有品种审定才能是市场准入的情况下,我们是参加各种试验,却很少能参予审定,感觉很难。审定放开了,品种井喷多了不值钱,感觉到更难。
什么原因造成如此现状,竞争!
竞争与压力无处不在,有中国移动就有中国电信,有中国石油就有 Sinopec,有美团外卖就有饿了么,有工商银行就有农、建等一堆银行和它相伴存在,一切都是有得有失,在享受别人由于竞争带来实惠的时候,也要承担为他人的便利而需要付出的辛苦,有人的地方就有社会,有社会的在方就有竞争,都没办法逃脱。
当我们难过的要死的时候,就是机会要来的时候
现在困难阶段的坚持就是对未来机会的拥有。一个人是否成功也在于对一个行业多年有价值的积淀和坚持,每个行业都是精英式的竞争,不要把不了解的行业的人看的很傻,新手最多的只是勇气,与其放弃地逃跑,不如放手一搏突破地前进。
一个育种单位能否成功的几个方面
1)对当前当地资源改良及利用是否成功
有人说一个育种单位能否成功是资金问题,我觉得不全是,有时我们发现我们成功创制一个核心骨干并没有需要太多的经费,有时投了千万也没有结果,如果说资金是成功的绝对保证,那这个社会上钱多的人有都是,投入多少都没有问题,但谁能保证有好的东西产生,育种有时候是可遇而不可求的。
所以评价一个育种单位是否成功根本的还是要落在当地资源改良创制上,不管你投入了多少资金,要看最后的结果,所以像L201,M54,S121,沈3336,C8605-2,丹598 等等都给所在单位带来了效益与声誉。
资源利用上:我院通单24(7884X7922)就是一个例子,在335 之前绝对是大品种,但是与335 还是存在资源层面上的差异,当时的效益也是很可观的。
2)是否形成了个核心团队并持续不变地坚持
玉米育种是一项目事业,需要多年不变的坚持,团队更有持久的保证,不会因为一个或几个人的离去而改变初衷。国内育种最大的问题是不能像国外大公司那样,多年始终不变地朝着一个方向坚持积累前进。
有些国外专家认知国内的育种家很厉害,从头干到尾,其不知他们的崇拜确实我们的无奈,一个国外的大公司也就是一套人马,我们单位就是六个课题,多者 6-7 人,少者 2-3 人就烧钱开动,国内就这打法,几年后不行就散伙,没等积淀成形就烟消云散了,反复地蜻蜓点水般地来了又去,钱没了产出的都是一些半成品,几年后就扔没了。国外几年一轮的提升,国内的黄改,旅系还是慢慢地没有方向。
3)是否形成较系统完善理论观点
多年来我们一直都是看谁跑的快就跟谁跑,各种方向,各种方式的跑法,跑得我们上气不接下气,都跑乱了套,也没跑出什么特点。
在这个过程中尽管也选育出了一些品种,但有些还没有形成自已的特色突破,问题在哪?就是没有自已的理论体系,不精准也不清晰。李连杰和李小龙的区别在哪里?关键是李小龙形成了自已的理论体系,创立了截拳道,李连杰充其量是一个武术爱好者。
育种的部分想法观点
1)组材料原则与方法
A:玉米品种是以丰富的内在支持对多变环境的适应
无论张世煌的AB 群还是先锋的 S-NS 都尽可能地包容了更多的种质。两群论中A 群有 PA、BSSS、LRC,B 群包含 PB、SPT、LAC。如果在一个品种中能组装这两个群所设想的,就囊括了所有可知的种质资源。事实上玉米品种也经历着由简单到复杂的发展过程。
早期曾有人提出一个名词叫拉大网,就是选用一个最好的自交系与手中所有的材料进行组配,希望能有好的收获,这个方面在早期是可行的,原因是早期的玉米资源较单一简单,就如一个镙母与一个镙帽一样,只要能吻合就较好,随着资源的发展,现在的资源被育种者以各种理由改的天昏地暗,其成份也是纵横交错阴晴不定,这种情况下用一个单一成份的材料去没有目标的寻找就太难了,所以现在这个方法基本上也没有人再采用。
丰富的外来种质可能打破原有的限制,昌七之中加入了S901 打破原有的限制,使得这个材料成为黄改的顶级资源。当年的东单60 母本A801 也是9046 之中加入了墨白种质才与众不同。有的老师改黄旅结果进展很慢,后期加入PB 种质,激发出更多的优良性状。
