（作物遗传育种专业论文）含75％温带血缘的玉米半外来群体选系的改良研究.pdf

目录 中文摘要_ v 英文摘要v i 1 前言1 1 1 研究的目的和意义1 1 2 文献综述3 1 2 1 国内外玉米育种研究进展3 1 2 2 外来种质利用现状5 1 2 3 玉米的杂种优势群和杂种优势模式8 1 2 4 热带、亚热带种质的研究和利用l o 1 3 研究的主要内容和技术路线1 9 1 - 3 1 研究的内容：1 9 1 3 2 技术路线2 0 2 试验材料与方法2 l 2 1 试验材料2 1 2 1 1 半外来群体的来源和遗传背景2 1 2 1 2 半外来群体选系及测验种2 2 2 1 3 测交组合2 2 2 2 田间试验设计2 4 2 2 1 试验设计2 4 2 2 2 调查项目2 5 2 3 统计分析方法2 5 2 3 1 方差分析2 5 2 3 2 杂种优势分析2 5 3 结果与分析2 7 3 1 方差分析2 7 3 2 ( b 7 3 x p o b 4 5 ) x b 7 3 半外来群体的选系2 7 3 3 ( m 0 1 7 x p o b 4 6 ) x m 0 1 7 半外来群体的选系3 0 3 4 ( 掖1 0 7 x p o b 6 9 ) x 掖1 0 7 半外来群体的选系3 3 3 5 ( 丹3 4 0 x p o b 7 0 ) x 丹3 4 0 半外来群体的选系一3 5 3 6 ( p o b l 0 1x 掖4 7 8 ) 掖4 7 8 半外来群体的选系3 8 4 讨论4 1 4 1 低纬度种质资源的利用方法4 1 4 1 1 低纬度种质资源的直接应用4 l 4 1 2 构建半外来群体4l 4 2 半外来群体选系的进一步改良和利用4 2 4 3 进一步改良和利用的设想4 3 东北农业大学农学硕二e 学位论文 5 结论4 4 致谢4 5 参考文献。4 6 攻读硕士学位期间发表的学术论文。5l i i c o n t e n t c o n t e n t c h i n e s ea b s t r a c t v e n g l i s ha b s t r a c t v i 1 i n t r o d u c t i o n 1 1 1p u r p o s ea n dm e a n i n g 1 1 2l i t e r a t u r er e v i e w 3 1 2 1t h ec u r r e n ts i t u a t i o no f g e r m p l a s ms o u r c eo f c o r nb r e e d i n gi nt h ew o r l d 3 1 2 2o v e r v i e wo ft h eu t i l i z a t i o no fe x o t i cg e r m p l a s m j ! ； 1 2 3h e t e r o s i sg r o u pa n dh e t e r o s i sp a t t e r no fm a i z e 8 1 2 4p r e s p e c to f r e s e a r c ha n du t i l i z a t i o no f t r o p i c a la n ds u b t r o p i c a lc o i t ig e r m p l a s m s 1 0 1 3r e s e a r e hc o n t e n t sa n dt e c h i n c a ll i n e 1 9 l 。3 1m a i nr e s e a r c hc o n t e n t 1 9 1 3 2t e c h n i c a ll i n e 2 0 2 m a t e r i a sa n dm e t h o d s 2 1 2 1m a t e r i a i s 2 1 2 1 1s o u r c ea n dd e s c r i p t i o no f g e n e t i cb a c k g r o u n do f s e m i e x o t i cg e r m p l a s m s ：2 1 2 1 2l i n e ss e l e c t e df r o ms e m i - e x o t i cg e r m p l a s m sa n dt e s t e r s 2 2 2 1 3h e t e r o s i sc o m b i n a t i o n ：1 2 2 2t b s td e s i g ni nf i e l d 2 4 2 2 1t e s t d e s i g n 。