要:玉米抗倒伏(折)性育种是我国玉米向密植化发展所面临的重大挑战之一,应充分引起育种家的思考与研究。对玉米发生倒伏原因进行分析,总结经验得出一些启示,为探索新的杂交模式提供参考。
关键词:玉米育种;抗倒伏(折)性;选育模式
近几年来,玉米倒伏(折)现象时有发生,尤其在沿海地区受台风影响更为严重,造成大面积减产甚至绝产,使农民蒙受巨大的经济损失。因此也引起国内育种家的高度关注,把抗倒性列为玉米育种的重要内容之一。本人走访多个玉米试验点总结经验,得到一些启示,因此提出来与同行们探讨,为选育抗倒伏(折)新品种提供参考。
1玉米发生倒伏(折)的外在原因
1.1气候影响
阴天多雨、大风是造成玉米倒伏(折)的主要原因。2003年豫玉22在阴雨寡照强风气候下发生大面积倒伏引起致命的减产,2005年受台风影响大连地区引种试验300多个参试品种只剩下寥寥几个品种未倒伏(折),同年蠡玉16在河北唐山沿海地区也发生大面积倒伏(折)现象。气候多样性复杂,仅辽宁来讲,大连、丹东风大,寡照,对品种抗倒性要求极高。营口、锦州、葫芦岛沿海地区不耐密植、高杆大穗品种盛行,而朝阳、阜新旱情严重,2006年春季大部分地区直到6月多才播种,对晚熟品种影响极大。阜新及彰武霜来得早,生育期稍长的品种后期都被冻死,根本无法正常成熟。辽北(铁岭)及辽中(沈阳、鞍山等)是辽宁的粮仓,但是这几个地区春季墒情普遍不好,不容易抓全苗。铁岭的西丰、抚顺、本溪等山区气候冷凉,只能种植本育9熟期的才能正常成熟。气候的多样性,全球气候不断恶化,树木的过度砍伐,沿海地区台风登陆频繁,内陆大风、沙尘等恶劣气候,均对玉米的抗倒伏(折)性提出了挑战。
1.2病虫害影响
受气候影响,病虫害的发病几率也随之上升。青枯病、细菌性茎腐病、纹枯病、玉米螟在我国玉米产区发生面积逐年扩增,在河北、河南、山西、辽宁等地较为严重,玉米发生这些病害以后在风的作用下易发生倒伏。由于国家对呋喃丹、敌敌畏等高毒性农药的控制,在低毒农药下玉米螟表现出了较高的抗药性,气候变暖又使玉米螟繁殖系数增加,所以一般的玉米品种很容易遭受玉米螟的侵害,导致玉米折茎。
1.3栽培方法的影响
我国生态区域复杂,气侯表现为多样性,导致各地区的种植习惯不同。黄淮海地区夏玉米和东北春玉米都在向密植化发展,黄淮海地区夏玉米密度在山东地区达到了75000—82500株/公顷,东北春玉米也向45000—52500株/公顷的密度发展。提高玉米产量的突破口最终要走利用群体优势的途径。但品种的耐密性和抗倒性是密不可分的,只有当玉米茎杆具备抗倒性的前提下才能提高群体密度。一些农民盲目追求群体密度而忽略了品种本身的抗倒伏(折)性,在大风、阴天多雨的情况下很容易发生倒伏(折)。在吉林、辽宁、山西等地区推广的大垄双行的栽培方法虽然能较好地发挥冠层优势,提高光合利用率,但国内推广的品种很少具备叶片细窄的特性,宽叶片玉米品种在大垄双行的栽培方法下对风形成阻隔,大风作用下比普通栽培方法更容易发生倒伏(折)现象。2005年辽宁省阜新市海州区韩家店农科站栽培试验中,受台风影响东单60在大垄双行的栽培方法下严重倒伏,而在普通栽培方法下只是略微倾斜并不影响产量。所以在栽培方法上不能只注重群体密度和光能的利用,还要考虑茎杆的韧性及田间的透风性。
2玉米发生倒伏(折)的内在原因
2.1选择材料方面的原因:
瑞德血缘材料普遍杆脆,不抗螟虫,沈5003高感纹枯病,中国大部分改良瑞德系易发生折茎现象;因为热带材料普遍叶片繁茂,对光周期敏感,选育二环系慎用热带血缘的材料,如提高抗性尽量用亚热带血缘材料来做。抗倒伏植株不宜过高,但具有矮化基因的系一般没有黏性,需要加入黏性基因来改良。
有些自交系苗期生长过于旺盛,用其组配的品种可能存在前期生长过快,自身调节性差,前期遇风容易发生倒折或倒伏现象,如P53、248等。还有一些自交系,在选育初没有经过高密度、强胁迫等方法选育,自交后代遗传了基础材料的劣性,用这些材料配出的部分杂交组合在生产上发生过倒伏(折)现象。如Q1261、丹360、齐319、丹黄34等自交系,组配的品种沈单10、金刚12号、鲁单50在生产上都发生过严重倒伏折茎现象。究其原因是在组织材料时没有仔细研究、试验过,在传统的选育方法下选育而成,未经过高密度、强胁迫等高压环境下选育,一些不利基因没有充分表现出来,因此没有达到严选择的目的。直接用该系组配杂交种容易出现问题。
