玉米育種基本思路

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1、玉米育種的基本思路—記住五句話張世煌最近，網(wǎng)友詢問玉米育種的基本思路是哪5句話，還有人問循環(huán)育種怎么做，我只好復(fù)述如下，包括歷史經(jīng)驗的總結(jié)、理論鋪墊和改造我們的育種技術(shù)。一、理論誤區(qū)和歷史教訓(xùn)在中國現(xiàn)代玉米育種歷程中發(fā)生過兩個重要的歷史教訓(xùn)：“狗熊掰棒子”（拋棄優(yōu)良種質(zhì)，或喜新厭舊）和“走貓步”（技術(shù)錯亂）。前者是理論和技術(shù)上缺乏自信心的表現(xiàn)，對于把握大量種質(zhì)資源和遺傳改良的能力缺乏信心和能力。后者源于一種靈活多變而看似有效的傳統(tǒng)人文精神，但在現(xiàn)代育種技術(shù)面前，卻忽視了數(shù)量遺傳學(xué)原理，表現(xiàn)出明顯的理論幼稚病。這兩個現(xiàn)象合在一起，便折射出以經(jīng)驗為主體的育種技術(shù)特征。其后果便是理論模糊，思路混

2、亂，技術(shù)跟著感覺走。在做了許多調(diào)研和參加了一些會議之后，我發(fā)現(xiàn)這就是當(dāng)前很多人對育種技術(shù)的理解。包括一些專家教授竟也如此。玉米育種陷入理論誤區(qū)，其后果很矛盾，一方面從事育種的人力資源豐富，育成品種數(shù)量非常多，另一方面，生產(chǎn)上缺乏優(yōu)良品種，玉米產(chǎn)量增長緩慢，甚至在九十年代中期以后進入了近50年來增長最緩慢的時期。比較中國與美國玉米生產(chǎn)的差距，不難看出，中國使用了相當(dāng)于美國86%的土地面積和2.3倍的化肥，生產(chǎn)了49%的玉米，產(chǎn)量水平相當(dāng)于美國的55%。大家都意識到，只有采取有效的技術(shù)措施，才能止住下滑趨勢，逐漸縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，并全面提高生產(chǎn)水平。我國育種者曾經(jīng)面臨生物逆境的巨大壓力，當(dāng)

3、時很強調(diào)種質(zhì)基礎(chǔ)的重要性，卻忽視了育種技術(shù)的導(dǎo)向性和能動性。今天，當(dāng)我們總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)的時候，認(rèn)識到不能沒有種質(zhì)改良和種質(zhì)創(chuàng)新，但也不能忽視育種技術(shù)的改進。今后，要盡快地使玉米育種完成從經(jīng)驗到科學(xué)的跨越，這取決于我們對數(shù)量遺傳學(xué)知識的把握。除了種質(zhì)基礎(chǔ)和育種技術(shù)，還需要一點人文智慧。三者結(jié)合才能促進玉米育種技術(shù)從經(jīng)驗向科學(xué)的轉(zhuǎn)變。以往的問題出在哪里？育種目標(biāo)和育種技術(shù)方面有過3個理論誤區(qū)：⑴什么是產(chǎn)量？⑵產(chǎn)量與雜種優(yōu)勢的關(guān)系？⑶如何通過自交系提高雜交種的產(chǎn)量？第三個問題的另一種解釋（更科學(xué)的詮釋）即一般配合力（GCA）與特殊配合力（SCA）對雜交種產(chǎn)量的相對貢獻。這些理論問題決定了育種目標(biāo)、

4、基本思路和技術(shù)路線的合理性。我們首先要明確，產(chǎn)量不是空洞抽象的概念，也不僅僅是試驗田里玉米果穗的重量，而是如何排除或抗衡農(nóng)民生產(chǎn)田間限制產(chǎn)量和產(chǎn)量穩(wěn)定性的那些障礙因素。因此，Duvick把產(chǎn)量解釋為抗逆性，品種必須有一定的抗災(zāi)減災(zāi)，首先是耐密植抗倒伏的能力，然后是耐旱、耐低氮和耐低溫或高溫的能力。在一些國家和地區(qū)還有耐濕和耐漬的能力?？股锬婢骋矊俅朔懂?，但育種家通常并不忽視對病蟲害的抗性。第二要明確，玉米產(chǎn)量的繼續(xù)增長與提高雜種優(yōu)勢無關(guān)。相反，在過去八十多年里，美國的玉米雜種優(yōu)勢強度在逐漸下降，即玉米產(chǎn)量的進一步增長不取決于雜種優(yōu)勢的增長，而取決于非雜種優(yōu)勢的遺傳原因，特別是對生物和非生

5、物逆境的抗性或耐性。這就提示我們，如果在試驗田里把育種的注意力放在提高新組合的雜種優(yōu)勢上，可能會在生產(chǎn)上降低投入產(chǎn)出效率，使提高產(chǎn)量變得非常困難或者代價過高。種子公司也不歡迎這類雜種優(yōu)勢很強的雜交種。3根據(jù)上面這兩條原理不難得出結(jié)論，提高雜交種產(chǎn)量的主要途徑是不斷提高自交系的GCA，而不是靠提高兩親本之間的SCA。Duvick研究表明，雜交種產(chǎn)量的增長與親本自交系的GCA平行。Hallauer指出，發(fā)展雜交種初期，SCA對雜交種產(chǎn)量的貢獻大約在70%，而到了1980年代初期，GCA對雜交種產(chǎn)量的貢獻上升到80%，SCA只占20%。實踐證明，不僅產(chǎn)量增長取決于GCA，抗逆性的提高更取決于GC

6、A及加性遺傳效應(yīng)的積累，因此，我們說這個原理決定了玉米育種的技術(shù)路線和效率。二、基本策略根據(jù)上面敘述的這些原理，我們提出了玉米育種要“立足現(xiàn)有種質(zhì)基礎(chǔ)，以我為核心，向兩邊推開，循環(huán)育種和高密度育種”的基本思路。二十多年以前，我們手里能用的種質(zhì)資源確實很貧乏，但經(jīng)過這么多年努力，我們引進了世界上許多核心種質(zhì)，連美國、法國、德國的跨國公司都爭相把許多好的資源送到中國來，但是我們大多數(shù)育種者卻不會使用這些種質(zhì)資源。包括許多專家教授也不會使用這些原始資源和改良種質(zhì)，甚至不會使用美國公司的專有自交系。其根源在于我們的高等教育中數(shù)量遺傳學(xué)和群體遺傳學(xué)缺失，這就使育種技術(shù)失去了靈魂和主心骨，缺少最基本的

7、科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。這些足可以反映出我們需要加強常規(guī)育種技術(shù)的研究和培訓(xùn)。也許有人會說都是科技和學(xué)術(shù)界的浮躁給鬧的，但我們說不清也解決不了社會浮躁，只能討論理論和技術(shù)，充其量是我替大家讀書。把注意力放在其他事情上解決不了眼下的創(chuàng)新出路問題。“以我為核心”，說的是商業(yè)育種要以本土化的雜種優(yōu)勢模式為核心。這是一個相對概念。它不是一個重大的科學(xué)理論問題，而是育種實踐的結(jié)晶，但在中國，人們對雜種優(yōu)勢模式的理解與哲學(xué)基礎(chǔ)和文化背景