2 4 2 2 2r e s e a r c hi t e m s ：1 5 2 3t h es t a t i s t i ca n a l y s i sm e t h o d 2 5 2 ：1 1a n a l y s i so f v a r i a n c e 2 1 ； 2 3 2a n a l y s i so f h e t e r o s i s 2 5 3 r e s u l t sa n da n a l y s i s ：1 7 3 1a n a l y s i so f v a r i a n c e ：1 7 3 2l i n e sf r o ms e m i e x o t i cp o p u l m i o n ( b 7 3 p o b 4 5 ) b 7 3 一2 7 3 3l i n e sf r o ms e m i e x o t i cp o p u l m i o n ( m o l 7 x p o b 4 6 ) m 0 1 7 3 0 3 4l i n e sf r o ms e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( y e l 0 7 p o b 6 9 ) y e l 0 7 3 3 3 5l i n e sf r o ms e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( d a n 3 4 0 x p o b 7 0 ) d a n 3 4 0 一3 5 3 6l i n e sf r o ms e m i - e x o t i cp o p u l a t i o n ( p o b l 0 1x y e 4 7 8 ) y e 4 7 8 3 8 4 d i s c u s s i o n 4l 4 1u t i l i z a t i o nf r o mg e r m p l a s mr e s o u r c e so fi o w - l a t i t u d e 4l 4 1 1t h ed i r e c ta p p l i c a t i o nf r o mg e r m p l a s mr e s o u r c e so f l o w l a t i t u d e 4 1 4 1 2c r e a t eo f s e m i e x o t i cp o p u l a t i o n 4 1 4 2i m p r o v e m e n ta n du t i l i z a t i o no f t h el i n e ss e l e c t e df r o ms e m i - e x o t i cp o p u l a t i o n 4 2 4 3t h ea s s u m et oi m p r o v e m e n ta n du t i l i z a t i o no ft h el i n e s 4 3 5 c o n c l u s i o n 4 4 r e f e r e n c e 4 5 i i i 东北农业大学农学硕七学位论文 a c k n o w l e d g e m e n t 4 6 p u b l i s h e da r t i c l ed u r i n gs p e c i a l i z i n gt h ed e g r e eo fm a s t e r 51 i v -jl 研究生学位论文独创声明和版权使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 蕉；翅遗查墓丝重要挂别直明鲍：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 喜声铽日期：2 口。年多月乡e l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：郭恕日期：2 p 口年月夕日 导师签名：彩彦 吼劬唰胁 镰l l 一 l i 摘要 要 本研究用来自c i m m y t 的热带、亚热带低纬度群体和与之杂种优势关系最近的我国温 带核心种质代表系杂交构建的含7 5 温带血缘的半外来群体，把这些半外来群体中的部分选 系与各自的测验种测交，通过田间试验和杂种优势来分析其中的优良选系和进一步改良利用 的方向，为黑龙江省继续改良和利用c i m m y t 群体提供科学的依据。