玉米育种常识.docx

玉米常识
育种知识
一、常规育种：
二、转基因育种
转基因研究作为生物技术的前沿，以其可打破物种界限、实现不同物种间基因交流的巨大优越性，受到全世界的高度重视，成为在农业高技术领域各国努力抢占的制高点。
    由于有益性状目的基因的分离、载体构建、基因转化等技术日臻成熟和完善，转基因技术已用于改良作物的多种特性，如抗病、抗虫、抗逆、生长发育、品质等方面。我国转基因作物研究发展迅速，目前已成为世界上转基因作物商业化应用面积的第二大国。
    在分子标记辅助育种方面，由于它对目标性状的选择不受基因表达和环境的影响、可以在早世代和植株生长的任何阶段进行、对分离世代可以快速鉴定植株的基因型而不受显隐性的影响、可以通过选择剔除连锁累赘，因此通过分子标记辅助选育加速了育种进程，为转基因作物商品化创造了条件。

起源和历史
 玉米是神奇的作物，是印地安文明的基础，也是印地安人对人类的最大贡献，因为玉米是印地安人长期选育驯化的结果。玉米已经完全失去了其野生性，如果没有人类的帮助，玉米会立即灭绝。
说玉米神奇在于它广泛的适应性、类型的丰富及不同于其他作物那样具有明确的祖先。玉米的起源至今还是一个谜，它的祖先似乎消失的无影无踪，它与任何近缘种属都有显著的差异，它的起源另科学家大伤脑筋，争论了一个多世纪至今未有定论。
多数人认为，玉米大约起源于7000～8000年前的中美洲地区，经历了数千年的进化，它的果穗由2.4厘米增加到现在的25厘米左右。
1500～1510年间，玉米传入我国，传入途径大约有两条，一条是海路，一条是陆路，海路是通过船只传入东南沿海地区，再传入内地；陆路是由印度传入西藏，再传入四川及内地。
从上个世纪50年代开始，中国的玉米育种工作取得了飞速的发展。目前我国已经更换了5次单交种，生产力水平提高了很多。

玉米带和玉米的分布
玉米（Zea Mays L.）属于禾本科(Gramineae),玉米属,俗名玉蜀黍、大蜀黍、棒子、苞米、苞谷、玉菱、玉麦、六谷、芦黍和珍珠米等。
 玉米是重要的粮食和饲料作物。在世界谷类作物中，玉米的种植面积和总产量仅次于小麦、水稻而居第3位，平均单产则居首位。以北美洲最多，其次为亚洲、拉丁美洲、欧洲等。中国的玉米栽培面积和总产量均居世界第2位。集中分布在从东北经华北走向西南这一斜长形地带内，其种植面积约占全国玉米面积的85％。
　　玉米带的主要特点是，种植的海拔高度由东北向西南增加。东北地区种植高度大多在500米以下较为集中，华北海拔1200米以下，集中在300-700米，四川、湖北、湖南海拔1700米，在西南高原种植高度到2500米，集中在500-1500米。
　　玉米的分布：南起海南岛崖县北至黑龙江黑河，东至台湾，西至新疆、西藏等地均有玉米种植，全国又可分为六个种植区：
　　1、北方春播玉米区：主要包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、河北北部、陕西北部、山西大部和甘肃的部分地区，是我国玉米的主产区之一。
　　2、黄淮平原春、夏玉米区，淮河秦岭以北的地区：主要包括河南、山东、河北、山西、江苏、安徽、陕西关中地区，一年两熟（冬小麦--夏玉米）或两年三熟（春玉米--冬小麦--夏玉米）是我国最大的玉米产区。
　　3、西南丘陵山地玉米区：秦岭以南我国西南部地区包括四川、云南、贵州、湖南、湖北、广西西部、陕西西部、甘肃南部等地区的高山地区一年一熟春玉米为主，丘陵地区一年两熟夏玉米为主，平原地区一年三熟秋玉米为主。是我国主要玉米产区之一。
