吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)2005.30(5):28-30Journal of Jilin Agricultural Sciences文章編號(hào):1003-8701(2005)05-0028-03加快高淀粉玉米育種促進(jìn)燃料乙醇工業(yè)發(fā)展陳殿元(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)系,吉林市132101)摘要:論述了我國燃料乙醇利用的情況和重要意義,通過回顧我國高淀粉玉米品種的選育歷史和介紹高淀粉玉米品種選育方法,指岀我省作為玉米生產(chǎn)大省,抓住時(shí)機(jī),適時(shí)開展高淀粉玉米育種有著非常重要的意義。關(guān)鍵詞:玉米;高淀粉;燃料乙醇;育種中圖分類號(hào):S513.033文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1燃料乙醇的利用與意義我國石油年消費(fèi)以13%的速度增長,而能源產(chǎn)量只能滿足國內(nèi)需求的70%,是世界僅次于美國的石油進(jìn)口國,2003年進(jìn)口原油9112萬t,2004年超過1億t。截止2002年,我國產(chǎn)量萬t以上能常年正常生產(chǎn)的酒精企業(yè)共有52家左右,年產(chǎn)量超過3萬t的有16家,超過4萬t的14家,超過5萬t的有7家。根據(jù)國家“十五”規(guī)劃,2003年改造和建成了年生產(chǎn)能力為l02萬t的4個(gè)大型燃料酒精生產(chǎn)項(xiàng)目:吉林燃料乙醇有限責(zé)任公司30萬t/年(-期)、河南天冠集團(tuán)30萬t/年、安徽豐原生物化學(xué)股份有限公司32萬t/年和黑龍江華潤酒精有限公司10萬υ/年,2005年底吉林燃料乙醇有限責(zé)任公司60萬t/年的工程建設(shè)將全部完工,屆時(shí)我囯燃料酒精的生產(chǎn)能力將達(dá)到132萬t/年,將年消化500萬t玉米。燃料乙醇的主要原料是玉米,玉米也從單純的糧食作物、飼料作物,逐步向經(jīng)濟(jì)作物和工業(yè)原料作物過渡,也由單純的產(chǎn)量型向品質(zhì)型和專用型轉(zhuǎn)變。隨著玉米深加工提煉燃料乙醇的廣泛應(yīng)用,其地位僅次于電子、汽車和冶金,其廣泛用途與石油類產(chǎn)品相提并論。從世界范圍來看,從“黑色能源走向“綠色能源”也是大勢(shì)所趨燃料酒精的生產(chǎn)原料主要是玉米淀粉,因此,重視和加快工業(yè)專用型高淀粉玉米品種的選育,對(duì)推動(dòng)我國酒精工業(yè)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)富民富企,具有十分重要的意義。2高淀粉玉米品種的選育歷史與現(xiàn)狀高淀粉玉米是指子粒含淀粉達(dá)74%以上的專用型玉米。而普通玉米淀粉含量只有65%~70%。高淀粉玉米的類型是根據(jù)我國頒布的高淀粉玉米分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來劃分的:國家一級(jí)指玉米子粒中粗淀粉含量達(dá)75%以上,二級(jí)指玉米子粒中粗淀粉含量達(dá)72%,三級(jí)指玉米子粒粗淀粉含量達(dá)69%以上。高淀粉玉米育種在美國起步很早,1909年就發(fā)現(xiàn)了控制支鏈淀粉的Wx基因,1958年又發(fā)現(xiàn)了可加倍直鏈淀粉的ae基因,以后又發(fā)現(xiàn)了影響直鏈淀粉含暠的什He其圖陌莙現(xiàn)代生物技術(shù)在玉米育種上的應(yīng)用,美國的許多大公司已在分子水平上開展中國煤化工高直鏈與高支鏈淀粉的研究中,培育出了很多專用型高淀粉玉米品種,也大大CNMHG工業(yè)發(fā)展收稿日期:2005-05-15作者簡介:陳殿元(1963-),男,吉林省農(nóng)安人,吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院教授,主要從事玉米育種教學(xué)和研究。陳殿元:加快高淀粉玉米育種促進(jìn)燃料乙醇工業(yè)發(fā)展我國在“八五”至“九五”期間育成一批高淀粉玉米雜交種。粗淀粉含量超過75%的雜交種有晉單30(長554×長3154)、豫玉20(S22x478)、長單26(春09×春145)和達(dá)玉1號(hào)(1302×540等;粗淀粉含量74%的雜交種有四早6、四單19、四單18、豫玉19、川單14、鄂玉10、長單347、哲單20、鄭單18、吉單79和吉單262等;粗淀粉含量73%的雜交種有四單158、四密21、吉單255、黔單10、吉單259、吉單515、吉單137、吉單133和吉單505等。