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育种是一门有缺陷的艺术

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管理员 发表于 2022-10-27 07:08:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
原创 CrazyMaize 智种网NOVOSEED


      撰文 / 见文末

      排版 / 小助手

      编译 / Cam

      一)高温热害——最好的托词

      笔者从来不用“高温热害”一词,过去怀疑,现在否定。“高温热害”一词传播如此之广,如此深入人心,因为它是最好的托词,只要玉米结实不良,是老天爷失职,不是品种原因。哪年伏天不热几天,谁不出几身汗,“高温热害”是最好找,最廉价,最似是而非的理由。笔者小时候记得,天似乎比现在还热,那时没有空调,没有电扇,常常停电,真难熬!一抱怨天热,大人们总说:“不热庄稼熟不了”。老一辈就知道光和热对农作物来说是宝贵的资源。

      明朝一个人很虔诚,三十年如一日晚上跪拜,终于感动了上苍,玉皇大帝排使者把他带到天庭,问他有什么需求,他说:

      千亩良田丘丘水,十房妻妾个个美。

      父封宰相子封侯,我在堂前翘翘腿。

      玉皇大帝说,咱两换换位置吧,你统领三界,我去人间享清福去。明朝这个人很不解,你要风得风,要雨得雨,法力无边,怎么也会有烦恼呢?做人难,做神仙也不易。品种井喷,一年出2000个,一个县一个品种,这个县晴天,那个县下雨,好操作。一个村20个品种,阴天还是晴天,刮风还是下雨,玉皇大帝怎么做都不对,怎么做也有人不满意,怎么做玉米结实不良、减产也是你造成的。

      二)高温热害也许是个笑话

      1)2022年7月份,笔者到了景泰县亚盛种业,马玖军经理和郑富国老师指给笔者看日灼(烧)病,一种玉米生理病害,笔者第一次见到这种病,在黄淮海,我们会把它当成药害。玉米叶子都“烧”了,但育种材料和自交系结实良好。河北农业大学农学院刘鑫宇和邢凯阳在亚盛实习,参加了套袋授粉工作,他们负责的区域结实良好。

      从亚盛——武威——会宁,闫汝涛老师还在进行紧张的套袋授粉工作。闫老师说,今年是少有的高温年份。甘肃华世玉公司(闫的公司)刚刚成立,闫忙于公司的事,河北农大园艺院学生王跃辉带领当地人套袋授粉,后期看,结实良好。闫老师申报了2个组合WH87(东北)、WH89(西北),各种了20行*20米示范田,5500株/亩,后期结实良好,结的满满的。

      武威搏盛种业公司是个专业生产型公司,副经理陈伯兴是甘肃河西学院毕业,有20多年的制种经验,他介绍说,那年高温来得早,持续时间长,制种产量就高,反之则可能欠收。

      2)2015年,笔者在云南元谋县搞加代。进入5月份,天已经很热了,全天候套袋授粉。下午看不到一个老乡在地里干活。过了一个礼拜,村支书仲家楷请我们吃“凉鸡”,一地方特色小吃,我们问仲书记,“下午怎么没人干活?”仲书记说:“你们下午下地授粉了?”真胡闹!你们知道多少度呢!40-45℃,光觉得热,不知道气温这么高,我们也怕了,遵循当地人的干工时间,4:30——11:30,下午休息。在元谋近二个月,没用过毛巾,高温干燥,还没拿到毛巾,手和脸已经干了。

      加代能完成,育种材料也能发回来。2014-2016,连续三年在元谋扩繁自交系和小制种,具体产量多少斤,我们记不住了,有专人负责。肯定没有空杆或严重结实不良现象,否则不会花大价钱扩繁和制种了。

      3)高温干燥对玉米结实没有影响,高温高湿呢?

