玉米起源新模式——两类大刍草的融合

作物驯化是人类文明发展史中最为重要的事件之一,推动了人类社会从单纯的狩猎和采集型向农业型的转变。玉米(Zea mays L.)作为世界上最重要的农作物之一,其起源演化的机制一直备受关注。2012年12月1日,华中农业大学严建兵团队与其合作团队在Science(《科学》)在线发表研究论文,通过深入解析大量玉米野生种和栽培种材料的基因组变异,重新定义了现代栽培玉米的驯化过程,揭示了6 000年前墨西哥高原亚种(Zea mays subsp. mexicana)基因组的渗入及其优异等位基因的选择,实现了栽培玉米的二次驯化,同时推动了栽培玉米的广泛传播,研究结果为深入阐明作物起源演化这一古老的科学问题提供了重要的线索。     

玉米的起源与演化

"玉米的祖先是谁"至今是一个富于争论的科学难题。经过几个世纪的探索与研究,产生了许多有关玉米起源与演化的理论假说。对几个影响较大的玉米起源与演化理论假说包括有稃野生玉米起源假说、共同起源假说、三成分起源假说、大刍草直向进化起源假说、大刍草异常突变起源假说、摩擦禾—二倍体多年生大刍草起源假说及其最新研究进展作一概述,并对各个理论假说存在的问题及其合理性解释作简单评述。     

玉草2号、川单14×墨西哥大刍草和墨西哥大刍草产量和饲用价值比较

采用裂区设计,对不同种植密度下玉草2号、川单14×墨西哥大刍草和墨西哥大刍草产量以及最适密度下饲用价值进行研究。结果表明,在试验设计的密度下,玉草2号鲜、干草产量均最高,川单14×墨西哥大刍草其次,墨西哥大刍草最低;3种饲草其鲜、干草产量随密度增加呈"低—高—低"的变化趋势。最适密度下饲用价值比较表明,玉草2号和川单14×墨西哥大刍草粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗脂肪4种饲用成分产量均显著或极显著高于墨西哥大刍草,其粗蛋白和粗脂肪含量均低于墨西哥大刍草;玉草2号和墨西哥大刍草相对饲用价值差异不显著,均显著高于川单14×墨西哥大刍草。     

玉米与大刍草杂交研究进展

大刍草是与玉米亲缘关系最近的野生近缘材料,利用现代技术手段将玉米与大刍草进行杂交,可以将大刍草优良的抗性基因引入玉米,扩大玉米育种种质资源基础。对大刍草基因漂流、大刍草与玉米杂交技术、杂交后代性状鉴定等方面的研究进行了论述,并对今后的研究方向和重点进行了展望。     

玉米及其野生近缘材料的分类

根据大刍草形态学性状的显著区别,大刍草可分为5个植物学种。大刍草是玉米亲缘关系最近的野生近缘材料已被众多研究结果证实,玉米的直接祖先是否是大刍草还没有定论。对玉米与大刍草的分类系统作了介绍,同时对5个大刍草植物学种的特征特性、玉米与摩擦禾分类作了描述。     

中国科学家构建水稻全基因组功能单倍型数据集

正据中国农科院最新消息,该院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队,构建了一个全基因组基因功能单倍型(gcHap)数据集,全面揭示了亚洲栽培稻基因功能单倍型自然变异特征,提出亚洲栽培稻多起源(驯化)假说。相关研究成果新近发表于《分子植物(Molecular Plant)》杂志上。团队成员、中国农科院作科所研究员徐建龙介绍,目前,关于水稻种内两个亚种indica(籼)和japonica(粳)起源的假说主要有2种:一是单起源假说,     

玉米穗型和粒型性状的GWAS及其关联位点驯化和改良分析

以32份大刍草、68份玉米地方品种和来源广泛的294份玉米自交系为材料,在对294份玉米自交系进行简化基因组测序的基础上,采用GWAS方法对11个玉米穗型和粒型性状进行关联分析。结果表明,11个性状共检测到44个关联的SNP位点,其中,28个位点与6个穗型性状相关联,16个位点与3个粒型性状相关联。进一步整合32份大刍草和68份地方品种相应位点的序列数据,44个关联位点中共发现29个SNP在3类群体间共有。通过Fisher的精确检验发现,7个SNP的等位基因频率在大刍草到地方品种中发生了显著变化,14个SNP的等位基因频率在地方品种到自交系中发生了显著变化,3个SNP的等位基因频率则在大刍草到地方品种以及地方品种到自交系中均发生了显著变化,表明这些位点可能经历了驯化或/和人工改良。     

