糯玉米育种现状、产业化前景研究

1、糯玉米育种现状、产业化前景及提前关注的几个问题一 糯玉米育种现状糯玉米（Zea mays Lceratina Kulesh）是受隐性突变基因 wx（Waxyendosperm）控制的一个突变类型。wx基因位于第9条染色体上，位点为959（Emerson，KA1935）。该基因能阻止合成直链淀粉，在胚乳中形成100的支链淀粉。糯玉米的籽粒表现为不透明状，色泽暗晦似石蜡，故糯玉米又称蜡质玉米。早期的研究认为，糯玉米杂交种的籽粒产量低于普通玉米，特别是马齿玉米杂交种。这是因为糯玉米的抗病性较差，根茎倒伏也较严重，从而将糯质标志基因 wx 视为糯玉米产量的限制因子。因此，通过遗传改良，提高糯玉米的抗病、抗倒能力，便成为糯玉米育种的主要选择目标。国外开展糯玉米育种较早，1937年，美国Iowa州立大学首先开始进行一项规模宏大的糯玉米杂交育种计划，大约在1942年，Jenkins，E.H.育成了第一个糯玉米杂交种。1944年以后，育成的糯玉米自交系在抗病性和抗倒性上不断得到改进，使组配的杂交种产量大为提高。近年在Minnesota进行的糯玉米产量试验表明，糯玉米与普通玉米已很相近。品种上的突破，又

2、反过来促进了糯玉米加工业的发展。由此可见，国外发展糯玉米生产，始终与糯玉米作为工业原料用种紧密联系在一起。据20世纪80年代末的报道，美国已有6个种子公司从事糯玉米杂交种的培育和经营，糯玉米的播种面积达600万亩。可以想见，十多年过去了，自然会有更大的发展。国外通常采用的糯玉米育种方法，是将 wx 基因导入普通玉米的商业自交系中，以获得新的糯质同型系。这就为以后国际上普遍采用的糯 Spragae，GF.，Corn and Corn Improvement, Wisconsim, 1977,383-384.玉米育种方法（回交转育）奠定了基础。国内，1975年山东省烟台地区农科所利用从非糯质品种衡白多穗中得到的糯质突变体衡白522，与由普通玉米自交系白525转育成的糯质同型系白525糯杂交，育成烟单5号（白粒）；1989年山东省农科院玉米所用由普通玉米自交系黄早四转育成的糯质同型系齐401与303糯杂交，育成鲁糯玉1号（黄粒），以及后来相继育成的一批糯玉米杂交种，所采用的育种方法，基本上都是以糯性籽粒表现型为标记，或以花粉表现型为依据的不同遗传设计，将普通玉米自交系转育成糯质同型系，并用其

3、作亲本系育成糯玉米杂交种。目前，我国保存的糯玉米品种（糯质自然授粉品种）达500个之多。据中国科学院遗传所的研究结果表明，中国糯质玉米籽粒的蛋白质氨基酸含量介于普通玉米与高赖氨酸玉米的中间状态，但蛋白质含量变幅大(714.5)，其中，有蛋白质含量达14.5的种质资源；特别是中国糯质玉米不乏高赖氨酸的种质资源，如四路糯、紫秆糯玉米籽粒胚乳中赖氨酸含量达2.53.3克/100克蛋白质，比普通玉米白马牙品种增高31.673.7，有的接近 Mertz，ET（1964、1970）筛选到的赖氨酸含量水平。预示通过遗传改良，还可进一步提高糯玉米品种的蛋白质氨基酸含量。已故李竞雄院士，在回顾国内外玉米育种的历史后指出，以选择自交系的基础材料而言，都是从自然授粉品种完成了一批自交系后，再采用二环系的方法选系。但是，我国糯玉米育种还处在发展初期，直接从糯质基础材料中选育的骨干系极少，可供选育二环系的杂交种也不多。而采用传统的回交转育方法育成的糯质同型系，由于在一定程度上仍保持普通玉米的品质特性，特别是籽粒食用起来具有皮感，应用于鲜食或制罐，难以保证商品品质。因此，我国既然有如此丰富的糯玉米品种资源，能否最