      笔者在河北冀农种业公司搞育种时,2009年在广西武鸣县加代,那里的天很奇怪,来一片云彩就下雨。刚去时很不习惯,一下雨就往回跑,还未跑到住处,天已经晴了。武鸣是湿热。这里的热与石家庄的桑拿天不一样,不太闷,气温应比石家庄高,三天两头下雨。我们常常穿着高筒雨鞋趟水授粉,加代也能成功。

      2 月底以前,把海南种子发到四川绵阳,小拱棚育苗,4 月初定植,5 月份授粉,也能加一代,赶上河北夏播。冀农种业曾经与四川绵阳李华刚经理合作,在绵阳加代。笔者在绵阳徐家镇,参加2代加代工作。红土地,雨量充沛,当地老乡说,地不能干,地一干要下雨了,雨一下就大。这里也应该是高温高湿天气吧,照样加代。

      笔者从事玉米育种工作30年,布点或指导技术待过的地方真不少。每到一处,除了完成加代工作也搞调查,了解当地的品种布局,种植习惯,气候条件,风土人情,既没经历过也没听当地老乡说过因高温干旱或高温高湿导致玉米结实不良现象。

      黑龙江双城、吉林公主岭、内蒙乌兰浩特、陕西榆林、甘肃张掖、武威、会宁、河北高邑、宁晋、山西沁县、运城、四川绵阳、云南元谋、广西武鸣、山东禹城、莱州。

      三)玉米结实不良原因分析

      2022 年,在黄淮海广大地区,没有倒伏(折),没有病害,蜡熟期青枝绿叶,应该说气候条件适合玉米生长。但都出现了严重的结实不良,品种多,范围广,面积大。黄淮海地区玉米4大杀手:倒伏(折)、青枯、穗粒腐、结实不良。其它3大杀手退位,结实不良成了第一大杀手。不少专家对结实不良原因进行了分析。我们也想说说自己的一些看法。

      1)人为加密

      金海公司前董事长邓茂锦认为,玉米种成南北行,大行距,小株距,有利于通风透光,60-80cm,株距随密度而调整。大小行更利于农事操作,40—80—40cm,大喇叭口期开沟施肥不伤叶片。不知道种植习惯还是农机问题,黄淮海普遍种植等行距,高产攻关田或示范田有种大小行的。

      在高邑一带,玉米种植小行距,大株距,50—55cm,25—28cm。2022年逐步调整到55—60cm行距。问农户为什么,他们说“都是这样”。问农机手,他们也说不上原因。请教了一个老技术员牛敬民,他说,玉米种植从麦垄套播到平播,小麦种植从“四八”靠拢到“三密一稀”,一步步走过来的。过去玉米小行距是在麦垄之间播种,操作方便。

      玉米播种,乡里乡亲,不收现钱,出苗后再给钱。不管什么原因,只要出苗不好,机手收钱就费劲。为了一次全苗,聪明的机手人为加大播量,1.5袋种1亩地是常事。本来行距就小,再增加株距,先不管熟期,枝繁叶茂的品种进入抽雄期就产生郁闭,叶片阻挡了花丝接受花粉,大量花粉粘在叶片上,形成一层污垢,影响光合作用,玉米必然结实不良。

      2)DH院长早就意识到,孟山都种质里有“致矮”基因,谁能抓住这段基因,倒伏(折)问题可以解决。在Reid×黄改时代,倒伏(折)是玉米第一杀手。黄改系,进入蜡熟后期,根系衰朽的快,茎秆失水快,后期茎秆松软。大家还记得过去写品种介绍时用到的一句话吗?“茎秆粗壮”,茎秆粗壮是抗倒伏(折)的代名词。现在我们明白:茎秆粗壮,后期维管束中空,不抗倒伏。先玉335进来以后,我们见到了6WC和4CV,领悟了“依阿华坚杆(BSSS)”。DH院长搞玉米育种像李云龙用兵打仗,没有高深的理论,凭经验、直觉、灵感。

      王建华老师抓住了这段基因。5921是好自交系,DH618是好品种。在黄淮海株高230-280cm都合适,穗位多高合适呢?育种单位认为,30-45%合适。小于40%,一般属于低穗位。5921×昌7-2穗位也不往上升,5921配的东西,株高不高,穗位超低,抗倒问题彻底解决。张书申老师说,玉米有很强的顶端优势,在不倒伏的情况下,穗位高有利于结实。