同样屠洪刚把戏曲的唱法引入了流行歌曲才有了江山无限和精忠报国,当年唱咚不啦的周鹏到各地采风引入新唱法才有后来的萨顶顶和万物生,引入数码技术才使得柯达胶卷成为历史,智能手机使得摩托罗拉暗然离场,事情是相通的,干掉康师傅的不是老坛酸菜,而是美团外卖和饿了么?所以外来的内容对行业的冲击是巨大的,只有你不断地丰富才有存在的可能。
B:群内极强的杂种优势是构成核心种质的基础
一次去济南开会,当时听严建兵的一个观点,两个骨干系为什么没能选育出超过双亲的材料。就是一个材料的有利基因大部分被另一个材料所包含,二者重叠的太多,互补的太少,你缺少的是我不足的,我富有的也是你盈余的,只有群内互补很完美的才有可能创造好的资源。
这个观点在很早之前就已被利用,只是没有人总结性说明,比如 C8605 =7922×5003=四单22 ,通过张老师数值化系谱可以知道 7922 与 5003 都属于A群。通单24 = 7884×7922,而竖63 与 7884 可以说是近缘系, 竖63.7922就是由竖63×7922 而来相当于通单24 的二环系,这个材料组合出很多的好品种,同理昌七-2也是由昌单七号品种选育而来的,在数值化系谱是可以看出这个材料有可能是黄改与兰卡的后代,同样我也接受郑58是由478与340而来,这些都说明群内强杂种优势就是构成核心种质的基础。
C: 群内极强的杂种优势是构成核心种质的基础
如果这个总结是正确的,那么就可以为很多育种人找到一个可以把握的标准,从此不再迷茫与困惑。但是一但这样的材料选定后由于内在互补性很好就很难再进行改良,所以目前L201,郑58、C8605-2、昌七等都很难改。
吉 853 是由黄早四与 330 改良的,当时有人说是想利用黄早四与 330 成为一个品种。而 H21 是由黄早四与 H84 选育而来,当时据刘恩训老师介绍黄早四与 H84 果穗很大优势很强,这个也是为什么吉 853 与 7884 能成为吉单 303 这个品种的基本原因。
D:多优势模式
玉米育种是由原始简单的自交系确立了基础的模式,然后不断地完善地向高级发展,玉米品种是多种优势的结合体。
如最原始的组合烟单14 = 黄早四 ×Mo17,后来利用了330 与黄早四改良选育出吉853,重新组合为吉单180= Mo17 × 吉853,再后来利用Mo17 ×8112 选育出W9706,然后再与吉853 组合成吉单261。同样在烟单14= 黄早四 ×Mo17模式中,只有一种优势,就是黄早四与MO17 的杂交优势,在吉单180 = Mo17 × 吉853,可以分解出二个优势,那就是Mo17 与黄早四优势及Mo17 与330 的二种优势(吉853 = 黄早四 ×330),如此可以在很多品种中找到三种优势、四种优势、五种优势、六种优势,六种优势就是最高境界,就是说构成所有的材料之间都有优势,如构母本的二个材料之间有强优势,构成父本的二个材料之间有强优势,并且构成母本的二个材料分别与父本的二个材料之间仍有优势。
郑单 958 就基本上符合这个模式,如果郑58 是由478 与340 而来,昌7 是由黄早四与M017 而来,那么首先在群内都有优势,就是二个优势了,478 与黄早四有优势是第三个优势,478 与M017 是瑞德与兰卡,也不会差到哪里去,应当优势较强,是第四个优势,同理340 与黄早四优势不强,也算可以,340与M017的优势就很强应当是第五优势,所以这是个十分精典的组合,极其完美。
多种优势与组成的丰富可以支持广适的外在表现,有三点表现:
第一:由于双亲都是由强优势中产生,所以可选出一般配合力高、穗大的核心种质最终提高产量。
第二:实现超亲早熟,吉单27 母本四-287 在当地是7 月21 开花,父本四-144 是7 月29日开花,理论上二者的花期应当在7 月25 号,但实际上吉单27 的花期在7 月19 日,比理论上提前了7 天,二个亲本都具有较晚的熟期,其杂交种的熟期又进入前一生育期,既为有下一个熟期的产量又有上一个熟期的早熟,这样的品种就很难超越,所以只有多优势配合的十分完美的组合才能有此特性。
第三:在生产上有一种提法是就是伴侣品种,就是不同的品种混种,通过花粉直感的作用,一个品种的花粉对另一个品种的产量有很好的促进作用,据材料记载有的伴侣品种最高可增产17%。