4、大限度地将其应用于品质育种，在糯玉米品种中首先完成一批自交系呢？事实上，我国的玉米育种工作者也曾试图从糯玉米品种中选育自交系，但因选出的自交系配合力普遍很低，而未能成功。究其原因，是由于未经遗传改良的糯玉米品种抗病性差，根茎倒伏严重，产量低，用其直接自交分离自交系难以凑效。根据我们研究糯质自然授粉品种产量低的原因，认为影响产量的各种性状的重要程度依次为：茎秆细软，根系不发达，秆高，叶披散，果穗着生位置偏高，容易产生根茎倒伏病害严重早衰，持绿期短株高、穗位高和果穗大小的整齐度差。因此，欲开发利用我国丰富的糯玉米品种资源，开展品质育种，来达到兼顾高产、优质和专用性的目的，必须从探讨糯玉米高产的形态和生理基础出发，在性状选择上应高度重视茎秆强度、根强度、大小斑病、持绿期、株高穗位、叶片直立性和植株长相。也就是说，只有在目标性状选择的基础上，才有可能形成高产类型。基于以上的认识，我们提出了寓目标性状和配合力于育种基础群体的育种设计思想，并形成了“多个自然授粉品种组成综合群体经过配合力测定的S2早代系组成改良群体分离小群体选系”的育种技术体系。如此，我们花了近10年时间选育出上部叶片坚挺直立、株

5、型紧凑、配合力高、双穗性强、抗病抗倒抗早衰。自身产量和制种产量均高的糯质一环系“通系5”，并用其作母本育成了苏玉（糯）1号。嗣后，我们又在原育种基础群体的基础上进一步拓展和创新种质，结合品质分析，育成一批适应不同加工用途的专用化糯玉米杂交种。例如，鲜食、深加工兼用型新品种苏玉（糯）4号，鲜果穗产量1500公斤亩，干籽产量600650公斤亩，赖氨酸含量0.34，粗淀粉含量74.18，支链淀粉粗淀粉95.46，可溶性糖含量4.84。这样的产量水平和品质特点，结合其早熟性，除极宜作鲜食玉米及制罐外，还是生产糯淀粉的理想原料品种。二、糯玉米产业化前景目前，我国糯玉米种植面积较小，主要用作鲜食或生产糯玉米粉，而在一些少数民族地区则常用作主食。在美国，糯玉米早已形成重要产业，主要是直接用于加工糯淀粉以取代木薯粉。以后由于糯淀粉用途不断扩大，使用糯玉米的数量逐年增加。美国糯玉米淀粉产量占整个湿磨淀粉产量的810，年生产能力为160万一203万吨，每年创造数十亿美元的产值。在国际上，不仅在美国，日本、韩国和欧洲也都有了广阔的糯玉米和糯玉米淀粉市场。随着人们对糯玉米品种特性的认识和加工技术的发展，制罐、

6、酿造、制糖、方便食品等新型玉米加工业对糯玉米原料将有着巨大的需求。所以，我们应根据自己优越的自然条件和国内外巨大的需求，加上国家在宏观上的引导和鼓励，经过810年的努力，使我国的糯玉米种植面积发展到450万亩，是很有可能的。因此，糯玉米的育种工作必须紧紧跟上，做到育种目标明确，技术路线合理，方法创新。与之齐步并进的，是进行糯玉米深加工，形成自己的产业。不久前，农业部优质农产品开发服务中心提出了玉米的优质目标：北方应发展高淀粉、高赖氨酸的加工型玉米；南方应发展高赖氨酸、高糖、高蛋白的加工或食用型玉米。我认为这样的优质目标应用于糯玉米，尤为确当。这就需要通过开展以多种用途为目标的玉米品种改良工作，创造适合深加工和综合利用的优质玉米类型，使我国的糯玉米生产逐步向高产、优质和专用化的工业原料用种的高层次发展。至于育种方法，则应根据不同用途和工艺品质要求来确定。传统的回交转育方法，仍可作为糯玉米育种的基本方法。此法适宜应用于高产为目的的高淀粉、高赖氨酸的加工型糯玉米，而应用于食用型糯玉米（如鲜食、制罐、加工水磨粉等），育成的品种往往食用品质差。这是因为在转育过程中常以单隐性糯玉米自交系或品种作非

