玉米育种常识

玉米

什么叫玉米杂交种？为什么要推广种植玉米杂交种？

用两个或两个以上性状优良、遗传性差异大的玉米自交系或品种进行杂交，所得的后代就是杂交种。

推广种植玉米杂交种的目的，是为了提高单位面积产量。农家品种是一个复杂的群体，生长总不那么整齐，产量受到一定限制。而杂交品种的产生，是根据生产发展的需要，经过人为地定向培育而成。且亲本的繁殖及杂交种的配制都经过合理规划，严格的隔离，精细的去劣去杂。因此，玉米杂交种不同于普通品种，具有明显的杂种优势：

（1）产量高，增产幅度大杂交玉米只要组合选择得当，栽培方法适宜，在相同条件下，产量比普通品种增产20—30%，甚至更多。

（2）抗逆性强，适应性广玉米杂交种具有抗病、抗倒、耐旱、耐瘠、适应性强等优点，是任何农家品种不能相比的。

（3）生长健壮，整齐一致普通玉米品种，在同一品种内的不同株间，无论是株高、株型、穗位、抽穗期或果穗的大小、穗型、粒型等总是参差不齐。杂交种则比较整齐，且茎秆粗壮，根系强大，因此不仅能提高单位面积产量，而且稳产。实践证明，推广种植杂交种是一条有效的增产途径。

玉米杂交种为什么能增产？

农家品种依靠天然异花授粉，花粉来自四面八方不同的玉米植株，它们有许多不同的性状，因此，同一个品种的后代生长表现有所不同，植株有高有低，果穗有大有小，生长很不一致，产量也受到限制。而玉米杂交种，由于亲本之间存在遗传性的差异，各有所长，也各有所短。杂交以后，发扬所长，克服所短，结合了双亲的优良性状，使它的生活力大大提高，抗逆性增强，生长整齐健壮，果穗大小均匀。故较农家品种增产。而为什么杂交种会有这么强大的优势？其杂种优势形成的原因，归纳起来主要有如下解释：

显性假说显性假说认为，杂种优势是由于双亲的显性基因全部聚集在杂种中，掩盖着相应的隐性基因所引起的互补作用。有利的显性基因积累得越多，杂种优势表现就越强。

超显性假说超显性假说认为，玉米自交促进遗传同质结合，而自交系间杂交，则能导致遗传异质结合，由于双亲基因型的异质结合所引起的基因间互作，从而产生强大的杂种优势。在一定范围内，等位、非等位基因的差异越大，杂合程度越高，则杂种优势也越强。

而在玉米育种实践中，杂种优势可能是由上述某一个或几个遗传效应造成的，即是由于显性基因的累加和互补，或异质等位基因互作，或非等位基因互作的单一作用，也可能是这些遗传效应的综合作用和核、质互作。

玉米杂交种有哪些类型？各有什么特点？

玉米杂交种可以分为以下几种：

（1）品种间杂交种：是利用两个自然授粉的品种相杂交，所产生的后代叫品种间杂交种。品种间杂交种一般较农家种增产10—20%。具有取材方便，育种时间短制种简便等特点。

（2）品种与自交系杂交种，又称顶交种：是用当地最优良的品种与一个自交系杂交而成。顶交种一般较农家品种增产15%左右，具有选育简单，制种简便等特点。

（3）自交系间杂交科：自交系间杂交种由于组合形式不同，又可分为以下几种：

①单交种：用两个不同的自交系杂交而成。单交种一般较当地农家种增产20—30%以上。单交种植株整齐，生长健壮，增产潜力大，但制种产量较低，成本较高。

②三交种：用三个不同的自交系，经两次杂交而成。三交种整齐度一般不如单交种，制种技术上比单交种复杂，但制种产量高。

③双交种，又叫双杂交种：是由四个自交系先配成两个单交种，再以两个单交种杂交而成双交种。整齐度不及单交种，制种较复杂，但制种产量高，种子成本低。

④综合杂交种：是在隔离条件下，用若干个优良自交系或自交系间杂交种，任其授粉，相互杂交而成。综合杂交种杂种优势稳定，配种一次，可在生产上连续应用多年，不必年年制种，但要注意每年选优留种。

