玉米抗旱育种试验计划.docx
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玉米抗旱育种试验计划
课程名称：
作物育种学实验
年级、专业：
2011级农学
指导教师：
苏一兰
组别：
第二组
组员：
曾通明刘刚
陈雪会胡雪
吴开军何瑞璞
组员名单及分工介绍
组长：
曾通明
主要负责组织全组进行计划书的制定，以及查阅资料、文献和相关材料的整理。
组员：
胡雪、陈雪会：
主要负责计划书的撰写
刘刚、何瑞璞：
主要负责PPT的制作
吴开军：
主要负责PPT的讲解
玉米抗旱育种试验计划
1育种项目名称：
玉米的抗旱育种
玉米是一种一年生禾本科草本植物，是世界三大粮食作物之一，也是重要的饲料、粮食和工业原料。
玉米产量的形成与环境有着密切联系，尤其是水分的影响十分突出。
在我国,干旱、半干旱土地面积占全国总面积的47%，其中干旱、半干旱耕地面积约占总耕地面积的51%。
玉米是旱地作物中需水量最大,对水分胁迫很敏感的作物之一,干旱是影响玉米产量的重要原因之一[1]。
目前玉米抗旱育种颇受重。
因此，我们将通过所学的轮回育种的方法对优良的抗旱品种进行选育，以期选育出具有抗旱的优质的玉米品种，为解决生产中因干旱而造成的减产、枯萎、死亡等问题做出贡献。
干旱已成为世界玉米生产的主要限制因素,必须把选育抗旱的高产品种作为育种目标。
因为不同环境条件下影响产量的性状、机理不同,育种者不可能通过在高产环境下选育来实现抗逆的目的;而且在适宜环境中很多有用的抗逆特性鉴定不出来,在干早环境下才能实现有效的抗旱鉴定,且遗传增益也大。
在干旱环境下抗旱育种成败的关键是干旱的管理,使用合理有效的试验设计,并同时在正常环境下进行鉴定。
抗旱育种过程中要同时注意控制熟期,选用优良种质作为抗旱选育的基础种质;选用一套有效的第二性征辅助鉴定体系;将所有环境中有关同一个品种的所有性状综合起来用来评估选择指数。
2立项依据
2.1研究的目的和意义
玉米是我国主要的粮食作物之一，2002年我国玉米种植面积和产量仅次于水稻，居粮食作物第二位，但有2/3的玉米面积因没有灌溉条件经常受到干旱的影响[2]。
近年来，人口增加，粮食紧缺已成为重的社会问题，保证粮食高产是维持社会稳定的首要因素。
但是，每年干旱使得玉米大量减产，甚至有些干旱严重的地区绝收。
尤其是近年来全球性气候恶化使得干旱发生周期越来越短，干旱程度越来越重，对粮食生产构成的威胁也越来越大[2]。
因此，保持玉米稳定的产量，用现代技术和手段进行玉米抗旱育种研究是十分必要的。
2.2研究现状
每年我国不同的地区遭受不同程度的旱灾使得农作物产量损失严重。
大量研究资料表明,干旱是世界也是我国大部分地区玉米产量不稳、不高的主要原因[3]。
育种学家对玉米的抗旱育种研究十分重视。
近年来众多的研究表明，玉米抗旱育种是提高品种的抗旱性、利用植物本身进行生物节水、减少干旱带来损失有效途径[4]。
抗旱育种的基本前提是需要有过硬的种质资源，从20世纪70年代开始，国际玉米、小麦改良中心（CIMMYT）就致力于提高玉米抗旱性的研究，经过三十多年的选育，CIMMYT已经拥有了一大批经过鉴定和改良的抗旱种质资源[2]。
我国新疆在玉米抗旱种质资源的鉴定筛选方面，不仅已建立了成熟的方法和指标（包括苗期和成株期鉴定的方法和指标），还对保存在我国基因库中的3000余份玉米种质资源进行了抗旱性的鉴定筛选，并对选出的资源进行了较为深入细致的再鉴定。
鉴定出的近百份资源正在纳入实用性研究计划[4]。
近年来,随着科学技术的不断发展，分子标记辅助选择已成为公认的可大大提高育种效率的重要国外及国内众多的科研院所对玉米抗旱性及其相关性状进行了标记和作图，利用分子标记辅助选择技术进行抗旱育种的尝试，大量试验和理论研究也证明分子标记手段可以用于抗旱基因的筛选和种质创新及常规育种中[4]。
育种学家们通过对不同分离群体进行分子标记鉴定和抗旱性鉴定，发现抗旱性与多个性状有关，对控制这些性状表达的主要基因组进行了定位和作图。
目前，把分子标记和QTL技术应用到玉米抗旱性的辅助选择中已取得一定成效，并呈现出良好的应用潜力。
2.3研究中出现的问题
在玉米抗旱育种中在实践中,一个重要的问题是玉米遗传作图与基因定位环节和标记辅助选脱钩,这也是当前大量的遗传作图的结果难以应用到育种实践的原因。
因此,在今后研究中要尽量选取育种中广泛应用、有代表性的材料构建作图群体,这样基因定位的结果可以直接应用于辅助选择中。
同时应广泛学习不同育种技术的应用,成本、育种人员的技术水平等都是育种中成败的关键。
作为早地作物的玉米,其抗旱性是指在大气干旱和土壤干早条件下,不仅能存活下来,而且能使产量稳定在一定水平的能力。
通常有3种抗旱机制:
躲旱、避旱和耐旱。
其中避旱和耐早统称为抗早性,躲早是植株在严重的水分胁迫发生之前完成其生活周期的能力。
避早是在水分胁迫发生时,植株通过维持组织的高水势或以组织水势略微下降来忍受干旱的能力。
耐旱则是随着水势的降低,植物组织的生理活动或代谢活动下降较低的能力。
