第二节玉米育种目标与主要性状遗传

沈阳农业大学作物育种学各论之玉米育种作物遗传育种教研室姜海鹰2沈阳农业大学玉米育种学课程简介和要求玉米育种第一节国内外玉米生产和育种概况第二节玉米育种目标及主要性状遗传第三节玉米种质资源的研究与利用第四节玉米育种的途径和方法第五节玉米遗传育种研究的动向与展望沈阳农业大学玉米育种学一.玉米育种目标二.玉米育种相关的主要性状的遗传第二节玉米育种目标及主要性状遗传3沈阳农业大学玉米育种学我国在当前及今后较长的一段时期内，玉米育种总体目标和策略为：1.继续提高产量；2.同时改进籽粒品质；3.增强抗性(抗病虫、抗旱耐瘠、抗倒伏、适应性)；4.生育期适宜；5.适应机械化需要。充分发挥玉米在食用、饲用和加工等方面多用途特点，为市场提供新型产品。第二节玉米育种目标及主要性状遗传一.玉米育种目标4沈阳农业大学玉米育种学具体的品种选育目标可分为两类：（1）高产、优质、多抗的普通玉米杂交种选育。（2）特用玉米（特殊品质）杂交种的选育。如高赖氨酸玉米、高油玉米杂交种、超甜玉米、青贮青饲玉米、爆裂玉米、糯玉米。第二节玉米育种目标及主要性状遗传5沈阳农业大学玉米育种学普通玉米育种目标1.高产普通玉米杂交种的选育。要求新选育的杂交种比现有品种增产10％以上，或产量相当但具有特殊的优良性状，大面积亩产达600kg以上，产量潜力达800kg／亩以上，籽粒纯黄或纯白，品质达到食用、饲用或出口各项中的至少一项。第二节玉米育种目标及主要性状遗传6国内育种处于产量瓶颈2005-2008国家黄淮海大区品种区域试验试验的情况预备试验区域试验生产试验总数增产数增产幅度%达5%数总数增产数增产幅度%达5%数总数增产数增产幅度%达5%数20057452.5074146.7120068667.115186.12525.61200777108.2230156.96224.80200882139.9628186.64113.40注：对照品种为郑单958（本区过去每年审定品种在10个以上）1.没有一个品种达到增产10%的水平2.总体水平在进步资料来源：中国农业大学王守才国内玉米育种处于产量瓶颈2005-2009国家黄淮海大区品种区域试验试验的情况预备试验区域试验生产试验总数增产数增产幅度%达5%数总数增产数增产幅度%达5%数总数增产数增产幅度%达3%数20068667.115186.12435.61200777108.2230156.96224.82200882139.9628186.64113.41200983139.1541257.57886.45近10年来，没有一个品种比对照种郑单958增产10%的水平。杂交种推广以来，美国的产量增长幅度一直为91kg/ha.资料来源：中国农业大学王守才沈阳农业大学玉米育种学实践证明，高产玉米群体密度必须要达到一定的水平，果穗中等大小、出籽率要高，穗轴要细，千粒重要高，雄穗不能太大。叶片宽、上冲，便于接受较多的太阳光，提高光合效率。第二节玉米育种目标及主要性状遗传9沈阳农业大学玉米育种学普通玉米育种目标2优质包括食用品质、饲用品质和工业用品质。含角质淀粉多的品种食用品质较好，粉质淀粉多则较差；含赖氨酸和色氨酸多的品种营养价值高，对人畜的生长发育有利。籽粒纯黄或纯白。第二节玉米育种目标及主要性状遗传10沈阳农业大学玉米育种学普通玉米育种目标3多抗要高抗大斑病(春玉米尤为重要)、小斑病(对夏玉米应严格要求)、丝黑穗病，耐病毒病，不感染茎腐病。第二节玉米育种目标及主要性状遗传11沈阳农业大学玉米育种学二、主要性状的遗传玉米性状的遗传，已有大量研究。目前已被鉴别出来和证明的等位基因约有2000个，其中被定位于连锁图中的约有1000个。第二节玉米育种目标及主要性状遗传12沈阳农业大学玉米育种学二、主要性状的遗传现已明确：1.玉米的甜度、糯性、不透明性组成成分等籽粒品质性状、植株的形态特征(如矮秆、无叶舌、褐色主叶脉)是由单一主基因控制的质量遗传性状。2.更多的性状是由微效多基因控制的数量遗传性状，这类性状受环境条件影响很大。3.还有些性状受主基因与多基因的共同控制。