为什么玉米杂交种只能种植一次，而不能留种？

各种生物通过杂交都会产生杂种优势，玉米的杂交也是一样。采用两个不同遗传性的亲本（自交系），经过杂交而获得的后代，往往超过原来亲本，表现出强大的优势。就玉米来说，杂种第一代（F1）无论株高、茎叶、根系、雄穗、雌穗和籽粒，以及其他的抗旱耐涝、抗病虫害和抗倒伏能力、光合作用强度等方面，都比亲本优越得多，因而产量也就大提高，这些优越性的表现，便是一般所讲的杂种优势。这也是利用杂种优势的理论依据。但玉米的杂种优势以第一代（F1）最

强。生产上如果将杂交种第一代种植收获后留种，下造（年）继续种植，已是杂种第二代（F2）。杂交种第二代的植株高矮不齐，果穗大小不一致，成熟早晚也不一致，杂种优势显著减弱，产量也大大降低。

因为杂种第二代（F2）是由杂种第一代自由授粉得来的，在其群体株与株之间的遗传基础，已经不是搭配最好的了，而是好坏兼有，甚至接近原来父、母本自交系的遗传基础，分离出一些产量低的个体，使产量随之显著下降。单交种第二代产量下降最多，其他类型的杂交种第二代也均表现不同程度的减产。所以玉米杂交种不能留种，要年年配种，年年利用第一代，才能起到增产的作用。

品种内杂交和品种间杂交有什么区别？

品种内杂交，就是在同一品种的植株间互相杂交。这种杂交方式所获得的种子，它的性状能够相对稳定地传给后代，不仅当代没有什么变化，下一年播种以后的变化仍然不很大，基本上和原来的一样。所以优良的农家品种，如果采取去雄选留种，可以连续种植，产量基本稳定，不需要专门制种，这是生产上利用优良品种的主要根据。但是，同一品种的基本性状虽较一致，但各株之间还有一些不同的性状，有的高，有的矮，有的早熟，有的晚熟，有的抗病、抗倒，有的这方面的性状较差等等，因此一个品种内性状较多，各株之间的花粉又无法控制，结果一个品种内总是不那么整齐，增产潜力有一定限度。同时，由于品种内杂交亲缘关系较近，这种杂交的后代杂种优势较小，生长上不能取得大幅度增产。因而品种内杂交的方法生产上多不采用。但有时为了保存一些优良的原始品种，采用此法较好。

品种间杂交，就是采用两个亲缘关系较远或类型不同的品种进行相互杂交。品种间杂交的后代生活力要比原来的亲本强，各种性状也比较优越，产量也会有所提高。但品种间杂交种如果留种，第二代继续种植的话，就不象品种内杂交那样稳定，而会发生较大的分离现象，杂种优势不可能达到最大的程度，增产效果低。

什么叫玉米的自交系？它在生产上有什么用处？

用玉米品种、杂交种或改良群体的优良单株作基本材料，通过人工套袋，经过连续数代自交、分离和选择，使其特征特性达到整齐一致，遗传性优良而稳定。在玉米育种上，把这种纯合体称之为玉米自交系。

用玉米自交系配制杂交种，是当前玉米生产上利用杂种优势的主要方法。自交系是配制单交种，双交种或三交种等杂交种子必不可少的，十分宝贵的亲本材料。

玉米自交系由于连续多代自交，因此它本身的生活力较弱，产量很低。但它是从不同的优良品种中分离选育出来的，在选育过程中，由于避免了杂株串粉，淘汰了遗传性不良的植株，其种性纯合且优良，又经过配合力测定，故生长整齐一致，且配合力高。再用这些纯化了的配合力高的优良自交系配制杂交种，由于取长补短，使后代个体都能表现出整齐一致，生长健壮，具有抗病、抗倒伏、耐旱、耐瘠、适应性强等优点，因此增产幅度大。实践证明，自交系间杂交育成的单交种

