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玉米自交系的开发

雄性不育自交系的利用仅是在玉米杂交种生产中的要素之一。本专利已知和应用的植物育种技术在玉米育种方案中, 包括但不限于, 轮回选择，回交，系谱选育，限制性片段长度多态性提高甄选，遗传标记提高甄选，加倍单倍体和改造。通常，这些技术的组合被加以使用。在玉米育种方案中, 玉米杂交种的开发需要，总体来讲包括，开发纯合自交系，这些纯合自交系的互交，以及对互交作物的评价。

玉米育种方案，结合了从两个或多个自交系的遗传背景或其他各种来源为种质的育种种群, 从中新自交系经过自交和选择所需的表型种群得到开发。新自交系与其他自交系交叉育种, 在这些杂交种中进行评估，以确定其中哪些具有商业潜力。在玉米育种项目中为开发具有显着的遗传进展的品种, 所进行的植物育种和杂交开发，是价格昂贵，而且费时的过程。

良种繁殖开始于两个基因型的互交，例如两个优良自交系，每个自交系可以有一个或多个在其他自交系缺乏或互补的理想特性。如果这两个原始父本母本没有提供所有需要的特点，可以引入其他来源的种群育种。在系谱选育法中，优越的植株体自交和连续进行子代选择。在随后子代的选育中, 由于自花授粉和选择的结果, 杂合条件下的品系逐渐成为纯合自交的品系。通常在系谱选育种法中，连续进行5个或更多的子代自交和选择：F1→F2，F2→F 3，F3→F4，F4→F5, 等. 经过足够数量的近亲育种，连续子代将有助于提高被开发的自交系种子的质量。最好是，这个自交系在95％或以上的位点包含纯合等位基因。

回交可以用来改善一种自交系和由那些自交系形成的杂交系。回交可以从供体亲本, 转移一特定所需的特征，到一个被称为轮回亲本自交系的品系上, 这一轮回亲本自交系从总体上具有良好的农艺性状, 但是还缺乏那一理想的特征。这个把所需特征转移到一个具有整体良好的农艺性状自交系的过程, 可以通过首先把一个轮回亲本和供体亲本（非轮回亲本）互交而实现。这种交叉交配的后代，然后返回与轮回亲本进行交配, 然后从得到的后代选择来自非轮回亲本的所需的特性, 和轮回亲本的特征。通常经过从轮回亲本选择所需的特性的四代或更多代回交, 后代将包含除了控制轮回亲本所需基因以外的轮回亲本的所有基因。然而，如果能够在选种中使用分子标记, 或使用优异种质为供体亲本, 就可以减少回交子代的数量。最后回交得到的一代进行自交，就能得到带有被转移基因的纯种后代。回交也可与系谱选育结合使用，用于开发新的自交系。例如，可以产生一个F1, 它与其亲本之一回交，就可产生BC1，BC2，BC3代等. 后代经过自交和选择，这样新生成的自交系具有许多轮回亲本的属性和一些来自非轮回亲本的所需要的属性。这种方法利用了在新的杂交育种中对于育种者具有显著价值的轮回亲本的使用价值和优势。

轮回选择是在育种方案中, 用以提高植物种群使用的一个方法。该方法需要单株交叉相互授粉，形成子代，然后再生长。优越的后代，然后通过以下任何的方法加以选择，包括单体种植，半同胞子代，全同胞子代，自交后代和顶交。选定的后代相互授粉，形成另一个植物后代。此优势植物经过种植，良种再次经过选择并且交叉相互授粉。回选是一个循环过程，因此可以根据需要重复多次的。轮回选择的目标是改善种群的特点。改进后的种群可以被用来作为获得杂交后代的自交系的育种材料的来源, 或者作为一种合成品种的亲本。一个合成品种是由若干自交系相互交叉育种产生的后代。当与分子标记增强的选择性共用时, 广选就成为一种有用的技术。

诱变育种是许多能引入新的自交系性状的方法之一。自发或人为引起的突变是植物育种者获得可变性的有用的来源。人工诱变的目标是增加一个理想特性的突变率。增加突变率可通过许多不同的方法, 包括温度，长期种子贮存，组织培养条件，辐射，如X射线，伽玛射线（如钴60或铯137），中子，（在一个原子反应堆产生的铀235核裂变的产物），β辐射（由放射性同位素磷32或碳14放射的），或紫外线辐射（最好是2500至2900纳米的辐射），或化学诱变剂（如碱基类似物（5溴尿嘧啶），相关化合物（8 -乙氧基咖啡因），抗生素（链黑菌素），烷基化剂（硫芥气，氮芥，环氧化物，乙酰胺，硫酸盐，磺酸盐，砜，内酯），叠氮化物，羟胺，亚硝酸，或吖啶的。一旦通过诱变的性状观察得到理想性状, 此性状便可通过传统育种技术被纳入现有的种质中。诱变育种的详情，可参照这里披露的文献, 由费荷编辑的“种植品种发展原理”，1993年麦克米伦出版公司。

分子标记，包括如下的技术，如同工酶电泳，限制性片段长度多态性（RFLPs），随机扩增多态DNAs（RAPDs），随机引物聚合酶链反应（AP- PCR）技术，扩增的DNA指纹图谱法（DAF） ，特征扩增区序列（SCARs），扩增片段长度多态性（AFLPs），简单序列重复（SSRs）和单核苷酸多态性（SNPs），都是可用于植物育种的方法。其中一个分子标志物的用处是定量性状位点（QTL）定位。 QTL定位就是使用分子标记，这些分子标记和可定量测量性状的等位基因密切相关。在育种过程中的种子选择, 是通过根据植物的基因组中, 产生正效应的等位基因所联系的标记积累和/或产生负面效应的等位基因的标记消除为基础的。

分子标记也可用在定性性状选育进程中。例如，在回交育种计划中, 与等位基因密切相关的标记或者标记内含有实际相关的等位基因序列的分子标记，可用于选择含有感兴趣的等位基因的植株。分子标记也可以用来选择轮回亲本的基因组和避免选择供体亲本的基因组。使用此程序, 可以减少留在被选植株中供体亲本基因组的数量。它也可以用来减少轮回亲本回交方案所需的回交的数目。分子标记在遴选过程中的使用通常被称为遗传标记提高甄选。

在育种中, 生产双单倍体也可用于玉米自交系的研发。双单倍体是由杂合体加倍一组染色体（1N），产生一种完全同合的个体。比如，见万等人的“通过秋水仙素处理源于花药的玉米愈伤组织来提高双单倍体植株的有效产量”，理论与应用遗传，77:889-892，1989。这可能是有利的，因为这个过程省略了通过由杂合子源的多代的自交来得到一个纯合植株。

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