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康乃尔大学玉米育种概况 宋锡章 黑龙江农业科学院玉米研究中心
康乃尔大学位于美国纽约州的伊萨卡，是美国著名的私立大学之一，其王米育种工作有着悠久的历史。由其玉米育种项目的主要研究内容和育种体系情况，可对美国的玉米育种工作有个一般的了解。纽约州地处美国东北都，面积12．8万平方公里，其境内多山，自然条件复杂，玉米面积为20万ha左右，热量是玉米生长的限制因素。其王米熟期根据需要划分为早、中早、中、晚四组．由于美国东北都的自然条件与玉米带地区有着显著的差别，故玉米带品种很难在当地生产中应用。康乃尔大学玉米育种项目的研究经费是由州、联邦及私人资助三方组成，其育成品种的服务地区为纽约州内不同自然环境的地理区域，而且它的材料在新英格兰的都分地区及美国中北部也有一定的利用价值。 一、研究内容 康乃尔大学的王米育种研究的主要内容如下：迷育早熟，稳定性好，产量高的群体材料和自交系。新育成自交系要具有秆强，抗茎腐病和欧洲玉米螟，生育后期茎叶要有良好的持绿性。 选育高抗茎、叶部病害地自交系材料。育成自交系对大班病、小斑病、眼斑病、炭疽叶班病及灰斑病等叶部病害具有抗性，同时抗炭疽茎腐病。 选育对于食叶性昆虫尤其是欧洲玉米螟具有高水平抗性的群休和自交系。 对选育成自交系的配合力进行测试，同时对具有高产、稳产、适应于纽约州不同生态类型的杂交组合进行鉴定。 对育成的新品并在持续农业生产系统下进行生产潜力的鉴定。日前主要侧重于少耕、密植及低肥条件下的研究，研究商用品种与持续生产系统间的互作，并研究在此系统下对表现型起重要作用的性状及其相应的育种手段，并确定途径的潜在效益。 对利用雄性不育系生产杂交种的应用前景的研究，其中包括不同类型的不育系在不同环境条件下的相对稳定性并确定其育性恢复性，对细胞质雄性不育、小斑病的抗性及胞质多样性间的关系。 对不同病害及欧洲玉米螟抗性的遗传机制及其抗性机理的研究。 二、育种系统概况 1．建立早熟群体 早熟材料一般在稳定性及产量潜力方面表现较差，为了将具有教好的稳定性及产量潜力的玉米带品种种质与纽约州所需要的早熟性结合起来，康乃尔大学设立了群体改良项目．在玉米带属于中早及中熟的具有良好的稳定性和产量性状的优良自交系与一系列美国、加拿大及欧洲最好的早熟自交系用半毕姊妹方式重新组合，通过混合选择法对其早熟性及稳定性进行选择，每经过几轮选择后，就利用自交方法从中选育新的自交系。 2．通过组织培养方法选育早熟系 自交系通过组织培养所产生的再生蜘蛛会产生一系列的变异，利用这种体细胞无性变异，可以对原有优良系进行改良，在以后的自交世代中，田间选择侧重于早熟性，一般在S3、S4或S5代即可获得稳定系，对稳定的早熟系与测验种杂交对其杂种后代进行产量鉴定，以确定该系的配合力． 3．抗叶斑病自交系的选育 纽约州所需材料对叶斑病的抗性是与玉米带地区材料相对而言，一般是熟期较早抗性较差．为了将玉米带种质的抗性引入早熟材料，主要是通过玉米带的抗病晚熟自交系与当地早熟感病系杂交，通过对其杂交种后代的系谱选择来选育早熟、抗病自囱交系，在S4代时对所选材料进行病害接种，并对其整齐度进行鉴定，对植株生长整齐抗病的系进行妹妹交并进行测交． 4．抗螟群体及自交系的选育 康乃尔大学的抗欧洲玉米螟群体是利用具有抗螟性的热带种质与具有抗一代或二代欧洲王米螟和具有较高的茎杆强度的晚熟美国马齿种合成的。为了改良该群体的抗螟性和适应性，来用改良全姊妹系法进行了多轮选择，对其适应性的选择主要是指早熟性、对黑粉（穗）病的抗性、抗根倒伏及降低植株的高度。目前这一群体既有从热带种质中带来的对欧洲王米螟的高抗性，又有对当地条伴的适应性。作为群体改良项目的一都分，从S1家系开始将进行自交选系，或利用群体中的抗螟家系与优良自交系进行口交，经3—4轮回交后开始自交，在S4或S5代，当其趋于稳定并相对具有抗螟性时，进行测交和抗螟性鉴定。 5．多虫抗性群体的建立 通过国际王米小麦改良中心（CIMMT），包括康乃尔大学在内的美国三所大学及几个热带国家的玉米研究组织的合作，一个具有对多种螟虫类害虫具有抗性的群体已经建立，其中包括对欧洲王米螟、西南玉米螟、非洲王米茎螟、甘蔗螟、高梁茎螟等的抗性。尽管不同国家的玉米螟虫的种甚至属都不尽相同，但其危害形式却很相似，所以这一群体的建立较那种单一抗性的群体，会提供较高水平和基础广泛的抗性。该群体包括热带、亚热带三种螟虫抗性的种质，通过S1-S2法进行轮回选择。在CIMMIT通过重组产生的全姊妹系被送往世界的多个试验点进行抗螟性鉴定，每一点将抗性最好的家系自交后将种子返还给CIMMIT以进行下一轮的选择。该群体的抗螟性表现很好，但其适应性欠佳，对此将采用上文提到的与抗叶斑病自交系的选择相似的手段，将此群体的抗虫性转移到适应性强的自交系中去。 6．配合力的鉴定 配合力是自交系及杂交种选育过程中十分重要的一环，通过各种方法选育的S4-S5代自交系都要对其整齐度进行鉴定，对已稳定系在采用姊妹交方式保存的同时，与适当的测验种进行测交以确定其配合力．测验种主要来源于以下4个配合力组：坚秆种型： B14类型；坚杆种型：B37类型；Lancaster型：Mo17型；Iodent类型。 对早熟材料，增加以下3种类型的测验种：早熟Butler型，Wisconsin25型，Clarage型。新选自交系要与所有无血缘关系的配合力组中的一个与其花期相近的测验和杂交，对从外来种植选育而来，血缘不清的自交系，则要与所有配合力组的测验种进行测交，测交后代首先在观察圃（一点次，无重复）中鉴定，从中选取大约一半的杂种，在第二年的鉴定试验中将其进行熟期分组，种两个试验点，每点设三次重复．在此试验中凡表现超过对照商用品种的杂交种便升入区域试验，即在纽约州熟期适宜地区设3－7个点，每点设3次重复。在痛过对抗叶斑病或欧洲玉米螟抗性选择而获得的自交系的测交后代鉴定中，常采用4次重复，其中2次重复用于病原菌及螟虫接种，另两次重复不进行接种． 表现良好的杂种在区域试验中鉴定3年，在此期间对杂交种的被测亲本自交系进行株型、穗形、子粒类型、自身产量、稳定性及熟期的观察，然后根据杂交种鉴定的结果及自交系自身性状，将其中表现最突出的自交系，通冤过纽约州种子改良合作网发放。 7．细胞质雄性不育系的转育 细胞质雄性不育系的转育首先要考虑该自交系在将来以雄性不育系为基础的杂交种生产中的利用价值。转育通过回交完成，即以新选系作为轮回亲本（父本），以带有所需雄性不育胞质的自交系作非轮回亲本（母本），经连续回交选择，即可得到所需的具有雄性不育特性的自交系。
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