根據(jù)國家種質(zhì)資源庫長期保存的7609份玉米種質(zhì)資源材料(國內(nèi)材料6798份,國外材料811份)旳品質(zhì)分析鑒定結(jié)果,總淀粉平均含量為68.31%。顧曉紅篩選岀總淀粉大于74%的高淀粉資源1份,多為國內(nèi)自交材料,主要分布在云南、湖南、四川、吉林和河北等地。趙克明對(duì)11個(gè)省(市)自治區(qū)所選育并推廣的88個(gè)雜交種的主要品質(zhì)分析結(jié)果顯示,普通玉米粗淀粉平均含量為68.15%;谷明光對(duì)陜西380份玉米種質(zhì)資源材料的主要品質(zhì)進(jìn)行分析,結(jié)果普通玉米粗淀粉平均含量為67.39%;吉林省對(duì)530份普通玉米種質(zhì)資源品質(zhì)測(cè)定結(jié)果顯示,普通玉米粗淀粉平均含量為68.13%。3高淀粉玉米品種選育的方法0年代以前我國玉米育種目標(biāo)注重產(chǎn)量,80年代以后,逐步加強(qiáng)高蛋白、高賴氨酸的品質(zhì)育種也取得了顯著的進(jìn)展,但對(duì)工業(yè)原料的專用型高淀粉玉米育種研究和選育還不夠。近年來,隨著玉米深加工的不斷深入,尤其燃料乙醇汽油在我國逐步推廣,高淀粉玉米育種得到了各研究單位和玉米育種者的高度重視3.1高淀粉親本的篩選高淀粉玉米品種的選育主要通過合成優(yōu)質(zhì)群體作為育種素材,然后定冋選擇,并通過添置快速品質(zhì)分析設(shè)備,加強(qiáng)早代系的品質(zhì)選擇,通過累加效應(yīng),達(dá)到提高淀粉含量的效果。充分利用國內(nèi)外現(xiàn)存的高淀粉資源,尤其是對(duì)老系的改良。有些自交系隨著使用時(shí)間的過長,逐漸暴露一些缺點(diǎn),如B73和U8112這兩個(gè)自交系綜合農(nóng)藝性狀較好,是目前國內(nèi)玉米淀粉含量最高的自交系,B73粗淀粉含量在73.51%,U8112粗淀粉含量為75.5%,但這兩個(gè)自交系均不抗玉米大斑病和莖腐病,急需進(jìn)行改良和創(chuàng)新3.2高淀粉玉米自交系的遺傳表現(xiàn)不同玉米亞種的不同樣品淀粉含量的變異幅度為62.16%~82.96%,說明可用來提高淀粉含量的種質(zhì)很豐富。査明農(nóng)藝性狀較好的自交系淀粉含量是研究工作的基礎(chǔ)。采用世代平均數(shù)法,進(jìn)行淀粉含量的遺傳分析。選用淀粉含量高和低的典型試驗(yàn)材料,采用P1、P2、F1、F2、B1和B2,共6個(gè)世代分析基因效應(yīng)。采用雙列雜交法測(cè)定淀粉含量的配合力。通過這些方法査明淀粉含量的遺傳規(guī)律,有助于確定適宜的選育方法及選取育種材料。通過常規(guī)育種手段,育成淀粉含量提高4%~5%,且農(nóng)藝性狀較好的高淀粉玉米雜交種是完全可能的。3.3高淀粉雜交種選配的原則據(jù)吉林省農(nóng)科院孫發(fā)眀的研究報(bào)道,雙親淀粉含量都高時(shí),F含量亦高,如四密21和四單18等;雙親中有低值者,且兩親本值差距較大時(shí),很難產(chǎn)生高淀粉的F1,如四單8、中單2和四單16等雙親淀粉含量中等,由于超顯性遺傳,雜交種淀粉含量較高,如四早6、四單19雙親淀粉含量雖中等但F1淀粉含量分別達(dá)到74.98%和74.59%結(jié)束語隨著燃料乙醇工業(yè)的高速發(fā)展,加快高淀粉玉米育種中國煤化工降低玉米生產(chǎn)成本迫在眉睫。據(jù)研究,按高淀粉玉米比普通玉米出粉率增CNMHG玉米比普通玉米可使加工企業(yè)增值56元,即高淀粉玉米增值0.056元/kg,同時(shí)由于高淀粉玉米“訂單式”栽培,優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)收購,玉米可增值0.10元/kg,兩項(xiàng)合計(jì)高淀粉玉米較普通玉米增值0.156元/kg。按吉林燃料乙醇計(jì)算,每年生產(chǎn)燃料乙醇30萬t,年加工玉米100萬t,全部采用高淀粉玉米生產(chǎn),年可增值1.56億元?？蓭?dòng)高淀粉玉米面積12-.5萬hm2,即有12.5萬農(nóng)民從事高淀粉玉米生產(chǎn)?？梢?高淀粉玉米育種既為玉米加工業(yè)降低成本增加效益,又為實(shí)現(xiàn)玉米產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、農(nóng)民增收致富奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1]顧曉紅.中國玉米種質(zhì)資源的品質(zhì)性狀的分析與評(píng)估[J玉米科學(xué),1998,6(1):14-162]谷明光,等,重視工業(yè)方面專用型高淀粉玉米品種的選育].玉米科學(xué),2002,10(1):24-25「3]趙克明.改善玉米品質(zhì)推廣優(yōu)質(zhì)玉米.