利用早熟品种躲旱,虽然适应干旱环境,但由于早熟性,其产量潜力不大。
因此目前大多数育种家都倾向于抗旱性育种。
根据近年来研究发现,不同玉米种质间的抗旱能力具有明显的差异,这种差异是玉米抗旱育种的内因和依据。
由于抗旱性是一个复杂的数量性状,并且优良基因出现的频率低,抗旱育种田间试验的管理难度大,因此进行玉米抗早育种难度较大。
玉米耐旱性的基因组研究中发现，抗旱性与多个性状有关,用来转移的基因也多种多样,对玉米抗旱性的提高,仅靠转移一个基因得到耐旱植物有一定的难度,转入一系列基因也许是必需的,这样会加大育种难度、工作量及提高成本等。
3研究内容
本次的项目主要是通过轮回选择出玉米抗旱性好的优良品种。
其抗旱玉米应达到的目标是在干旱土壤条下能出苗生长，苗期有较高的根苗比，在细胞中能活跃地积累溶质，叶直立、深绿色，并且有蜡质角质层[5]；在干旱条件下通常不卷叶，在干旱压下叶片能在低水势下维持它们的基本功能，当干旱压消失后，能迅速恢复。
开花期果穗生长迅速。
干旱条件下不出现败育，同时具有高产稳产的特性。
4研究方案
玉米抗旱性是受微效多基因控制的数量遗传性状,而对于数量性状提高最有效的方法就是轮回选择法。
所以，本次玉米抗旱以轮回选择为育种方案。
技术路线如下所示：
轮回选择
轮回育种
××
抗旱性差而其他适应性强的玉米品种A，rr♀（○）
9
抗旱品种B，RR♂（△）
F1R（◎）去雄，与A杂交
BC2F1（◇）去雄，与A杂交
BC3F1（□）去雄，与A杂交
BC1F1（☆）去雄，与A杂交
BC4F1（■）自交，连续自交，选择出玉米抗旱的品种，
5研究基础
现有的研究条件：
①育种实验地点:
大棚基地
②规模：
5亩（3333.4m2）
③科研设施：
玉米所用栽培工具、杂交器具、喷灌设备；现有工作基础：
育种材料易获得，品种多
6抗旱育种的计划进度
第一年：
取材和杂交。
选择抗旱性差但适应其它各种逆境能力强的玉米品种A和抗旱性强但适应其它各种逆境能力差的玉米品种B，然后同时播种，等到了花期时就进行杂交。
用品种A作为母本，品种B作为父本，最后得到50%基因来自于品种A的杂种一代。
第二年：
进行第一次回交。
将第一年获得的杂种一代再次与品种A进行回交，从而得到75%基因来自于品种A的回交一代BC1F1。
第三年：
二次回交。
进行第二次回交。
得到87.5%基因来自于品种A的回交二代BC2F1。
第四年：
三次回交。
进行第三次回交。
得到93.75%基因来自于品种A的回交三代BC3F1。
第五年：
四次回交。
进行第四次回交。
得到96.875%基因来自于品种A的回交四代BC4F1。
第六年：
自交.
将第四次回交得到的回交四代BC4F1进行自交，从而得到纯合抗旱的玉米新品种。
第七年：
区域试验。
将得到的玉米抗旱新品种在其它各种条件都较好而土地较干旱的农田里进行区域试验,其中若有不能生长或者不结实的玉米植株,则进行统计分析，然后全部都拔掉,从而将得到全是抗旱的玉米种子。
第八年：
生产试验。
将通过区域试验得到的抗旱种子进行大面积在干旱的土地上的进行生产试验,然后通过产量鉴定和品种审定适合推广,则就开始申报新品种专利以及进行全方位的推广。
7项目承担单位和人员
单位：
周四实验班第二组
人员组织：
研发人员：
负责玉米抗旱育种研发试验。
技术人员：
负责整个育种过程的育种，由核心技术人员完成。
管理人员：
负责日常决策、资源获得、人员的组织和协调。
临时劳务工：
某些工作采取外包的形式，请当地人来做。
主要任务是松土、除草等杂活。
注：
劳动分工在基地发展到一定规模时有利于提高工作效率，但是当育种基地建设初期，一个人可以承担多项工作职能，分工就不必那么明确。
8资源配置
基地需要配置适当的实验及生产设施，基地面积5亩土地，现做如下分配利用：
0.5亩基地生活办工的场所。
1亩新用于玉米抗旱品种试验的基地。
1.5亩用于新选育的玉米抗旱品种生产的基地。
2亩基地新选育抗旱品种的种植示范园。
9经费概算
项目
单价
数量
时间
小计
生活办公场所建设（包括实验室）
1万元
1
1万元
实验器材
1万元
1万元
地租
1000元/亩
5亩
8年
4万元
肥料
1000元/年
1
8年
0.8万元
基地实施
1万元
1
1万元
水、电费
2000/年
1
8年
1.6万元
额外费用
5000元/年
1
8年
4万元
总计
13.4万元
参考文献：
[1]王士谦.玉米抗旱性的研究进展[J].河北科技师范学院学报,2005,19（3）:
76-80.
[2]孙成韬,焦仁海,番兴明.玉米抗旱育种的研究进展[J].玉米科学,2006,14（6）:
71-74.
[3]王毅成.玉米抗旱机制研究进展[J].国外农学-杂粮作物,1998,18（4）:
39-42.
[4]刘成.新疆玉米抗旱研究进展[J].新疆农业科学,2007,44（S2）:
24-26.
[5]吴子恺.玉米抗旱育种[J].玉米科学,1994,2
（1）:
6-9.
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