加快高淀粉玉米育種促進(jìn)燃料乙醇工業(yè)發(fā)展

吉林農業(yè)科學(xué)2005.30(5):28-30Journal of Jilin Agricultural Sciences文章編號: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(guò)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,適時(shí)開(kāi)展高淀粉玉米育種有著(zhù)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(lèi)號:S513.033文獻標識碼:A1燃料乙醇的利用與意義我國石油年消費以13%的速度增長(cháng),而能源產(chǎn)量只能滿(mǎn)足國內需求的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(wàn)t,2004年超過(guò)1億t。截止2002年,我國產(chǎn)量萬(wàn)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(guò)3萬(wàn)t的有16家,超過(guò)4萬(wàn)t的14家,超過(guò)5萬(wàn)t的有7家。根據國家“十五”規劃,2003年改造和建成了年生產(chǎn)能力為l02萬(wàn)t的4個(gè)大型燃料酒精生產(chǎn)項目:吉林燃料乙醇有限責任公司30萬(wàn)t/年(-期)、河南天冠集團30萬(wàn)t/年、安徽豐原生物化學(xué)股份有限公司32萬(wàn)t/年和黑龍江華潤酒精有限公司10萬(wàn)υ/年,2005年底吉林燃料乙醇有限責任公司60萬(wàn)t/年的工程建設將全部完工,屆時(shí)我囯燃料酒精的生產(chǎn)能力將達到132萬(wàn)t/年,將年消化500萬(wàn)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)濟作物和工業(yè)原料作物過(guò)渡,也由單純的產(chǎn)量型向品質(zhì)型和專(zhuān)用型轉變。隨著(zhù)玉米深加工提煉燃料乙醇的廣泛應用,其地位僅次于電子、汽車(chē)和冶金,其廣泛用途與石油類(lèi)產(chǎn)品相提并論。從世界范圍來(lái)看,從“黑色能源走向“綠色能源”也是大勢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(zhuān)用型高淀粉玉米品種的選育,對推動(dòng)我國酒精工業(yè)發(fā)展,實(shí)現富民富企,具有十分重要的意義。2高淀粉玉米品種的選育歷史與現狀高淀粉玉米是指子粒含淀粉達74%以上的專(zhuān)用型玉米。而普通玉米淀粉含量只有65%~70%。高淀粉玉米的類(lèi)型是根據我國頒布的高淀粉玉米分級標準來(lái)劃分的:國家一級指玉米子粒中粗淀粉含量達75%以上,二級指玉米子粒中粗淀粉含量達72%,三級指玉米子粒粗淀粉含量達69%以上。高淀粉玉米育種在美國起步很早,1909年就發(fā)現了控制支鏈淀粉的Wx基因,1958年又發(fā)現了可加倍直鏈淀粉的ae基因,以后又發(fā)現了影響直鏈淀粉含暠的什He其圖陌莙現代生物技術(shù)在玉米育種上的應用,美國的許多大公司已在分子水平上開(kāi)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(zhuān)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(jiǎn)介:陳殿元(1963-),男,吉林省農安人,吉林農業(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(guò)75%的雜交種有晉單30(長(cháng)554×長(cháng)3154)、豫玉20(S22x478)、長(cháng)單26(春09×春145)和達玉1號(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(cháng)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。根據國家種質(zhì)資源庫長(cháng)期保存的7609份玉米種質(zhì)資源材料(國內材料6798份,國外材料811份)旳品質(zhì)分析鑒定結果,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11個(gè)省(市)自治區所選育并推廣的88個(gè)雜交種的主要品質(zhì)分析結果顯示,普通玉米粗淀粉平均含量為68.15%;谷明光對陜西380份玉米種質(zhì)資源材料的主要品質(zhì)進(jìn)行分析,結果普通玉米粗淀粉平均含量為67.39%;吉林省對530份普通玉米種質(zhì)資源品質(zhì)測定結果顯示,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注重產(chǎn)量,80年代以后,逐步加強高蛋白、高賴(lài)氨酸的品質(zhì)育種也取得了顯著(zhù)的進(jìn)展,但對工業(yè)原料的專(zhuān)用型高淀粉玉米育種研究和選育還不夠。近年來(lái),隨著(zhù)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(guò)合成優(yōu)質(zhì)群體作為育種素材,然后定冋選擇,并通過(guò)添置快速品質(zhì)分析設備,加強早代系的品質(zhì)選擇,通過(guò)累加效應,達到提高淀粉含量的效果。充分利用國內外現存的高淀粉資源,尤其是對老系的改良。