周玉乾 寇思榮 何海軍 劉忠祥 楊彥忠 王曉娟 連曉榮 周文期

摘要：分析了甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的主要問(wèn)題，提出了甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)策：加快普通玉米種質(zhì)創(chuàng)新及新品種選育，提高育種技術(shù)創(chuàng)新研究水平，加大適宜全程機(jī)械化生產(chǎn)玉米品種的選育力度，大力發(fā)展青貯玉米，加強(qiáng)玉米科技創(chuàng)新體系建設(shè)等措施。

關(guān)鍵詞：玉米產(chǎn)業(yè)；現(xiàn)狀；發(fā)展對(duì)策；科技創(chuàng)新體系；甘肅省

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-1463（2017）09-0072-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.09.022

Identification and Evaluation Techniques of Germplasm of

Schizaphis graminum on Oats

ZHAO Tong 1， GUO Jianguo 2

（1. Gansu Agricultural Information Center， Lanshou Gansu， 730000， China； 2. Institute of Plant Protection， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：The research progress of oat aphid resistance identification technology， oat aphid resistance mechanism， oat aphid resistance identification and molecular markers of oat resistance genes are reviewed， thought biotypes of Schizaphis graminum， identification of antixenosis and antibiosis and tolerance of Oat Germplasm on Schizaphis graminum， and analysis on Mapping of population resistance gene markers in Hybrid Progenies. aimed to provide ideas for Oat Germplasm Resistant aphid， to solve the problem of differentiation of new biotypes of single gene aphid resistance lines with Schizaphis graminum.

Key words：Oats；Schizaphis graminum；Identification and evaluation

玉米是糧食、飼料和工業(yè)原料兼用農(nóng)作物，全球大部分國(guó)家都種植玉米，但主要集中在少數(shù)國(guó)家，大多數(shù)國(guó)家玉米面積很小。我國(guó)的玉米帶從東北的黑龍江省起延至華北再轉(zhuǎn)向西南包括十多個(gè)省、自治區(qū)[1 ]。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)玉米生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，全國(guó)玉米平均產(chǎn)量水平由1949年的961.5 kg/hm2提升至目前的約6 000 kg/hm2 [2 ]。2015年，我國(guó)玉米總產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的36.14%，2004 — 2015年我國(guó)玉米增產(chǎn)對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率近60%，居糧食作物之首，玉米已成為我國(guó)2004年后糧食生產(chǎn)“十二連增”的主力軍[3 ]。玉米生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)保障我國(guó)糧食安全、增加農(nóng)民收入、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展發(fā)揮了重要作用。20世紀(jì)80年代以來(lái)，以分子生物學(xué)為核心，分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)、雙單倍體育種技術(shù)以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合，使玉米育種水平有質(zhì)的飛躍[4 ]，先后育成了一大批綜合性狀優(yōu)良的玉米雜交種，使玉米產(chǎn)量逐年提高。與美國(guó)相比，但我國(guó)的玉米生產(chǎn)在許多環(huán)節(jié)都存在著差距，尤其在通過(guò)生物育種技術(shù)手段實(shí)施的玉米種質(zhì)創(chuàng)新、品種選育等方面的差距更加明顯[5 ]。

