Methoden und Vorsichtsmaßnahmen für die Maiszucht

Heute erzähle ich euch etwas über die Methoden und Ansätze der Maiszüchtung. Schaut euch das bitte genau an:

1. Merkmale der Maiszüchtung

Das wichtigste Merkmal von Mais ist die natürliche Fremdbestäubung. Die Feldzusammensetzung der natürlichen Bestäubungspopulation ist sehr heterogen und die einzelnen Genotypen sind sehr heterozygot. Dies führt dazu, dass in der natürlichen Bestäubungspopulation von Mais der Vergleich der Phänotypen zwischen Pflanzen nicht sehr aussagekräftig ist und ein bestimmter Genotypauswahlprozess durchgeführt werden muss, um die richtige Auswahl zu treffen. Gleichzeitig ist die phänotypische Auswahl aufgrund der hohen Heterozygotie der einzelnen Genotypen unzuverlässig und es müssen Testkreuzungen oder Nachkommenidentifizierungen an einer großen Anzahl von Individuen durchgeführt werden, um zu bestätigen, ob der Phänotyp wirklich vererbt wird. Aus diesen Gründen sind im Prozess der Maiszüchtung normalerweise viele Generationen der Selektion und des Vergleichs erforderlich, um neue Inzuchtlinien oder Sorten zu entwickeln.

Der Hauptansatz der modernen Maiszüchtung ist die Züchtung von Hybriden mit hoher Kraft. Der grundlegende Ansatz besteht darin, zunächst reine Inzuchtlinien auszuwählen und zu züchten, dann die Inzuchtlinien zu hybridisieren und dann Hybriden mit hoher Hybridkraft zu züchten. Der Hybridvorteil der F1-Generation wird in der Produktion genutzt. Für die Züchtung von Inzuchtlinien sind nicht nur hervorragende Merkmale an sich, sondern auch eine hohe Kombinationsfähigkeit erforderlich. Die Auswahl agronomischer Merkmale und die Kombinationsfähigkeit von Inzuchtlinien sind gleichermaßen wichtig und sollten nicht vernachlässigt werden. Dies erschwert die Zucht erheblich und verlängert den Zuchtzyklus. Nicht nur das, obwohl die Merkmale der Inzuchtlinien mit denen der Hybriden verwandt sind, besteht dennoch ein Unterschied zwischen ihnen. Agronomische Merkmale müssen auf Hybridebene ausgewählt und identifiziert werden, und die Stufen der Hybridkraft der wichtigsten Zielmerkmale müssen verglichen werden, um letztendlich hervorragende Hybridsorten zu züchten.

2. Züchtung von Inzuchtlinien für Mais

1. Gute agronomische Eigenschaften. Pflanzeneigenschaften: Dazu zählen vor allem Pflanzentyp und Lagerresistenz. Pflanzenmerkmale werden im Allgemeinen entsprechend der Ausdehnungshaltung der Blätter am oberen Teil des Kolbens in kompakte, halbkompakte und ausgebreitete Typen unterteilt und entsprechend der Pflanzenhöhe in hoch, mittelgroß, Zwerg, Halbzwerg usw. unterteilt.

Kolbenmerkmale: Kolbenmerkmale setzen sich im Allgemeinen aus Kolbenform, Kornform, Anzahl der Kolbenreihen usw. zusammen. Es gibt viele Möglichkeiten, Kolbentypen zu klassifizieren, die offensichtlichsten sind Langkolbentyp, Dickkolbentyp, Zylindertyp, Kegeltyp, Spindeltyp usw.; die Kornarten werden in den Pferdekolbentyp, den Hartkorntyp und ihre verschiedenen Übergangstypen unterteilt. Bei der Zucht von Inzuchtlinien sollten am besten sowohl Langohr- als auch Dickohrtypen berücksichtigt werden. Beim Langohrtyp gibt es mehr Körner pro Reihe, aber weniger Kornreihen; beim Dickohrtyp gibt es mehr Kornreihen, aber die Zahl der Körner pro Reihe kann nicht sehr groß sein. Die Anzahl der Samenreihen in der Inzuchtlinie beträgt im Allgemeinen 10 bis 20. 12 bis 14 Zeilen sind moderat. Die Wahl der Getreideart sollte entsprechend den Zuchtzielen erfolgen. Im Allgemeinen haben Hybride, die aus Inzuchtlinien mit hartem Korn hervorgegangen sind, gute kommerzielle Eigenschaften, während Hybride, die aus Inzuchtlinien mit Zahnkorn hervorgegangen sind, relativ hohe Erträge und Stärkegehalte aufweisen. Darüber hinaus muss auch auf die Konstanz von Korngröße, Korngewicht und Kornfarbe geachtet werden.