      DH618穗上叶8片,宽厚不长——不如958叶片长,深绿,有一定叶夹角。植株不高,拖着一个大穗子,真正的小马拉大车,从理论上讲“光能利用率高”,高光效育种,王老师的618可做为教案,但不耐密,不能超过4500株/亩,否则穗位太低,阳光打不进来,结实不良。张锡泉老师用5921育出的DH511、DH533,抗倒、抗病产量都没问题,就是密度不能大于4500株/亩。到了新疆可以种到7000-8000株/亩,不存在结实不良问题。

      一个好品种,株高穗位必须一条线,有区试中的组合,穗位呈抛物线型,初学者常犯的错误。穗位对光温敏感,密度起伏大,个体之间争水分,争养分,必然结实不良。

      改5917、5921的人太多了,没听说过谁成功了。李新联老师反复和我探讨这个问题,不知道血缘,没有目标和方向,拿自己的一个系和5921选二环,能成功吗?

      超低穗位是5921的一大优势,正像穗位高是昌7-2的优势一样,有人说,昌7-2降5-10cm,这个自交系就完美了。穗位高和配合力是连锁基因,穗位降下来,配合力也就下来了。个人观点,DH618,下4片叶叶向指<45°,上4片叶叶向指<30°,密度弹性会加大,在黄淮海也许会成为大品种。

      株高穗位都很高,说明对光温敏感,必然结实不良。超低穗位,穗上叶应该直立上冲,否则阳光打不进来,容易结实不良。

      我们也抓住了致矮基因。在王建华老师的基础上又前进了一步。株高230-250cm,穗位维持在株高30%左右,棒3叶宽厚肥大,穗上叶6-7叶,下3-4叶叶向指小于45°,上3叶叶向指小于30°,旗叶窄小,穗上茎秆细,节间拉长,叶片越往上越小,错落有致,4000-6000株/亩,密度弹性大,结实良好。黎民196就是代表作!

      3)热源利用

      刘占文博士一再强调“南北种质资源结合问题”,说白了就是温带种质导入热源问题。热带种质利用,二个目的,一是提高单穗结实能力,二是增加抗性。卖鲜穗兴起以后,导入热源又增加了一项功能,拉长生育期,提高株高穗位。

      热源改良利用,难度太大,笔者从未涉足,奉行拿来主义。讲热源利用,是外行人说外行话,套用苏格拉底的一句话“The more I realize I know nothing.”在热源改良利用上有高手!“平生不解藏人善,到处逢人说项斯。”

      (1)山东华良种业公司薛光辉老师致力于热带种质研究20年,卓有成就,达到一定高度。临朐县,半靠山,不靠海,但都是玉米“病窝子”,青枯、锈病、大斑、弯孢叶斑等,玉米常见病害这里都能见到,有些年份严重发生。薛老师一起步,就把抗病育种列为首要任务。我们早期的组合,到了临朐,根本抗不住病,目测就被淘汰。现在搞抗病鉴定,还是往薛老师那里放点。

      薛老师的杂优模式是SS×NSS,或SS/Reid×NSS。把热源导入母本中。华良18耐密性、抗倒伏能力、抗病性均超过先玉335,只要加密,4500-5000株/亩,产量可与先玉335持平,但年度间有结实不良现象,公司不敢发力,消化完库存,没再推广。笔者认为,从籽粒和叶片退绿斑来判断,6WC是导入了热源的SS,再导入热源,意义不大,建议薛老师往NSS里导入热源。薛老师正在转型,正在进行这方面的工作。

      薛老师开放育种,因人而异,既给我们半成品,也给我们成型的自交系。在临朐在海南长得很好的自交系,在高邑一种就出毛病,不散粉,花粉败育,吐丝不畅等,我们体会到,热源有很强的区域适应性。

      华中农业大学与华良种业有长期合作关系。华中农大刘永中教授做为交换学者数次到墨西哥国际玉米改良中心考察研究,带来不少热带种质。华良有特殊小气候,又有种质资源,薛老师悟性甚高,在导入热源抗病育种上独树一帜。

      薛老师手头有几个过硬的自交系,郑58/墨白、SS×SUWAN×墨白×罗马尼亚系、S145×178×齐319.