其中，半外来群体( b 7 3 p o b 4 5 ) b 7 3 的1 3 个选系与合3 4 4 、m o l 7 、吉8 4 6 、龙抗1 l 四个l a n c a s t e r 群的测验种和 丹5 9 8 、丹3 3 7 、丹3 4 0 、e 2 8 四个旅大红骨群的测验种测交，半外来群体( m 0 1 7 p o b 4 6 ) m o l 7 的8 个选系与丹5 9 8 、丹3 3 7 、丹3 4 0 、e 2 8 四个旅大红骨群的测验种和k 1 0 、掖4 7 8 两个r e i d 群的测验种测交，半外来群体( 掖1 0 7 p o b 6 9 ) x 掖1 0 7 的1 1 个选系与合3 4 4 、m o l 7 、 吉8 4 6 、龙抗1 1 四个l a n c a s t e r 群的测验种和丹5 9 8 、丹3 3 7 、丹3 4 0 、e 2 8 四个旅大红骨群 的测验种测交，半外来群体( 丹3 4 0 p o b 7 0 ) 丹3 4 0 的8 个选系与合3 4 4 、m o l 7 、吉8 4 6 、 龙抗1 1 四个l a n c a s t e r 群的测验种和k i o 、掖4 7 8 、u 8 1 1 2 三个r e i d 群的测验种测交，半外 来群体( p o b l o l 掖4 7 8 ) 掖4 7 8 的8 个选系与合3 4 4 、m 0 1 7 、吉8 4 6 、龙抗l l 四个l a n c a s t e r 群的测验种和丹5 9 8 、丹3 4 0 、e 2 8 三个旅大红骨群的测验种测交。 本研究的主要结果如下： ( 1 ) 半外来群体( b 7 3 p o b 4 5 ) b 7 3 的选系杂种优势相对值的平均值较高，可进一步改 良和利用的选系为8 5 2 7 6 、8 5 2 7 8 、8 5 2 8 0 、8 5 2 8 1 、8 5 2 8 2 、8 5 2 8 4 、8 5 2 8 5 、8 5 2 8 9 。其中，8 5 2 8 2 、 8 5 2 8 4 和8 5 2 8 9 的重点组配方向为l a n c a s t e r 群；8 5 2 7 6 、8 5 2 7 8 、8 5 2 8 0 和8 5 2 81 的重点组配 方向为旅大红骨群；8 5 2 8 5 的重点组配方向是l a n c a s t e r 群或旅大红骨群。 ( 2 ) 半外来群体( m 0 1 7 p o b 4 6 ) xm 0 1 7 的选系杂种优势相对值的平均值偏低，可进一步 改良和利用的选系为8 5 3 6 0 、8 5 3 6 3 、8 5 3 6 5 、8 5 3 6 9 。其中，8 5 3 6 0 的重点组配方向是为旅大 红骨群；8 5 3 6 3 的重点组配方向是r e i d 群；8 5 3 6 5 和8 5 3 6 9 的重点组配方向是旅大红骨群或 r e i d 群。 ( 3 ) 半外来群体( 掖1 0 7 p o b 6 9 ) 掖1 0 7 的选系杂种优势相对值的平均值偏低，可进一 步改良和利用的选系为8 5 4 1 0 、8 5 4 1 2 、8 5 4 1 7 、8 5 4 2 0 、8 5 4 2 5 、8 5 4 3 0 。其中，8 5 4 1 0 、8 5 4 1 2 、 8 5 4 2 0 和8 5 4 2 5 的重点组配方向是l a n c a s t e r 群，8 5 4 1 7 、8 5 4 3 0 的重点组配方向是旅大红骨群。 ( 4 ) 半外来群体( 丹3 4 0 p o b 7 0 ) 丹3 4 0 的选系杂种优势相对值的平均值较高，可进一 步改良和利用的选系为8 5 3 1 6 、8 5 3 2 0 、8 5 3 2 2 、8 5 3 2 8 。其中，8 5 3 2 0 和8 5 3 2 8 的重点组配方 向是l a n c a s t e r 群；8 5 3 2 2 的重点组配方向是r e i d 群；8 5 3 1 6 的重点组配方向是l a n c a s t e r 群 或r e i d 群。 ( 5 ) 半外来群体( p o b l 0 1 掖4 7 8 ) 掖4 7 8 的选系杂种优势相对值的平均值较高，可进一 步改良和利用的选系为8 5 4 6 2 、8 5 4 7 3 、8 5 4 7 4 、8 5 4 7 7 。其中，8 5 4 7 4 、8 5 4 7 7 的重点组配方向 是l a n c a s t e r 群；8 5 4 6 2 和8 5 4 7 3 的重点组配方向是旅大红骨群。 