　　4、南方丘陵玉米区：长江以南的大部地区包括广东、海南、福建、浙江、江西、台湾、江苏和安徽的南部、广西和湖南以及湖北的东部。以一年三熟为主，春、夏、秋都可种玉米，少数地区有冬玉米。
　　5、西北灌溉玉米区：包括新疆、甘肃、河西走廊，一年一熟春玉米为主。
　　6、青藏高原玉米区：包括青海和西藏，播种面积小，增产潜力大。
玉米的分类
由于目的及依据不同，可将玉米分成不同的类别，最常见的是按子粒形态与结构分类，按生育期分类，以及按子粒成分与用途分类。
1．按子拉形态与结构分类 根据子粒有无稃壳、子粒形状及胚乳性质，可将玉米分成9个类型。
（1）硬粒型：又称燧石型，适应性强，耐瘠、早熟。果穗多呈锥型，子粒顶部呈圆形，由于胚乳外周是角质淀粉。故子粒外表透明，外皮具光泽，且坚硬，多为黄色。食味品质优良，产量较低。
（2）马齿型：植株高大，耐肥水，产量高，成熟较迟。果穗呈筒形，子粒长大扁平，子粒的两侧为角质淀粉，中央和顶部为粉质淀粉，成熟时顶部粉质淀粉失水干燥较快，子粒顶端凹陷呈马齿状，故而得名。凹陷的程度取决于淀粉含量。食味品质不如硬粒型。
（3）粉质型：又名软粒型，果穗及子粒形状与硬粒型相似，但胚乳全由粉质淀粉组成，子粒乳白色，无光泽，是制造淀粉和酿造的优良原料。
（4）甜质型：又称甜玉米，植株矮小，果穗小。胚乳中含有较多的糖分及水分，成熟时因水分蒸散而种子皱缩，多为角质胚乳，坚硬呈半透明状，多做蔬菜或制罐头。
（5）甜粉型：子粒上部为甜质型角质胚乳，下部为粉质胚乳，世界上较为罕见。
（6）爆裂型：又名玉米麦，每株结穗较多，但果穗与子粒都小，子粒圆形，顶端突出，淀粉类型几乎全为角质。遇热时淀粉内的水分形成蒸气而爆裂。
（7）蜡质型：又名糯质型。原产我国，果穗较小，子粒中胚乳几乎全由支链淀粉构成，不透明，无光泽如蜡状。支链淀粉遇碘液呈红色反应。食用时粘性较大，故又称粘玉米。
（8）有稃型：子粒为较长的稃壳所包被，故名。稃壳顶端有时有芒。有较强的自花不孕性，雄花序发达，子粒坚硬，脱粒困难。
（9）半马齿型：介于硬粒型与马齿型之间，子粒顶端凹陷深度比马齿型浅，角质胚乳较多。种皮较厚，产量较高。

2．按生育期分类 主要是由于遗传上的差异，不同的玉米类型从播种到成熟。即生育期亦不一样，根据生育期的长短，可分为早、中、晚熟类型。由于我国幅员辽阔，各地划分早、中、晚熟的标准不完全一致，一般认为：
（1）早熟品种：春播80-100天，积温2000～2200℃，夏播70-85天，积温为1800～2100℃早熟品种一般植株矮小，叶片数量少，为14-17片。由于生育期的限制、产量潜力较小。
（2）中熟品种：春播100～120天，需积温2300～2500℃。夏播85-95天，积温2100～2200℃。叶片数较早熟品种多而较晚播品种少。
（3） 晚熟品种：春播120-150天，积温2500～2800℃。夏播96天以上，积温2300℃以上。一般植株高大，叶片数多，多为21-25片。由于生育期长，产量潜力较大。
由于温度高低和光照时数的差异，玉米品种在南北向引种时，生育期会发生变化。一般规律是：北方品种向南方引种，常因日照短、温度高而缩短生育期；反之，向北引种生育期会有所延长。生育期变化的大小，取决于品种本身对光温的敏感程度，对光温愈敏感，生育期变化愈大。
3．按用途与子粒组成成分分类 根据子粒的组成成分及特殊用途，可将玉米分为特用玉米和普通玉米两大类。