有些自交系隨著(zhù)使用時(shí)間的過(guò)長(cháng),逐漸暴露一些缺點(diǎn),如B73和U8112這兩個(gè)自交系綜合農藝性狀較好,是目前國內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(shuō)明可用來(lái)提高淀粉含量的種質(zhì)很豐富。査明農藝性狀較好的自交系淀粉含量是研究工作的基礎。采用世代平均數法,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材料,采用P1、P2、F1、F2、B1和B2,共6個(gè)世代分析基因效應。采用雙列雜交法測定淀粉含量的配合力。通過(guò)這些方法査明淀粉含量的遺傳規律,有助于確定適宜的選育方法及選取育種材料。通過(guò)常規育種手段,育成淀粉含量提高4%~5%,且農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吉林省農科院孫發(fā)眀的研究報道,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淀粉含量分別達到74.98%和74.59%結束語(yǔ)隨著(zhù)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,兩項合計高淀粉玉米較普通玉米增值0.156元/kg。按吉林燃料乙醇計算,每年生產(chǎn)燃料乙醇30萬(wàn)t,年加工玉米100萬(wàn)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(wàn)hm2,即有12.5萬(wàn)農民從事高淀粉玉米生產(chǎn)?？梢?jiàn),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)現玉米產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、農民增收致富奠定堅實(shí)的基礎。參考文獻1]顧曉紅.中國玉米種質(zhì)資源的品質(zhì)性狀的分析與評估[J玉米科學(xué),1998,6(1):14-162]谷明光,等,重視工業(yè)方面專(zhuān)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,調整玉米育種方向加強專(zhuān)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(kāi)發(fā)燃料酒精的綜合效益分析卩.節能,2001上接第12頁(yè))3.4優(yōu)良品種比例不高本試驗推岀27個(gè)優(yōu)秀普通型品種比例并不高,僅占總數20%,突出優(yōu)秀品種更少,沒(méi)有在3點(diǎn)增產(chǎn)都達10%以上的品種,只有3個(gè)品種在2點(diǎn)增產(chǎn)都達到了10%以上。3.5品種與生產(chǎn)、消費需求錯位①品種類(lèi)型與生產(chǎn)需求錯位。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(lái)該區玉米超高產(chǎn),關(guān)鍵在于應用耐密品種,增加密度。而在搜集的品種中,耐密型僅占9%。②品種品質(zhì)與消費需求錯位。玉米大宗消費是飼料,搜集的品種中達國標飼料玉米標準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準3級及以下為主,缺少2等以上的高淀粉品種。其它專(zhuān)用品種更少,不能滿(mǎn)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)險目前我省商業(yè)銷(xiāo)售品種相當多,1/3以上不是我省審定或國審,其未經(jīng)省內生態(tài)條件下多年多環(huán)境鑒定,優(yōu)劣摻雜,潛伏著(zhù)很大的種植風(fēng)險。4小結與討論通過(guò)搜集目前我省商業(yè)銷(xiāo)售的大部分玉米品種,初步提出了適合不同區域種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、專(zhuān)用優(yōu)秀品種36個(gè),為農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狀及主要問(wèn)題。為今后育種主攻目標、農民科學(xué)選種、制定種植技術(shù)及有關(guān)部門(mén)管理都有一定的啟發(fā)和幫助。建議有關(guān)部門(mén)加大種子監管力度,保護知識產(chǎn)權,杜絕未審先推,建立審定品種跟蹤的長(cháng)效機制,利用多種傳媒定期發(fā)布品種信息,降低生產(chǎn)風(fēng)險未來(lái)遺傳改良需要特別關(guān)注:一是與市場(chǎng)需求同步。隨著(zhù)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(lái)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(lái)誰(shuí)先擁有了出“精品”品種的理念和實(shí)力,誰(shuí)就搶先掌握了種業(yè)競爭的主動(dòng)權。四是注意規模育種。足夠大的規模,基因型與多環(huán)境互作,是發(fā)現和選拔盡可能多的優(yōu)良基因的最有效途徑品種表現是基因型和環(huán)境共同作用結果。吉林省生EATH中國煤化工經(jīng)一年3點(diǎn),結論是粗略的,多年多點(diǎn)試驗結論才更科學(xué)可靠。CNMHG參考文獻:李維岳,等.吉林玉米[M].長(cháng)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世紀挑戰[,作物雜志,1998,(6):1-4