关键词玉米；半外来群体；方差分析；杂种优势：种质 v 各j i l 东北农业大学农学硕士学位论文 s t u d i e so ni m p r o v e m e n ta n d u t i l i z a t i o no fl n 、e ss e l e c t e df r o m s e m i e x o t i cp o p u l a t i o n sc o n t a i n i n g75 t e m p e r a t eg e r m p l a s mi nm a i z e a b s t r a c t t h eh e t e r o s i sa n dv a r i a n c ea n a l y s i so fs o m em a i z el i n e ss e l e c t e df r o mf i v es e m i e x o t i c p o p u l a t i o n sc o n s t r u c t e dw i t hc i m m y tg e r m p l a s ma n dt e m p e r a t el i n e sw e r et e s t e dt os t u d yt h e i r i m p r o v e m e n te f f e c t sa n dc r o s sd i r e c t i o ni nc h i n a a m o n gt h e mt h i r t e e nl i n e sf r o ms e m i e x o t i c p o p u l a t i o n ( b 7 3 p o b 4 5 ) xb 7 3w e r ec r o s s e dw i t hf o u rl a n c a s t e rt e s t e r s ，h e 3 4 4 ，m o17 ，j i 8 4 6 ， l o n g k a n g l1 a n df o u rl v d a h o n g g ut e s t e r sd a n 5 9 8 ，d a n 3 3 7 ，d a n 3 4 0 ，e 2 8 ，e i 【g h tl i n e sf r o m s e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( m o17 p o b 4 6 ) xm o17w e r ec r o s s e dw i t hf o u rl v d a h o n g g ut e s t e r s d a n 5 9 8 ，d a n 3 3 7 ，d a n3 4 0 ，e 2 8a n dt w or e i dt e s t e r sk 10 ，y e 4 7 8 ，e l e v e nl i n e sf r o ms e m i e x o t i c p o p u l a t i o n ( y e l 0 7 x p o b 6 9 ) xy e l 0 7w e r ec r o s s e dw i t hf o u rl a n c a s t e rt e s t e r sh e 3 4 4 ，m o l 7 ，j i 8 4 6 ， l o n g k a n g l la n df o u rl v d a h o n g g ut e s t e r sd a n 5 9 8 ，d a n 3 3 7 ，d a n3 4 0 ，e 2 8 ，e i g h tl i n e sf r o m s e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( d a n 3 4 0 x p o b 7 0 ) x d a n 3 4 0w e r ec r o s s e dw i t ht h r e er e i dt e s t e r sk 1 0 y e 4 7 8 ，u 81 12a n df o u rl a n c a s t e rh e 3 4 4 ，m o17 ，j i 8 4 6 ，l o n g k a n g ll ，e i g h tl i n e sf r o ms e m i - e x o t i c p o p u l a t i o n ( p o b l01 y e 4 7 8 ) y e 4 7 8w e r ec r o s s e dw i t hf o u rl a n