特用玉米是指具有较高的经济价值、营养价值或加工利用价值的玉米，这些玉米类型具有各自的内在遗传组成，表现出各具特色的子粒构造、营养成分、加工品质以及食用风味等特征，因而有着各自特殊的用途、加工要求。特用玉米以外的玉米类型即为普通玉米。
特用玉米一般指高赖氨酸玉米、糯玉米、甜玉米、爆裂玉米、高油玉米等。世界上特用玉米培育与开发以美国最为先进，年创产值数十亿美元，已形成重要产业并迅速发展。我国特用玉米研究开发起步较晚，除糯玉米原产我国外其它种类资源缺乏，加之财力不足，与美国比还有不小差距。近年来，我国玉米育种工作者进行了大量的研究试验，在高赖氨酸玉米、高油玉米等育种上取得了长足进步，为我国特用玉米的发展奠定了基础。
（1）甜玉米：又称蔬菜玉米，既可以煮熟后直接食用，又可以制成各种风味的罐头、加工食品和冷冻食品。甜玉米所以甜，是因为玉米食糖量高。其子粒含糖量还因不同时期而变化，在适宜采收期内，蔗糖含量是普通玉米的2-10倍。由于遗传因素不同，甜玉米又可分为普甜玉米、加强甜玉米和超甜玉米3类。甜玉米在发达国家销量较大。
（2）糯玉米：又称粘玉米，其胚乳淀粉几乎全由支链淀粉组成。支链淀粉与直链淀粉的区别是前者分子量比后者小得多，食用消化率又高20％以上。糯玉米具有较高的粘滞性及适口性，可以鲜食或制罐头，我国还有用糯玉米代替粘米制做糕点的习惯。由于糯玉米食用消化率高，故用于饲料可以提高饲养效率。在工业方面，糯玉米淀粉是食品工业的基础原料，可作为增稠剂使用，还广泛地用于胶带、粘合剂和造纸等工业。积极引导鼓励糯玉米的生产，将会带动食品行业、淀粉加工业及相关工业的发展，并促进畜牧业发展，增加国民经济收入。
（3）高油玉米：是指子粒含油量超过8％的玉米类型，由于玉米油主要存在于胚内，直观上看高油玉米都有较大的胚。玉米油的主要成分是脂肪酸，尤其是油酸、亚油酸的含量较高，是人体维持健康所必需的。玉米油富含维生素F，维生素A、E和卵磷脂含量也较高，经常食用可减少人体胆固醇含量，增强肌肉和心血管的机能，增强人体肌肉代谢，提高对传染病的抵抗能力。因此，人们称之为健康营养油。玉米油在发达国家中已成为重要的食用油源，美国玉米油占食用油8％。普通玉米的含油量为4％～5％，研究发现随着含油量的提高，子粒蛋白质含量也相应提高，因此，高油玉米同时也改善了蛋白品质。
（4）高赖氨酸玉米：也称优质蛋白玉米，即玉米子粒中赖氨酸含量在0.4％以上，普通玉米的赖氨酸含量一般在0.2％左右。赖氨酸是人体及其它动物体所必需的氨基酸类型，在食品或饲料中欠缺这些氨基酸就会因营养缺乏而造成严重后果。高赖氨酸玉米食用的营养价值很高，相当于脱脂奶。用于饲料养猪，猪的日增重较普通玉米提高50％-110％，喂鸡也有类似的效果。随着高产的优质蛋白玉米品种的涌现，高赖氨酸玉米发展前景极为广阔。
（5）爆裂玉米：即前述的爆裂玉米类型，其突出特点是角质胚乳含量高，淀粉粒内的水分遇高温而爆裂。一般作为风味食品在大中城市流行。
形 态 特 征
玉米的根属须根系，除胚根外，还从茎节上长出节根：从地下茎节长出的称地下节根,一般4～7层；从地上茎节长出的节根又称支持根、气生根，一般2～3层。地下节根是根系的主体，入土深度一般30～50厘米,也有深达2米以上的。地上节根入土角度陡，伸入土中后能支持植株，也具有吸收水分、养分和合成氨基酸等作用。株高1～4.5米，秆呈圆筒形，髓部充实而疏松，富含水分和营养物质。玉米除上部4～6节外，其余叶腋中都能形成腋芽。地上部的腋芽通常只有最上部的1～2个能发育成果穗。地下部的腋芽发育成分蘖，一般不结穗，栽培上要求及早除去。一般全株有叶15～22片。叶身宽而长，叶缘常呈波浪形。叶鞘厚而坚硬，紧包茎秆，与叶身连接处有叶舌。也有不具叶舌的变种。
