Handbook of plant breeding

---Marcelo J.Cerena

谷物 篇

玉米育种 章

---Arnel R.Hallauer and Marcelo J.Cerena

摘要：

    7000至10000年前，玉米在西半球由大刍草起源而来。16世纪至17世纪，玉米广泛种植于北美（例如：它是北达科他州的第一作物）。杂种优势的实践应用可以追溯到17世纪农户对美国北方马齿与南方硬粒进行的可控杂交。公共机构对自交和杂交的研究显著促进了玉米育种发展。位于长岛（Shull主导）和康涅狄格州（East主导）的公共研究团队创造了自交-杂交理念，从而使工业化利用杂种优势的实用价值和经济价值。杂交玉米技术很快被美国农民接受，并创造了每年每公顷1.81kg的籽粒产量的遗传增益。然而，对自交-杂交理念发展的过分强调，却降低了开放授粉品种及其杂交品种的进一步开发。

    玉米育种是艺术和科学的结合体。多性状选择、多阶段测试和多后代评价对淘汰成千上万品系和品种是通用的。玉米育种有一个区别于其他广泛种植的自交作物的特性。玉米可同时使用自交和杂交育种技术。玉米育种的基础依然不变：种质开发（例如：轮回选择）、自交生成纯系、衍生系间杂交、通过大量环境鉴定杂交种的稳定和优异、生产最好的杂交种给农户种植。每个优异的杂交种都有各自独特遗传效应和等位基因频率组合，相对传统数量遗传研究，这些组合通常限制QTL试验的样品大小。玉米传统育种法的主要限制是鉴定杂交组合中每个品系的遗传价值。玉米育种中大部分重要经济性状都是数量性遗传。分子遗传学家通过他们在QTL实验、分子标记、标记辅助选择等方面的重视来认识到它们的重要性，并通过特定的基因组选择(如元QTL分析)和/或关联作图来进行早代和晚代的配合力预测，以及/或最终的基因辅助选择。在过去的50年里，直到2008年玉米基因组测序，玉米的基因组信息才被大量的解读。然而，遗传改良的限制同样存在：种质的优选。如果种质选择不当，那么，携带所有可用遗传信息的大部分经验育种法（和/或技术）将会极少获得成功。传统育种依然是改良数量性遗传的重要经济性状的关键方法，而生物技术将会是获得单基因性状育种方法的重要补充。

    本章首先是概述，然后是由美国农业部玉米种质改良项目主导的前育种项目和外来种质整合部分。列举最经典的例子B73的选育。B73来源于BSSS群体，是轮回选择与自交系改良项目的集大成者，并为种业创造了数以亿计的经济收益。本章还将讲解数量性状的遗传和杂交种与自交系选育方法。本章最后还深入的剖析杂优群体、杂优组合、自交系轮回的概念，用于理解杂种优势和杂交种的稳定性，包括多性状选择利用指数。本章结尾还会有一个小结。