c a s t e rt e s t e r sh e 3 4 4 ，m ol7 ， j i 8 4 6 ，l o n g k a n g l1a n dt h r e el v d a h o n g g ut e s t e r sd a n 5 9 8 ，d a n3 4 0 ，e 2 8 t h em a i nr e s u l t sw e r es u m m a r i z e da sf o l l o w e d ： ( 1 ) a m o n gl i n e ss e l e c t e df r o ms e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( b 7 3x p o b 4 5 ) xb 7 3 ，8 5 2 7 6 、8 5 2 7 8 、 8 5 2 8 0 ，8 5 2 8 1 ，8 5 2 8 2 ，8 5 2 8 4 ，8 5 2 8 5 ，8 5 2 8 9w e r er e l a t i v e l yh i g h e r t h ec r o s sd i r e c t i o no f8 5 2 8 2 、 8 5 2 8 4 a n d8 5 2 8 9w a sl a n c a s t e rg r o u pa n dt h a to f8 5 2 7 6 、8 5 2 7 8 、8 5 2 8 0a n d8 5 2 81w a sl v d a h o n g g u g r o u p t h eu s i n gd i r e c t i o no f8 5 2 8 5w a sl a n c a s t e rg r o u pa sw e l la sl v d a h o n g g ug r o u p ( 2 ) a m o n gl i n e ss e l e c t e df r o ms e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( m o l 7 p o b 4 6 ) x m o l 7 ，8 5 3 6 0 、 8 5 3 6 3 、8 5 3 6 5a n d8 5 3 6 9w e r er e l a t i v e l yl o w e r t h ec r o s sd i r e c t i o no f8 5 3 6 0w a sl v d a h o n g g u g r o u pl v d a h o n g g ua n dt h a to f8 5 3 6 3w a sr e i dg r o u p n eu s i n gd i r e c t i o n so f8 5 3 6 5 、8 5 3 6 9w a s l v d a h o n g g uo rr e i dg r o u p ( 3 ) a m o n gl i n e ss e l e c t e df r o ms e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( y e l 0 7 x p o b 6 9 ) y e l 0 7 ，8 5 4 1 0 、 8 5 412 、8 5 4l7 、8 5 4 2 0 、8 5 4 2 5a n d8 5 4 3 0w e r er e l a t i v e l yl o w e lt h ec r o s sd i r e c t i o no f8 5 410 、 8 5 412 、8 5 4 2 0 和8 5 4 2 5w a sl a n c a s t e rg r o u pa n dt h a to f8 5 417 、8 5 4 3 0w a sl v d a h o n g g ug r o u p ( 4 ) a m o n gl i n e ss e l e c t e df r o ms e m i - e x o t i cp o p u l a t i o n ( d a n 3 4 0 p o b 7 0 ) xd a n 3 4 0 ，8 5 3l6 、 8 5 3 2 0 、8 5 3 2 2a n d8 5 3 2 8w e r er e l a t i v e l yh i g h e r t h ec r o s sd i r e c t i o no f8 5 3 2 0a n d8 5 3 2 8w a s l a n c a s t e rg r o u pa