黑龙江省玉米育种问题探讨

靳晓春 牛忠林 吴丽丽 李如来 蒋佰福

摘    要：黑龙江省三江平原地区地处我国最北端，独特的生态环境导致玉米种质资源狭窄，如何利用有限的种质资源选育出具有适应性广、早熟性好、适宜机械化收获、抗病性强、籽粒脱水快等特点的玉米新品种尤为迫切。文章分析了黑龙江省三江平原地区生态与生产特点、品种选育方法及主要杂优模式，提出了黑龙江省三江平原地区玉米新品种选育及应用推广的新思路。

关键词：玉米；育种；测试；轮回选择

文章编号：1005-2690（2023）07-0030-03       中国图书分类号：S513       文献标志码：B

黑龙江省是我国玉米种植大省，对保障国家粮食安全具有重要作用。随着玉米新品种的选育与效益的增加，黑龙江省玉米产量、种植面积、商品化率均居全国第1位[1-3]。

黑龙江省三江平原地区属温带湿润半湿润大陆季风气候，年平均降水量为500～600 mm，有效活动积温为2 200～2 500 ℃ ，无霜期为130～150 d，夏季温暖，利于玉米生长[4-6]。

1 文献综述

苏俊和闫淑琴（2008）[7]研究发现，黑龙江省气候条件十分特殊，对玉米种质的要求存在较大差异，无法直接利用外引的种质，种质资源匮乏问题尤为突出。

唐春双等（2022）[8]研究表明，黑龙江省属于地域辽阔的高寒地区，共跨越10个纬度、6个积温带，玉米品种分为10个生态型。研究指出，只有不懈努力创新，才能培育出适应本生态区的突破性大品种、好品种。

蒋佰福等（2016）[9]、蒋佰福和庞海云（2005）[10]认为，黑龙江省三江平原地区应用自交系以国外的兰卡斯特及地方种等血缘为主，应用的亲本材料过度集中，造成玉米种质遗传基础日趋狭窄，极大地制约了黑龙江省突破性玉米新品种的产生和玉米种植业的发展。黑龙江省应以黄改群、改良瑞德以及兰卡斯特群为骨干群体，导入地方外源种质优良基因，夯实遗传基础。

靳晓春等（2016）[11]研究表明，1980—2012年黑龙江省玉米种植面积年均超过10万hm2的品种有21个，仅2个品种具有较强的耐密性，适合机械直收籽粒，种植人员应加快选育耐密性、适收的玉米新品种。

杨克诚等（2010）[12]研究表明，在影响玉米增产的诸多因素中，玉米优良品种（杂交种）的作用占35％～40％。

文章探讨了黑龙江省三江平原地区生态与生产特点、品种选育方法及杂种模式，以期促进三江平原地区玉米新品种选育及应用推广。

2 黑龙江省三江平原地区生态特点

黑龙江省三江平原地区横跨第二、第三、第四、第五积温带，生产上第二积温带主栽品种为先玉335、696、天农九，第三积温带主栽品种为禾育187、迪卡Ｃ1563、德美亚3，第四、第五积温带主栽品种为德美亞1、利合228、Ａ6565、克玉19、益农玉14、先玉1219。

国外玉米品种种植面积较大，国内玉米品种种植面积较小。种植人员选育玉米新品种时抗病性尤为重要，组合筛选时应鉴定其抗病性、丰产性、广适性，进行升级试验。

3 黑龙江省三江平原地区生产特点

黑龙江省三江平原地区人均土地多、机械化程度高。其中，耕整地机械化率达到99.38％，播种机械化率达到98.43％，植保机械化水平达到92.09％，收获机械化水平达到96.25％，在全国处于领先水平。

黑龙江省三江平原地区在生产方面存在许多问题，例如品种越区种植、脱水慢、不利于收贮等，致使种植成本增加。同时，个别品种抗倒伏性差，易发生穗腐、粒腐等问题。

4 品种应用与推广

先玉335是美国先锋公司在中国主推的玉米品种之一，从2005年引入中国市场以来，成为西北、东北、华北甚至黄淮区域的主栽品种。

先玉335品种的基本优势和缺陷明显。其优势是早熟、灌浆及脱水快、抗旱且产量高、适应性广；劣势是抗倒能力差，不抗大小斑病、青枯病、矮花叶病，耐密性差，高感红蜘蛛，在大喇叭口期及散粉期遇高温和雨水易产生大秃尖。先玉335的产量较对照品种有5％以上的优势，提升种子发芽率为95％以上，实现了单粒播种，为推广工作奠定了坚实的基础[13-15]。

5 黑龙江省玉米育种主要杂优模式

黑龙江省玉米育种主要杂优模式由原来的6个增加到8个，由以Reid×Lancaster、Lancaster×唐四平头、Reid×红玉米为主，变为以Lancaster×唐四平头、Reid×自330、Reid×唐四平头为主，以Reid×Lancaster、Lancaster×自330、Lancaster×其他为辅。

