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玉米杂交系的开发 （Development of Maize Hybrids）

玉米单交是由两个自交系，各自有一个基因型补充了另一个基因型, 交叉杂交的结果。第一代杂交后代是指定为F 1。在玉米育种中的一个商业杂交品种的开发，只在F 1杂种植株中找寻。 F1杂交种比他们的父母亲代的自交种更有优势。这种杂种活力，或杂种优势，可以体现在许多基因性状中，包括增加营养生长和增加产量。

一个在玉米杂交育种的发展计划包括三个步骤：（1）从各种植物种质资源库选择植株进行最初的育种杂交;（2）从育种杂交所选的植物中, 进行几代自交繁殖, 产生一系列自交系产品，这些自交系品种，虽然互不相同，但品种可靠，是高度一致的系列;（3）通过所选自交系与不同自交系互交，产生杂交品种。在玉米的育种过程中，品系的活力降低。当两个不同的自交系杂交产生杂种代的时候, 活力得到恢复。自交系纯合性和同质性的一个重要结果是，一对选定的玉米自交系之间产生的杂交代, 永远是相同的。一旦通过自交系杂交，确定得到了品性优良的杂交子代，只要自交系父母的同质性长期保持, 杂交种子可以无限复制。

当两个自交系杂交产生F 1后代时, 单交杂种就产生了。双交种是从四个自交系成对双交（A X B和C ×D），然后两个F 1杂种代再相交（A×B）×（C×D）。三维交叉杂种代是从三个自交系产生的, 首先其中两个自交系交叉育种, 由此产生的杂种代F1, 与第三个自交系交叉育种（A X B）× C。 F1杂交代的许多杂交优势和均匀一致性在下一代丢失（F2）。因此，从杂交产生的种子不能用于种植的原种。

杂交种子的生产需要消除或失活母本产生的花粉。不完全去除或灭活的花粉提供了自花授粉的潜力。这无意中自花授粉产生的种子可能会不留意的与杂交种子收获和包装在一起。此外，由于田地里父本种植在母本旁边, 由于父本自花授粉产生的种子, 无意中收获并与杂交种子包装在一起概率是很低的。一旦把袋子里杂交种子拿来种植，是有可能识别和选出这些自花授粉植物。这些自花授粉的植物遗传上相当于用于产生杂交种的一个自交系品系。虽然玉米自交系产生的种子与杂交种子混于一袋的可能性存在，发生这种情况的可能性非常低，因为会仔细留意避免此类种子混杂进来。值得一提的是杂交种子是出售给种植者用于生产谷物或饲料, 而不是用于繁殖或种子生产。

这些自花授粉植物, 通过与杂交植株对比, 其降低的活力, 可以被熟悉植物育种的人识别并选择出来。自交系的植株, 通过它们营养生长和/或繁殖特性的缺乏活力的外观可以被鉴别出来，这些特征包括较低的植株高度，较小的玉米，玉米及其核的形状，穗轴颜色或其它特性。

辩识这些自花授粉玉米系也可通过分子标记分析来完成。见”The Identification of Female Selfs in Hybrid Maize: A Comparison Using Electrophoresis and Morphology”, Smith, J. S. C. and Wych, R. D., Seed Science and Technology 14, pp. 1-8 (1995), 披露的内容通过引用明确纳入此处。通过这些技术，自交玉米系的纯合性可以通过分析基因组各基因点位的等位基因组成来确证。这些方法允许对本文所披露的发明快速鉴定。另见, “Identification of Atypical Plants in Hybrid Maize Seed by Postcontrol and Electrophoresis” Sarca, V. et al., Probleme de Genetica Teoritica si Aplicata Vol. 20 (1) p. 29-42.

由于对于本领域技术人员是显而易见的，上述方法仅仅是, 那些本领域技术人员可以通过使用不同种质获得自交系的各种方法中的一些而已。还有其它方法，上面的例子仅用于说明。

玉米是一个重要和有价值的大田作物。因此，植物育种者的持续的目标是发展高产的, 基于玉米自交系品种的农艺稳定的, 玉米杂交种。追求这一目标的原因是显而易见的：根据投入获得粮食生产最大化和减少农作物对于病虫害和环境压力的易感性。为了实现这一目标，玉米育种者必须选择和开发优质自交亲本品系用于产生杂交子代。这就需要对分离种群中出现的遗传独特个体, 加以识别和选择。该分离种群是交叉育种, 与在许多基因位点的等位基因的特异结合的独立配类所带来的特殊的基因型, 结合的结果。从交叉育种中选择任何一个带有特定的基因型的个体的概率是无限的, 因为有大量分隔的基因, 和这些基因的无限的组合方式，这些基因中的某些基因，可能是密切相关联的。然而，交叉育种个体子代的遗传变异允许鉴别出稀有和有价值的新基因型。这些新的基因型既是不可预测的，也不是价值增加的，而是通过选择方法，环境和育种员的行动组合表现出遗传变异的结果。一旦确定，有可能利用常规育种和可预见的方法发展保留了最初的育种员开发的难得和宝贵的新基因型的后代。

即使交叉育种的父母本的整个基因型已经被表明出来, 并且所需要的基因型已知，如果有也只有少数的具有所需基因型的个体可能在一个大的F 2群体分离种群中被发现。在本领域具有普通技能的育种员应用原始的父母本再次产生同样的玉米系是极不可能的，因为育种员无法指导基因组是如何结合的, 或者基因组将如何应对环境条件。这种不可预知性, 在优质新玉米自交系开发中, 带来大量的科研资源的支出的结果。一旦这样的玉米系被开发出来, 它的社会价值是巨大的，因为它是重要的推动种质基作为一个整体的发展，以维持或改善如产量，抗病，抗虫害和在极端条件下的植株表征等特点。

一个育种员用各种方法来帮助确定哪些植株应该从分离种群中被选择出来, 最终哪些自交系品种将被用来开发用于商业的杂交种。除了对种质的知识和育种者使用的其它技巧，选择过程的一部分依赖于实验设计和相关联的统计分析。实验设计和统计分析来帮助确定哪些植株，植株的家系，并且最终 哪些自交系和杂交组合, 对于一个或多个感兴趣的特征, 有显著改善或不同。实验设计方法，用于评估的错误，即在两个自交系或两个杂交系品种的差异可以更准确地确定。统计分析包括平均值计算，确定方差来源的统计学意义，以及适当的方差分量计算。按照惯例, 无论是百分之五或百分之一的显着性水平，以确定对于一个给定的性状差异，是真实的发生或因环境或实验误差所致。

在植物育种领域一项普通技术是, 如何评价两种植物品种的特性，来决定这些品种之间的两个性状表达是否存在显着性差异。例如，见这里给出的文献Fehr, Walt, Principles of Cultivar Development, p. 261-286 (1987) 。平均性状值可用于确定是否性状差异显著，最好是这些特点是测量来自相同的环境条件下生长的植物。

一个种系的结合能力，以及该种系本身的性能，是一个选择被改良的玉米自交系的因素。结合能力是指一个种系作为父母代的，与其他种系形成杂交子代的贡献。为遴选超级优良品系而生成的杂交代, 被指定为测试杂交代。结合能力的一个衡量方法是使用育种价值。育种值是部分基于一些测试杂交代整体的平均值。这个平均值经过校正消除其中的环境影响，并且这个平均值根据已知品系间的遗传关系进行校正。

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