玉米自交系選育的研究

玉米自交系選育的研究

首先，我們必須選擇玉米的自交系。選育自交系的方法很多,不管用哪種方法選育自交系,都要根據(jù)選育目標(biāo)并在相應(yīng)的環(huán)境條件下進(jìn)行,經(jīng)過(guò)各個(gè)世代的選育才能達(dá)到預(yù)期效果。如在同等的環(huán)境條件下可以使其經(jīng)濟(jì)性狀不致受地力的影響,而能表現(xiàn)出真正的差別,再經(jīng)過(guò)各世代的選育才能充分表現(xiàn)出某些特殊的適應(yīng)性,如抗病性、抗旱性、抗倒性、耐陰性、耐濕性等。各世代的選育常采用系譜法,使自交系基因進(jìn)一步純和。通過(guò)各世代的選優(yōu)淘劣,選育出優(yōu)良的自交系。1傳統(tǒng)光譜法的繁殖方法1.1優(yōu)良單株的選擇和引進(jìn)根據(jù)育種目標(biāo)預(yù)選的基本材料各種植一個(gè)小區(qū),種植群體的大小視其遺傳組成的復(fù)雜程度而定。遺傳基礎(chǔ)比較復(fù)雜的材料或選擇由多基因控制的性狀,種植群體要相應(yīng)較大,以提高選擇幾率。一般品種或綜合雜交種等基本材料的群體不少于100~200株,單交種及其他遺傳組成相對(duì)簡(jiǎn)單的材料可適當(dāng)減少。在整個(gè)生育期間,對(duì)每一基本材料都應(yīng)做詳細(xì)的觀察記載,以便從中選出符合育種目標(biāo)要求的優(yōu)良單株(基本株S0),于開(kāi)花時(shí)進(jìn)行套袋自交。選擇基本株的多少對(duì)中選率有很大關(guān)系。一般情況下,基本株數(shù)越多,中選率也就越大。為了選株準(zhǔn)確,在乳熟期至蠟熟期還必須對(duì)已自交的基本株再次進(jìn)行嚴(yán)格選擇,淘汰抗病性差、抗逆性不強(qiáng)、生長(zhǎng)勢(shì)差、性狀不良、生產(chǎn)力低的植株;對(duì)中選的自交單株表現(xiàn)突出的優(yōu)良性狀要在授粉紙牌或記載本上簡(jiǎn)要記載;收獲后進(jìn)行穗部性狀考種,淘汰劣穗和病穗,選留優(yōu)穗。中選果穗單穗脫粒、編號(hào),儲(chǔ)存。1.2穗行選擇、選留和補(bǔ)留將上一年選留的自交單穗種子,每穗各播種一行(穗行)或一個(gè)小區(qū),每穗種30~50株。來(lái)自同一基本材料的各個(gè)自交穗相鄰種植,以便比較和選擇。生長(zhǎng)出來(lái)的植株即為自交第一代(S1)植株。由于玉米S1代植株的性狀分離十分明顯,不但表現(xiàn)在穗行間的差異極大,就是在穗行內(nèi)的個(gè)體間也表現(xiàn)一定程度的分離。因此,S1代應(yīng)著重在穗行間進(jìn)行選擇。在當(dāng)選的穗行內(nèi),再選株套袋自交。S1代的選留標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以健壯、抗病、株型好、生育期適宜為主,并兼顧其他優(yōu)良的農(nóng)藝性狀。選擇務(wù)求嚴(yán)格,選留的穗行不要過(guò)多,一般淘汰的穗行約占1/2到2/3。收獲后進(jìn)行穗部性狀考種,選留穗大、穗行數(shù)和行粒數(shù)較多、子粒長(zhǎng)、排列緊密整齊、出籽率高、無(wú)病蟲害和品質(zhì)優(yōu)良的果穗,淘汰劣穗和病穗,然后根據(jù)田間穗行評(píng)選和單株性狀記載進(jìn)行綜合評(píng)定與選擇,并將中選果穗編號(hào)。S1代的每一中選穗行一般選留3~5個(gè)自交單穗,供下年繼續(xù)選育。有的在每一中選穗行中選留2~3個(gè),也有的只選留一個(gè)自交穗。