7、轮回亲本，普通玉米自交系作轮回亲本。以高产、优质、专用性为目标，可根据品质分析结果，选用国内优良的单隐性糯玉米品种组成综合群体（如高淀粉群体、高赖氨酸群体），进行轮回选择。每一轮的基础群体，都要结合品质分析和田间鉴定结果来确定。相应地，再搜集热带、亚热带的优良糯玉米品种组合综合群体，按同样的程序进行轮回选择。将来两个综合群体在轮回选择过程中，每一轮基础群体的选系即可互配组合，从中筛选出符合加工工艺品质要求的强优势杂交种。十分强调食用品质的糯玉米品种，常用于鲜食果穗、速冻制品、鲜籽粒或干籽粒罐藏、水磨粉等。这类品种的选育，可选用品质特别优良的单隐性糯玉米品种，采用在目标性状选择的基础上形成的高配合力育种基础群体选系的方法，可望育成真正意义上的高产、优质、专用化品种。三、提请关注的几个问题玉米产业一向被视为“黄金产业”，而近年来糯玉米尤为走俏，而且将继续出现营销高潮，这表明中国的农业正迎来了一个名特优新时代。前不久，农业部宣布一批适合当前种植业结构调整的优质品种（其中也包括糯玉米品种），其目的就是通过推广和开发商品质量和科技含量高的优新品种，提高良种在发展优质高效农业中的贡献份额。我国即将

8、加入 WTO，国外许多优质价廉的农产品将进入我国市场。因此，加速优质专用高效品种的选育和推广，不断提高农产品质量，不仅可以增加农民收入，也是增强我国农产品的国际竞争能力的主要途径。但是，在糯玉米新品种选育和推广应用上，我们也不难看到一些问题的存在，提请农业主管部门、经营者和消费者关注。1品种多，真正符合高产、优质、专用性要求的少国际上，糯玉米品种的培育和开发利用，美国走在前面，也最先进发达，育种部门和种子公司共同从事此项工作，而且协调得很好，我国在20世纪70年代才开始糯玉米育种，品种出得少，销售市场很小。直到两年前，进入市场还只有810个糯玉米品种，而近年却如雨后春笋，一哄而起，骤增至一百多个。其实，有些品种不过用人家的自交系或杂交种改头换面一番，照样被宣传为高产、优质，真是“差不多品种”满天飞。更有甚者，一些来历不明的“品种”，以假乱真，且种子质量低劣，通过媒体误导和商业炒作，也能卖出高价，结果是造成市场混乱，农民受坑害，而各地农民控告种子公司的事，时有所闻。特别要提醒注意的，糯玉米目前在我国，还仅仅局限于鲜食，作为蔬果玉米因受到采收适期的限制，比普通玉米销售市场要小得多，主要限于

9、南方地区及大中城市郊区。在我国还没有形成糯玉米产业的情况下，盲目扩大种植面积，将会给农民造成损失。因此，农业主管部门必须因势利导，首先要在了解现有育成品种的特性的基础上，合理布局，使真正能适应多种条件的产量高而稳，营养品质和商品品质均较优良的品种得到充分利用。2发展我国糯玉米的根本出路在深加工糯玉米在美国称为工业玉米，这同样说明糯玉米应成为发展我国糯玉米产业化工程的原料，前面已经提到，农业部优质农产品开发服务中心提出的在北方发展高淀粉、高赖氨酸的加工型玉米，和在南方发展高赖氨酸、高糖、高蛋白的加工或食用型玉米的目标，实际上，就可作为我国发展糯玉米的方向。借鉴国外对特种用途玉米的开发利用经验，在育成一批能适应不同加工用途的高产、优质、专用化品种后，再以高科技上规模的方式对玉米进行深加工，通过延伸加工链，把玉米原料直接转化成市场畅销商品，产生高附加值，以推动农业和农村经济的发展，适应国际国内玉米产业化发展的需要，按照“公司十基地十农户”的模式，建立集玉米制种、高产栽培、深加工、产品销售于一体的产业集团。目前，我国长春大成玉米开发有限公司，已于1998年建成年处理玉米50万吨的单线玉米加工能力亚洲第一的加工企业，主要生产玉米淀粉，产品畅销国内20多个省、市、自治区和直辖市，并出口日本、韩国、台湾和东南亚等国家和地区。设想，一个年处理50万吨玉米的淀粉加工企业，改用糯玉米为加工原料生产糯淀粉，虽然糯玉米籽粒产量水平略低于普通玉米，但由于糯玉米较普通玉米具有更高含量的优质淀粉，实际淀粉产量却相仿，并具有优越的加工性能。据称，大成公司也曾试图改用糯玉米生产糯淀粉，但由于未能物色到适合的品种（要求籽粒产量比普通玉米只能低10）。3国家应从宏观上引导和鼓励育种家培育高产、优质的专用化加工型糯玉米品种发展糯玉米产业，必须靠产量高且符合加工工艺品质要求的专用化品种，而反过来，糯玉米育种又必须靠加工业的带动。以适用于加工糯淀粉的专用化品种而言，我认为必须具备以下基本条件：籽粒产量与大面积推广的普通玉米杂交种相差不超过10，大面积单产为500550亩；粗淀粉含量不低于70

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