第二节玉米育种目标及主要性状遗传13沈阳农业大学玉米育种学（一）农艺性状的遗传玉米产量是数量遗传性状，各产量因素也都是数量遗传性状。产量因素包括：•1、果穗长度•2、穗粒行数•3、粒重•4、单株果穗数第二节玉米育种目标及主要性状遗传14沈阳农业大学玉米育种学1．果穗长度玉米大多数杂交组合F1代的果穗长度都表现出明显的超亲优势，其优势指数在16—56%之间。果穗长度的遗传是多种遗传效应互作的结果，在决定穗长的遗传中，基因的显性效应为主，加性效应所占的比重较小。其平均遗传率较低。果穗长度与每行籽粒数是紧密相关的，果穗长则每行粒多，因而行粒数的遗传也是多种遗传效应互作的结果，并且以基因的显性效应为主，加性效应所占的比重较小。第二节玉米育种目标及主要性状遗传15沈阳农业大学玉米育种学2．果穗的籽粒行数玉米的穗粒行数的遗传是比较稳定的。大量的杂交试验表明：杂种F1代果穗的籽粒行数介于亲本之间，杂种优势不明显。穗粒行数的遗传中，基因的加性效应占主导地位。在育种工作中，如要选育出穗粒行数较多的杂交种，则双亲自交系的籽粒行数必须较多，否则难以奏效。高产杂交种的穗粒行数通常在16~18行左右，行数过多或过少都不高产。第二节玉米育种目标及主要性状遗传16沈阳农业大学玉米育种学3．粒重玉米杂种F1粒重的优势很明显，超亲优势也很突出。但F1粒重优势与双亲粒重差异大小有密切关系。当亲本粒重的差异较小时，F1粒重的优势较低，亲本间粒重的差异较大时，则F1粒重的优势较大。基因的加性效应在粒重的遗传中占主导地位，但显性效应也明显，粒重的遗传率中等。第二节玉米育种目标及主要性状遗传17沈阳农业大学玉米育种学4．单株果穗数玉米杂交种的单株果穗数基本上不表现杂种优势，其遗传主要取决于基因的加性效应。现代育种实践表明：高产杂交种通常只结一个果穗，尤其是在高密度条件下。第二节玉米育种目标及主要性状遗传18沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传玉米籽粒性状的遗传：1.果皮属母体组织，由母体基因型决定；2.与胚乳有关的主要性状，受胚乳基因型控制为主；3.与种胚有关的主要性状，受种胚基因型控制；4.有些性状还有可能受母体基因型的影响。第二节玉米育种目标及主要性状遗传19沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传玉米籽粒根据其形状、胚乳的质地可分为不同的类型。它们大多呈简单遗传，由一对或两对基因控制。除普通玉米即马齿型或硬粒型呈显性遗传外，其他类型均为隐性遗传。（1）糯质玉米wxwx（2）甜质玉米susushshsesesusu（3）粉质玉米flfl第二节玉米育种目标及主要性状遗传20沈阳农业大学玉米育种学玉米类型特点硬粒型籽粒近圆形,坚硬,饱满有光泽,籽粒四周和顶部为角质胚乳，中间少量粉质.马齿型籽粒扁平,中间和顶部为粉质,两侧为角质胚乳。籽粒脱水后顶部凹陷，呈马齿状。甜质型籽粒几乎全部为角质透明胚乳，含糖量高，品质优良，脱水后皱缩。爆裂型籽粒小，坚硬，光滑，顶部尖或圆形。胚乳几乎全部由角质淀粉组成，加热后有爆裂性,分为米粒型和珍珠型粉质型果穗和子粒形状与硬粒型相似，胚乳全由粉质淀粉组成，质地较软，外表无光泽有稃型每个子粒由长大的稃片包住，是一种特殊的突变类型。甜粉型籽粒上部为甜质型角质胚乳,下部为粉质胚乳糯质型（蜡质型）又名蜡质种。果穗较小。子粒不透明，无光泽，胚乳粘性,全为支链淀粉,碘液检验呈褐红色。半马齿型是硬粒型和马齿型玉米的中间类型，角质胚乳比硬粒型少，比马齿型多，顶部凹陷程度小。九种玉米类型及其特点21沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传玉米的马齿型（D－）与硬粒型（dd）性状属果皮性状，通常当代并不立即表现花粉的影响，而是在F1植株果穗的籽粒上才表现出马齿型为显性，硬粒型为隐性。第二节玉米育种目标及主要性状遗传22沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传（1）糯质玉米wxwxWx基因位于玉米的第9染色体上。