選留自交穗的多少,根據(jù)育種目標(biāo)和穗行內(nèi)的分離情況而定。1.3選擇適宜的穗行將上一年選留的S1代植株的自交果穗仍按穗行相鄰種植。每一自交單穗一般種植20~30株,生長(zhǎng)出來(lái)的植株即為自交二代(S2)植株。在育種工作中,通常在姊妹行間只選留那些在形態(tài)上各有特點(diǎn)的穗行,對(duì)形態(tài)相似的穗行只保留其中一個(gè)。S2代生長(zhǎng)勢(shì)會(huì)繼續(xù)下降,性狀也繼續(xù)分離,在苗期、生育中期和蠟熟期,根據(jù)抗病、健壯、株型、生育期等主要性狀的表現(xiàn)進(jìn)行3~4次選擇。一般在中選穗行內(nèi)先選出8~10株進(jìn)行自交,至蠟熟期再進(jìn)行一次嚴(yán)格評(píng)選。根據(jù)育種目標(biāo)不僅要淘汰較差的穗行,在中選穗行內(nèi)也需再淘汰性狀不符合要求的自交單株。對(duì)中選單株的優(yōu)良性狀要詳細(xì)記載,收獲后進(jìn)行穗部性狀考種,然后綜合評(píng)定決選3~5個(gè)或1~2個(gè)自交單穗,供下年繼續(xù)選育。1.4自交系選育原則S3代及以后各代的選擇與S2代基本相同,但要較多注意系內(nèi)株間的整齊度。一般S3代以后系內(nèi)各種性狀逐漸趨向穩(wěn)定,不再出現(xiàn)較大的分離,繼續(xù)自交和定向選擇,便能加速性狀的穩(wěn)定。在S3代以前主要是根據(jù)植株各種性狀的表現(xiàn)進(jìn)行選擇,這在改進(jìn)自交系的形態(tài)、生理功能及其自身的產(chǎn)量方面有明顯效果。選育自交系的最終目的在于能配制顯著增產(chǎn)的優(yōu)良雜交種,所以除注意外部特征外,還要特別注意自交系在配制雜交種時(shí)所能表現(xiàn)的產(chǎn)量水平,即其配合力的高低。若在自交早代沒(méi)有測(cè)定配合力,在S3代就可對(duì)每個(gè)穗行進(jìn)行測(cè)定,以作為評(píng)定自交系優(yōu)劣的重要依據(jù)。在自交系選育過(guò)程中,系間和系內(nèi)的選擇或淘汰都應(yīng)根據(jù)育種目標(biāo)的要求嚴(yán)格進(jìn)行,以減少選育的盲目性。苗期、生育中期和蠟熟期3次選擇,以蠟熟期為重點(diǎn),各次選擇都應(yīng)按優(yōu)者多選、差者少選、劣者大量淘汰的原則進(jìn)行。上述各代群體大小、自交株數(shù)和選留穗數(shù)多少等只作為選育工作中的參考。在實(shí)踐中還應(yīng)根據(jù)選育目標(biāo)和材料以及經(jīng)驗(yàn)等靈活掌握,以提高選育的效果。此外,在選育過(guò)程中準(zhǔn)確地記錄所選株系的系譜關(guān)系,對(duì)正確進(jìn)行選擇也很重要。2自交株種設(shè)置改良系譜法是從系譜法演變而來(lái)。具體方法是早期世代自交,不分穗行種植,而且將自交入選果穗的種子等量混合種植,到晚代才嚴(yán)格選擇自交單株種成穗行,進(jìn)行配合力測(cè)定。這種方法有效地增加了入選基因型的數(shù)目,同時(shí)增加了對(duì)單株的選擇壓力,對(duì)提高抗性和獲得目標(biāo)基因型有利。2.1群體s0種植通過(guò)各種手段育成的基礎(chǔ)材料均為群體(S0),因?yàn)樗鼈兌际请s合體,所以,群體(S0)種植面積也不需太大,種植20~30株即可。因S0代在雜合狀態(tài)下,性狀沒(méi)有產(chǎn)生較大的分離,在授粉期,隨機(jī)自交10~20穗。成熟后收獲,混合脫粒,作為S1代的選系材料。