n dt h a to f8 5 3 2 2w a sr e i dg r o u p t h eu s i n gd i r e c t i o no f8 5 316w a sl a n c a s t e r g r o u pa sw e l la sr e i dg r o u p ( 5 ) a m o n gl i n e ss e l e c t e df r o ms e m i e x o t i cp o p u l a t i o n ( p o b l 0 1x y e 4 7 8 ) xy e 4 7 8 ，8 5 4 6 2 、 8 5 4 7 3 、8 5 4 7 4a n d8 5 4 7 7w e r er e l a t i v e l y h i g h e r t h ec r o s sd i r e c t i o no f8 5 4 7 4a n d8 5 4 7 7w a s l a n c a s t e ra n dt h a to f8 5 4 6 2a n d8 5 4 7 3w a s l v d a h o n g g ug r o u p k e y w o r d sm a i z e ；v a r i a n c ea n a l y s i s ；h e t e r o s i s ；g e r m p l a s m v i i c a n d i d a t e ：g u or a s p e c i a l i t y ：g e n e t i c sa n db r e e d i n go fc r o p s s u p e r v i s o r ：p r o f j i ny i 前言 j 上- - 一 1 月i j 吾 1 1 研究的目的和意义 随着科学发展、人口增多、城市化进程加快，经济发展与资源环境的矛盾日益突出和尖 锐，如何利用有限资源保证我国主要粮食的供给是我国的农业科学研究必须面临的重要难题 和挑战；另外一方面，随着人民生活水平的不断提高、农村产业化结构的调整和农业产业化 的发展，都对玉米育种提出了更高的要求，并将对玉米育种的研究方向产生深远的影响( 侯 海鹏，2 0 0 5 ) 。 现在，我国玉米遗传育种研究进展缓慢，其最主要原因是种质资源匮乏( 张世煌等，2 0 0 1 ) 。 遗传基础狭窄一方面使优良基因的利用受到了限制，降低更深层次开发杂种优势的可能性， 使育种工作缺少后劲；另一方面大大削弱了农业系统抵御自然灾害的能力，客观上增加了爆 发玉米病虫害的可能性。长期以来玉米病虫害的流行一直是影响我国玉米高产、稳产的主要 因素之一，大量实践证明利用玉米的抗病虫性是防治病虫害最经济最有效的方法。近几年来， 由于生态环境的变化，农业生产条件的改善和国际、国内间材料交流的日益频繁，在我国玉 米主产区，老的病虫害并未得到完全有效的控制，如青枯病、病毒病、大小斑病、玉米瞑、 蚜虫等，新的病虫害义有扩大之势，如弯孢菌叶斑病、灰斑病等。新老病虫害的蔓延此起彼 伏，在一定的地区已经造成严重的损失。因此，提高玉米的抗病虫性已经成为玉米育种的永 恒目标。 所以，必须加强玉米育种基础材料创新的研究工作( 苏俊，1 9 9 8 ) ：充分挖掘当地玉米 种质资源的潜力，积极地搜集整理，研究利用当地品种资源。注重省外、国外种质的引进 利用，丰富我省种质资源。加强玉米群体改良工作，创造遗传变异丰富，配合力较高，多 抗性强的遗传种质基础的玉米群体，保证轮回选择，能够有效持续地进行。为拓宽玉米种 质遗传基础，扩大新的优良基因源，必须加强玉米育种基础材料的创新工作。 由此可见，拓宽种质基础、增加选系的原始材料是育种工作急于解决的问题。丰富的种 质资源是育种工作者的物质基础，任何一个成功的育种家，无不十分重视掌握丰富多样的种 质资源，并充分利用它们( 刘纪麟，2 0 0 0 ) 。因为杂交品种的大面积推广，很多地方品种资源 被取代，原有的种质资源不断流失，开发和利用那些地方种质资源受到了很大限制，这时很 多育种学家和育种单位纷纷把目光聚焦到引进外来种质资源上来。这就是各国玉米育种家共 同瞩目于外来种质资源的引进和进行持续的群体改良的原因。 玉米外来种质是指那些来自本国以外的其他国家或地区的生理和地理远缘材料，尤其是 来自墨西哥及中、南美洲一些国家的热带、亚热带的玉米品种、群体、杂交种和自交系等材 料。这些材料对病虫害有较强的抗性，或者抗倒性和耐早性强、茎秆坚韧、根系发达，多数 温带玉米杂交后能具有较强的杂种优势，特别是源于c i m m y t 的群体或基因库，绝大部分汇 集了温带、热带、亚热带许多国家的优良基因资源，通过轮回选择后具有较丰富的遗传变异， 给温带玉米育种提供了很大的利用价值空间，所以越来越受到各国玉米育种家的重视。 