或双交种，三交种，一般可比品种间杂交种增产10—20%，比地方品种增产30—40%，甚至更多。所以，自交系在育种中有重要意义。

自交系是怎样选育而成的？

选育玉米自交系，首先要确定基本材料，因为它是产生自交系的基础，所以应认真慎重加以选择。

从基本材料中选择优良单株进行自交，其后代称为自交一代（S1），自交一代就会出现性状分离，生长势减弱，形成若干不同的类型。因此，从苗期到成熟期间，要分阶段对每个自交后代进行细致的观察，经过室内外观察、考种结果，选留优良的单穗。第二代播成穗行，根据育种目标按类型选择符合要求的植株继续自交，其后代称为自交二代（S2）。自交二代仍然表现分离，根据育种目标，再从中选株自交形成自交第三代（S3），如此自交，一般经过四、五代的自交，系内株间一些主要性状如叶鞘色、叶形、株型、株高、穗位高、开花期、雄穗颖色、花药色、花丝颜色、穗型、粒型、穗轴色和生育期等方面，都表现整齐一致，从遗传学角度讲，它的遗传组成也达到相对纯合化的程度，这就育成了一个玉米自交系。

在自交系的选育过程中，要认真进行田间观察比较，做好系间淘汰和系内选择，使自交材料少而精。自交系的田间选择一般分三次进行：开花前株选套袋，收获选株选穗，晒干后选穗考种。选择的标准是：生长比较健壮，不倒伏，抗病虫，性状优良，开花正常等，其中以生长势为主要对象。在选择过程中，即使一些性状表现不很突出，也不要轻易地把它淘汰，但它的某些性状足以影响种子繁殖时，如花粉太少，雌穗不易抽出，就应加以淘汰。

什么叫玉米的一环系和二环系？

在玉米育种上将从品种选到的自交系称为第一环系，从杂交后代中选到的自交系称为第二环系。一环系的基本材料是普通品种，由于品种在长期栽培中，花粉不加控制，遗传基础比较广泛而且复杂，对当地的自然条件有比较强的适应性，从中选得的自交系也往往具备这种特性。用作一环系的材料，不包括其它品种的血缘，只是把该品种群体中在遗传组成上是杂结合的某些优良性状，经过若干代自交使性状分离，从中选择纯合的个体。

二环系则来源杂交种（或综合种）的自交后代，基本材料是经过控制授粉的。在遗传组成上，仅仅包含有某些特定的若干亲本自交系的血缘，因此，遗传组成就较品种简单，自交系后代的性状分离就不如品种那样复杂。由于二环系的基本材料是以各种优良的杂交种为基础的，因而就可能把来自自交系的优良特性结合起来，再一次经过自交，选择分离新系。因此，第二循环系，往往容易选到配合力高，综合性状优良，生长健壮的自交系。因此二环系是当前玉米育种上选育新自交系的重要途径之一。

一般利用单交种或三交种选育二环系时，必须充分重视的情况是，由于优系较少，在组配杂交时，选育的二环系，很容易造成亲源关系的接近，遗传基础狭窄，以致影响其配合力。

什么叫一般配合力和特殊配合力？

选育成的自交系，是好还是坏，不能单从外表来看，因为有时外表长势好的，配成杂交种的产量不一定高。因此必须测定自交系的潜在生产力，即配合力。自交系的配合力，是指自交系本身与另外的自交系或品种杂交后生产力的大小，通常是用杂种一代所表现产量水平表示，表现高产的为高配合力，表现低产的为低配合力。只有配合力高而其它性状也好的自交系，才能配成高产稳产的优良杂交种。

