南非良种玉米引进及利用

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玉米是重要的工业原料，也可加工成精制的玉米食品。普通玉米蛋白质的品质较差，人或单胃动物必需的赖氨酸等含量较低，严重制约其单独食用或饲用的营养价值，作为饲料则必须添加赖氨酸含量高的大豆饼粕、鱼粉或其他动物骨粉等饲料添加剂，才能满足畜、禽生长发育的营养需求。优质蛋白玉米(QPM)的赖氨酸、色氨酸含量比普通玉米高一倍左右，可从根本上解决玉米蛋白质的营养平衡问题，显著提高其食用和饲用价值，同时降低饲料生产成本，显著提高经济效益［1－5］。1965年南非纳塔尔大学的玉米育种家H．O．Gevers开展优质蛋白玉米研究，并培育了一批软质和硬质胚乳的优良杂交种，其QPM种植达到7.5万hm2。南非拥有丰富的优质蛋白玉米种质资源，且地处非洲大陆最南端，气候条件与我国黄河流域相似，因此引进南非QPM，可以通过筛选、改良后加以利用［4］。

1材料与方法

1.1供试品种

2008年引进南非玉米种质资源24份。南非1～20号QPM由南非纳塔尔大学H．O．Gevers教授提供，南非21～24号杂交种由南非福特海尔大学Charles博士提供。农大108作为对照。

1.2试验设计

1.2.1杂交种观察试验行长5m，行距0.6m，株距0.3m，3行区，重复2次或不设重复，采用间比法。观察试验阶段重点是田间多观察、细观察。首先要根据对杂交种的重要特征特性进行目测，根据实践经验评判出少量(20%～30%)优良组合，进行产量测定。其次根据产量测定结果，选择产量高、农艺性状等较优良的极少数组合，下一年进行品比试验。选择外观上整齐一致，对其农艺性状观察记载:吐丝期测定植株株高和穗位高;成熟期测定田间株型、抗倒性;收获晾晒后测定穗型、粒型、穗行数等。

1.2.2杂交种比较试验采用临近对比法，每2个品种设1个对照，小区面积9m2(5m×1.8m)，行长5m，行距0.6m，其中对照农大108的产量按平均数来计算。密度为60000株/hm2。

1.3田间管理

2009～2010年连续两年试验，夏播5月15日～6月20日，分批种植。精细整地，施足底肥，追施尿素300kg/hm2，磷肥37.5kg/hm2。播前浇水1次。玉米出苗后3～5叶定苗，中耕除草1次。玉米小喇叭口期(8～9片展开叶)，选用1.5%辛硫磷颗粒剂加细沙或细土1∶5配比施入玉米心叶，每株1～2g。玉米生长中期(穗期)，结合浇水1次，玉米从拔节到大嗽叭口期，追施尿素120kg/hm2。收获后，分小区晾晒、脱粒、考种。

2结果与分析

2.1品种特征特性与植株性状分析

分别在河北、海南岛两地对引进的南非种质资源进行了驯化比较试验，观察了生长习性，筛选了二环系，进行了测配杂交，田间综合性状列入表1。物候期:南非玉米生育期95～100d，比对照农大108早熟5～10d。外观及表现较好的有南非17号、20号、21号和22号，结果见表1。

2.2产量比较

南非1～24号测产结果:从千粒重上看，对照农大108为390.5g，测试的南非QPM品种中有8个高于对照，其中南非20号的千粒重最高，为485.0g，比对照高94.5g。从小区产量上看，南非22号、南非9号和南非3号分别比农大108增产44.4%、37.5%和11.2%，差异达极显著。有10个品种小区产量超农大108。农大108的产量为7个对照小区的平均值(见表2).

2.3品质分析

经DA7200近红外光谱分析仪(瑞典波通仪器公司)无破损测定检测分析，以农大108为对照，本试验对南非玉米1～24号子粒赖氨酸含量进行了测定(见图1)。方差分析结果表明:南非2号和南非5号与对照农大108相比，子粒赖氨酸含量差异极显著(P＜0.01)，均超过0.4%以上。另有12个品种子粒赖氨酸含量超过农大108。

3讨论与结论

通过我国南、北方4个生长季节，经对引入材料试种、观察、筛选、聚合杂交、轮回选择与自交，已获得各类优株穗选资源共计300个穗，拓宽了种质基础。通过3年“新品种对比”试验，在生育期、抗病性等重要性状与农大108相当的情况下，测出南非22号、南非9号比农大108分别增产44.4%、37.5%，南非22号子粒赖氨酸含量比对照略高，但南非9号子粒赖氨酸含量比农大108低5.6%;南非3号增产11.2%，且子粒赖氨酸含量高于对照。另外，南非2号与5号的子粒赖氨酸含量分别比对照高10.3%与8.6%。通过引进改善了我国玉米种质基础狭窄的局面，丰富了当地种质资源。杨书成等［6］通过对2006～2010年国审品种品质的分析和对比，初步探明“十一五”期间普通玉米的品质指标没有根本性的改善。粗脂肪、粗淀粉均有下降，粗蛋白有升有降。文中提出要想提高某一品质的指标，必须加强专用型玉米选育。截至2010年9月底，南非玉米库存已达到886万t，其中2/3为白玉米。南非政府计划出台新举措，改变目前玉米种植品种类型［7］。而我国主要以黄粒为主，这样加强两国间的合作，进行不同品质玉米资源交换具有重要意义。在南非东开普省，玉米对广大人民来说是一种比较便宜的食物来源。它能提供人们日常所需食物热量的60%，蛋白质17%～60%。然而，高度依赖含碳水化合物高的普通玉米作为主要食物来源的话，结果导致蛋白质缺乏症，如恶性营养不良(粮农组织统计数据库的数据，2008年)。玉米产量受许多生物和其他环境胁迫影响，其中主要是干旱。南非东开普省和中国河北省属于半干旱和干旱地区，特点是高温、高强度的太阳辐射、高蒸发量、不稳定的降雨量，因此，在整个生长季干旱的发生率很高。干旱情况恶化、气温上升、总降雨量减少都归因于气候变化，预计到2030年在南非东部地区温度将增加1.5℃。故发展耐旱玉米品种尤为重要。南非玉米资源具有热带、亚热带丰富的遗传多样性。玉米根系发达，高抗倒伏，且茎秆虽较细小，但坚韧性好，植株抗逆性强。因此，如同时引进南非玉米育种先进技术和优质蛋白玉米资源，与温带玉米组配加以利用和创新，选育具有突破性的优质蛋白玉米自交系，创建新的杂种优势群和模式具有十分重要的理论和现实意义。

目前，人们对优质蛋白玉米的应用价值和重要意义还缺乏足够的认识。QPM可改善营养和健康，尤其是蛋白质的营养保留，比普通玉米具有优势。它能够使我们充分利用现有资源，用较少的粮食饲喂家畜，生产较多的畜产品，有利于实现我国农业的可持续发展。今后，所有农作物都面临改善品质的巨大需求。加强品质育种是农作物育种研究的突破性发展方向之一［8－9］。