[发明专利]一种氮高效玉米的杂交制种方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮高效玉米的杂交制种方法。

背景技术

玉米是重要的饲料、经济及生物能源作物，其在国内外的需求量与日俱增。随着人口增长和经济发展，我国的粮食需求仍将呈现持续刚性增长。要实现2030年中国粮食安全，总产必须在现有基础上提高40％以上，单产增加45％以上，即年均增长率要达到2.0％。因此，实现粮食持续稳定增产、保障国家粮食安全是我国农业当前及今后相当长时期的重大任务。玉米这一重要的粮食资源正在扮演着重要的角色。

高产氮高效品种是未来解决我国粮食安全和资源、环境问题的重要途径之一。吴永常等(1998)研究表明，我国1985-1994年间，化肥在玉米增产总额中发挥了51.5％的作用，其中以氮肥的贡献最大。目前，高产品种对化肥的依赖程度加大致使我国化肥用量逐年增加。1980年以来，我国化肥消费量平均每年增加156.4万t(纯养分)，居世界首位，目前每年已接近5000万t。张福锁等(2008)总结近年来在全国粮食主产区进行的1333个田间试验结果表明，玉米的氮肥利用率只有26.1％。在化肥使用过程中，出现了过量施用和肥料利用效率低下，使大量养分流失到了环境中，造成了大量的环境问题。粮食安全和资源环境安全的双重压力注定了我国农业必须走出一条既能不断提高作物单产同时又能大幅度提高资源利用效率的新途径。

高产氮高效品种是充分挖掘作物的遗传潜力，提高氮效率的方法。氮高效品种可以分为两种，一种是对氮肥投入敏感的高氮投入下的高产品种，即高氮高效型品种；另一种是对氮肥投入不敏感的节氮高产品种，即低氮高效型品种。结合两种高效特征的品种即为氮双高效型品种。在实际应用中要根据其品种特性，合理施肥，最终达到高产高效、节肥的目的。因此，高产氮高效品种在兼顾高产资源高效两个目标中发挥着重要作用，是未来解决我国粮食安全和资源、环境问题的重要途径之一。

农作物养分高效品种的遗传改良工作已经受到各国的重视，国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)最早开展了玉米耐低氮研究(低氮高效型品种)，美国杜邦、德国KWS、瑞士先正达等知名跨国育种公司都在投入大量资金进行相关研发工作。国际上的研究更集中于低氮投入下的中产水平的研究。我国在粮食需求大、耕地少的情况下，生产上更多的是需要高氮高效型和双高效型品种的研究和选育，而在丘陵、山区可以发展低氮中产型品种的选育研究。在我国，中国科学院遗传所李振声小组在耐低磷育种工作方面开展了多年系统工作，选育出了氮磷高效小麦品种小偃54、小偃81。张启发(2005，2007)领导的课题组筛选了大批养分高效吸收利用的水稻种质资源，鉴定了一些氮、磷高效基因(QTL)。他认为通过转基因技术和分子标记辅助选择相结合，可望在8～10年内培育出氮、磷高效的绿色超级稻。因此，为促进我国玉米氮高效育种，良好的、高效的高产氮高效玉米自交系种质创新及其选配杂交种的方法十分重要。

技术原理：植物对矿质养分的吸收与利用能力受基因控制。原则上讲，当前作物育种的各项技术均可以借用到作物营养高效性状的改良，这主要包括传统田间育种方法和借助细胞和分子生物学技术的现代育种方法。然而，不论是哪种途径，都必需从筛选营养高效种质资源着手，然后选择最佳的育种方法，将这些优良性状转移到目标作物上。

地球生物遗传资源中，目前被人类利用的还仅仅是少数。就营养性状而言，由于长期以来高产育种过程一般均在满足养分的条件下进行，因而所选出的品种多适应于高肥水条件，而相对耐养分胁迫或高养分效率的种质没有得到充分的开发与利用。所幸的是，世界各国均十分重视各种遗传资源的保存工作，在不同国家和地区的建立了百余个作物种质保存库，这些种质库收集了大量野生与栽培种质。由于世界各地的生态土壤条件有很大不同，在长期自然进化过程中，总有一些具有特殊营养性状的植物或品种存活下来，在适宜的选择压力下，将其中具有优良营养性状的材料，或直接在某些特定逆境土壤中利用，或纳入到育种程序中，将该优良性状转移到综合农艺性状较好的品种中。

提高有限资源的利用率，促进可持续发展，是当今世界各国发展战略的主题，节约型农业也要求降低农业生产成本，以达到农民增收、农业增效和提高农产品竞争力的目的。同时，还可减轻因不合理施肥带来的环境问题。因此，营养高效品种将在解决节肥增效中发挥重要的作用。