1 甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

玉米是甘肅省的主要糧食作物，在全省糧食生產(chǎn)中占有重要地位[6 - 8 ]。甘肅屬于干旱和半干旱農(nóng)業(yè)區(qū)，降水量少，蒸發(fā)量大，氣候干燥，土壤貧瘠。近年來(lái)，隨著玉米新品種、新技術(shù)的推廣應(yīng)用，尤其是全膜雙壟溝播旱作玉米生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，全省玉米種植面積逐年擴(kuò)大，2015年全省玉米種植面積101.40萬(wàn)hm2 ，總產(chǎn)量565.6 萬(wàn)t [9 ]。甘肅省玉米種植按生態(tài)類型可分為三個(gè)區(qū)域。一是河西走廊及沿黃灌溉玉米區(qū)。這一區(qū)域有灌溉保障、光照強(qiáng)、積溫高、病蟲(chóng)害較輕微、晝夜溫差大，對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)非常有利，是我國(guó)玉米生產(chǎn)的高產(chǎn)區(qū)，我國(guó)的玉米制種近一半集中在這一區(qū)域。二是中部山區(qū)及隴東雨養(yǎng)玉米區(qū)。干旱是這一區(qū)域的主要特點(diǎn)，近年來(lái)全膜雙壟溝播旱作玉米生產(chǎn)技術(shù)在該區(qū)域得到推廣應(yīng)用，玉米面積和產(chǎn)量都有顯著增加。三是隴南山地玉米區(qū)。該區(qū)域雨量相對(duì)豐沛，水熱資源豐富，無(wú)霜期較長(zhǎng)，但光照條件較差，經(jīng)常發(fā)生春旱和伏旱，病蟲(chóng)害的發(fā)生比較復(fù)雜而且嚴(yán)重。 甘肅省的玉米品種經(jīng)歷了由稀植大穗品種逐步向密植中穗品種的發(fā)展，當(dāng)前主栽玉米品種主要有先玉335、金穗3號(hào)、隴單339、大豐30、隴單10號(hào)、吉祥1號(hào)等。

2 甘肅省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題

2.1 玉米品種不能滿足生產(chǎn)發(fā)展需求

一是品種布局不合理。根據(jù)多年田間調(diào)查，除適宜種植晚熟品種的地區(qū)，其他地區(qū)也大量種植生育期相對(duì)較長(zhǎng)的品種，適宜種植早熟品種的地區(qū)種植著中早熟品種，適宜種植中早熟品種的地區(qū)種植了中熟品種，依此類推。品種布局不合理導(dǎo)致有些品種不能完全成熟，收獲時(shí)種子含水量過(guò)高，增加了種植風(fēng)險(xiǎn)，且奢侈地消耗了本來(lái)不足的土壤養(yǎng)分。在甘肅多數(shù)地區(qū)，尤其是高海拔區(qū)域種植相對(duì)晚熟的品種，收獲時(shí)籽粒乳線未消失，有的乳線下移一半，由于只注重果穗大小，不注重實(shí)際產(chǎn)量，導(dǎo)致這些表面上看果穗很大，實(shí)際上是偽高產(chǎn)的品種反而受到老百姓喜愛(ài)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象與現(xiàn)行的審定制度有關(guān)，區(qū)域試驗(yàn)一味追求高產(chǎn)，導(dǎo)致大部分參試品種生育期偏長(zhǎng)，而在大田持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的低風(fēng)險(xiǎn)品種往往在區(qū)試中有可能被淘汰。二是種植密度不平衡。河西走廊及沿黃灌溉玉米區(qū)種植密度高，一般在75 000～90 000株/hm2；隴南、天水、隴東和中部半干旱山地及川區(qū)無(wú)灌溉條件的旱地種植密度多數(shù)不到45 000株/hm2，有的甚至不到37 500 株/hm2，川區(qū)灌溉地的種植密度在57 000～67 500株/hm2。甘肅的旱地占耕地的72%，由于干旱和土壤貧瘠，旱地玉米不能過(guò)于密植，但是也不能過(guò)稀，現(xiàn)在的問(wèn)題是旱地玉米過(guò)于稀植。三是稀植大穗高風(fēng)險(xiǎn)品種還在種植。如豫玉22號(hào)和沈單16號(hào)這兩個(gè)曾經(jīng)的主栽品種，現(xiàn)在在甘肅省的年種植面積依然在13.33萬(wàn)hm2左右。豫玉22號(hào)莖稈高大且晚熟，抗倒性差，穗腐病發(fā)生嚴(yán)重；同時(shí)表現(xiàn)出不耐密植，若密植會(huì)導(dǎo)致群體內(nèi)外果穗大小不一致現(xiàn)象發(fā)生嚴(yán)重。沈單16號(hào)不抗穗粒腐病，在灌漿后期若遇連陰雨發(fā)病尤其嚴(yán)重。當(dāng)種植密度超過(guò)60 000株/hm2時(shí)，群體內(nèi)部果穗禿頂較重。豫玉22號(hào)和沈單16號(hào)是目前公認(rèn)的高風(fēng)險(xiǎn)玉米品種，在我國(guó)其余玉米主產(chǎn)區(qū)早已淘汰，但在甘肅仍大面積種植。