玉米科學(xué),2000,8(1):8-104]孫發(fā)明高淀粉玉米品種的研究和應(yīng)用[J.種子世界,1995(4):18-195]孫發(fā)高淀粉玉米品種的選育與推廣.玉米科學(xué),2004,12(增):7-96]夏瑛光,等,調(diào)整玉米育種方向加強(qiáng)專用玉米品種選育[J.玉米科學(xué),2003,11(3):48-497]張君,等,世界燃料酒精工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望J.釀酒科技,2004,125(5):118-121〕]黃治玲.燃料乙醇的生產(chǎn)與利用J.化工科技,2003,14):44-):3-68]黃忠水,等,我國開發(fā)燃料酒精的綜合效益分析卩.節(jié)能,2001上接第12頁)3.4優(yōu)良品種比例不高本試驗(yàn)推岀27個(gè)優(yōu)秀普通型品種比例并不高,僅占總數(shù)20%,突出優(yōu)秀品種更少,沒有在3點(diǎn)增產(chǎn)都達(dá)10%以上的品種,只有3個(gè)品種在2點(diǎn)增產(chǎn)都達(dá)到了10%以上。3.5品種與生產(chǎn)、消費(fèi)需求錯(cuò)位①品種類型與生產(chǎn)需求錯(cuò)位。吉林省作為全國玉米單產(chǎn)最高的省份,一半以上玉米是在條件優(yōu)越的中部,未來該區(qū)玉米超高產(chǎn),關(guān)鍵在于應(yīng)用耐密品種,增加密度。而在搜集的品種中,耐密型僅占9%。②品種品質(zhì)與消費(fèi)需求錯(cuò)位。玉米大宗消費(fèi)是飼料,搜集的品種中達(dá)國標(biāo)飼料玉米標(biāo)準(zhǔn)1等的占47‰%,一半以上品種的飼用品質(zhì)處于中等及中等以下。青貯品種也只有5個(gè)。我國淀粉加工業(yè)90%原料是玉米,目前我省玉米淀粉含量以部頒高淀粉標(biāo)準(zhǔn)3級(jí)及以下為主,缺少2等以上的高淀粉品種。其它專用品種更少,不能滿足市場(chǎng)多樣化需求3.6品種多、亂、雜,信息不暢,未審先推品種具有較大的種植風(fēng)險(xiǎn)目前我省商業(yè)銷售品種相當(dāng)多,1/3以上不是我省審定或國審,其未經(jīng)省內(nèi)生態(tài)條件下多年多環(huán)境鑒定,優(yōu)劣摻雜,潛伏著很大的種植風(fēng)險(xiǎn)。4小結(jié)與討論通過搜集目前我省商業(yè)銷售的大部分玉米品種,初步提出了適合不同區(qū)域種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、專用優(yōu)秀品種36個(gè),為農(nóng)民選擇良種提供信息與參考。初步明晰了目前我省玉米品種的基本現(xiàn)狀及主要問題。為今后育種主攻目標(biāo)、農(nóng)民科學(xué)選種、制定種植技術(shù)及有關(guān)部門管理都有一定的啟發(fā)和幫助。建議有關(guān)部門加大種子監(jiān)管力度,保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),杜絕未審先推,建立審定品種跟蹤的長效機(jī)制,利用多種傳媒定期發(fā)布品種信息,降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)未來遺傳改良需要特別關(guān)注:一是與市場(chǎng)需求同步。隨著玉米商品屬性日益突出,要求玉米生產(chǎn)必須符合市場(chǎng)需求,物美價(jià)廉。核心是優(yōu)質(zhì)飼料品種,并兼顧高淀粉和髙油等加工用品種培育。二是提高壓力,主要是密植壓力,它是未來超高產(chǎn)的核心方向,還有生物和非生物逆境壓力。三是最大限度地聚合優(yōu)良基因。未來誰先擁有了出“精品”品種的理念和實(shí)力,誰就搶先掌握了種業(yè)競爭的主動(dòng)權(quán)。四是注意規(guī)模育種。足夠大的規(guī)模,基因型與多環(huán)境互作,是發(fā)現(xiàn)和選拔盡可能多的優(yōu)良基因的最有效途徑品種表現(xiàn)是基因型和環(huán)境共同作用結(jié)果。吉林省生EATH中國煤化工經(jīng)一年3點(diǎn),結(jié)論是粗略的,多年多點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)論才更科學(xué)可靠。CNMHG參考文獻(xiàn):李維岳,等.吉林玉米[M].長春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,20002]戴景瑞,發(fā)展玉米育種科學(xué),迎接21世紀(jì)挑戰(zhàn)[,作物雜志,1998,(6):1-4