吉林省玉米高产育种模式与技术的研究

论文摘要

本文根据吉林省中西部生态特性，提出适于该地区的高产育种计划，综合中、美及亚热带（PN）种质优良性状，创制了新的优势群体，并对其进行了广泛深入的研究。结果表明：吉林省中部地区应以Reid群×塘四平头群、Reid群×旅大红骨群为杂种优势模式，西部地区以Lancaster群×塘四平头群为杂种优势模式，进行高产稳产育种；新创制的PN群与旅大红骨群和塘四平头群，Lancaster群与塘四平头群，Reid群与旅大红骨和塘四平头群优势明显；所配制的优良组合J1285×吉853适于西部地区，J1782×丹8415适于中部地区。穗行数、穗位高、株高遗传力高，而子粒长，单株产量遗传力低；这些性状遗传符合加性—显性—上位性模式。其主要结果如下：1．本文从国家粮食安全性及玉米在国民经济中的战略地位出发，并根据吉林省玉米主产区生态特性，提出中部地区以Reid群×塘四平头群、Reid群×旅大红骨群为杂种优势模式，西部地区以Lancaster群×塘四平头群为杂种优势模式，实施高产育种计划。2．纵观近现代玉米育种历程，本文认为对中国玉米生产和育种具有深远影响的三个历史阶段，即为以Mo17引入、黄早4育成的单交种普及阶段，以掖107、掖478为代表的半耐密型品种阶段，以郑单958为代表的耐密型品种推广阶段。PN78599的引入和改良对中国玉米生产和育种做出了一定贡献。3．本文综合东北地区玉米生产上的主要种质，提出以Reid群×塘四平头群、Reid群×旅大红骨群以及Lancaster群×塘四平头群三大优势模式为主体的杂种优势模式，由此构成国外×国内优势模式的主要框架。4．综合中国、美国和亚热带种质（PN）的优良特性，整合有利基因，创制了新的Lan．群，Reid群、PN群和旅塘混合群。其主要代表自交系有J1285、J1782、J210、J376、J385、J5918。5．新创制的PN群×旅大红骨群，PN群×塘四平头群，Reid群×旅大红骨群和Lancaster群×塘四平头群杂种优势明显。前三种模式适用于吉林省中部地区，后一种模式适用于西部地区。6．从创制的优势群体中培育的自交系所配制的J1285×吉853、J1782×丹8415、J5918×丹8415，在4套双列杂交组合中优势明显，这些组合已应用于玉米大田生产。7．从遗传力分析结果可知，不同双列杂交组合其遗传力估计值不同，但它们具有相同趋势，穗粒行数的广义遗传力和狭义遗传力最高，其次是穗位高、株高，而单株产量和子粒长的两种遗传力均低。因此，在进行性状遗传改良时，穗粒行数，穗位高可在S0—S1代进行选择；单株产量，子粒长可在S4—S5代，根据株行的综合表现进行选择。8．用4组增广NCⅡ资料对穗部性状进行遗传模型测验结果表明，穗粒重、百粒重、子粒长、穗长、穗粗、穗行粒数均不符合加性—显性模型，存在上位性效应。利用2套6个世代分析资料进行遗传模型测验，其结果与前面相一致。即这些性状符合加性—显性—上位性模型，其中单株产量显性效应最重要，穗长与百粒重加性、上位性更为重要。对生育性状遗传模型测验表明，株高以显性效应为主。9．对自选系和5大骨干自交系及其所配制的杂交种进行遗传多样性分析。RAPD测试结果表明，J1285与Mo17、吉1037、改良Suwanl归为一类，属Lancaster种质；J5918与599-20归为一类，属亚热带PN种质。杂交种吉玉85（J1285×吉853）与吉单180、吉单342归为一类；它们遗传基础基本相同。ISSR标记测试结果与RAPD结果相一致。10．用18个引物对13个玉米自交系和9个杂交种进行的聚类分析的结果与生产实际相符合，表明RAPD方法对于独立的自交系或杂交种进行聚类是行之有效的方法。ISSR对玉米遗传多样性分析具有一定作用，但也有一定局限性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1. 中国粮食安全性及玉米的战略位
• 1.1 粮食安全性
• 1.2 玉米的战略地位
• 1.3 吉林省农业生产条件和玉米生产状况
• 1.3.1 吉林省生产概况
• 1.3.2 吉林省玉米生产
• 2. 玉米育种历史与现状
• 2.1 国外玉米育种简史
• 2.2 国内玉米育种简史
• 2.2.1 国内玉米育种启蒙和创建阶段
• 2.2.2 品种间杂交种和双交种兼用阶段
• 2.2.3 单交种创制和普及阶段
• 2.2.4 半耐密型玉米普及推广和PN78599时代
• 2.2.5 超高产耐密型玉米时代的到来
• 2.3 吉林省玉米育种简史及品种演变
• 2.3.1 双交种和单交种兼用阶段
• 2.3.2 完成了单交种对双交种、三交种的更替
• 2.3.3 四大种质形成发展阶段
