加快高淀粉玉米育种促进燃料乙醇工业发展

吉林农业科学2005.30(5):28-30Journal of Jilin Agricultural Sciences文章编号:1003-8701(2005)05-0028-03加快高淀粉玉米育种促进燃料乙醇工业发展陈殿元(吉林农业科技学院植物科学系,吉林市132101)摘要:论述了我国燃料乙醇利用的情况和重要意义,通过回顾我国高淀粉玉米品种的选育历史和介绍高淀粉玉米品种选育方法,指岀我省作为玉米生产大省,抓住时机,适时开展高淀粉玉米育种有着非常重要的意义。关键词:玉米;高淀粉;燃料乙醇;育种中图分类号:S513.033文献标识码:A1燃料乙醇的利用与意义我国石油年消费以13%的速度增长,而能源产量只能满足国内需求的70%,是世界仅次于美国的石油进口国,2003年进口原油9112万t,2004年超过1亿t。截止2002年,我国产量万t以上能常年正常生产的酒精企业共有52家左右,年产量超过3万t的有16家,超过4万t的14家,超过5万t的有7家。根据国家“十五”规划,2003年改造和建成了年生产能力为l02万t的4个大型燃料酒精生产项目:吉林燃料乙醇有限责任公司30万t/年(-期)、河南天冠集团30万t/年、安徽丰原生物化学股份有限公司32万t/年和黑龙江华润酒精有限公司10万υ/年,2005年底吉林燃料乙醇有限责任公司60万t/年的工程建设将全部完工,届时我囯燃料酒精的生产能力将达到132万t/年,将年消化500万t玉米。燃料乙醇的主要原料是玉米,玉米也从单纯的粮食作物、饲料作物,逐步向经济作物和工业原料作物过渡,也由单纯的产量型向品质型和专用型转变。随着玉米深加工提炼燃料乙醇的广泛应用,其地位仅次于电子、汽车和冶金,其广泛用途与石油类产品相提并论。从世界范围来看,从“黑色能源走向“绿色能源”也是大势所趋燃料酒精的生产原料主要是玉米淀粉,因此,重视和加快工业专用型高淀粉玉米品种的选育,对推动我国酒精工业发展,实现富民富企,具有十分重要的意义。2高淀粉玉米品种的选育历史与现状高淀粉玉米是指子粒含淀粉达74%以上的专用型玉米。而普通玉米淀粉含量只有65%~70%。高淀粉玉米的类型是根据我国颁布的高淀粉玉米分级标准来划分的:国家一级指玉米子粒中粗淀粉含量达75%以上,二级指玉米子粒中粗淀粉含量达72%,三级指玉米子粒粗淀粉含量达69%以上。高淀粉玉米育种在美国起步很早,1909年就发现了控制支链淀粉的Wx基因,1958年又发现了可加倍直链淀粉的ae基因,以后又发现了影响直链淀粉含暠的什He其图陌莙现代生物技术在玉米育种上的应用,美国的许多大公司已在分子水平上开展中国煤化工高直链与高支链淀粉的研究中,培育出了很多专用型高淀粉玉米品种,也大大CNMHG工业发展收稿日期:2005-05-15作者简介:陈殿元(1963-),男,吉林省农安人,吉林农业科技学院教授,主要从事玉米育种教学和研究。陈殿元:加快高淀粉玉米育种促进燃料乙醇工业发展我国在“八五”至“九五”期间育成一批高淀粉玉米杂交种。粗淀粉含量超过75%的杂交种有晋单30(长554×长3154)、豫玉20(S22x478)、长单26(春09×春145)和达玉1号(1302×540等;粗淀粉含量74%的杂交种有四早6、四单19、四单18、豫玉19、川单14、鄂玉10、长单347、哲单20、郑单18、吉单79和吉单262等;粗淀粉含量73%的杂交种有四单158、四密21、吉单255、黔单10、吉单259、吉单515、吉单137、吉单133和吉单505等。根据国家种质资源库长期保存的7609份玉米种质资源材料(国内材料6798份,国外材料811份)旳品质分析鉴定结果,总淀粉平均含量为68.31%。顾晓红筛选岀总淀粉大于74%的高淀粉资源1份,多为国內自交材料,主要分布在云南、湖南、四川、吉林和河北等地。赵克明对11个省(市)自治区所选育并推广的88个杂交种的主要品质分析结果显示,普通玉米粗淀粉平均含量为68.15%;谷明光对陕西380份玉米种质资源材料的主要品质进行分析,结果普通玉米粗淀粉平均含量为67.39%;吉林省对530份普通玉米种质资源品质测定结果显示,普通玉米粗淀粉平均含量为68.13%。3高淀粉玉米品种选育的方法0年代以前我国玉米育种目标注重产量,80年代以后,逐步加强高蛋白、高赖氨酸的品质育种也取得了显著的进展,但对工业原料的专用型高淀粉玉米育种研究和选育还不够。近年来,随着玉米深加工的不断深入,尤其燃料乙醇汽油在我国逐步推广,高淀粉玉米育种得到了各研究单位和玉米育种者的高度重视3.1高淀粉亲本的筛选高淀粉玉米品种的选育主要通过合成优质群体作为育种素材,然后定冋选择,并通过添置快速品质分析设备,加强早代系的品质选择,通过累加效应,达到提高淀粉含量的效果。充分利用国內外现存的高淀粉资源,尤其是对老系的改良。有些自交系随着使用时间的过长,逐渐暴露一些缺点,如B73和U8112这两个自交系综合农艺性状较好,是目前国内玉米淀粉含量最高的自交系,B73粗淀粉含量在73.51%,U8112粗淀粉含量为75.5%,但这两个自交系均不抗玉米大斑病和茎腐病,急需进行改良和创新3.2高淀粉玉米自交系的遗传表现不同玉米亚种的不同样品淀粉含量的变异幅度为62.16%~82.96%,说明可用来提高淀粉含量的种质很丰富。