2.2组配模式上的原因:
国内血缘的材料(地方品种选系)很多都是茎杆粗壮、叶片繁茂、气生根发达类型的材料,双亲都是此类型的材料组配的品种茎杆坚硬,根系发达,但缺乏韧性不抗倒折。含旅大红骨血缘较多的材料(旅改系)杂热带血缘材料组配的品种有杆脆,纹枯病、螟虫、对光温敏感等原因,在风力作用下易引起折茎,如丹2151(717×丹598)、丹2143(丹黄25×丹黄34)。在国内科研单位中,丹东农科院是东华北春玉米的奠基石,形成系统育种,从自330、丹340、丹360、丹599到现在的99长,都是一个思路做下来的。对旅大红骨种质配合力的利用发挥到极至,但对旅大红骨种质不抗倒折、秃尖等缺点的改良未有显著成效。丹东农科院在抗逆性选育上地理位置优越,如果能重视起对抗倒(折)性、耐密性、结实性、出籽率、株型等农艺性状方面的选择,将来会形成东华北春玉米的商业育种样板。登海当年以掖478为代表作的密植思路中途改变,转向稀植大穗型方向,实践证明稀植大穗型思路的转变在黄淮海区域是行不通的。现在调头向密植化方向发展,掖478改良的621目前来看是改良瑞德里的前沿系了。以原有的功底,相信能在黄淮海区域内做出榜样。
3对抗倒伏(折)性育种的思考
3.1种质资源问题
我国玉米育种的发展主要依靠1979年和1987年美国提供的两批材料,这两批材料是美国育种家用大群体轮回选择的方法(如BSSS群体),经过数十年的努力把优良基因聚集在一起,所以带到中国后很容易选育出优良的二环系并组配出优良杂交种。我国农科院和种子企业从事种质资源的群体优良基因聚集选育工作,受资金、材料、人员不固定、技术等方面的影响大多数都半途而废。种质改良是一个周期长,投资大,回报慢的基础性工作,它需要有固定的人员用几十年甚至几代人的心血去凝聚,有充分的资金保证不间断性工作,所以目前国内各农科院和种子企业都很难达到这些要求,只能依赖现有的基础材料做速成育种,导致现在种质资源“瓶颈”现象,所以在种质资源上很难有所突破。抗倒伏(折)性育种的关键就在于基础材料。目前国内血缘的材料很少同时具有中矮杆,茎杆坚韧,根系发达,叶片上冲,短而适度宽等方面的优良基因。目前中国农科院等科研部门应针对玉米种质资源课题成立攻关项目,由国家投入充足的资金使人员固定下来做大群体轮回选择,选育出具备中矮杆,茎杆坚韧,根系发达,叶片短而适度宽,耐密植等优良基因的基础材料,而选育自交系及品种组配的工作应放给种子企业来做。我们一直强调种质资源的扩增、改良和利用,对选育优良自交系的基础材料是至关重要的。巧妇难为无米之炊,对“超级玉米”的标准和途径都知道,但没有合适的基础材料,是无法实现的。目前我国育种家手头的材料基本差不多,在没有新种质资源的情况下,不搞群体轮回选择,单靠二环选系很难达到亩产吨粮的标准。所以短时间内达到“超级玉米”的要求有些乌托邦了。
3.2选育模式的思考
对近年来黄淮海地区、东北地区的参试品种和生产上大面积应用品种进行分析研究,对玉米倒伏(折)的主观影响因素依次是:茎杆坚韧度、根系发达程度、植株高度、雌穗大小、穗位与植株比率、叶片宽窄度、叶片长度、叶夹角度。黄淮海区域内主要以改良瑞德×四平头模式为主,这个模式下尽量将热带材料导入四平头种质中提高抗逆性,对改良瑞德血缘应利用其矮杆基因,农艺性状方面的优点,发挥杂种优势(如郑单958)。东华北春玉米中目前对旅大红骨×改良瑞德应慎重应用,在抗倒性、耐密性方面都难以改良利用,试着做下以PB血缘为主导入少量旅大红骨血缘×改良瑞德这个模式(如东单60)。对基础材料的组织应用,一定要熟知材料的特征特性,所谓知人善用就是这个道理。要多观察,多了解该系和同血缘的系以及组配的杂交种在各地推广应用中所发生的问题,汇总研究,发现问题所在,具体改良。
注:原文出自网友“天使做嫁衣”的博客。