配合力可分为一般（普通）配合力和特殊配合力。一个自交系和品种或一系列其它自交系杂交组合中所产生的杂种一代的产量平均值，叫做一般配合力；而在某个特定的具体组合中，两个自交系所杂交产生的杂种一代的产量表现，叫特殊配合力。通常在测定一般配合力的基础上，选用一般配合力高的自交系，再进一步测定它的特殊配合力。

一般配合力，它决定于基因型中加性效应。特殊配合力，它决定于基因型中的非加性效应（显性和上位性效应）。自交系的配合力不但在自交过程中，逐代遗传下来，并且在杂交时也同样可以遗传给杂交种。因此，在选育自交系时，原始单株配合力要高，在组配杂交种时亲本自交系配合力要高，这样才能选育出高配合力的自交系和强优势的杂交种。

测定玉米自交系配合力的方法有哪些？

常用的测定自交系配合力的主要方法有：

（1）顶交法：用普通品种、品种间杂交种或综合杂交种作测验种，早代测验（S2代以前）时以测验种为母本，被测的自交株为父本。S2代以后测验时，通常以被测自交系作为母本，测验种（品种）为父本。也可以用一父多母方式在隔离区内进行测交。根据下年测交种比较鉴定结果。

（2）双列式轮交法：用来测定一般配合力和特殊配合力。就是把被测自交株彼此间一一轮回的进行成对杂交，把获得的组合下年进行产量比较。被测系较多时，轮交套袋杂交的工作量很大。所以一般只在自交系性状基本稳定时，或经过早代测验筛选后，在数量不多的自交系中应用。

（3）测配结合法：这就是测定配合力和选配新组合一起进行的方法。新选自交系与已有的优良自交系进行套袋杂交，经产量比较看出苗头后，即可继续复配，及早进行多点试验推广。实践证明，这种测配结合法边测边用，可以加速育种世代，使育种过程和年限大为缩短，大大加快了玉米杂交种的选育和推广速度。

玉米自交系是怎样进行改良？

在选育自交系的过程中，有的自交系其它性状都很好，配合力也高，但在某些方面存在一个或两个方面以上的缺点，则可采用一些方法进行改良，使它原来的优良性状和高的配合力保持下来，而不足的方面得到改良。通常采用以下几种方法改良：

（1）系谱法：把需要改良的自交系与具有互补性状的另一自交系杂交，使另一自交系这方面的优点传递过来，然后将它们的后代采取系统地连续自交，在其分离的系谱中，选择和培育所需要的自交系。如有些自交系抗倒伏和抗病力差，不够早熟等，都可以用此法改良，效果较好。

（2）回交法：如某一自交系存在一个或两个方面的缺点，通过另外一个自交系把所需弥补的性状转育过来，同时又能保持原来系的配合力的一种方法。例如，某一自交系有多方面的优良性状，但易感染某种病害，这样可选择另外一个抗病性强的自交系与之杂交，然后在其后代中选择抗病植株再与两个自交系中的其中一个进行回交，回交的代数主要看其后代是否已将需要弥补的性状结合过去，直到符合要求为止。这样经过若干代回交后，再自交一次，就可以选得优良而抗病的改良自交系。

（3）双回交法：也叫聚集改良法。即用双重的回交法同时去改良某一个双交组合中的两个自交系，而又不降低其配合力的一种方法。例如，在双交种（甲×乙）×（丙×丁）中，甲和乙的配合力很高，但其生活力较弱，产量较低，这样需要改良甲和乙时，可以将（甲×乙）F1分别和两个亲本自交系回交若干代，在每次回交过程中，应注意选择生长健壮、具有非轮回亲本的优良性状的植株与轮回亲本回交，经回交3－4代，待性状整齐一致后再自交一次，就可选得改良的自交系甲乙和乙甲。