• 2.3.4 高产大穗耐密型玉米并用阶段
• 3. 杂种优势遗传机理
• 1代遗传机理'>3.1 杂种F₁代遗传机理
• 3.2 两种配合力的作用
• 3.3 杂种优势群及杂种优势模式研究
• 3.3.1 杂种优势类群及杂优模式研究进展
• 3.3.2 划分杂种优势群和构建杂种优势模式的方法
• 3.4 杂种优势预测研究
• 3.4.1 玉米杂种优势预测研究进展
• 3.4.2 杂种优势预测的方法
• 3.5 玉米产量构成
• 3.5.1 玉米群体和个体关系
• 3.5.2 个体形态结构
• 3.5.3 冠层结构
• 3.5.4 源与库的关系
• 3.5.5 产量因素
• 4. 本项研究目的意义
• 第二章 吉林省玉米高产育种基础理论模式的研究
• 1. 玉米产量构成及其生产所需环境条件
• 1.1 玉米产量因素的形成
• 1.2 玉米生产所需环境条件
• 1.3 吉林省主要农业生态区及生态条件
• 1.3.1 西部半干旱农业生态条件
• 1.3.2 中部半湿润农业生态条件
• 1.3.3 东部湿润农业生态条件
• 1.4 吉林省玉米生态区育种目标
• 1.4.1 西部半干旱农业生态区育种目标
• 1.4.2 半湿润农业生态区育种目标
• 2 吉林省玉米高产育种模式
• 2.1 玉米光温生产潜力及产量表现
• 2.2 我国玉米产量水平低下的原因
• 2.2.1 农田基础设施落后
• 2.2.2 我国育种技术手段还落后，没有过硬的品种
• 2.3 几个高产稳产品种及重点自交系的表现
• 2.3.1 美国先玉335的表现
• 2.3.2 几个高产稳产品种
• 2.3.3 重点自交系
• 2.4 玉米亚热带（PN种质）材料的表现
• 2.5 高产杂交种的培育
• 2.5.1 高产育种目标
• 2.5.2 稳产育种与高产育种的育种方向
• 2.6 创制新的优势类群（群体），构建杂优模式
• 2.7 自交系的选育
• 2.7.1 美国的选系方法
• 2.7.2 选系标准和方法
• 3. 吉林省玉米高产育种之结论
• 第三章 研究方法与内容
• 1. 数量性状遗传研究
• 1.1 材料与方法
• 1.1.1 供试材料及其所属优势类群
• 1.1.2 试验设计
• 1.2 统计分析
• 1.2.1 杂种优势分析
• 1.2.2 配合力分析
• 1.2.3 遗传参数分析
• 1.2.4 遗传模型分析
• 1.2.5 世代平均值的遗传分析
• 1.3 结果与分析
• 1.3.1 杂种优势分析
• 1.3.2 配合力分析
• 1.3.3 群体遗传参数分析
• 1.3.4 穗部性状遗传模型测验
• 1.3.5 玉米PN改良系各性状的遗传分析
• 2. 玉米遗传多样性的分子标记技术研究
• 2.1 前言
• 2.1.1 DNA分子标记技术
• 2.1.2 DNA分子标记技术在作物遗传育种中的应用
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 玉米自交系及其杂交种的RAPD分析
• 2.2.2 玉米自交系的ISSR分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 玉米亲本自交系及杂交种的RAPD分析
• 2.3.2 不同玉米自交系ISSR分析
• 第四章 讨论与结论
• 1. 讨论
• 1.1 以三大模式为主体的杂种优势模式初见规模
• 1.2 关于稳产育种和超高产育种
• 1.3 关于玉米种质资源扩增、改良和利用
• 1.3.1 种质资源的重要性
• 1.3.2 整合优良基因、创制新的优良群体和新的自交系
• 1.3.3 自选系的归类，高产稳产组合的选择
• 1.4 关于生物技术在玉米高产育种中的应用
• 1.4.1 RAPD分类结果与系谱关系
• 1.4.2 有关RAPD方法
• 1.4.3 ISSR标记方法对玉米自交系进行聚类分析
• 1.4.4 有关采用DNA分子标记技术分析玉米的亲缘关系的正确利用
• 1.5 有关其它问题
• 1.5.1 含亚热带血缘改良材料主要性状的遗传参数分析
• 1.5.2 含亚热带血缘改良系重要性状的遗传特点
• 1.5.3 高产育种性状间的协调
• 2. 结论
• 2.1 提出了适合吉林省不同生态区域的高产稳产育种计划
• 2.2 总结玉米育种史，提出中国玉米育种有影响的3个重要时期
• 2.3 总结玉米生产上种质构成，提出以三大模式为主体的优势模式
• 2.4 整合有利基因，创制新的优势群，确定优势模式和优势组合
• 2.5 遗传性研究
• 2.6 利用RAPD、ISSR技术对自选系进行类群划分
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简介