2.2小區(qū)株數(shù)的確定群體S0基因型的雜合個(gè)體100%,經(jīng)過(guò)自交基因型的純合子與雜合子比例為S1代50∶50,S2代75∶25,S3代87.5∶12.5,S4代93.75∶6.25,S5代96.875∶3.125,S6代98.44∶1.56。經(jīng)過(guò)連續(xù)自交,基因型由較大分離逐漸趨于純合。改良系譜法由于不單系種植,群體的面積要相應(yīng)加大,小區(qū)面積40m2左右。小區(qū)株數(shù)在300株以上,以便加大選擇幾率。此期的選擇是關(guān)鍵時(shí)期。大體可分兩個(gè)時(shí)期去選擇:一是授粉期,這時(shí)期一定要多授粉,凡是株型差不多的都要自交授粉,以防把分離出來(lái)的好的株系丟掉;二是收獲期,收獲前將自交的果穗全部扒開(kāi),按著育種目標(biāo)細(xì)致選擇,每小區(qū)選10~30穗,中選果穗按區(qū)分裝,晾干后混合脫粒,留作下一代種植用種。雖然將子?；煸谝黄?但它們是自交后的個(gè)體(系),不是雜合體。脫粒要脫中選果穗中部子粒,混合后留作下一代種植。S5代基因型接近純合,性狀趨于穩(wěn)定,收獲時(shí)每小區(qū)選5~20穗,每穗都要單脫、單裝,寫好系號(hào),留作下一代單系種植。2.3株內(nèi)選擇與補(bǔ)種由于前幾代只注重了性狀和抗性的選擇,在性狀趨于穩(wěn)定的情況下,進(jìn)行配合力測(cè)定。S5代的中選系(穗),每系種一行為S6代,行長(zhǎng)3m左右,每行15株左右。開(kāi)花期在每一個(gè)穗行選最優(yōu)的植株,自交3~5株。收獲前對(duì)各系行進(jìn)行一次嚴(yán)格的選擇和淘汰,凡是系內(nèi)株間不整齊、不抗病、不抗倒、雌雄不協(xié)調(diào)、農(nóng)藝性狀不好的系全部淘汰。收獲期間的選擇,首先選擇3穗自交株,農(nóng)藝性狀符合育種目標(biāo)、根系發(fā)達(dá)、莖稈健壯、抗病、果穗大,結(jié)實(shí)性好、子粒長(zhǎng)、穗行勻。中選者的自交穗留下一代種植。2.4配合力高的格局S7、S8代材料加代自交,純合穩(wěn)定。觀察各系的配合力結(jié)果,配合力高的中選保留,其余系淘汰。此法與系譜法相比,能有效地增加入選基因型的數(shù)目,同時(shí)增加了對(duì)單株的選擇壓力,對(duì)提高抗性、獲得目標(biāo)基因型有利,并且簡(jiǎn)單明了,省時(shí)、省地、省工。3高配合力自交系的測(cè)交原測(cè)配方法一般是以S6代系為母本,用穩(wěn)定的骨干系作父本進(jìn)行測(cè)配。按照Reid×Lancaster、Reid×黃改系、Reid×旅系、Reid×P群(78599類群)、Reid×Suwan、Lancaster×黃改系、Lancaster×旅系、Lancaster×P群、Lancaster×Suwan、黃改系×P群、旅系×P群等模式進(jìn)行組配。測(cè)配的目的一是摸清該系屬于哪種類群;二是從中選育高配合力自交系的單系;三是選育最優(yōu)的雜交組合。以改良系譜法選育的自交系為例進(jìn)行測(cè)交,一般S6代測(cè)配。S6代每個(gè)單系種植一行,每行留苗30株左右。從中選生長(zhǎng)健壯、抗病性強(qiáng)、雌雄協(xié)調(diào)的優(yōu)良單株。每系選3~5株自交,其余的作測(cè)交種的母本,每系測(cè)配10~20穗(測(cè)交種)。