导入大刍草基因改良玉米子粒饲用品质的分析

用1年生墨西哥大刍草与人工合成的玉米G综合种进行远缘杂交,将其分离的6个稳定自交系和玉米亲本G综合种的5个品质性状进行对比分析。多元方差分析结果表明,导入大刍草优良品质基因对于改良玉米品系的粗纤维、粗脂肪、无氮浸出物和可消化总养分品质性状有显著的提高效应,粗蛋白含量无显著差异。通过5个品质性状的多元相关回归分析结果表明,可消化总养分与另4个品质构成性状有极显著的线性相关回归关系。用可消化总养分作为饲用玉米品质评价的综合指标有利于选育出高品质的饲用玉米优良品种。     

长日照条件下大刍草与温带玉米自交系远缘杂交效果研究

采用保护地和大田种植两种栽培模式,以大刍草新种质鲁牧2号为父本、11个温带玉米自交系为母本,对其在长日照条件下(山东地区)的远缘杂交效果进行了比较研究。结果表明:利用大刍草新种质鲁牧2号作父本,通过错期管理,在山东地区保护地栽培和大田栽培均可实现其与普通玉米自交系的远缘杂交,获得杂交种。两种栽培模式比较,大田栽培条件下玉米杂交种产量显著高于保护地栽培,且操作简便,节省投入,有效降低了制种成本。     

旱地马铃薯间作玉米、玉米间作大豆效益分析

通过对马铃薯间作玉米、玉米间作大豆、净作玉米、净作马铃薯、净作大豆5种种植模式的比较分析认为：虽然间作时单一作物的产量、产值比净作时降低,但综合产量提高。通过调整搭配作物的种植密度可以达到作物间的相对平衡,从而获得各种作物的丰收。在作物搭配时应以其中一种作物为主,另一种作物为辅,不能同时并重。马铃薯间作玉米以马铃薯为主,玉米间作大豆时以玉米为主,能够获得较高的收益。     

阿根廷大豆栽培和育种研究

阿根廷是一个农牧国家,自然条件比较复杂,北部为热带森林属热带气候,南部是高原,气候严寒,西部有安弟斯山脉,东部属温暖辽阔的大草原。全国耕地面积2145万公顷,占农用地的10.6％,主要种植小麦、玉米和高粱,油料作物为大豆和向日葵。这些作物种植在东部大草原湿润地带,这里气候温暖,土质肥沃,是阿根廷的粮仓,现在这些作物也成为重要的出口作物。     

湘中地区旱粮作物新品种适应性研究

为促进早粮作物结构调整，提高早粮作物产业化开发水平，2002年对从全国各地引进的玉米、红薯、高粱、大豆等8个作物的64个新品种进行了对比试验，从中筛选出了蠡玉12、湘糯2号、抗四等28个优质高产多抗、适应性广的新品种，为加快早粮作物新品种更新换代步伐奠定了基础。     

黄土高原玉米株型生态适应性研究

1996～1997年度在黄土高原沟谷地和旱垣地进行了玉米株型生态适应性研究,结果表明：垣地种植紧凑型、半紧凑型、平展型玉米品种,沟谷地种植紧凑型玉米品种,都可获得高产。玉米拔节到吐丝阶段历时较长,一般都在40d左右,有利于小花分化,奠定了选用大穗型品种的基础。综合评价供试品种的丰产性和抗旱、抗病性,生产上应选用大穗型品种晋单35、晋单37、农大3138、中育7号。     

麦豆间对低投入制下氮利用效率与生产力的效应

本文阐述了在不施氮肥情况下，通过引进豆科间作作物使２种禾谷类种植制增加生产力、氮产出率和地面覆盖率的效果。在土壤低氮水平下种植的小麦或大麦行间栽培固氮豆科作物，１９８９－１９９２年在墨西哥多数下于雨养条件下，发现与对照禾本科作物产量（分布于１－４ｔ／ｈａ）相比，没有一种豆科作物使禾本科作物减产，而在某些情况下豆科作物附加的总生物量要高于对照１倍以上。不同的豆科作物试验表明不对不同得需要的适应性，间     

国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的高原玉米研究

国际玉米小麦改良中心（ＣＩＭＭＹＴ）的高原玉米研究杨斌（贵州省农科院旱粮所，贵阳５５０００６）１９９４年２月１４日至７月１５日，我有幸参加了在墨西哥ＣＩＭＭＹＴ举办的玉米改良培训班学习。现将ＣＩＭＭＹＴ高原玉米研究及进展情况作一介绍，供有关同行参考。...     