选配玉米杂交组合的原则是哪些？

选配玉米组合的原则是：

（1）参加组合的亲本，应是具有高配合力的自交系，从而才有可能获得杂种优势强的高产的玉米杂交种。

（2）两个亲本的亲缘关系要远。自交系的亲缘关系比较近的两个亲本杂交，杂种优势较小；不同来源、不同类型，或地理上距离远的两个亲本间杂交，通常能产生丰产性好的杂交种。

（3）自交系自身产量要高。自交系产量高低与繁育制种关系甚大。亲本自交系产量高，可减少繁殖制种隔离区面积，提高制种产量，降低种子成本。

（4）自交系的抗病性要强，尤以抗大、小斑病是目前玉米育种工作中的重要问题之一。只有抗病的杂交种才能获得稳产，因此在亲本选配中，应选择抗病强的自交系。

（5）两个亲本自交系花期要相近。亲本如生育期相差大，制种时就必须调整播期，这给工作带来许多麻烦。因此，在选配杂交组合时，一般以开花期偏早的作母本，较晚的作父本，这样花期容易相遇。制种时应力求同播种期。

玉米亲本自交系与杂交种间的性状相关性怎样？

为了能更有效地选择亲本，并预见所组成的杂交种的特性，亲本自交系与杂交种性状间的相互关系，常可为育种工作提供参考。

（1）株高和穗位高度根据山东农学院研究结果，绝大多数杂交种的株高是超过其双亲中较高的亲本。通常高株×高株和高株×中株，所得的杂交种的株高最大，中株×矮株和矮株×矮株获得的杂交种，株高最矮；中株×高株和中株×中株杂交种的株高介于中间。杂交种的穗位高度，大多数是超过和倾向双亲中高穗位的亲本。

（2）生育期根据北京农业大学观察，两亲本生育期相同的，杂种的生育期往往早于双亲；生育期相同的两个晚熟自交系杂交，杂交种生育期缩短的生育期日数要比两个早熟的自交系组配的杂交种缩短的生育日数显著得多。双亲间生育期相差较大时，杂交种的生育期介于双亲之间，且多偏于较早熟的亲本。

（3）抗大、小斑病据山东农学院研究结果：大、小斑病的遗传，单交种的双亲中有一个自交系是抗病的，另一个亲本是轻感病或中感病，则杂交种中大多数是较抗病或轻感病；若另一个亲本是重感病的则杂交种中会出现相当多的中感病和重感病类型。因而在组配单交种时，双亲起码要有一个亲本是抗病的。

（4）叶数、穗数、粒行数、粒型和穗轴色这些性状在大多数情况下，单交种的相应性状介于两亲本之间。

怎样确定玉米育种目标？

要确定切合实际的育种目标，首先，必须深入生产实际，调查了解当地玉米栽培的有关自然条件和特点，找出影响玉米高产稳产的主要因素。第二，要调查品种的现状和历史发展，弄清生产上现有当家品种的特点和存在的问题。第三，从生产实际出发的同时，还要预见到生产发展的远景，适当照顾到生产进一步发展的需要。例如，随着人民生活水平的提高，为了满足人民生活的需要，不仅要迅速提高玉米产量，也要不断提高玉米的品质，提高其营养成分和饲用价值，以发展畜牧和饲养业，获得更多的肉类、蛋类和奶品。又如，随着农业机械化的发展，还要求玉米品种适应于机械收割、脱粒和干燥。第四，在考虑到高产的同时，还要注意到与产量稳定性有关的各种因素。第五，要考虑到耕作制度可能的改革对玉米品种提出的要求等。

由于农业生产的复杂性，生产上对品种的要求是多方面的，但要选育一个十全十美的品种实际上是不可能的。因此，在制定育种目标时必须分清主次，抓住主要矛盾，才能提高玉米的选育种效果。

此外，制定的育种目标，不能看作是一成不变的，在选育过程中，应根据生产情况的发展变化而有所改变。

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