为什么一个品种花粉对另外一个品种产量有作用,个人理解就是相当于自交与杂交的作用,一个品种结构简单如烟单14那形成花粉给自已自交的可能性就大,如果一个品种结构复杂,如郑单958那杂交的可能性高,所以多优势的品种除了内在的优势增产外,外在的花粉直感增产的条件也十分优越。
一个品种的产量表现在内在的多优势互补的强优势、双亲的超大果穗的高遗传力、超亲早熟与外在的伴侣品种的花粉直感的共同作用结果。
2)后代分离选择
A:反对大量做改良组合小群体分离的做法
我们老的传统育种方法就是当年做杂交,第二年F1 种1行,大概10 株,自交授粉,秋季全收,总计10 个果穗,第三年F2 每果穗种1行,每行10 株,总计F2 是100 株,然后选择淘汰,入选果穗每次都种1行,每行10 株,每次都如此重复进行,这种做法的小群体就比如是树干,然后在有限的材料中选择相对较好的成为主干,再细分枝干,一直到树冠,若干年后形成一批稳定姊妹系,然后通测一遍,不行就淘汰完事,下一个轮回重来过,这种方法是错误的。主要原因是F2 群体量不足,不能保证最佳单株的出现及入选。玉米自交分离是2 的20 次方,大概是1,048,576 组合数,而一个改良组合后代分离只是种在百株以内,基本上是断了成功的可能。利用F2有限的株数分离来承担未来出好系的重任是不负责任的。
所以主张反过来由大群体的树冠到树干的分离方法,F2 大群体,筛选最佳性状单株,不断集中,不断淘汰,最后形成可用的骨干成功。
B:上一级质量决定下一级价值,一选定乾坤
为什么一定要用大群体?任何的选择上就是上一级的质量决定下一级的价值,F2入选株的质量决定你所有未来的选择是否有意义。如果没有保证有好材料出现的规模,后代所有分离都没有价值,而这种不良残缺的材料在后天没有可修饰完善的机会,一个不好的材料不可能选着选着就好了,所以F2是重中之重,成与不成就在此一选,一选定乾坤。
我们最大的问题是最好的那一粒种籽没能有机会种到田间的遗憾。
个人觉得一个群内无优势者5千株,优势强者最少应在1万株,否则没有意义。
C:负相关优良性状相连锁
越来越多的育种者认识到大群体的重要性,当分离群体越来越大又不可能全部材料入选时,就要有取舍,哪些要哪些不要,就需要有标准。
群体后代常会看到有些材料是没有特点的存在,这样的材料估计也不会有好的表现。相反像郑58 这样又矮又高产的材料特点明显,才可能创造突破。于是通过观察会发现有些材料熟期早果穗很大,有些熟期早但生物量很高,果穗很长但是有限结荚习性不秃尖,茎秆很细果穗却很粗大,硬粒但粒很深,果穗粗行多轴很细,产量很高降水很快,株高高但抗倒伏,适合耐密但果穗很粗大等等。比如一般来讲短穗多是有限结荚习性的材料封顶性好,而长穗容易秃尖,但M017 不是这样,不但穗长还不秃尖,所以组配后表现出稳定的产量。如果大家仔细观察也会发现4CV 有点小秃尖,但相对果穗较长,应当属于是亚有限的那种程度,如能把4CV 进一步果穗拉长并且转育成有限结荚习性的材料,可能会成功。相反如果把4CV 的穗改长了,但秃尖很大那就失败了。而上面所说的这些是负相关的优良性状,一但多个优良性状相连锁聚合在一个材料上,这个材料就会有突出的表现。
为什么一定要强调这一点呢?育种真正的目的是为了聚合更多的负相关的优良性状相连锁才能创造出一个全新的突破,如因为晚熟了才高产这样顺式加强的资源并没有太大的意义。
所以可利用负相关的优良性状相连锁作为选择标准,效果可能会好。
D:刀选(选择性保留或授粉)
一个材料分离的后代究竟有多少好材料?理论上是一个纯合的材料是2的20次方分之一的概率,就是1048576分之一,而我们种的几十株、几百株材料确寄存了我们满满的希望,这是一件多么难的事,既便是我们种了1万株的分离群体,并且个体间发育的都很好,完全地表达了材料内在的属性,那也是百分之一的概率,所以我们种下的材料干掉99%都不过份,只不过我们不知道这个劲该怎么使,如果真是这样那样我们就直接淘汰50%也是可以的吧?那么怎么淘汰?
