玉米是全球三大主糧作物中產(chǎn)量最大的谷類作物，我國做為玉米生產(chǎn)和消費大國，其播種面積、總產(chǎn)量、消費量僅次于美國，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，我國已進入玉米消費快速增長階段，2020年國內(nèi)玉米消費總量較上年增加1400余萬噸至2.9億噸，未來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)展的關鍵。黃淮海平原是我國玉米最集中產(chǎn)區(qū)，也是近年來高溫熱害的易發(fā)區(qū)，嚴重威脅玉米安全生產(chǎn)。玉米作為喜溫作物，一般會主動適應夏季的高溫，但溫度超過35℃后會對植株的生長發(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”，受災嚴重的結實呈“滿天星”狀，甚至空稈無粒，穗粒數(shù)顯著減少，粒重降低，最終導致子粒產(chǎn)量降低，且產(chǎn)量損失隨著高溫脅迫時間的延長而加大。

      相關研究表明，高溫脅迫下玉米根系變短變細，生物量大幅減少，根系生長速率會降低，根系膜系統(tǒng)受到傷害、質(zhì)膜透性增加導致根系活力顯著降低、早衰和死亡加速等，同時玉米根系的水分傳導能力開始下降；葉片葉綠素含量明顯下降，類囊體膜結構受損、電子傳遞活性和傳遞效率顯著下降，導致光合作用受阻、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，也會由于水分供應不足而無法完成受精，降低受精率。在高溫脅迫下，激素的動態(tài)平衡、穩(wěn)定性、含量、生物合成及分布都會發(fā)生變化，進而對籽粒的生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響。

      隨著現(xiàn)代分子生物學的發(fā)展，SNP分子標記技術因其優(yōu)點受到國內(nèi)外育種家越來越多的重視，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用。在玉米種質(zhì)遺傳多樣性研究方面，Yang等利用884個SNP標記對154份普通玉米自交系進行了遺傳多樣性分析；wu等利用1015個在基因組中平均分布的SNP標記，對367份普通玉米自交系進行了群體遺傳多樣性的分析并進行聚類；吳金鳳等利用1041個SNP標記對51份玉米自交系進行了遺傳多樣性分析及類群劃分，劃分結果與系譜來源一致。但目前利用SNP分子標記技術分析耐高溫玉米種質(zhì)遺傳多樣性的研究報道較少。目前我國特色優(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，是確保國家糧食安全的一件大事。因此，本研究將自選及新引進玉米自交系，利用覆蓋全基因組的SNP標記技術進行遺傳多樣性分析和親緣關系研究，將系譜關系不明的材料準確合理的劃分到相應的優(yōu)勢群中，根據(jù)已知雜種優(yōu)勢模式有針對性的配制新組合，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，以應對高溫、干旱等極端氣候、總產(chǎn)不穩(wěn)等問題，推動玉米種業(yè)的發(fā)展，保障我國的糧食生產(chǎn)安全。

      方式方法

      1、種質(zhì)資源創(chuàng)新：

      廣泛引進、鑒定耐高溫玉米種質(zhì)資源，以SNP分子標記為基礎，借助分子標記技術，對遺傳基礎進行分析，明確種質(zhì)內(nèi)在的血緣關系，依據(jù)遺傳關系構建兩個彼此對立的雜種優(yōu)勢群體。以P群種質(zhì)改良335選系作母本，在育種實踐上構建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、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，構建suwan1改良鄭單958群體，高密度耐高溫選擇，經(jīng)雙列雜交測配，選育出CM1、CM2兩個高配合力的自交系，形成了配合力高、抗旱性強、耐高溫性好，耐密性突出的B群種質(zhì)，根據(jù)后續(xù)測配的效果，對群體進行優(yōu)化和升級。

      2、新品種選育

      將選育出的自交系進行群體間雙列雜交，在多年份、多地點、多環(huán)境下，利用抗逆測試（人工加壓環(huán)境）、表型選擇、單倍體育種和配合力測定等方法測試抗性和產(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。

      技術關鍵

      1、種植自選及引進的穩(wěn)定玉米自交系，苗期取葉片提取DNA，利用分子標記SNP技術，分析種質(zhì)遺傳基礎，為群體的構建提供理論依據(jù)。

      2、A、B雜種優(yōu)勢群體的構建和基礎親本的選擇是育種成敗的關鍵。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)境適應性及產(chǎn)量穩(wěn)定性的關鍵流程。

      四、技術路線

      來源：（南北學苑2）陳國立