Stressresistenz: Es muss ein gewisses Maß an Resistenz oder Toleranz gegenüber den wichtigsten Maiskrankheiten und Naturkatastrophen vorhanden sein, um die Stabilität der Saatgutproduktion und die stabile Entwicklung der Hybridvorteile zu gewährleisten. Einheitlichkeit und Einheitlichkeit: Agronomische Merkmale müssen einheitlich und in ihrem Erscheinungsbild einheitlich sein, was sich darin widerspiegelt, dass der Genotyp grundsätzlich homozygot sein muss.

2. Hohe Kompatibilität. Unter Kombinationsfähigkeit versteht man die potenzielle Fähigkeit von Hybrideltern, bei ihren Hybridnachkommen Heterosis auszuüben. Das Kombinationsvermögen von Inzuchtlinien bestimmt die Ertragssteigerungsfähigkeit und den Nutzungswert künftiger Hybriden und ist daher die wichtigste Eigenschaft von Inzuchtlinien. Die Kombinationsfähigkeit wird in allgemeine Kombinationsfähigkeit und spezielle Kombinationsfähigkeit unterteilt. Die genetische Grundlage der ersteren ergibt sich aus der additiven Wirkung der Elterngene, während die letztere durch die nicht-additive Wirkung der Elterngene bestimmt wird. Die beiden sind in der Genetik relativ unabhängig. Deshalb dürfen beide Faktoren bei der Auswahl und Züchtung von Inzuchtlinien nicht vernachlässigt werden.

3. Starke Saatgutproduktionsleistung. Ob ertragreiche, qualitativ hochwertige und widerstandsfähige Hybride gefördert werden oder sich als Hauptkultursorten etablieren können, hängt maßgeblich von ihrer hervorragenden Saatgutproduktionsleistung ab. Dazu gehören eine starke Keimfähigkeit und Vitalität der Elternsamen, gutes Wachstum der Sämlinge, einfacher Sämlingsschutz und Koordination zwischen männlichen und weiblichen Pflanzen; gute Pollenverbreitung des männlichen Elternteils, große Pollenmenge und lange Blütezeit; das weibliche Elternteil hat einen langen männlichen Blütenährenstiel, männliche Nachkommen treiben leicht aus, bilden schnell und gleichmäßig Behaarung, gute Festigkeit, gleichmäßige Körner und einen hohen Ertrag; die Eltern reagieren kaum auf Licht und Temperatur, die Blütezeit lässt sich leicht koordinieren und es entsteht leicht eine erfolgreiche Samenproduktion.

4. Wählen Sie das Grundmaterial für Inzuchtlinien aus. Die starke Heterosis der Maishybriden beruht grundsätzlich auf ausreichend großen genetischen Unterschieden zwischen den Eltern. Deshalb muss das Ausgangsmaterial für die Züchtung von Inzuchtlinien aus unterschiedlichen Quellen stammen und eine breite genetische Basis haben. Es gibt im Allgemeinen vier Quellen für ausgewähltes Material: Die erste ist lokales Keimplasma, einschließlich alter lokaler Sortengruppen oder Inzuchtlinien, die aus lokalen Sorten stammen. Unter bestimmten ökologischen Bedingungen kann es hervorragende Widerstandsquellen oder hochwertige Materialien geben, deren Sammlung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte. Der zweite Typ sind Hybriden. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Hybriden, die in der Produktion verwendet oder eingeführt werden. Dazu gehören auch Hybriden, die zur Selektion gezielt mit Inzuchtlinien kombiniert werden. Unter ihnen sind Einzelhybriden am weitesten verbreitet. Es wird allgemein angenommen, dass die Verwendung von Hybridlinien, die in der lokalen oder ausländischen Produktion weit verbreitet sind, eine Abkürzung zur Züchtung hervorragender Inzuchtlinien ist. Diese ausgewählten Linien verfügen im Allgemeinen über gute agronomische Merkmale und eine relativ hohe Kombinationsfähigkeit. Der dritte Typ ist die umfassende oder zyklisch verbesserte Population. Diese Populationen weisen im Allgemeinen eine höhere Häufigkeit hervorragender Gene und eine höhere Rekombinationsrate hervorragender Genotypen auf, aber der Aggregationsgrad günstiger Gene ist möglicherweise nicht so gut wie bei Sorten aus einfacher Kreuzung. Daher ist es normalerweise erforderlich, den Selektionsumfang während des Linienselektionsprozesses zu erhöhen. Der vierte Typ ist die Nachkommenschaft entfernter Hybriden. Es gibt viele wilde Verwandte des Mais, von denen einige viele hervorragende Eigenschaften aufweisen. Aufgrund der Schwierigkeit der interspezifischen Hybridisierung sind die Nachkommen jedoch unfruchtbar oder stark getrennt und stabilisieren sich langsam. Es ist schwierig, sie direkt zur Züchtung von Inzuchtlinien zu verwenden, und sie werden derzeit nur selten verwendet.

