高营养玉米育种

高营养玉米育种新疆高营养玉米研究协作组三、高营养玉米的选育方法(下)表7芝蔫黧誉霎蒿粼(％)4．克服高赖氨酸玉米缺陷的途径前已迎及，0。玉米有一系列缺点，特别是籽粒粉质、密度低，影响到自交系和杂交种的千粒重和产量。研究表明，0：玉米的这些缺点，可通过遗传重组使某些基因产生栩甄作用．或利用修饰基因加以克服。(1)双突变的利用据国外研究，影响玉米籽粒结构和成分的基因，除不透明胚乳基因0。、粉质胚乳基因fJ。外，倚有道链淀粉基因ae，脆裂胚锐 bt。、bt。，发暗胚乳基因du，粉质胚乳基因 fIl、fIa，不透明胚乳燕因ol、04、05、06、07，皱缩胚乳基因sh，、sh。、sh。，甜质胚乳基因Sul、Su。及糯质胚乳基因WX等。D．V．GIo— ver、P．S．Misra、E．，r．M ertz等人研究表明，O。基因同这些基因组成的双突变，一般都能明显地提高赖缀酸和色氨酸含量，其中 btl、bb、sh。、Su。同o。结合表现尤为突出。这是双突变组合导致乳胚蛋白质组分重新分配的结果，即双突变组合能强烈地抑制胚袋中酶溶赁白(胶蛋白)的合成。(袭7)D．V．【；lovel"锋人的研究还表明，双突变纽合也能增加o。手米的籽粒密皮，其中 su。02的：阡糙密度甚至超过r普通蕞米，而＼VX02、dtl02则与普通玉米接近。D．V．Glover等dv研究，fla和02组成的双突变，未能提高O。玉米的赖氨酸含量。这是在OH。。自交系遗传背景中得到的结果。但据Nelson(1966)报道，f1202双炎变有着不低予0。的赖氨酸含量，并具有同正常ji米一一…一'●… lIJ80年第4曲j龃b质f纛墓{蠡洳蛋白l胶／谷一…一丁～———厂一～1——]——一—广…～+f1l。6』1．6 j0．3．』60．8 j4．2802I10．1}3．510．8}29．2}o．’92 bt={13．4{3．3{o．7}28．9 f o．93 sha{20．5{2．7{0．了i32。8 l1．25 btl{12．8 f2．6}0．5{37．1 j1．31SUl f12．4 i2．3 f0．3』29．2J1．19 du111．o{2．3 j0．6 i42．7J2．14 ae}11．7}2．310．5{38．0 l1．74 f12 f11．5 l2。3{o．5I50．7{2．23SU2 i11．5 f1．9；0．5 j48．7 f2．75 wx j10．0 f1．了f0．4{51．5}3．43 bt200 l14．9{5．3}1．323．2 j0．06 sh20=}18．7}4．2；1．2I1．3 j0．03 btl02110．3{4．8{1．4I2．910．05 sul02 f13．3 l3．9{0．8J3．2 l o．07 du02』9．了j3．7 j1．0}14．6}0．36 ae02{10．9 j3．9|0．9 j20．1}0．56 fl们2I11．3}2．8{0．8 l28．0 f1．05 stll02 l10．了i4．0{1．0：18．5 lO．52W'X02 f9．6 f3．7 fO．8 f23．7 f0．70样的角质胚乳。M．M．Xoamanon和K。M．3Huaa(1976)也报道，fho：材料都具有粉质密度，赖氨酸含量与0。玉米相同，有些刚高于02玉米。据我们初步研究，无论02×fl。或f12× r)2，其话代均能分离出赖氨酸含量达0。6％的籽糙。我们使用的0。材料，赖氨酸含量为0．5,5％，fl=材料为0．4％。这两个材料杂交后，出现了垒角质、牛角质、不透明但质地很硬的类型，而且O。×fl。杂种一代有明显的杂种优势，印每栋有2—3茎，每摹结2—3穗，同时雄穗发达，继承了fl。玉米的优良散粉特性，克服了O。