玉米育种常识

玉米常识育种知识一、常规育种：二、转基因育种转基因研究作为生物技术的前沿，以其可打破物种界限、实现不同物种间基因交流的巨大优越性，受到全世界的高度重视，成为在农业高技术领域各国努力抢占的制高点。由于有益性状目的基因的分离、载体构建、基因转化等技术日臻成熟和完善，转基因技术已用于改良作物的多种特性，如抗病、抗虫、抗逆、生长发育、品质等方面。我国转基因作物研究发展迅速，目前已成为世界上转基因作物商业化应用面积的第二大国。在分子标记辅助育种方面，由于它对目标性状的选择不受基因表达和环境的影响、可以在早世代和植株生长的任何阶段进行、对分离世代可以快速鉴定植株的基因型而不受显隐性的影响、可以通过选择剔除连锁累赘，因此通过分子标记辅助选育加速了育种进程，为转基因作物商品化创造了条件。起源和历史玉米是神奇的作物，是印地安文明的基础，也是印地安人对人类的最大贡献，因为玉米是印地安人长期选育驯化的结果。玉米已经完全失去了其野生性，如果没有人类的帮助，玉米会立即灭绝。说玉米神奇在于它广泛的适应性、类型的丰富及不同于其他作物那样具有明确的祖先。玉米的起源至今还是一个谜，它的祖先似乎消失的无影无踪，它与任何近缘种属都有显著的差异，它的起源另科学家大伤脑筋，争论了一个多世纪至今未有定论。多数人认为，玉米大约起源于7000～8000年前的中美洲地区，经历了数千年的进化，它的果穗由2.4厘米增加到现在的25厘米左右。1500～1510年间，玉米传入我国，传入途径大约有两条，一条是海路，一条是陆路，海路是通过船只传入东南沿海地区，再传入内地；陆路是由印度传入西藏，再传入四川及内地。从上个世纪50年代开始，中国的玉米育种工作取得了飞速的发展。目前我国已经更换了5次单交种，生产力水平提高了很多。玉米带和玉米的分布玉米（ZeaMaysL.）属于禾本科(Gramineae),玉米属,俗名玉蜀黍、大蜀黍、棒子、苞米、苞谷、玉菱、玉麦、六谷、芦黍和珍珠米等。玉米是重要的粮食和饲料作物。在世界谷类作物中，玉米的种植面积和总产量仅次于小麦、水稻而居第3位，平均单产则居首位。以北美洲最多，其次为亚洲、拉丁美洲、欧洲等。中国的玉米栽培面积和总产量均居世界第2位。集中分布在从东北经华北走向西南这一斜长形地带内，其种植面积约占全国玉米面积的85％。玉米带的主要特点是，种植的海拔高度由东北向西南增加。东北地区种植高度大多在500米以下较为集中，华北海拔1200米以下，集中在300-700米，四川、湖北、湖南海拔1700米，在西南高原种植高度到2500米，集中在500-1500米。玉米的分布：南起海南岛崖县北至黑龙江黑河，东至台湾，西至新疆、西藏等地均有玉米种植，全国又可分为六个种植区：1、北方春播玉米区：主要包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、河北北部、陕西北部、山西大部和甘肃的部分地区，是我国玉米的主产区之一。2、黄淮平原春、夏玉米区，淮河秦岭以北的地区：主要包括河南、山东、河北、山西、江苏、安徽、陕西关中地区，一年两熟（冬小麦--夏玉米）或两年三熟（春玉米--冬小麦--夏玉米）是我国最大的玉米产区。3、西南丘陵山地玉米区：秦岭以南我国西南部地区包括四川、云南、贵州、湖南、湖北、广西西部、陕西西部、甘肃南部等地区的高山地区一年一熟春玉米为主，丘陵地区一年两熟夏玉米为主，平原地区一年三熟秋玉米为主。是我国主要玉米产区之一。4、南方丘陵玉米区：长江以南的大部地区包括广东、海南、福建、浙江、江西、台湾、江苏和安徽的南部、广西和湖南以及湖北的东部。以一年三熟为主，春、夏、秋都可种玉米，少数地区有冬玉米。5、西北灌溉玉米区：包括新疆、甘肃、河西走廊，一年一熟春玉米为主。6、青藏高原玉米区：包括青海和西藏，播种面积小，增产潜力大。玉米的分类由于目的及依据不同，可将玉米分成不同的类别，最常见的是按子粒形态与结构分类，按生育期分类，以及按子粒成分与用途分类。1．