5. Methoden zur Auswahl von Inzuchtlinien.

(1) Konventionelle Züchtungsmethode. Bei dieser Züchtungsmethode werden einzelne Inzuchtlinien aus einer separaten ursprünglichen Population ausgewählt. Nach mehreren Generationen visueller Selbstselektion wird die Kombinationsfähigkeit gemessen, um schließlich hervorragende Inzuchtlinien auszuwählen. Das Problem bei der herkömmlichen Auswahlmethode besteht darin, dass das Ausmaß der frühen Selektion schwer zu definieren ist. Gegenwärtig pflanzen manche Züchter in den frühen Generationen nicht in Reihen nach Ähren, sondern pflanzen gleiche Mengen ausgewählter Ähren in gemischter Form. Erst in den späteren Generationen wählen sie einzelne Pflanzen streng nach Ähren aus und pflanzen sie in Reihen nach Ähren, um die Kombinationsfähigkeit zu bestimmen. Mit dieser Methode lässt sich die Anzahl der ausgewählten Genotypen effektiv erhöhen und gleichzeitig der Selektionsdruck auf einzelne Pflanzen steigern, was bei der Verbesserung der Resistenz und der Gewinnung von Zielgenotypen hilfreich sein kann. Bei kleinen Zuchtmengen basieren konventionelle Zuchtmethoden eher auf der Erfahrung der Züchter.

(2) Methode der haploiden Selektion. Das Grundprinzip besteht darin, aus natürlich oder künstlich erzeugten und gezüchteten haploiden Pflanzen durch künstliche Chromosomenverdoppelung oder natürliche Verdoppelung homozygote Diploide zu gewinnen und daraus anschließend hervorragende Einzelpflanzen zur Bildung einer Inzuchtlinie auszuwählen. Die haploide Züchtung benötigt in der Regel nur zwei Jahre, um homozygote Inzuchtlinien zu erhalten, was den Züchtungszyklus im Vergleich zu herkömmlichen Methoden verkürzt und für Züchter sehr attraktiv ist. Bei der haploiden Selektion wird jedoch der Schritt der Feldselektion ausgelassen, und Merkmale wie Resistenz erfordern normalerweise eine doppelte Selektion.

(3) Auswahlverfahren durch Strahlungs- und chemische Mutagenese. Bei der Selektionsmethode der strahleninduzierten Mutagenese wird die von radioaktiven Isotopen oder sogar kosmischer Strahlung erzeugte Strahlungsenergie verwendet, um strukturelle Variationen oder Allelmutationen in Chromosomen hervorzurufen, und es werden geeignete Individuen ausgewählt, um auf der Grundlage phänotypischer Variationen Inzuchtlinien zu bilden. Der Mutagenesemechanismus dieser Methode basiert hauptsächlich auf der Wiederherstellung von Schäden, und während des Wiederherstellungsprozesses werden günstige Mutationen entdeckt. Daher müssen wir bei der Auswahl des Originalmaterials sowohl eine reichhaltige genetische Basis als auch eine starke Schadensresistenz berücksichtigen. Bei der Auswahl der Linien müssen wir darauf achten, verschiedene deformierte Stämme und ungünstige Mutationen auszuschließen und gesunde Pflanzen mit offensichtlichen mutierten Merkmalen auszuwählen. Diese Methode wurde in den letzten Jahren von einigen Leuten in die Luft- und Raumfahrtzucht bzw. Weltraumzucht übertragen.

(4) Methode der molekularen Selektion. Bei der sogenannten molekularen Selektionsmethode handelt es sich um die auf DNA-Ebene durchgeführte Inzuchtlinien-Selektionsmethode, zu der auch die transgene Selektionsmethode und die molekular markergestützte Selektionsmethode gehören. Bei der transgenen Linienselektion werden vorteilhafte exogene Gene anderer Tiere und Pflanzen mithilfe genetischer Transformationstechnologie in Inzuchtlinien oder Hybride eingeführt, um hervorragende Inzuchtlinien mit durch exogene Gene gesteuerten Merkmalen zu züchten. Diese Methode ist entscheidend für die Transformation bestimmter Zielmerkmale, die im Mais-Genpool nicht verfügbar sind. Bei der molekularmarkergestützten Selektion werden zunächst die eng verknüpften molekularen Marker bestimmter exzellenter Gene bestimmt, diese molekularen Marker dann als indirekte Selektionsmerkmale verwendet, um die Zielmerkmale auszuwählen und schließlich exzellente Inzuchtlinien zu entwickeln.