收獲時(shí),中選的單系、測(cè)交種全部收獲,寫好標(biāo)牌,標(biāo)牌上標(biāo)明“母本×父本”的小區(qū)號(hào),與收獲的種子放在一起,最好放入同一紗網(wǎng)袋內(nèi),一個(gè)袋內(nèi)一個(gè)品種,單獨(dú)晾曬、單獨(dú)脫粒、單貯藏,以備來(lái)年參加初比試驗(yàn)用種。初比試驗(yàn)即第一次參加試驗(yàn)的品種,初比試驗(yàn)也叫測(cè)交試驗(yàn)、鑒比試驗(yàn)。對(duì)于系內(nèi)農(nóng)藝性狀不整齊、抗病性差的系全部淘汰,系內(nèi)自交和測(cè)交的種子全部淘汰,不再保留,以便減少工作量。此種測(cè)配法存在以下不足:一是測(cè)交的組合少,因受系內(nèi)株數(shù)的限制,每個(gè)類群測(cè)不了一兩個(gè)就沒(méi)有了,在同一類群不同自交系的配合力是不相同的,它配出的雜交種優(yōu)勢(shì)也是不一致的,由于配的少,往往會(huì)把配合力高的系淘汰掉;二是由于花期不協(xié)調(diào),有些組合配不上,又要淘汰些組合;三是隨機(jī)測(cè)配重復(fù)的組合較多;四是測(cè)交株在自交系行間,不能保證測(cè)交種子純度;五是收獲時(shí)往往出現(xiàn)種子錯(cuò)放,自交的放在測(cè)交種子里,測(cè)交種子出現(xiàn)在自交種子里。4粉區(qū)和授粉區(qū)為解決上述不足,采用兩區(qū)法種植測(cè)配方法。兩區(qū)即采粉區(qū)和授粉區(qū)。采粉區(qū)包括所有作父本的小區(qū)。如S6代的單系等,分別種在一個(gè)區(qū)內(nèi),進(jìn)行自交和采粉用。授粉區(qū)指作母本的所有骨干自交系,分別種在一個(gè)區(qū)內(nèi),進(jìn)行抽雄,測(cè)交授粉。用以解決多做測(cè)交組合、減少重復(fù)、不錯(cuò)不亂的問(wèn)題4.1采粉區(qū)自交系的確定(1)選定作母本的自交系若干個(gè)。主要選一般配合力高、不同類型的自交系和根據(jù)需要定向選擇的自交系。(2)在播種前先計(jì)劃測(cè)交組合。根據(jù)采粉區(qū)(父本)種植的自交系與母本需要和某個(gè)自交系雜交,按照雜交模式做好測(cè)交組合計(jì)劃。(3)按照測(cè)交組合計(jì)劃,分品種(系)統(tǒng)計(jì)出每個(gè)品種(系)的需要種植面積,一般該面積比實(shí)際面積要多出10%,以防受出苗、花期等不良情況影響。4.2適時(shí)播種,適當(dāng)播種(1)在播種前將采粉區(qū)和授粉區(qū)種子按計(jì)劃順序,每一個(gè)品種(系)裝入一個(gè)小袋,編好小區(qū)號(hào),以備播種。將采粉區(qū)和授粉區(qū)的地面整平整細(xì),按計(jì)劃畫好區(qū),在適宜的時(shí)期,適時(shí)播種。(2)兩區(qū)播種最好同一天完成,播種要細(xì)致,下種不錯(cuò)不亂。播種質(zhì)量既不要過(guò)深,也不要過(guò)淺,覆土深度3~5cm為宜,將種子種入濕土中,一次播種保全苗。采粉區(qū)按計(jì)劃順序播種,以便采粉時(shí)查找方便。種植小區(qū)每品種(系)種一行,行長(zhǎng)3m,每行15株左右。授粉區(qū)也按計(jì)劃順序播種,種植小區(qū)面積按計(jì)劃測(cè)交種多少而定,行數(shù)多少不一,授粉區(qū)的播種不一定都一天種完,有的品種要分2次或3次播種,以便使其父母本相遇良好。4.3這兩個(gè)區(qū)域的農(nóng)業(yè)用地兩區(qū)的田間管理力求一致。在施足基肥的基礎(chǔ)上,播種時(shí)要用復(fù)合肥作種肥,在拔節(jié)期要追施氮肥,一旦墑情不足時(shí)要及時(shí)澆水。田間要經(jīng)常除草。