花为单性，雌雄同株。雄穗着生于植株的顶端，为圆锥花序；雌穗着生于植株中部的叶腋内，为肉穗花序。雄穗开花一般比雌穗吐丝早3～5天。雄穗的主轴和分枝上成对排列的每个雄小穗有颖片包住两朵雄小花。每朵雄小花有内稃、外稃和3个雄蕊,花药多为黄色，也有的为紫、粉红或绿色，每个花药内约有2000个花粉粒。雌穗外为多数叶状总苞片所包裹，穗轴粗大，着生许多纵行排列的雌小穗。每个雌小蕊有2朵小花，1朵结实。结实雌花有内稃、外稃、2片鳞被和1个雌蕊。花柱和柱头细长，合称“花丝”，黄色、浅红或紫红色，其上密生茸毛,能接受花粉。雌穗上的雌小穗成对排列，每1雌小穗只结1个子粒,所以果穗（俗称棒子”）上的子粒行数都成双。子粒为颖果，色黄、白、紫、红或呈花斑等。生产上栽培的以黄、白色者居多。胚约占子粒重的10～15％,胚乳占80～85％，果皮占6～8％）。
玉米的一生
从播种到新的种子成熟，叫做玉米的一生。它经过若干个生育阶段和生育时期，才能完成其生活周期。
（一）生育阶段　
在玉米的一生中，按形态特征、生育特点和生理特性，可分为3个不同的生育阶段，每个阶段有包括不同的生育时期。这些不同的阶段与时期既有各自的特点，又有密切的联系。
1.苗期阶段
玉米苗期是指播种至拔节的一段时间，是以生根、分化茎叶为主的营养生长阶段。本阶段的生育特点是：根系发育较快，但地上部茎、叶量的增长比较缓慢。为此，田间管理的中心任务就是促进根系发育、培育壮苗，达到苗早、苗足、苗齐、苗壮的“四苗”要求，为玉米丰产打好基础。
a．播种——三叶期
一粒有生命的种子埋入土中，当外界的温度在8度以上，水分含量 60％左右和通气条件较适宜时，一般经过 4-6天即可出苗。等到长到三叶期，种子贮藏的营养耗尽，称为“离乳期”，这是玉米苗期的第一阶段。这个阶段土壤水分是影响出苗的主要因素，所以浇足底墒水对玉米产量起决定性的作用。另外，种子的大小和播种深度与幼苗的健壮也有很大关系，种子个大，贮藏营养就多，幼苗就比较健壮；而播种深度直接影响到出苗的快慢，出苗早的幼苗一般比出苗晚的要健壮，据试验，播深每增加2.5厘米，出苗期平均延迟一天，因此幼苗就弱。
b．三叶期——拔节
三叶期是玉米一生中的第一个转折点，玉米从自养生活转向异养生活。从三叶期到拔节，由于植株根系和叶片不发达，吸收和制造的营养物质有限，幼苗生长缓慢，主要是进行根、叶的生长和茎节的分化。
玉米苗期怕涝不怕旱，涝害轻则影响生长，重则造成死苗，轻度的干旱，有利于根系的发育和下扎。
2.穗期阶段
玉米从拔节至抽雄的一段时间，称为穗期。拔节是玉米一生的第二个转折点，这个阶段的生长发育特点是：营养生长和生殖生长同时进行，就是叶片、茎节等营养器官旺盛生长和雌雄穗等生殖器官强烈分化与形成。这一时期是玉米一生中生长发育最旺盛的阶段,也是田间管理最关键的时期。为此，这一阶段田间管理的中心任务，就是促进中上部叶片增大，茎秆墩实的丰产长相，以达到穗多、穗大的目的。
3.花粒期阶段
玉米从抽雄至成熟这一段时间，称为花粒期。玉米抽雄、散粉时，所有叶片均已展开，植株已经定长。这个阶段的生育特点：就是基本停止营养体的增长，而进入以生殖生长为中心的阶段，出现了玉米一生的第三个转折点。为此，这一阶段田间管理的中心任务，就是保护叶片不损伤、不早衰，争取粒多、粒重，达到丰产。
（二）生育期和生育时期