      (2)山西运城种子站原站长赵福兴研究员另辟蹊径,母本SS、Reid,父本直接用合成的热源,成功了!连续5年在高邑县为赵老师鉴定组合,结实良好。2020年,有个4行区组合折合亩产2467斤,父本就是纯热源。真实的条条大路通罗马。运城地处山西、陕西、河南交界处,薛建兵老师讲了运城特有的区位优势,这里育成的品种,向东可打进黄淮海,向西可挺近西北,向北可进入东华北。我再讲运城区位优势是遛薛老师的话,有兴趣的可以向薛老师请教。

      热源来源不同,成分不同,有SUWAN,有太系113,有非洲血缘,安红卫老师改良的老挝血缘也很成功,南美有巴西、阿根廷、墨西哥。刘占文老师手头有不少菲律宾种质。热源如何分类,如何利用,需要进行深入系统地研究。赵老师用纯热源做父本路子能走通,值得深入研究。赵老师的自交系棒子大,结实良好,像F1,他的骨干父本,20行*50粒=1000粒,果穗比335粗,比335长,出籽率和容重不如335高。

      美国育种家积60年育种经验。得出三条结论:一是自交系产量水平持续提高;二是种植密度持续增加;三是抗性持续增强。

      (3)五谷种业是知名公司,李世晓和彭会嘉老师是知名育种家,他们的主要市场在西南。2018年前,我们对五谷种质一无所知。2019年,闫汝涛老师给了我们3个五谷自交系,连续种了3代,观察记录,进行解剖,有了感悟,决定下手。所配组合今年开始布点试验,在黄淮海,结实良好;在西北,优势明显;在东华北生育期没有拉长。

      五谷的血缘不清楚,但我们认为,五谷的父本系科技含量高,可在三大区同时用。

      苏格拉底说:“无知即罪恶。”对热源血缘不清,特征特性不了解,随便导入自有系中,想出奇制胜,想不出问题都难。程老前辈(程相文)是我们学习的榜样!478×泰8055×478/昌7-2=浚单20,在黄淮海曾与958平分秋色,获得国家科技进步一等奖。

      4)P 群的应用

      P群更复杂,代表自交系有:齐319、178、K36、沈137、543、P138、533、P531等。P群同宗同源,但自交系遗传距离远,各不相同,差异很大。

      (1)P×P可以出品种

      543×533,有很高的配合力,综合抗性好,生育期长,稀植大穗,可以配,可以申报,可以推,可以挣钱,有兴趣的公司可以试一下。

      蠡玉88在山东、河南重病区,在黄淮海南部火了好几年。DH605起来后,蠡玉88才逐渐退出市场。蠡玉88,P531×农大108二环(偏178),P×P出品种!在蠡玉88火爆的那几年,一些小公司用P531×178,卖套包种子,长相与蠡玉88大同小异。

      (2)P 群抗性是一个值得研究的大课题

      我们知道,K36、543、齐319抗青枯,178高感青枯。山东农大刘保申教授介绍,中国农大徐明良教授与四川农大合作,锁定了P群感青枯和对光温不敏感是一对基因。农大108在北京市预试中不超CK,没有升级。中种、屯玉等5家公司各出资2万元买下这个组合,重新申报国家预试,108稳产不高产,区域大了,广适性呈现出来了,顺利通过国审。农大108,在黄淮海和西北曾风光一时,成为第一大品种,它的适应性太强了。178感青枯,黄C抗青枯,后代不表现。

      用P群的抗性,抗青枯的都对光温敏感,一旦用错,就会结实不良。

      胡占卿老师用郑58×P138/昌7-2=德单5号,中穗,品质特好,结实良好,抗锈,有的年份后期轻感青枯,对产量不构成影响。Reid×P,成功的例子。我们用德单5号母本配了不少东西,目前正在研究怎么用。

      育种家手头Reid×P、SS×P、NSS×P、黄改×P自交系比比皆是,也给了我们不少,但我们一直没用起来,主要是结实不良问题。

      P群杂交种从1995-2000年,从南到北,火了5年,958出来以后退市。P群适合麦垄套播,平播生育期偏长,干不过958。

      5)防锈抗锈,变态育种

      2000年以前,河北锈病可以忽略不计。收获前星星点点有几个病斑,没人拿它当回事。我在DH种业育种期间,各站没人把抗锈列为防疫对象,锈病年年有,不影响产量。邓淑丽说,三年一个周期,就是“难看”。9月20号以前才发病,9月20号已进入蜡熟后期,产量已成定局。