玉米自交系外源DNA导入后性状变异的初步探讨

采用花粉管通道技术将大刍草的DNA导入玉米自交系黄早四中,连续3年对其后代的部分性状进行了调查分析,对性状的变异和转化进行了探讨。试验结果表明:导入大刍草DNA后,会降低黄早四的出苗率,使出苗时间延长,同时会使植株的株高、穗位高降低,并对果穗性状产生影响。处理后株系性状的变异范围均大于对照,证明导入大刍草的DNA会使自交系性状的变化范围增大,类型增多,扩大了育种的选择范围,增加了筛选机会。     

玉米良种绵单一号生态特征特性研究

绵阳市农科所根据四川省生态特点，选育出了高产、优质、多抗、适应性广的玉米良种绵单一号。本文着重对绵单一号生态特性进行了研究，为其栽培利用提供科学依据。     

早熟高产大麦新品种V_(06)的选育与栽培技术

随着冬季农业开发、小春种植结构和农村产业结构调整的迫切需要，选育早熟、高产、适应性广的大麦新品种是生产上亟待解决的研究课题，V06是保山地区农科所引种选育而成，1998年通过云南省农作物品种审定的新品种，该品种的育成为我省冬季农业开发、小春种植结构和农村产业结构调整有现实意义，为了加快该品种的推广速度，现就V06选育及栽培技术要点介绍如下。亚选育经过来源于墨西哥，由国际玉米、小麦改良中心提供给云南省农科院，保山地区农科所1990年从省农科院引进筛选鉴定，经多年试验示范结果表明，V06早熟性、丰产性、广适应性和…     

优质高产玉米杂交种沈农1号选育及特征特性

沈农1号(原代号沈农T1)是由沈阳农业大学特种玉米研究所选育的晚熟玉米杂交种.2001年6月18日通过辽宁省作物品种审定委员会审定,予以推广.该品种生育期125 d(沈阳),在1997～2000年的辽宁省各级试验中表现出高产、稳产、优质、抗病、抗倒、抗旱和适应性强等优点,在保苗5万株/hm2密度下,单产9 000～12 000 kg/hm2.沈农1号子粒品质优良,属优质玉米.可在掖单13种植区种植,保苗5万株/hm2左右.制种田父母本同播,父母本行比为1:5。     

麦豆间作对低投入制下氮利用效率与生产力的效应

本文阐述了在不施氮肥情况下，通过引进豆科间作作物使２种禾谷类种植制增加生产力、氮产出率和地面覆盖率的效果。在土壤低氮水平下种植的小麦或大麦行间栽培固氮豆科作物，１９８９—１９９２年在墨西哥多数处于雨养条件下，发现与对照禾本科作物产量（分布于１一４ｔ／ｈａ）相比，没有一种豆科作物使禾本科作物减产，而在某些情况下豆科作物附加的总生物量要高于对照１倍以上．不同的豆科作物试验表明了对不同种植者需要的适应性，间作的豆科作物于生物量在其后种植的饲草作物长柔毛野豌豆情况下可高达６．５ｔ／ｈａ，蚕豆（Ｖｉｃｉａｆａｂａ）可收１．４ｔ／ｈａ的干豆加３．５ｔ／ｈａ的绿草．间作下总生物量产生的土地当量率高达１．５４。作物冠层光照测定表明，间作制较单作禾本科作物接受的光辐射比率高，从而说明了产生总生物量的差异大。此外，叶片氮素水平为３．８％，说明间作更科作物固定的氮素大于小麦作物移去的氮素．本文还对间作制下通过增加地面覆盖防治土壤侵蚀及增加土壤有机质投入的潜力进行了讨论。