2.2 玉米全程機(jī)械化水平低

全程機(jī)械化已成為玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，目前甘肅省河西走廊及沿黃灌溉的玉米生產(chǎn)機(jī)械化程度相對(duì)較高，但與相鄰的新疆相比差距還很大，其他地區(qū)基本還是人工操作。山地多嚴(yán)重制約了玉米的機(jī)械化操作，一方面適合山區(qū)操作的小型玉米播種、收獲機(jī)械缺乏，另一方面是缺乏籽粒脫水快、植株抗倒能力強(qiáng)、適宜機(jī)械收獲作業(yè)，特別是機(jī)械直收籽粒的玉米品種和配套栽培技術(shù)。

3 甘肅玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思路及對(duì)策

3.1 發(fā)展的基本思路和目標(biāo)

根據(jù)甘肅省的生態(tài)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件及玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，我們認(rèn)為今后甘肅省的玉米育種目標(biāo)調(diào)整及主攻方向主要從以下幾個(gè)方面入手。一是干旱和瘠薄是影響甘肅省玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要非生物脅迫因素，應(yīng)把耐旱耐瘠薄品種選育列為甘肅省今后育種工作的重點(diǎn)。二是隨著農(nóng)村勞動(dòng)力越來(lái)越缺乏，提高玉米機(jī)械化種植水平，發(fā)展規(guī)?；N植已成必然的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)把選育適宜機(jī)械化種植的玉米新品種和相關(guān)配套技術(shù)作為重點(diǎn)。三是針對(duì)甘肅省玉米品種布局不合理的現(xiàn)狀，把選育中早熟玉米新品種作為玉米育種重要的研究方向。