玉米散粉不良且有1．3—1．9％·45‘花粉败育的不良性状。因此，我们进行高营养玉米育种时，在以0。玉米为主要转育材料的前提下，应适当地利用f1。玉米。(2)修饰基因的利用1969年，Paez等人首次报道了02玉米籽粒表型的饰变效应。我们在育种材料中也观察到，这种籽糍表型的变化是很多的，有牛粉质牛角质的，有全粉质、密度低、质地软的，有垒不透明但质地坚硬断面如蜡状的，有在角质背景上出现少许粉质的，有上部角质如帽状或粉质在上部的，有角质与粉质均匀渗透或呈镶嵌状的，或胚乳上只出现一个油滴状角质小圆点，等等。许多研究者认为，这种籽粒表型上的变化，是修饰基因效应引起的。我们将具有这种变化的玉米称为饰变玉米。0。玉米的修饰基因，无论在自交系、品种、综合种或其它群体中均广泛存在。修饰基因改变oj玉米籽粒密度是明显的，但对蛋白质成分没有多大影响。Paez、Pradilla等人报道，饰变玉米同02玉米的赖氨酸含量基本相同。哥伦此亚卡利国际热带农业中心经三次回交转育成的H20s02和H嬲O。，其杂种产量接近原来的杂种产量，其籽粒由全硬质到全粉质，但此两种籽粒的蛋白质、赖氨酸和色氨酸含量均相同。墨西哥玉米、小麦改良中心的S．K．Vasal测定20个牛姐妹系分离穗的0。型和饰变型籽粒表明，饰变玉米蛋白质含量得到提高，而色氨酸含量降低，且蛋白质含量增加得忿多，色氨酸含量也减少得愈多；0。玉米则反之。但有些材料的饰变玉米和0。玉米的蛋白质、赖氨酸和色氨酸含量毫无差别。O．E．Nelson和皿．E．AaeRcanap011]证明，饰变玉米的角质籽粒赖氨酸含量同普通玉米一样，只有那些镶嵌型籽粒的赖氨酸含量得到提高。由此可见，修饰基因的饰变效应也受着不同玉米群体基因型的制约。我们利用修饰基因时必须借助生化分析。当前墨西哥玉米、小麦改良中心采用下·46·列方法来选育硬质O。玉米：其一，重新组成硬质品种群体，郎从广泛的遗传材料中，选择蛋白质含量高、品质好的硬质胚乳品系，组合育成硬质O。综合种。他们用此法育成了白色的和黄色的硬质胚筑 o。综合种各一个。其二，在02转育群体中对硬质胚乳进行选择。第一步，选择饰变的或最后分离成饰变籽粒的穗子，选取饰变籽粒种成穗行，同时各取10粒种子进行生化分析。授粉前，根据分析结果淘汰蛋白质和色氨酸低于要求的家系，然后在中选的家系间进行垒姐妹杂交。收获时，选留优良饰变穗，拌在透光玻璃上鉴定每个饰变穗的籽粒，作出评价。第二步，将垒姐妹交的优良饰变穗种成基础穗行，以形成全姐妹系的新的起始材料。其三，硬质胚乳O。材料同普通群体杂交。从圆交转育分离群体中选择硬质O。，鉴定其蛋白质、赖氨酸、色氨酸含量，选取优良材料再同普通类型回交。用不同修饰基因源同各种正常群体杂交，在每次杂交的杂种二代中均出现饰变籽粒。5．获得高蛋白高赖氨酸材料的其它方法(1)从原始材料中筛选各国育种家研究证明，除02乖1]fI。两个突变体外，大量的原始材料还存在着许多高蛋白高赖氨酸玉米类型。例如，非洲地方品种HⅡrepH妞cKH兹02、West white．1蛋白质含量达13．6％，赖氨酸含量为3．5克／100克蛋白质；来自墨西哥玉米、小麦改良中心的热带奥帕克综合种含蛋白质12．4％，含赖氨酸4．6克／Ioo克蛋白质；高加索地方品种中的A且攫aMeTcRa珏白玉米和№949也是赖氨酸含量高的品种。Aguirre、Tello、Paez和科趸尔斯基均证明，玉米不同亚种和品种中，蛋白质和赖氨酸含量存在很大差异，从中进行选择分离是很有希望的。新疆玉米农家品种资源十分丰富，其中很多具有优良的品质。据北京农业大学和新新疆牝业科学

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