1．生育期 玉米从播种至成熟的天数，称为生育期。生育期长短与品种、播种期和温度等有关。一般早熟品种、播种晚的和温度高的情况下，生育期短，反之则长。
2．生育时期
在玉米一生中，由于自身量变和质变的结果及环境变化的影响，不论外部形态特征还是内部生理特性，均发生不同的阶段性变化，这些阶段性变化，称为生育时期，各生育时期及鉴别标准如下。
（1）出苗期： 幼苗出土高约2cm的日期。
（2）三叶期： 植株第三片叶露出叶心2-3cm。
（3）拔节期： 植株雄穗伸长，茎节总长度达2-3cm，叶龄指数30左右。
（4）小喇叭口期： 雌穗进入伸长期，雄穗进入小花分化期，叶龄指数46左右。
（5）大喇叭口期 ：雌穗进入小花分化期、雄穗进入四分体期，叶龄指数60左右，雄穗主轴中上部小穗长度达0.8cm左右，棒三叶甩开呈喇叭口状。
（6）抽雄期： 植株雄穗尖端露出顶叶3-5cm。
（7）开花期： 植株雄穗开始散粉。
（8）抽丝期： 植株雌穗的花丝从苞叶中伸出2cm左右。
（9）子粒形成期： 植株果穗中部子粒体积基本建成，胚乳呈清浆状，亦称灌浆期。
（10）乳熟期： 植株果穗中部子粒干重迅速增加并基本建成，胚乳呈乳状后至糊状。
（11）蜡熟期： 植株果穗中部子粒干重接近最大值，胚乳呈蜡状，用指甲可以划破。
（12）完熟期： 植株子粒干硬，子粒基部出现黑色层，乳线消失，并呈现出品种固有的颜色和光泽。
一般大田或试验田，以全田 50％以上植株进入该生育时期为标志
玉米杂交种有哪些类型及特点
玉米杂交种可以分为以下几种
（1）品种间杂交种：是利用两个自然授粉的品种相杂交，所产生的后代叫品种间杂交种。品种间杂交种一般较农家种增产10－20%。具有取材方便，育种时间短制种简便等特点。
（2）品种与自交系杂交种，又称顶交种：是用当地最优良的品种与一个自交系杂交而成。顶交种一般较农家品种增产15%左右，具有选育简单，制种简便等特点。
（3）自交系间杂交种：自交系间杂交种由于组合形式不同，又可分为以下几种：
①单交种：用两个不同的自交系杂交而成。单交种一般较当地农家种增产20－30%以上。单交种植株整齐，生长健壮，增产潜力大，但制种产量较低，成本较高。
②三交种：用三个不同的自交系，经两次杂交而成。三交种整齐度一般不如单交种，制种技术上比单交种复杂，但制种产量高。
③双交种，又叫双杂交种：是由四个自交系先配成两个单交种，再以两个单交种杂交而成双交种。整齐度不及单交种，制种较复杂，但制种产量高，种子成本低。
④综合杂交种：是在隔离条件下，用若干个优良自交系或自交系间杂交种，任其授粉，相互杂交而成。综合杂交种杂种优势稳定，配种一次，可在生产上连续应用多年，不必年年制种，但要注意每年选优留种。

玉米对水热条件的基本要求
　　1、玉米全生育期对水热条件的要求
　　玉米的适应性很广，凡年≥10℃的积温1900℃以上，夏季平均气温大于18℃的地区均可种植。年降水量800-1500毫米，生长期月降水量100毫米的地区适宜玉米生长；年降水量小于350毫米的地区，又无灌溉条件不能种植玉米。
2、玉米不同熟性全生育期积温
把从每年日平均气温稳定通过10℃这天起，到稳定结束10℃这天止，其间逐日平均气温细加起来，其和就是大于10℃活动积温，它可以代表当地的热量资源状况
不同作物、不同发育期的下限温度不同，将某作物出苗、抽穗前、抽穗后、成熟期等各发育阶段日平均气温减去下限温度之差，再累加起来即叫有效积温。有效积温是作物品种鉴定时需要的。某一作物品种的有效积温是固定的，而活动积温是变化的。