热带、亚热带玉米品种或者自交系可以引入温带地区，导入当地的玉米自交系，进行玉 东北农业大学农学硕士学位论文 米种质创新，但是，由于地理远缘、环境条件的变化，很多热带、亚热带玉米品种或者自交 系在温带地区不能适应。因此，育种工作者在利用热带、亚热带玉米种质资源时，切记要先 进行种植鉴定比较，最好在北方和南方的不同环境条件下交替连续种植2 一一3 个世代，以确定 其生物学特征、生长发育及生理代谢( 特别是生殖器官的生长发育) 、光温敏性、抗病性、抗 逆性和适应性。只有通过在当地种植表现能够适应当地环境，正常结实，并具有温带种质所 v 具有的优良特性时，这样的品种或者自交系才能在育种和生产上进行利用。对引入外来种质 主要有两方面的用途，一是利用外来种质选育组配优良杂交种的亲本自交系；二是直接作为。 品种在生产中应用，通常在我国的西南山区直接利用的较多。 玉米是黑龙江省的主要粮食作物，也是重要的饲料和工业原料。由于其具有产量高、面 积大、分布广、效益好、用途多的特点，已成为黑龙江省的优势作物，常年播种面积大概在 2 0 0 万h m 2 以上。黑龙江省的玉米育种工作在建国后就已经相继开展，到目前为止已经选育出 一大批的玉米品种，并且在黑龙江省农业大生产中发挥了显著的增产作用。在将近2 0 年的生 产中，我省育种单位存在的共性问题是种质资源匮乏，育种材料遗传基础过于狭窄，对育种 基础材料的研究，特别是对已有的种质资源研究不够，不重视育种基础材料的创新和选育， 重组配、轻选育，短期行为严重，后劲不足。由于七十年代过多强调早熟高产，育种单位大 量淘汰了晚熟育种材料，而且现有的中早熟材料遗传基础狭窄，缺少突破性材料。特别是近 年来，由于科研经费不足，大多数育种单位对自交系选育和基础材料的创新重视不够，放松 了育种的基础工作，单纯追求快出成果，缺乏育种的技术储备和后劲。由于缺乏自育的适合 当地条件的过硬的基础材料，不能组配出强优势组合，很难在育种上有突破性进展。出现这 一现象的原因主要是由于黑龙江省现有的玉米种质资源遗传基础过于狭窄，因为玉米的起源 不在中国，而且黑龙江省位于我国北方早熟春玉米地区的最北端，日照长，纬度高( 4 5 0 - 4 8 0n ) ， 无霜期间短( 9 5 1 3 5 d ) ，有效活动的积温少( 1 9 0 0 2 8 0 0 c ) ；玉米在生育期间的昼夜温差很大， 前期的气温偏低，中期又是雨热同季，后期较多有早霜的发生。被这些特殊生态条件所影响， 玉米种质资源的匾乏问题就显得尤为突出；不但玉米自有的种质资源较少，而且引入的国内 外玉米种质受熟期、日照和生态适应性等因素的影响，直接应用难度也比较大。由此形成了 黑龙江省玉米杂交种所特有的亲本自交系的亲缘关系较靠近，杂交种的亲本自交系中的应用 太过于集中，玉米的品种资源比较少，种质资源遗传狭窄，遗传基因型较单一，存在明显的 遗传脆弱性，突发性的病虫害易于发生，生产安全得不到保障。玉米工作者们通过大量的研 究调查发现引入外来优异玉米种质，建立新的玉米杂种优势模式是玉米育种工作取得突破性 进展的基础。但由于热带哑热带玉米种质在温带存在强烈的光温反应，产生各种不适应，直 接利用有一定的难度( 刘永建，张莉萍，潘光堂，1 9 9 9 ) 。因此把引进来的种质导入适应性种 质中进而合成半外米种质然后继续选择加以利用是最有效途径之一。导入外来种质必须依据 1 杂种优势群和杂种优势模式的原则，杂种优势属于复杂的现象，受环境条件的影响相当大， 外加上c i m m y t 种质的遗传基础相当广泛，在不同的试验中同一群体往往表现出不同的配合i 力和杂种优势水平，这就给这些群体的应用带来了相当大困难。充分考虑到黑龙江地区的特 殊的地理条件，这些外来种质的自身产量及生长发育的特性充分表现出来很难等等原因也使 得黑龙江地区热带、亚热带种质的研究不多，因此对在黑龙江省构建c i m m y t 群体半外来种 质选育改良系的改良效果研究可以丰富热带、亚热带种质在黑龙江地区应用的经验，为黑龙 2 前言 江玉米种质的改良与利用提供依据和指导。 本研究用来自c i m m y t 的亚热带群体p o b 4 5 、p o b 4 6 、p o b 6 9 、p o b 7 0 、p o b l 0 1 和与之杂种 优势关系最近的我国温带种质的代表系b 7 3 、m 0 1 7 、掖1 0 7 、丹3 4 0 、掖4 7 8 杂交构建的半外 来群体为试验材料，将其中的部分选系按n ci i 遗传交配设计与测验种测交，通过对产量的杂 种优势分析来研究其中的优良选系和进一步改良利用的方向，并为这些半外来群体及其选系 的继续改良和利用提供依据。 