3.2 發(fā)展對(duì)策

3.2.1 加快普通玉米種質(zhì)創(chuàng)新及新品種選育 優(yōu)良自交系的選育是成功組配高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗雜交種的前提，在種質(zhì)創(chuàng)新及新品種選育上，應(yīng)注重以下四個(gè)方面的工作。一是明確雜優(yōu)類群、簡(jiǎn)化雜優(yōu)模式。實(shí)踐表明，了解玉米雜優(yōu)類群和雜優(yōu)模式有助于減少玉米雜交育種的盲目性。甘肅省的玉米育種工作者根據(jù)多年的育種實(shí)踐，（SS ×NSS）雜種優(yōu)勢(shì)模式已經(jīng)非常成功。這種模式簡(jiǎn)單有效，應(yīng)該人為地?cái)U(kuò)大兩個(gè)方向之間的遺傳距離，采取向兩邊推開(kāi)的循環(huán)育種策略。同時(shí)在實(shí)際組配中，注重采用“自育系×外引系”的方式，有利于提高育種效率。二是系統(tǒng)開(kāi)展基礎(chǔ)種質(zhì)評(píng)價(jià)與分析。針對(duì)甘肅省氣候干旱、耕地貧瘠的農(nóng)田基本條件，大力篩選耐旱和耐瘠薄種質(zhì)資源，為全膜雙壟溝播旱作玉米栽培提供適宜品種。常規(guī)育種技術(shù)與分子育種技術(shù)相結(jié)合，對(duì)外引和國(guó)內(nèi)主要種質(zhì)材料進(jìn)行多年多點(diǎn)、多種生態(tài)條件下的鑒定與評(píng)價(jià)，重點(diǎn)研究種質(zhì)資源的綜合農(nóng)藝性狀及配合力表現(xiàn)，篩選耐旱、耐瘠、養(yǎng)分高效、自身產(chǎn)量高、配合力高的優(yōu)良種質(zhì)材料。三是群體合成與改良。 針對(duì)甘肅省玉米產(chǎn)區(qū)的生態(tài)、生產(chǎn)條件和玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，遵循甘肅省所用種質(zhì)雜優(yōu)類群及雜交種組配模式，在對(duì)國(guó)內(nèi)外玉米種質(zhì)鑒定的基礎(chǔ)上，于雜優(yōu)類群內(nèi)選擇自身性狀優(yōu)良、配合力高且彼此又有一定差異的材料合成群體，根據(jù)育種目標(biāo)對(duì)群體遺傳育種潛勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)行早代測(cè)配，淘汰配合力低的材料，并適當(dāng)?shù)睦没亟坏姆椒▽?duì)不良性狀進(jìn)行改良。在群體改良過(guò)程中，應(yīng)定期研究群體改良進(jìn)展，及時(shí)調(diào)整改良方案和添加目標(biāo)性狀基因。四是加大新組合的鑒定力度，在省內(nèi)外不同生態(tài)區(qū)建立測(cè)試點(diǎn)，重點(diǎn)開(kāi)展多年多點(diǎn)、不同逆境條件下的抗性、適應(yīng)性鑒定及產(chǎn)量測(cè)定。

3.2.2 提高育種技術(shù)創(chuàng)新研究水平 針對(duì)甘肅省玉米育種現(xiàn)狀，必須加強(qiáng)育種技術(shù)研究水平，以追趕國(guó)內(nèi)外育種同行的步伐，選育出適合甘肅省的玉米新品種。一是增加種植密度，加大選擇壓力。甘肅多年來(lái)選育和推廣稀植大穗型品種，這類品種隨著種植密度的增加表現(xiàn)空稈、禿尖、倒伏和病害加重，穩(wěn)產(chǎn)性差，隨著全膜雙壟溝播技術(shù)的全面應(yīng)用，基本解決了玉米田干旱問(wèn)題，增加種植密度是大勢(shì)所趨。因此，在選育玉米新品種的過(guò)程中，從自交系的選育就應(yīng)該加大種植密度，增加選擇壓力。高密度育種可以淘汰那些對(duì)微環(huán)境敏感的基因型，鑒定出材料的抗倒伏能力、抗病能力和結(jié)實(shí)特性，可以有效提高品種的適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)能力。二是加快育種新技術(shù)的應(yīng)用。目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)、分子標(biāo)記輔助育種和雙單倍體育種等都已經(jīng)在先鋒和孟山都等國(guó)外大公司廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的一些高水平科研單位和企業(yè)在應(yīng)用這些新技術(shù)選育玉米自交系和雜交種方面已經(jīng)取得了很大成效。甘肅省在這方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，可以說(shuō)是基本空白。為了提高育種水平和效率，甘肅要積極和國(guó)內(nèi)科研單位合作，盡快掌握這些先進(jìn)的育種技術(shù)，建立較完善的育種體系。