      2021年7月18日,“烟花”台风在山东登录,带来了南方锈病。锈病从9月16号开始发病,有黄改血缘的重一些,SS×NSS轻些,有些品种收获前期整株发病,穗上叶遍布叶斑,对产量造成多大影响,没人统计过,估计影响不大。鲜穗收入1300元左右/亩。

      南方锈病会留下来不走,南方锈病会常态化,不抗南方锈病的品种会退市,抗南方锈病会成为大品种,这些观点开始流行。拼命加P、加热源,最快捷的手法是改WY3号父本,改WY3号父本从2018年开始,到2021年达到高峰。WY3号棒大,颜值高,好看,卖湿粮合算,3000斤/亩*0.4-0.5元/斤,地头交易,1200-1500元/亩,农民和粮贩子都高兴。

      在海南南滨育种基地,河北许多育种单位,一大片WY3号改良系,抗锈了,单穗重提高了。谈锈色变,把抗锈做为玉米育种攻关方向,笔者对这种不加分析的盲目追风不以为然,曾撰文进行提醒和分析。

      在河北,降雨集中在7、8二个月,9月份秋高气爽,即使有南方锈病病原菌,也没有发病条件,南方锈病根本不可能大爆发!9月20号,河北从南到北,玉米陆陆续续开始收获,即使有锈病,与产量有什么关系?南方锈病是如何产生的?如何抗锈?听听专家的观点。“玉米南方锈病是一种重要的真菌病害,近年来在我国频繁爆发,已经成为玉米上的主要病害之一。由于目前还没有抗病基因克隆和功能分析的报道,缺乏对南方锈病寄主与病原菌互作的分子机理的了解,玉米南方锈病育种主要依赖于表型选择,难以满足当前对玉米抗病育种的迫切要求。”河南农业大学丁俊强教授“The RppC-AvrRppC NLR-effector Interaction Mediates the Resistance to Southern Corn Rust in Maize”《Molecular plant》.

      6)药害导致畸形穗

      基层农资经销商,卖1袋玉米种子挣10元,卖1亩苗后除草剂挣10元,卖1亩化控药挣10元。只要能把草打死,没有理由不给钱。3-5叶打苗后除草剂,剂量都大。农户对药害辨别不清,把苗打死了,叶缘发白干枯了,他知道是药害,扭曲、皱缩、变型,不知道是药害。中度药害,6-10天停止生长或生长缓慢,玉米刚缓过劲,6-8叶,又该打化控了,穗分化关键时期,药量和喷药时间喷药时候掌握不准,对于药害既不关注又不在乎,发生药害是普遍现象,只是轻重程度问题。药害是玉米畸形穗的主要原因,智种网上有详细的报道。

      7)脱肥缺水

      玉米粗放种植,粗放管理,一炮轰,施20-40kg复合肥(0.5-1袋/亩),除非极度干旱,一般不追肥不浇水,靠天吃饭。有份材料介绍,尿素6天开始分解,36天分解完毕。玉米从出苗——大喇叭口期40-45天,进入旺盛生长期,N肥供应不上,更别说膨穗肥和攻粒肥了。复合肥一般17%N,根据李少昆教授的理论,生产500kg玉米一般需要至少20kgN肥。N肥不足,必然导致玉米秃尖或二头秃。拔节期或大喇叭口期缺水,影响穗分化,畸形穗结实不良就会发生。

      8)前进与倒退

      品种审定制度未放开以前,千军万马过独木桥,不出品种正常,出品种反常,辛辛苦苦几十年,连区试都进不了多得是。一旦审一个品种,单位财源滚滚,个人名利双收。为了审品种,人为拉长生育期,提高株高穗位,“矮密早”在区试中吃亏。有的单位参加区试和推广是二套血缘近似的组合。现在审品种随心所欲,为何又走老路。张世煌教授说,稀植大穗是走回头路,玉米又种回来了。