(5) Verbesserung von Inzuchtlinien. Nach der Züchtung einiger Inzuchtlinien stellt sich heraus, dass einige Mängel behoben werden müssen. Nach einer gewissen Zeit der Nutzung einiger Inzuchtlinien stellt sich heraus, dass einige wichtige Merkmale einiger Inzuchtlinien degeneriert sind, neue physiologische Krankheitsarten aufgetreten sind oder sie nicht an die Umgebung des neuen Fördergebiets angepasst sind. Zu diesem Zeitpunkt besteht die Abkürzung zur Lösung des Problems darin, die individuellen Merkmale der ursprünglichen Inzuchtlinien zu transformieren und neue verbesserte Linien zu züchten.

Die am häufigsten verwendete Methode zur Verbesserung von Inzuchtlinien ist die Rückkreuzung. Bei der Rückkreuzungsmethode wird die verbesserte Inzuchtlinie als wiederkehrender Elternteil und der Zielgenspenderelternteil als nicht wiederkehrender Elternteil verwendet. Nach mehr als 5 Generationen der Rückkreuzungsverbesserung und 1 bis 2 Generationen der Selbstbefruchtungsstabilisierung kann eine neue verbesserte Inzuchtlinie gezüchtet werden. Die Wirksamkeit der Rückkreuzung hängt mit der Vererbungsart des Zielmerkmals zusammen. Im Allgemeinen ist die Rückkreuzung bei einfachen Merkmalen oder Merkmalen, die von einem einzelnen Gen gesteuert werden, sowie bei zytoplasmatisch vererbten Merkmalen am wirksamsten, hat jedoch nur geringe Auswirkungen auf komplexe Merkmale. Bei der Auswahl des Spenderelternteils im Rückkreuzungsverfahren sollte darauf geachtet werden, dass die wichtigsten Zielmerkmale keinen Kopplungswiderstand aufweisen, und es sollten auch hervorragende Inzuchtlinien mit der gleichen Hybridvorteilsausrichtung ausgewählt werden, um zu verhindern, dass die Verbesserung der ursprünglichen unerwünschten Merkmale neue unerwünschte Merkmale hervorbringt und Probleme wie eine verringerte Kombinationsfähigkeit verursacht. Die Kombinationsfähigkeit der Rückkreuzungsnachkommen sollte ebenfalls getestet werden und diejenigen mit hoher Kombinationsfähigkeit sollten für die Anwendung unter verschiedenen Zimei-Linien ausgewählt werden.

3. Züchtung von Maishybriden

Bei der Hybridenzüchtung geht es darum, Inzuchtlinien oder anderes hervorragendes Elternmaterial zu Hybridkombinationen zu kombinieren und durch Testkreuzungsidentifizierung, Sortenvergleich und verschiedene Sortenvergleichstests starke, überlegene Hybriden auszuwählen, die die Zuchtziele erfüllen.

1. Züchtung von Inzuchtlinien von Hybriden. Die Züchtung von Inzuchtlinien hat viel Referenzmaterial und Informationen für die Hybridzucht geliefert. Bevor man eine Gruppe hervorragender Inzuchtlinien zur Züchtung von Hybriden verwendet, ist es notwendig, die verwendeten Eltern genau zu kennen und die Eltern nach bestimmten Prinzipien zu kombinieren: entfernte Verwandtschaft und große geografische Unterschiede. Beispielsweise ist das Kombinationsmodell ausländische Linie x einheimische Linie unter einheimischen Züchtern weithin anerkannt; es gibt Unterschiede in den Typen und die Merkmale müssen sich ergänzen. Die Unterschiede zwischen den Typen spiegeln normalerweise die Unterschiede in den Genotypen wider. Die Komplementarität der Merkmale ist wichtiger, insbesondere wichtige Resistenzmerkmale, die bei mindestens einem der Elternteile vorhanden sein müssen; gute agronomische Merkmale und Saatgutproduktionsleistung, die für die Anwendung neuer Hybriden äußerst wichtig sind; hohe Kombinationsfähigkeit, die eine der grundlegendsten Voraussetzungen ist, insbesondere die Kombinationsfähigkeit der Ertragsmerkmale muss hoch sein.

2. Die Züchtungstechnologie von Hybriden ist einfach. Neben der Auswahl der Eltern durch Züchter auf Grundlage ihrer eigenen Erfahrung gibt es zwei gängige Methoden zur Paarung von Sorten aus einfacher Kreuzung: eine ist die Rotationsmethode: Anzahl der Kombinationen aus einfacher Kreuzung = P(P-1)/2, wobei P die Anzahl der Eltern ist; die andere ist die Rückgratlinienmethode: Anzahl der Kombinationen aus einfacher Kreuzung = M×N, wodurch die Inzuchtlinien in zwei Gruppen, M und N, unterteilt werden. Ermöglicht die Hybridisierung zwischen den Gruppen, von denen eine aus den Inzuchtlinien des Grundgerüsts und die andere aus den neuen Inzuchtlinien besteht. Dieser Ansatz ist normalerweise der effektivste.