3.2.3 加大適宜全程機(jī)械化生產(chǎn)玉米品種的選育力度 生產(chǎn)全程機(jī)械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，我國(guó)玉米生產(chǎn)全程機(jī)械化的發(fā)展已經(jīng)取得了一些成效，但是和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有很大差距。甘肅省近年來(lái)選育的玉米品種普遍存在成熟期偏長(zhǎng)、抗倒伏能力差、子粒脫水速度慢、收獲時(shí)子粒水分含量高等問(wèn)題，阻礙了玉米實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化生產(chǎn)的推廣。玉米育種單位和企業(yè)急需調(diào)整育種目標(biāo)，發(fā)掘現(xiàn)有種質(zhì)和新引進(jìn)種質(zhì)的潛力，選育出適合全程機(jī)械化生產(chǎn)的玉米新品種。目前我國(guó)大面積種植的適宜機(jī)械化生產(chǎn)的優(yōu)良品種有華美1號(hào)、德美亞2號(hào)、KWS2564等，這些品種突出特點(diǎn)是熟期早、種子適宜單粒點(diǎn)播、成熟時(shí)籽粒脫水速度快、收獲時(shí)莖稈堅(jiān)硬站立性好以及籽粒品質(zhì)好。今后選育品種要注重單粒精量播種、成熟早、耐密植、強(qiáng)抗倒、苞葉松、軸細(xì)硬、半硬粒、子粒脫水速度快等育種目標(biāo)。

3.2.4 大力發(fā)展青貯玉米 2016 年中央一號(hào)文件強(qiáng)調(diào)：“加快發(fā)展草食牧業(yè)，支持青貯玉米和苜蓿等飼草料種植，開(kāi)展糧改飼和種養(yǎng)結(jié)合模式試點(diǎn)，促進(jìn)糧食、經(jīng)濟(jì)作物、飼草料三元種植結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展”[10 ]。國(guó)家農(nóng)業(yè)部在《全國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃》中也提出，鞏固提升玉米優(yōu)勢(shì)區(qū)，適當(dāng)調(diào)減非優(yōu)勢(shì)區(qū)玉米面積，根據(jù)以養(yǎng)帶種、以種促養(yǎng)的要求，因地制宜發(fā)展青貯玉米，提供優(yōu)質(zhì)飼料來(lái)源，就地過(guò)腹轉(zhuǎn)化增值[11 ]。甘肅省正好處于國(guó)家調(diào)控范圍，再者甘肅省近年來(lái)也大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，因此發(fā)展玉米青貯勢(shì)在必行，且前景廣闊。

3.2.5 加強(qiáng)玉米科技創(chuàng)新體系建設(shè) 以甘肅省優(yōu)勢(shì)玉米育種單位和企業(yè)為基礎(chǔ)，建成甘肅省玉米科技創(chuàng)新體系。以生態(tài)區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)，建立生態(tài)區(qū)域試驗(yàn)站。并以此為平臺(tái)，切實(shí)打破行政區(qū)域和層級(jí)界限，實(shí)行真正意義上的玉米科研聯(lián)合攻關(guān)。實(shí)行首席科學(xué)家、崗位科學(xué)家、課題組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制。首先是從體系科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)中，推選德高望重、技術(shù)能力強(qiáng)、有組織能力的專家，擔(dān)任首席科學(xué)家。其次是從區(qū)域試驗(yàn)站科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)中推選崗位科學(xué)家。再者是從課題組科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)中推選技術(shù)課題組長(zhǎng)。首席科學(xué)家負(fù)責(zé)玉米科研創(chuàng)新體系的全盤工作，崗位科學(xué)家負(fù)責(zé)區(qū)域試驗(yàn)站的全盤工作，課題組長(zhǎng)負(fù)責(zé)課題組的全盤工作。 同時(shí)成立由專業(yè)人員和學(xué)術(shù)骨干組成的專家組，進(jìn)行課題咨詢和指導(dǎo)。

針對(duì)甘肅省玉米育種單位和企業(yè)基礎(chǔ)薄弱，研究經(jīng)費(fèi)有限，育種方法落后的現(xiàn)實(shí)，為實(shí)現(xiàn)玉米育種取得新的更大的突破，甘肅省應(yīng)加強(qiáng)以下三個(gè)方面的工作：一是加大對(duì)玉米育種科研單位和企業(yè)的資助力度，尤其是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面；二是加大引進(jìn)玉米育種的高水平人才的力度；三是積極與國(guó)內(nèi)外高水平的玉米育種科研機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系。

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