4.4羊肉袋的授粉(1)當(dāng)授粉區(qū)自交系雄穗露出苞葉但沒(méi)有散粉時(shí),將雄穗全部拔掉,確保安全授粉。當(dāng)雌穗從葉腋中伸出還沒(méi)有吐絲時(shí),用8cm×16cm的小袋將雌穗套住;雌穗吐出花絲,父本也開(kāi)花散粉時(shí),在授粉的頭一天下午,把需要授粉的花絲全部剪斷,與苞葉齊或剪掉少部分苞葉均可;第二天上午花絲長(zhǎng)出2~3cm正好授粉,授粉前換袋,將8cm×16cm的羊皮小紙袋換成11cm×20cm的羊皮大紙袋;當(dāng)采粉區(qū)的父本花粉采下時(shí),把花粉控入花粉袋的一角,將袋口折上,以防花粉流出,同時(shí),在花粉袋上用不褪色的碳素筆寫上該花粉的區(qū)號(hào)名稱;按照測(cè)配計(jì)劃,將父本紙袋內(nèi)的花粉授在母本區(qū)相應(yīng)的雌穗上,紙袋互換,使花粉均勻地撒在花絲上,用大頭針將袋固定在雌穗苞葉上,以免授上其他的花粉影響種子純度;授粉后用6B鉛筆或特種鉛筆在果穗上一節(jié)的葉鞘上寫上母本區(qū)號(hào)乘父本區(qū)號(hào),以便查找組合。(2)采粉區(qū)在花期自交3~5穗,必要時(shí)可全部自交。當(dāng)授粉區(qū)雌穗需要授粉時(shí),將作父本植株開(kāi)花的雄穗用11cm×20cm的羊皮大紙袋套住進(jìn)行采粉。一般是頭天下午套,第二天上午采粉。采粉的同時(shí)將紙袋折上,防止花粉外流和外來(lái)花粉進(jìn)入,并且在紙袋上用不掉色的碳素筆或鉛筆寫清楚母本區(qū)號(hào)和父本區(qū)號(hào),以便查找相應(yīng)授粉的母本小區(qū)和新采來(lái)的父本花粉,不錯(cuò)不亂。4.5下一年度比試驗(yàn)小區(qū)號(hào),內(nèi)容規(guī)范,圍繞土地指標(biāo)進(jìn)行整理。首先就是對(duì)于本區(qū)的種子,(1)采粉區(qū)(自交區(qū))的種子成熟后,按品種(系)將自交的果穗收獲,每品種(系)裝入一個(gè)紗網(wǎng)袋中,再用塑料牌或牛皮紙牌寫上本區(qū)號(hào),放入袋中,將口栓緊,以防掉出袋外。分品種晾曬、脫粒、裝袋,將區(qū)號(hào)翻譯成原有名字,登記儲(chǔ)藏。(2)授粉區(qū)的測(cè)交種子成熟后,一人收獲,一人寫標(biāo)牌,標(biāo)牌上寫母本區(qū)號(hào)×父本區(qū)號(hào),此號(hào)要與收獲株莖稈葉鞘上區(qū)號(hào)相同。將寫好的標(biāo)牌和測(cè)交種果穗放在同一個(gè)紗網(wǎng)袋中,將口栓緊。晾曬時(shí)將各測(cè)交種放在一起晾曬,不要與自交的種子混在一起。脫粒時(shí)每一個(gè)測(cè)交種脫的粒放在一個(gè)袋中,同時(shí)把標(biāo)牌也放在內(nèi),將口栓緊,繼續(xù)晾曬,直至晾干為止。將晾干的測(cè)交種子登記,翻譯成原名,進(jìn)行排序。在測(cè)交種中每間隔9個(gè)品種加一個(gè)對(duì)照種,再重新排序。這個(gè)序號(hào)就是下一年初比試驗(yàn)的小區(qū)號(hào)。將晾干的紗網(wǎng)袋中的種子倒入牛皮紙袋中,袋面上寫上初比試驗(yàn)的小區(qū)號(hào),按順序裝入種子箱內(nèi),進(jìn)行儲(chǔ)藏,以備下年初比試驗(yàn)用。兩區(qū)法種植測(cè)配方法,自交和測(cè)交種子徹底分開(kāi),不錯(cuò)不亂,不易混雜;到采粉區(qū)采粉,花粉量足,使母本受精結(jié)實(shí)飽滿;有計(jì)劃地確定測(cè)交種,測(cè)交種個(gè)數(shù)增多