按子拉形态与结构分类根据子粒有无稃壳、子粒形状及胚乳性质，可将玉米分成9个类型。（1）硬粒型：又称燧石型，适应性强，耐瘠、早熟。果穗多呈锥型，子粒顶部呈圆形，由于胚乳外周是角质淀粉。故子粒外表透明，外皮具光泽，且坚硬，多为黄色。食味品质优良，产量较低。（2）马齿型：植株高大，耐肥水，产量高，成熟较迟。果穗呈筒形，子粒长大扁平，子粒的两侧为角质淀粉，中央和顶部为粉质淀粉，成熟时顶部粉质淀粉失水干燥较快，子粒顶端凹陷呈马齿状，故而得名。凹陷的程度取决于淀粉含量。食味品质不如硬粒型。（3）粉质型：又名软粒型，果穗及子粒形状与硬粒型相似，但胚乳全由粉质淀粉组成，子粒乳白色，无光泽，是制造淀粉和酿造的优良原料。（4）甜质型：又称甜玉米，植株矮小，果穗小。胚乳中含有较多的糖分及水分，成熟时因水分蒸散而种子皱缩，多为角质胚乳，坚硬呈半透明状，多做蔬菜或制罐头。（5）甜粉型：子粒上部为甜质型角质胚乳，下部为粉质胚乳，世界上较为罕见。（6）爆裂型：又名玉米麦，每株结穗较多，但果穗与子粒都小，子粒圆形，顶端突出，淀粉类型几乎全为角质。遇热时淀粉内的水分形成蒸气而爆裂。（7）蜡质型：又名糯质型。原产我国，果穗较小，子粒中胚乳几乎全由支链淀粉构成，不透明，无光泽如蜡状。支链淀粉遇碘液呈红色反应。食用时粘性较大，故又称粘玉米。（8）有稃型：子粒为较长的稃壳所包被，故名。稃壳顶端有时有芒。有较强的自花不孕性，雄花序发达，子粒坚硬，脱粒困难。（9）半马齿型：介于硬粒型与马齿型之间，子粒顶端凹陷深度比马齿型浅，角质胚乳较多。种皮较厚，产量较高。2．按生育期分类主要是由于遗传上的差异，不同的玉米类型从播种到成熟。即生育期亦不一样，根据生育期的长短，可分为早、中、晚熟类型。由于我国幅员辽阔，各地划分早、中、晚熟的标准不完全一致，一般认为：（1）早熟品种：春播80-100天，积温2000～2200℃，夏播70-85天，积温为1800～2100℃早熟品种一般植株矮小，叶片数量少，为14-17片。由于生育期的限制、产量潜力较小。（2）中熟品种：春播100～120天，需积温2300～2500℃。夏播85-95天，积温2100～2200℃。叶片数较早熟品种多而较晚播品种少。（3）晚熟品种：春播120-150天，积温2500～2800℃。夏播96天以上，积温2300℃以上。一般植株高大，叶片数多，多为21-25片。由于生育期长，产量潜力较大。由于温度高低和光照时数的差异，玉米品种在南北向引种时，生育期会发生变化。一般规律是：北方品种向南方引种，常因日照短、温度高而缩短生育期；反之，向北引种生育期会有所延长。生育期变化的大小，取决于品种本身对光温的敏感程度，对光温愈敏感，生育期变化愈大。3．按用途与子粒组成成分分类根据子粒的组成成分及特殊用途，可将玉米分为特用玉米和普通玉米两大类。特用玉米是指具有较高的经济价值、营养价值或加工利用价值的玉米，这些玉米类型具有各自的内在遗传组成，表现出各具特色的子粒构造、营养成分、加工品质以及食用风味等特征，因而有着各自特殊的用途、加工要求。特用玉米以外的玉米类型即为普通玉米。特用玉米一般指高赖氨酸玉米、糯玉米、甜玉米、爆裂玉米、高油玉米等。世界上特用玉米培育与开发以美国最为先进，年创产值数十亿美元，已形成重要产业并迅速发展。我国特用玉米研究开发起步较晚，除糯玉米原产我国外其它种类资源缺乏，加之财力不足，与美国比还有不小差距。近年来，我国玉米育种工作者进行了大量的研究试验，在高赖氨酸玉米、高油玉米等育种上取得了长足进步，为我国特用玉米的发展奠定了基础。（1）甜玉米：又称蔬菜玉米，既可以煮熟后直接食用，又可以制成各种风味的罐头、加工食品和冷冻食品。甜玉米所以甜，是因为玉米食糖量高。其子粒含糖量还因不同时期而变化，在适宜采收期内，蔗糖含量是普通玉米的2-10倍。由于遗传因素不同，甜玉米又可分为普甜玉米、加强甜玉米和超甜玉米3类。甜玉米在发达国家销量较大。（2）糯玉米：又称粘玉米，其胚乳淀粉几乎全由支链淀粉组成。