（2）甜质玉米susushshsesesususu1基因位于玉米的第四染色体上，su2基因位于玉米的第六染色体上。sh2基因位于玉米的第三染色体上。（3）粉质玉米fl由位于第2染色体上的粉质胚乳基因fl控制的，该基因使胚乳不透明、松软，fl基因有剂量效应。第二节玉米育种目标及主要性状遗传23沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传不同类型玉米之间杂交，其遗传表现不同。普通玉米与甜玉米杂交：普通甜玉米和超甜玉米与普通玉米（马齿型或硬粒型）杂交时，由于胚乳直感，杂交当代果穗为普通玉米（非甜玉米），F1植株自交的果穗上的籽粒呈现普通非甜3∶1甜的分离比例。第二节玉米育种目标及主要性状遗传24沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传不同类型玉米之间杂交，其遗传表现不同。甜玉米与甜玉米杂交：甜质基因不同的基因型玉米，其籽粒的表型不一。SU1-SH2-为普通玉米，su1su1SH2-表现为普通甜玉米，SU1-sh2sh2为超甜玉米，su1su1sh2sh2则介于普通甜玉米与超甜玉米之间。第二节玉米育种目标及主要性状遗传25沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传不同类型玉米之间杂交，其遗传表现不同。普通玉米（基因型为WxWx）与糯玉米杂交：由于胚乳直感，杂交当代果穗上的籽粒就为普通型，F1的果穗上的籽粒出现3非糯∶1糯的分离比例。第二节玉米育种目标及主要性状遗传26沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传不同类型玉米之间杂交，其遗传表现不同。粉质玉米与甜质玉米杂交：杂交当代果穗上的籽粒表现为粉质，F1植株果穗上籽粒出现9粉质：3糯质：4甜质的分离比例。其中有基因的互补效应。第二节玉米育种目标及主要性状遗传27沈阳农业大学玉米育种学（二）籽粒性状的遗传1、籽粒类型的遗传不同类型玉米之间杂交，其遗传表现不同。粉质玉米与糯质玉米杂交：F1籽粒为粉质、F2籽粒呈3粉质：1糯质的分离。第二节玉米育种目标及主要性状遗传28沈阳农业大学玉米育种学2、籽粒色泽的遗传玉米籽粒的色泽受果皮、糊粉层和淀粉层三部分的影响。果皮是由子房壁形成，属母体组织，故果皮色泽决定于母本基因型。无花粉直感作用，当代并不立即表现花粉的影响，而是在F1植株果穗的籽粒上才表现出来。果皮颜色性状的遗传主要受果皮紫色基因P和p与果皮褐色基因Bp和bp所控制。果皮颜色有红色、花斑色（一般为白底红条纹）、棕色、白色，属于两对基因的遗传。第二节玉米育种目标及主要性状遗传29沈阳农业大学玉米育种学2、籽粒色泽的遗传玉米籽粒的色泽受果皮、糊粉层和淀粉层三部分的影响。糊粉层颜色性状，有紫、红、白等颜色，主要为七对基因所控制。第二节玉米育种目标及主要性状遗传30沈阳农业大学玉米育种学2、籽粒色泽的遗传玉米籽粒的色泽受果皮、糊粉层和淀粉层三部分的影响。胚乳淀粉层颜色胚乳淀粉层颜色性状，有黄色胚乳与白色胚乳之分，为一对基因所控制。普通常见的黄玉米和白玉米即为这一层的颜色。前者为显性，后者为隐性。第二节玉米育种目标及主要性状遗传31沈阳农业大学玉米育种学2、籽粒色泽的遗传玉米籽粒的色泽受果皮、糊粉层和淀粉层三部分的影响。糊粉层，淀粉层（胚乳）均有花粉直感现象，但必须是父本为显性性状时才能表现出来，若父本为隐性则不能表现。如黄胚乳×白胚乳的Fl代产生的果穗上即可分离出黄白粒来。第二节玉米育种目标及主要性状遗传32沈阳农业大学玉米育种学3、胚部色泽的遗传胚有紫色胚尖和无色胚尖。主要受一对基因控制。紫色胚尖属于当代显性性状，无色胚尖为隐性。可用以检查籽粒是否为孤雌生殖的标记性状。第二节玉米育种目标及主要性状遗传33沈阳农业大学玉米育种学4、籽粒其它品质性状的遗传（1）含油量与脂肪酸组成：油脂主要存于种胚，而胚乳中含量较少。玉米的含油量