就是用刀砍掉,刀选,但是这个刀选是有前提的,必须是高密度,否则没有选择的意义。
关于高密度有很多人不同意这个做法,有人认为高密度不科学,原因是F1自交,F2疯狂分离,按照分离规律50%是杂合的,而高密度条件下,杂合的表现出更好的优势,纯合的竞争能力差而入选的概率低,事实上确实存在这个影响,入选高大的材料稳定性差,一些弱小的纯合度较高的又不太好把握,那么该如何用高密度选择的方法要求回避这个方法的不足,同时还能选出纯合度较高的材料,那么解决的办法就是回交一次,让你改良的材料75%是纯合的,留下25%表现出优势与竞争能力,从而实现高密度选择,这样的后代只要是表现出较原材料优势的性状就可入选,相反弱小不如意的就可以淘汰,那么什么时候淘汰呢?
一般的情况下是在授粉前当雄穗要抽出时就可以,原因是当雄穗抽出时整个株高已固定,全株的性状也已成型,这个时候还没有发育成熟的材料后期也很难入选。
同时个人一直是这样认为杂交后代的材料先抽丝的前10%的重要性好于后90%,那种由于晚才高产的材料本身也没有意义,我们的目标是不断地追寻更多的负相关优良性状相连锁,其中最主要的就是早熟高产,晚的发育迟的弱的统统淘汰。
这其中会有人怀疑在授粉前除去大部分植株,有些材料后期就失去了恶劣环境的选择压力而不科学,我是这样认为的,一个材料自身积累的优势是从出苗到授粉前的时光,不可能是一个极弱的小株在最后40多天里长的一飞冲天,所以先天的差异在后天里会得到顺式的加强,前期的逆境竞争已完成,弱的差的就要淘汰,有的人会认为这种做法很主观,但我们想想,我们每年种的分离群体不可能都入选进入测配程序,比如说我们种了一个1万株的群体,最后我们能把这一万株全测了吗?回答是不可能,很少有人这样做,那常规的做法是什么?就是选择期中的一部分,至于入选多少,这个因人因这个材料的重要程度而异,有的可能入选上千株,有的可能是上百株或都几十株,那么这些入选的标准是什么?就是个人心中好材料的标准,就是多年的经验,多年的经验告诉我们那些本来就不行的弱株与劣株根本就没有价值,就应早早的淘汰,从而减轻负担,有人说那你除去大部分材料后,有些材料近有些材料远,那后来的时日里个体的条件就不一样,这个只是人为的猜测吧,好材料的分布也是趋于等距的,没有听说好材料就是聚堆,等砍完了就差不多了,试过你就会知道。
刀选法的目的就是在大群体要求下是减少工作内容,大群体是没有办法避开的需要,有限的人力与资金难以承受,如果让育种者去授粉,有些材料在套袋时就会被淘汰掉,这个是授粉工人不能完成的,所以由育种者刀选除去不良株,让授粉的目标更清晰,如果不除于弱株劣株授粉人员会至于这些坏材料上更多的精力,增加工作量不说,好材料的质量也会受到影响;另外这种方法前期高密选择出抗逆性,后期除去大部分材料的限制影响,充分发挥个体的功能,有利于选择丰产性状,一年内选择二个性状有利于实现优良性状的相连锁,这一点就比自交后稀植选性状,然后到海南高密选抗逆性要好的多,因为二年二地二个性状不一定就如人意地结合在一起,相反高密度与刀选就好的多。
刀选育是一个选择性标记保留的作法,如果不愿采用极端的刀选也可用标记法,到淘宝上买绑蔓器,喜欢的单株高做上标记,由授粉工作根据标记进行授粉。也有的老师从出苗就开始标记,后期由授粉工人根据叶片上标记最多的进行授粉,还有就是别袋标记法,由育种者本人去F2田间选择,看好的就把小袋别在上面作为入选标记,由后面的工作确定完成,这些也都是很好的做法。
3)测试方法
如果条件允许,尽可能多的测;如果条件不允许那怎么办?就是加密实验,一般的品种种到8万株以上,只要果穗大小均匀,无秃尖,基本上抗性就过关了,再复杂的环境也没有由于植株相近竞争更难受的了。
(未完待续)