支链淀粉与直链淀粉的区别是前者分子量比后者小得多，食用消化率又高20％以上。糯玉米具有较高的粘滞性及适口性，可以鲜食或制罐头，我国还有用糯玉米代替粘米制做糕点的习惯。由于糯玉米食用消化率高，故用于饲料可以提高饲养效率。在工业方面，糯玉米淀粉是食品工业的基础原料，可作为增稠剂使用，还广泛地用于胶带、粘合剂和造纸等工业。积极引导鼓励糯玉米的生产，将会带动食品行业、淀粉加工业及相关工业的发展，并促进畜牧业发展，增加国民经济收入。（3）高油玉米：是指子粒含油量超过8％的玉米类型，由于玉米油主要存在于胚内，直观上看高油玉米都有较大的胚。玉米油的主要成分是脂肪酸，尤其是油酸、亚油酸的含量较高，是人体维持健康所必需的。玉米油富含维生素F，维生素A、E和卵磷脂含量也较高，经常食用可减少人体胆固醇含量，增强肌肉和心血管的机能，增强人体肌肉代谢，提高对传染病的抵抗能力。因此，人们称之为健康营养油。玉米油在发达国家中已成为重要的食用油源，美国玉米油占食用油8％。普通玉米的含油量为4％～5％，研究发现随着含油量的提高，子粒蛋白质含量也相应提高，因此，高油玉米同时也改善了蛋白品质。（4）高赖氨酸玉米：也称优质蛋白玉米，即玉米子粒中赖氨酸含量在0.4％以上，普通玉米的赖氨酸含量一般在0.2％左右。赖氨酸是人体及其它动物体所必需的氨基酸类型，在食品或饲料中欠缺这些氨基酸就会因营养缺乏而造成严重后果。高赖氨酸玉米食用的营养价值很高，相当于脱脂奶。用于饲料养猪，猪的日增重较普通玉米提高50％-110％，喂鸡也有类似的效果。随着高产的优质蛋白玉米品种的涌现，高赖氨酸玉米发展前景极为广阔。（5）爆裂玉米：即前述的爆裂玉米类型，其突出特点是角质胚乳含量高，淀粉粒内的水分遇高温而爆裂。一般作为风味食品在大中城市流行。形态特征玉米的根属须根系，除胚根外，还从茎节上长出节根：从地下茎节长出的称地下节根,一般4～7层；从地上茎节长出的节根又称支持根、气生根，一般2～3层。地下节根是根系的主体，入土深度一般30～50厘米,也有深达2米以上的。地上节根入土角度陡，伸入土中后能支持植株，也具有吸收水分、养分和合成氨基酸等作用。株高1～4.5米，秆呈圆筒形，髓部充实而疏松，富含水分和营养物质。玉米除上部4～6节外，其余叶腋中都能形成腋芽。地上部的腋芽通常只有最上部的1～2个能发育成果穗。地下部的腋芽发育成分蘖，一般不结穗，栽培上要求及早除去。一般全株有叶15～22片。叶身宽而长，叶缘常呈波浪形。叶鞘厚而坚硬，紧包茎秆，与叶身连接处有叶舌。也有不具叶舌的变种。花为单性，雌雄同株。雄穗着生于植株的顶端，为圆锥花序；雌穗着生于植株中部的叶腋内，为肉穗花序。雄穗开花一般比雌穗吐丝早3～5天。雄穗的主轴和分枝上成对排列的每个雄小穗有颖片包住两朵雄小花。每朵雄小花有内稃、外稃和3个雄蕊,花药多为黄色，也有的为紫、粉红或绿色，每个花药内约有2000个花粉粒。雌穗外为多数叶状总苞片所包裹，穗轴粗大，着生许多纵行排列的雌小穗。每个雌小蕊有2朵小花，1朵结实。结实雌花有内稃、外稃、2片鳞被和1个雌蕊。花柱和柱头细长，合称“花丝”，黄色、浅红或紫红色，其上密生茸毛,能接受花粉。雌穗上的雌小穗成对排列，每1雌小穗只结1个子粒,所以果穗（俗称“棒子”）上的子粒行数都成双。子粒为颖果，色黄、白、紫、红或呈花斑等。生产上栽培的以黄、白色者居多。胚约占子粒重的10～15％,胚乳占80～85％，果皮占6～8％）。玉米的一生从播种到新的种子成熟，叫做玉米的一生。它经过若干个生育阶段和生育时期，才能完成其生活周期。（一）生育阶段在玉米的一生中，按形态特征、生育特点和生理特性，可分为3个不同的生育阶段，每个阶段有包括不同的生育时期。这些不同的阶段与时期既有各自的特点，又有密切的联系。1.苗期阶段玉米苗期是指播种至拔节的一段时间，是以生根、分化茎叶为主的营养生长阶段。本阶段的生育特点是：根系发育较快，但地上部茎、叶量的增长比较缓慢。为此，田间管理的中心任务就是促进根系发育、培育壮苗，达到苗早、苗足、苗齐、苗壮的“四苗”要求，为玉米丰