1 2 文献综述 1 2 1 国内外玉米育种研究进展 1 2 1 1 国外玉米育种与种质资源现状 温带的玉米种质是世界上种植面积最大、研究利用最广的种质类型，在玉米育种和生产 上起着至关重要的作用。美国、加拿大、阿根廷、智利、欧洲、中东以及亚洲东部都属于温 带玉米产区。受这些地区的气候条件限制，一般来自热带、亚热带玉米产区的种质很难在这 一区域直接加以利用。比较著名的温带玉米种质类型有美国玉米带种质、欧洲温带玉米种质 和以中国为代表的亚洲温带玉米种质。 美国的玉米带位于北纬3 8 0 n 4 3 0 n ，西经8 2 0 - 1 0 2 范围内，海拔不至t j 5 0 0 m 。地势平坦， 土层深厚，属肥沃的草原黑钙土，有机质含量高达3 一5 。无霜期为1 6 0 - - 1 8 0 d 。玉米生育 季节( 4 9 月) 降雨量可达5 3 0 - - - 6 5 0 m m ，而且，每个月都有8 0 m m 的均匀降雨，玉米单产7 5 0 0 k g k m 2 。这些优越的自然条件非常有利于玉米的生长发育，所以美国是闻名于世的玉米高产 大国( 周伟，2 0 0 8 ) 。 为美国和其他温带地区的杂交种提供了非常广泛的种质基础的是美国玉米带的种质。其 中玉米带玉米种质较为有名的品种有：r e i d y e l l o w d e m ，k r u g y e l l o w d e n t ，b o o n e c o u n t y w h i t e l e a n a n g ，o s t e f l a n d y e l l o w d e n t 以及m i d l a n d y e l i o w d e n t 。其中从i o w a 坚杆综合种( s t i f f s t a l k s y n t h e t i c ，b s s s ) 选育出的自交系( r e i d 种质) 与选自l a n c a s t e r 的白交系组配得到的杂交组 合一直在美国占主导地位( k a n g m s ，1 9 9 8 ) 。1 9 8 5 年，美国玉米带几乎9 0 的杂交种包含有r e i d 种质，1 3 的杂交种包含有l a n c a s t e r 种质。许多欧洲、中国、阿根廷和智利的玉米研究项目 使用的种质材料中也包括l a n c a s t e r 和r e i d 种质，或是直接利用来自这两个种质的自交系。 欧洲温带所利用的玉米种质主要包括四个类群：玉米带马齿类玉米，东南欧洲硬粒，北 欧和阿尔卑斯硬粒以及南欧或地中海类型( 大部分是硬粒) 。其中最常见的一个杂种优势模式 是美国的早熟马齿型欧洲的抗寒硬粒系，如法国广泛种植的单交种f 2 f 7 。欧洲育种工作 者从美国玉米带的单交种( 马齿) 和一个欧洲早熟的抗寒单交种( 硬粒) 杂交基础上选育出的第 一个双交种i n r a 2 5 8 于1 9 5 8 年发放，这一选育成功使玉米在欧洲的播种范围向北进了一大步。 1 9 7 0 年发放的早熟三交种l g i i 随后成为南欧最重要的品种，在生产中起着非常重要的作用 ( 番兴明，2 0 0 7 ) 。 从2 0 世纪3 0 年代起一些国家开始选育出一系列表现突出的o p v s 和杂交种的玉米。育种中 3 东北农业大学农学硕士学位论文 除使用当地的优良种质外，还有来自美国含t u x p e n o 血缘的h i c k o r yk i n g 品种。1 9 6 3 年津巴布 韦发放了世界上第一个商业用单交种s r 5 2 ，它的亲本分别来自s a l i s b u r y w h i t e 和s o u t h e r n c r o s s 两个杂种优势群，它们都具有的特性是丰产性好、适应性广，从这其中选育出的自交系 都是比较优秀的。1 9 8 5 年，c i m m y t 在津巴布韦的哈拉雷大学设立了玉米育种项目，目的是 进一步拓宽非洲热带中海拔地区的玉米种质基础，主要目标是选育抗条纹病及其他一些主要 病害的种质。项目不仅仅注重自交系和杂交种的选育，对o p v s 和综合种的选育也给予了足够 的重视。在这个育种目标下，已经选育出了一些优秀的抗病自交系。i i t a 针对非洲撒哈拉 。 地区的生态环境选育出了两个表现优良的群体t z m s r w 和t z e m s r w 。前者为晚熟白粒种 质，后