玉米是全球三大主糧作物中產(chǎn)量最大的谷類作物，我國(guó)做為玉米生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，其播種面積、總產(chǎn)量、消費(fèi)量?jī)H次于美國(guó)，均居世界第二位。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，我國(guó)已進(jìn)入玉米消費(fèi)快速增長(zhǎng)階段，2020年國(guó)內(nèi)玉米消費(fèi)總量較上年增加1400余萬(wàn)噸至2.9億噸，未來(lái)的玉米供需矛盾突出，玉米缺口很大。抓好玉米生產(chǎn)，就抓住了糧食持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵。黃淮海平原是我國(guó)玉米最集中產(chǎn)區(qū)，也是近年來(lái)高溫?zé)岷Φ囊装l(fā)區(qū)，嚴(yán)重威脅玉米安全生產(chǎn)。玉米作為喜溫作物，一般會(huì)主動(dòng)適應(yīng)夏季的高溫，但溫度超過35℃后會(huì)對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育造成不良影響。高溫脅迫將引起夏玉米生育期縮短，果穗禿尖、禿底、畸形，或者其苞葉短小、缺行甚至出現(xiàn)“啞鈴穗”，受災(zāi)嚴(yán)重的結(jié)實(shí)呈“滿天星”狀，甚至空稈無(wú)粒，穗粒數(shù)顯著減少，粒重降低，最終導(dǎo)致子粒產(chǎn)量降低，且產(chǎn)量損失隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而加大。
相關(guān)研究表明，高溫脅迫下玉米根系變短變細(xì)，生物量大幅減少，根系生長(zhǎng)速率會(huì)降低，根系膜系統(tǒng)受到傷害、質(zhì)膜透性增加導(dǎo)致根系活力顯著降低、早衰和死亡加速等，同時(shí)玉米根系的水分傳導(dǎo)能力開始下降；葉片葉綠素含量明顯下降，類囊體膜結(jié)構(gòu)受損、電子傳遞活性和傳遞效率顯著下降，導(dǎo)致光合作用受阻、光合速率降低、光合產(chǎn)物減少；雄穗分枝分化發(fā)育受阻，分枝數(shù)減少、分枝長(zhǎng)度縮短，總小花數(shù)及花粉量驟減，花粉生活力及萌發(fā)力減弱，同時(shí)使雌穗吐絲困難，甚至使果穗各部位吐絲紊亂，延緩雌穗花絲吐出，減少花絲上絨毛數(shù)量，使散粉盛期花絲數(shù)顯著降低，雌雄間差擴(kuò)大，造成受粉不充分，并造成花絲表面黏液減少，使柱頭上的花粉萌發(fā)困難，即使萌發(fā)成功，也會(huì)由于水分供應(yīng)不足而無(wú)法完成受精，降低受精率。在高溫脅迫下，激素的動(dòng)態(tài)平衡、穩(wěn)定性、含量、生物合成及分布都會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)籽粒的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響。
隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展，SNP分子標(biāo)記技術(shù)因其優(yōu)點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外育種家越來(lái)越多的重視，在黃瓜、蘋果、大豆、小麥、水稻、玉米等作物的品種鑒定、遺傳作圖、QTL定位和基因克隆等方面均有應(yīng)用。在玉米種質(zhì)遺傳多樣性研究方面，Yang等利用884個(gè)SNP標(biāo)記對(duì)154份普通玉米自交系進(jìn)行了遺傳多樣性分析；wu等利用1015個(gè)在基因組中平均分布的SNP標(biāo)記，對(duì)367份普通玉米自交系進(jìn)行了群體遺傳多樣性的分析并進(jìn)行聚類；吳金鳳等利用1041個(gè)SNP標(biāo)記對(duì)51份玉米自交系進(jìn)行了遺傳多樣性分析及類群劃分，劃分結(jié)果與系譜來(lái)源一致。但目前利用SNP分子標(biāo)記技術(shù)分析耐高溫玉米種質(zhì)遺傳多樣性的研究報(bào)道較少。