      一是颜值,高杆大穗,好看。

      二是避病。赵福兴老师有个形象的说法,你的玉米70岁老头,他家的玉米50岁壮年,当然抗性好了。DH605在黄淮海抗青枯,到了西北和东北感青枯。抗病、避病、耐病,育种家挂在嘴边,不知道病理学如何界定。178高抗叶斑,抗病,拉长生育期,躲过适宜发病条件避病。许多欧系,拔节期就出现叶斑,后期病斑不扩展,我们称之为耐病。

      为了做到公平公正,有些省份规定,生育期大于958 3天就不再审定。现在联合体审定,好通过。

      为什么从2015年开始,稀植大穗品种又在黄淮海抬头?“种业寒冬”,提高制种产量,少装种子可以节约制种成本,提高利润空间。基地涨价,销售价格原地踏步,种业公司必须活下来,适者生存。

      土地碎片化,劳动力弱质化,前几年玉米价位低,种地不挣钱,地头交易卖湿粮,大穗玉米省工省力,纯收入不降低。稀植大穗玉米只要化控合理,解决倒伏问题,压力小,适合粗放管理,一般病害轻。

      机收籽粒+转基因是未来玉米发展的方向。佟屏亚先生说:“机收籽粒还有最后一公里。”1公里是多少?品种出来了,烘干受环保制约,成本上升,推广受阻。未来5-10年内,机收籽粒品种不会全覆盖。机收果穗还有巨大市场,机收籽粒与机收果穗还会延续很长时间。拼命导入热源或P,把生育期做为育种目标,显然是误入歧途。笔者在与金来种业崔汉良曲方全经理探讨玉米育种方向时讲,在黄淮海,生育期不能比958长3天,果穗不能小于335,品质及脱水速率起码持平。郭莉说:“这太难了!”优良基因的重组就是技术难题,有了明确的奋斗目标,才能不迷失方向。无限拉长生育期,在黄淮海很容易出问题。

      以高邑县为例:6月10号-6月15号收小麦,6月11号-6月20号播种玉米,7月28号-8月15号玉米进入花期,9月25号-10月5号收获玉米,10月10号-10月20号播种小麦。

      河北农业大学李伯航教授做过试验,玉米从授粉结束到85%需要45天。8月1号进入花期,9月15号干物质积累完成,再有10-20天后成熟时间,完全生理成熟。现在大部分玉米没有生理成熟就收获了。

      如果生育期拉长10天,8月10号进入花期,8月17号授粉结束,到9月20号才一个月多一点,后期气温下降,玉米成熟有问题。生育期长,大穗,轴粗多行,灌浆期长,光热不够,很容易造成“上吐下泻,中间缺粒”。

      四)育种是一门有缺陷的艺术

      刘占文博士说,育种家要懂哲学。余道庆经理说,育种家要有艺术家的眼光。赵福兴老师说,育种必须面对市场,面对农户,否则便是自娱自乐。张世煌老师说,育种就是试错纠错过程中不断前进。中外育种家经过近百年的实践和探讨,总结了“产量是永恒的主题!”“抗性就是产量!”这二个真知灼见。

      “高温热害”造成结实不良,似是而非。河北玉米大部分8月份进入花期,8月6号-8月8号立秋,桑拿天气基本过去,昼夜温差加大。38℃高温有没有?有!但在12:00-16:00,玉米全天候都在授粉。1个雄穗可以散发300万个花粉分子,1个果穗600-800粒,高温不会影响授粉。

      一年审2000个品种,筛选不出20个对光温不敏感,结实良好的品种!一年出2个过硬品种,5年出10个,黄淮海也够用了,玉皇大帝也可以松一口气了。

      几万玉米育种大军,从组材,到一代又一代比对淘汰,到测配,到测试,到初比,到复比,到品比,到参试,到审定,到布点,到多点测试,任何一个环节都可以把对光温敏感的材料、自交系、组合、品种淘汰掉,怎么可能让它造成危害呢?年度间有差异,从组材到推广,至少5-8年时间,碰不到一年极端天气吗?

      如果一个玉米品种既怕热,又怕风,还怕雨,那还有什么推广价值,只能让农民供养起来。

      郭庆辰  何欢  郝敬爽(邢台市农科院)

      刘鑫宇(河北农业大学农学院大二学生)

      张雅婷(河北农业大学园艺学院大三学生)
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