其中，Lancaster×唐四平头杂交模式占绝对优势，Lancaster×自330、Reid×自330和Reid×唐四平头3种杂交模式是黑龙江省重要的玉米杂交模式。重新正确划分黑龙江省玉米杂种优势群及杂优模式，有利于利用和创新研究种质，优化杂优模式[16-18]。

6 玉米品种选育的新方法和思路

6.1 采用单倍体技术

单倍体育种从农大高诱1号到诱导系，诱导率从2％～3％提升到10％左右[19-20]。加倍方法从秋水仙素到自然加倍，单倍体育种能力有所提升。单倍体育种能够有效缩短育种年限，夏季在北方对育种材料进行诱导，于冬季在海南省加倍，翌年即可进行新选系的筛选与测配。在外杂选系过程中更能体现其价值。

之前利用单倍体选系的工作由于诱导数量少，最终入选的优系较少，没有利用单倍体技术组配出较好的组合，因此还是以常规选系为主。近年来，加大了单倍体选系的比例，希望后续工作中能够通过单倍体技术获得优良自交系，进而组培具有较大杂种优势的组合。

6.2 以杂优模式和籽粒类型为基础

对以杂优模式和籽粒类型为基础组建的群体进行相互轮回选择，由于种质更新过快及群体基础选系在育种应用中存在不足，故放弃了轮回选择，但群体选择依然在进行。

2021年收集与保存地方种质12份，2022年计划继续开展地方种质收集工作。窄基因群体是工作重心，可利用互补的姊妹系与同类群自交系组建窄基因群体，通过混合选择法与S2选择法筛选更优系。黑龙江省其他育种单位相继放弃了轮回选择或减少了群体数目。

6.3 进行精准测试

玉米杂交组合的田间表现稳定性会受小气候影响，因此需精准测试，筛选出年纪间与地区间产量波动较小的组合进行审定推广。测试点次越多，结果准确度越可靠，成本越高。均衡成本与准确度后，实行初级鉴定（1年）2个点次，高级鉴定（2年）4个点次，组合适应性鉴定（3年）4～8个点次，组合审定品种需要进行异地示范。

品种优点的发挥效果受小气候、栽培习惯影响很大，要把影响降低，就要在栽培方法、时间、农药、化肥方面进行改进，这就需要种子公司、经销商在示范时提供品种种植解决方案。种子公司的经销商应在适应区乡镇分别建立示范点，将品种种植解决方案呈现给种植户。

6.4 发展杂优模式群

我国玉米育种者在实践中培育出BSSS、兰卡斯特种质、Luda Red Cob、Sipingtou、PA、PB、Zi330、Zhong、Tropical and Subtropical Pools群体，但是由于我国育种单位众多，至今没有形成行之有效的杂优模式，因此发展杂优模式群是未来育种成功的关键。

6.5 合作育种

合作育种是实现双赢的有效途径。不同单位多年的育种工作积累了特有的种质资源库，这些种质资源是突破育种的基础与关键。但是由于地区独特的气候条件、资源来源及育种家偏好，资源库的优势会集中体现在个别方面。

与其他育种单位开展合作、获得互补是克服自身弱项的有效途径，开展合作的前提是有效分配品种权与效益。黑龙江省农科院在品种权商业转让方面提倡4（组配人）∶3（亲本1育成人）∶3（亲本2育成人）的分配比例，在合作开发方面提倡1（育成人）∶9（开发人）的分配比例。

7 结论与建议

7.1 玉米资源的收集与利用

注重省内外、国外种质的研究与引入利用，利用外引的血缘与当地种质杂交创造选系材料是行之有效的方法，如合344、K10、444等。同时，注意对美国及欧洲种质资源的引入，使外来的优良基因导入育种材料，丰富种质资源，提高选系的配合力和抗逆水平。充分挖掘当地玉米种质资源潜力，研究、整理、收集黑龙江省三江平原地区种质资源，为改良种质、创造更适合当地生态类型的自交系奠定坚实的基础。

7.2 挖掘玉米杂优模式

研究省内外系圃及杂优模式，找出适合黑龙江省三江平原地区的血缘类群及杂优模式，选用适用的改良方法。选定模式后，用当地种质与高配合力的血缘类群进行早熟性基因转入，严格区分模式中的两类血缘，分别改良。当改良的后代适应当地生态条件时进行组配，育出突破性品种。

7.3 坚持轮回选择

加强基础群体改良准备工作，轮回选择群体通过多次互交能有效打破优良基因与不良基因的连锁，不断选择可以提高群体内优良基因的频率，提高群体的平均表现水平，选育出含优良基因的自交系，既可满足近期育种的需要，又可为育种工作的长期发展奠定基础。

7.4 多年多点鉴定

玉米杂交组合的田间表现稳定性会受到小气候影响，因此需要精准测试，筛选出年纪间与地区间产量波动较小的组合进行审定推广。在此过程中，测试点次越多，结果准确度越可靠，成本越高。均衡成本与准确度后，实行初级鉴定（1年）2个点次，高级鉴定（2年）4个点次，组合适应性鉴定（3年）4～8个点次。

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