査明农艺性状较好的自交系淀粉含量是研究工作的基础。采用世代平均数法,进行淀粉含量的遗传分析。选用淀粉含量高和低的典型试验材料,采用P1、P2、F1、F2、B1和B2,共6个世代分析基因效应。采用双列杂交法测定淀粉含量的配合力。通过这些方法査明淀粉含量的遗传规律,有助于确定适宜的选育方法及选取育种材料。通过常规育种手段,育成淀粉含量提高4%~5%,且农艺性状较好的高淀粉玉米杂交种是完全可能的。3.3高淀粉杂交种选配的原则据吉林省农科院孙发眀的研究报道,双亲淀粉含量都高时,F含量亦高,如四密21和四单18等;双亲中有低值者,且两亲本值差距较大时,很难产生高淀粉的F1,如四单8、中单2和四单16等双亲淀粉含量中等,由于超显性遗传,杂交种淀粉含量较高,如四早6、四单19双亲淀粉含量虽中等但F1淀粉含量分别达到74.98%和74.59%结束语随着燃料乙醇工业的高速发展,加快高淀粉玉米育种中国煤化工降低玉米生产成本迫在眉睫。据研究,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业增值56元,即高淀粉玉米增值0.056元/kg,同时由于高淀粉玉米“订单式”栽培,优质优价收购,玉米可增值0.10元/kg,两项合计高淀粉玉米较普通玉米增值0.156元/kg。按吉林燃料乙醇计算,每年生产燃料乙醇30万t,年加工玉米100万t,全部采用高淀粉玉米生产,年可增值1.56亿元。可带动高淀粉玉米面积12-.5万hm2,即有12.5万农民从事高淀粉玉米生产。可见,高淀粉玉米育种既为玉米加工业降低成本增加效益,又为实现玉米产业化生产、农民增收致富奠定坚实的基础。参考文献1]顾晓红.中国玉米种质资源的品质性状的分析与评估[J玉米科学,1998,6(1):14-162]谷明光,等,重视工业方面专用型高淀粉玉米品种的选育].玉米科学,2002,10(1):24-25「3]赵克明.改善玉米品质推广优质玉米.玉米科学,2000,8(1):8-104]孙发明高淀粉玉米品种的研究和应用[J.种子世界,1995(4):18-195]孙发高淀粉玉米品种的选育与推广.玉米科学,2004,12(增):7-96]夏瑛光,等,调整玉米育种方向加强专用玉米品种选育[J.玉米科学,2003,11(3):48-497]张君,等,世界燃料酒精工业发展现状与展望J.酿酒科技,2004,125(5):118-121〕]黄治玲.燃料乙醇的生产与利用J.化工科技,2003,14):44-):3-68]黄忠水,等,我国开发燃料酒精的综合效益分析卩.节能,2001上接第12页)3.4优良品种比例不高本试验推岀27个优秀普通型品种比例并不高,仅占总数20%,突出优秀品种更少,没有在3点增产都达10%以上的品种,只有3个品种在2点增产都达到了10%以上。3.5品种与生产、消费需求错位①品种类型与生产需求错位。吉林省作为全国玉米单产最高的省份,一半以上玉米是在条件优越的中部,未来该区玉米超高产,关键在于应用耐密品种,增加密度。而在搜集的品种中,耐密型仅占9%。②品种品质与消费需求错位。玉米大宗消费是饲料,搜集的品种中达国标饲料玉米标准1等的占47‰%,一半以上品种的饲用品质处于中等及中等以下。青贮品种也只有5个。我国淀粉加工业90%原料是玉米,目前我省玉米淀粉含量以部颁高淀粉标准3级及以下为主,缺少2等以上的高淀粉品种。其它专用品种更少,不能满足市场多样化需求3.6品种多、乱、杂,信息不畅,未审先推品种具有较大的种植风险目前我省商业销售品种相当多,1/3以上不是我省审定或国审,其未经省内生态条件下多年多环境鉴定,优劣掺杂,潜伏着很大的种植风险。4小结与讨论通过搜集目前我省商业销售的大部分玉米品种,初步提出了适合不同区域种植的高产优质、专用优秀品种36个,为农民选择良种提供信息与参考。初步明晰了目前我省玉米品种的基本现状及主要问题。为今后育种主攻目标、农民科学选种、制定种植技术及有关部门管理都有一定的启发和帮助。建议有关部门加大种子监管力度,保护知识产权,杜绝未审先推,建立审定品种跟踪的长效机制,利用多种传媒定期发布品种信息,降低生产风险未来遗传改良需要特别关注:一是与市场需求同步。随着玉米商品属性日益突出,要求玉米生产必须符合市场需求,物美价廉。核心是优质饲料品种,并兼顾高淀粉和髙油等加工用品种培育。二是提高压力,主要是密植压力,它是未来超高产的核心方向,还有生物和非生物逆境压力。三是最大限度地聚合优良基因。未来谁先拥有了出“精品”品种的理念和实力,谁就抢先掌握了种业竞争的主动权。四是注意规模育种。足够大的规模,基因型与多环境互作,是发现和选拔尽可能多的优良基因的最有效途径品种表现是基因型和环境共同作用结果。吉林省生EATH中国煤化工经一年3点,结论是粗略的,多年多点试验结论才更科学可靠。CNMHG参考文献:李维岳,等.吉林玉米[M].长春:吉林科学技术出版社,20002]戴景瑞,发展玉米育种科学,迎接21世纪挑战[,作物杂志,1998,(6):1-4