熟 性
特早熟
早 熟
中 熟
晚 熟
特晚熟
∑T≥10℃
<2100℃
2100-2400℃
2400-2700℃
2700-3000℃
>3000℃
　　3、玉米不同种植高度∑T≥10℃积温
　　东北地区海拔500米以下为集中种植区，∑T≥10℃积温2400℃。华北北部和西部山区适宜种植高度300-900米，∑T≥10℃积温3000-4000℃，西南西部山地玉米种植高度可达1300米-2300米（实际种植高度大多在1500米以下）∑T≥10℃，3500-6000℃，云贵高原地区玉米种植高度上限2700米，青藏高原3000米的地区也能种植但成熟度不稳定。
　　玉米的生长发育与气象
　　1、玉米生育期的大致时段
　　（1）春玉米主产区，东北、西北地区4月下旬-5月上、中旬播种至9月上中旬成熟。
　　（2）夏玉米主产区，华北、黄淮地区6月中旬播种至9月下旬成熟。近年来逐步向麦田套播玉米（麦茬玉米）发展。5月下旬套种至9月上中旬成熟。
　　（3）秋玉米主要分布，在西南和南方沿海地区多在8月初播种至11月初成熟。
　　（4）冬玉米主要分布，在云南、广西、海南等地区，多在11月播种至次年2月成熟。
　　（5）西北内陆春玉米区，南疆4月中、下旬播种至9月上、中旬成熟；北疆地区5月上、中旬播种至9月中旬成熟。
　　（6）长江中下游夏玉米区，6月下旬播种至9月中旬成熟。
　　（7）西南高原夏玉米，5月下旬-6月上旬播种至9月上、中旬成熟。
　　2、玉米各生育阶段与气象
　　（1）温度
　　----播种：春玉米播种下限温度6-7℃，适播温度10-12℃。但地区间存在很大差异。如黑龙江则是以气温稳定在7-8℃时播种。
　　----苗期：下限温度6-10℃，最适温度18-20℃。
　　----拔节-抽雄：气温稳定在18℃玉米开始拔节；适宜温度24-26℃，气温25-27℃茎叶生长的适宜温度。
　　----抽穗-开花：下限温度19-21℃，适宜温度25-27℃。
　　----拔节-吐丝：平均气温高于24℃为宜，低于24℃产量受到影响，气温低于18℃，高于32-35℃都不利于开花。
　　----灌浆-成熟：下限温度15-17℃，最适温度22-24℃，日较差大有利于养份的积累，气温低于16℃或高于25℃都不利于干物质的积累和运输。当气温降至20℃籽粒灌浆缓慢，降至18℃灌浆速度显著减慢，当降至16℃灌浆停止。
　　（2）水分
　　玉米播种到出苗需水量占总需水量的3-5%，此时要求土壤湿度占田间持水量的70%为宜。保证出苗良好。
　　----出苗以后：苗期田间持水量控制在60%左右，促进根系的发育。
　　----拔节前后：进入植株旺盛生长阶段，植株迅速增大，同时温度升高，对水分的需求迫切，而需水量增大，这个时期缺水幼穗发育不好，果穗小。籽粒少，这时要求土壤水分占田间持水量70-80%，降30毫米以上的透雨，对茎叶生长有利。
　　----抽雄前后-开花、吐丝：是需水最多的时期，这个时期有充足的水分，保证土壤水分占田间持水量的70-80%，有获得高产的可能。抽雄前10天至后20天需水量200毫米以上。
　　----籽粒成熟期：进入成熟期以后籽粒基本定型，对水分的要求逐渐减少，土壤水分对产量的影响越来越小。
　　----玉米总耗水量：早熟品种300-400毫米，中熟品种500-800毫米，晚熟品种800毫米以上，但全生育期内不得少于有350毫米。
　　总的说来，玉米营养生长期土壤水分占田间持水量的60-70%为宜，花期以70-80为宜。