目前我國(guó)特色優(yōu)質(zhì)耐高溫玉米生產(chǎn)面臨的制約因素也很多，特別是玉米種業(yè)發(fā)展相對(duì)落后，突破性優(yōu)良品種較少，原創(chuàng)自交系水平低，育成品種同質(zhì)化嚴(yán)重，如何挖掘生產(chǎn)潛力、增加玉米品質(zhì)和抗逆性、提高玉米產(chǎn)量、保持玉米生產(chǎn)能夠基本自需，是確保國(guó)家糧食安全的一件大事。因此，本研究將自選及新引進(jìn)玉米自交系，利用覆蓋全基因組的SNP標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行遺傳多樣性分析和親緣關(guān)系研究，將系譜關(guān)系不明的材料準(zhǔn)確合理的劃分到相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)群中，根據(jù)已知雜種優(yōu)勢(shì)模式有針對(duì)性的配制新組合，減少組配的盲目性，提高育種效率，加快種質(zhì)資源挖掘利用，從而培育出耐高溫、抗旱、耐密、抗倒、抗病、優(yōu)質(zhì)、熟期適中的特色優(yōu)良品種，以應(yīng)對(duì)高溫、干旱等極端氣候、總產(chǎn)不穩(wěn)等問題，推動(dòng)玉米種業(yè)的發(fā)展，保障我國(guó)的糧食生產(chǎn)安全。
方式方法
1、種質(zhì)資源創(chuàng)新：
廣泛引進(jìn)、鑒定耐高溫玉米種質(zhì)資源，以SNP分子標(biāo)記為基礎(chǔ)，借助分子標(biāo)記技術(shù)，對(duì)遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行分析，明確種質(zhì)內(nèi)在的血緣關(guān)系，依據(jù)遺傳關(guān)系構(gòu)建兩個(gè)彼此對(duì)立的雜種優(yōu)勢(shì)群體。以P群種質(zhì)改良335選系作母本，在育種實(shí)踐上構(gòu)建178改良335群體，選育出優(yōu)良自交系，形成耐高溫、一般配合力高、抗病性突出、抗倒性強(qiáng)、熟期適中、品質(zhì)優(yōu)良的A群種質(zhì)；以熱帶種質(zhì)suwan改良鄭單958選系作父本，構(gòu)建suwan1改良鄭單958群體，高密度耐高溫選擇，經(jīng)雙列雜交測(cè)配，選育出CM1、CM2兩個(gè)高配合力的自交系，形成了配合力高、抗旱性強(qiáng)、耐高溫性好，耐密性突出的B群種質(zhì)，根據(jù)后續(xù)測(cè)配的效果，對(duì)群體進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)。
2、新品種選育
將選育出的自交系進(jìn)行群體間雙列雜交，在多年份、多地點(diǎn)、多環(huán)境下，利用抗逆測(cè)試（人工加壓環(huán)境）、表型選擇、單倍體育種和配合力測(cè)定等方法測(cè)試抗性和產(chǎn)量，篩選出一般配合力較高的親本自交系，以及耐高溫、抗旱、耐密、抗倒、抗病、優(yōu)質(zhì)、熟期適中的玉米新組合，擇優(yōu)參加下一步試驗(yàn)。
技術(shù)關(guān)鍵
1、種植自選及引進(jìn)的穩(wěn)定玉米自交系，苗期取葉片提取DNA，利用分子標(biāo)記SNP技術(shù)，分析種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)，為群體的構(gòu)建提供理論依據(jù)。
2、A、B雜種優(yōu)勢(shì)群體的構(gòu)建和基礎(chǔ)親本的選擇是育種成敗的關(guān)鍵。平衡抗逆性（耐高溫）與耐密性、抗倒性、早熟性之間的矛盾，不僅要考慮材料間遺傳距離的遠(yuǎn)近，還要求親本的綜合性狀好，盡可能摒棄其明顯缺陷，適度添加熱帶種質(zhì)。
3、基于高GCA的自交系選育和基于多環(huán)境的新組合測(cè)試是確保數(shù)據(jù)可靠性的重要環(huán)節(jié)，是提高品種環(huán)境適應(yīng)性及產(chǎn)量穩(wěn)定性的關(guān)鍵流程。
四、技術(shù)路線
來(lái)源：（南北學(xué)苑2）陳國(guó)立
