トウモロコシの栽培方法と注意点

今日はトウモロコシの育種方法とアプローチについてお話します。ぜひご覧ください。

1.トウモロコシ育種の特徴

トウモロコシの最も重要な特徴は、自然交配です。自然受粉集団の圃場構成は高度に異質な状態にあり、個々の遺伝子型は高度にヘテロ接合性の状態にあります。これにより、トウモロコシの自然受粉集団では、植物間の表現型の比較はあまり意味がなく、選択を正しく決定するには、特定の遺伝子型選択プロセスを実行する必要があります。同時に、個々の遺伝子型のヘテロ接合性が高いため、表現型選択は信頼できず、表現型が本当に継承されているかどうかを確認するには、多数の個体に対してテスト交配または子孫の識別を実行する必要があります。これらの理由により、トウモロコシの育種過程では、新しい近交系や品種を開発するには通常、何世代にもわたる選択と比較が必要になります。

現代のトウモロコシ育種の主流は雑種強勢育種です。基本的なアプローチは、まず純粋な親近交系を選抜して育種し、次に親近交系を交配して、雑種強勢の強い雑種を育種することです。 F1世代のハイブリッドの利点が生産に活かされています。近交系の育種には、優れた形質自体だけでなく、高い組み合わせ能力も求められます。農業特性の選択と近交系の組合せ能力は同様に重要であり、どちらも無視されるべきではありません。これにより、繁殖の難易度が大幅に上がり、繁殖サイクルが長くなります。それだけでなく、近交系の特性は雑種の特性と関連しているものの、両者の間には依然として距離があります。農業特性は雑種レベルで選択および特定する必要があり、主な対象特性の雑種強勢のレベルを比較して、最終的に優れた雑種品種を育成する必要があります。

2. トウモロコシ近交系の育種

1. 優れた農業特性。植物特性: 主に植物の種類と耐倒伏性が含まれます。植物の形質は、穂の上部の葉の伸長姿勢によって、一般的にコンパクト型、セミコンパクト型、スプレッド型に分けられ、草丈によって、高性、中性、矮性、半矮性などに分けられます。

耳の特徴：耳の特徴は、一般的に耳の形、木目形状、耳列数などで構成されます。穂型の分類方法にはさまざまなものがありますが、最もわかりやすいのは長穂型、太穂型、円筒型、円錐型、紡錘型などです。また、穀物型は馬蹄型、硬穀物型、およびそれらのさまざまな移行型に分けられます。近親交配種を繁殖させる場合は、長い耳のタイプと厚い耳のタイプの両方を考慮するのが最善です。穂が長いタイプは籾の列数は多いが、籾の列数は少ない。穂が太いタイプは籾の列数は多いが、籾の列数はそれほど多くない。近交系の種子の列数は通常 10 ～ 20 です。 12～14 行は中程度です。穀物の種類の選択は、育種目標に応じて決定する必要があります。一般的に、硬い穀物の近交系から生産された雑種は商業的特性が良好ですが、へこんだ穀物の近交系から生産された雑種は、比較的高い収量とデンプン含有量を誇ります。さらに、穀粒のサイズ、穀粒の重量、穀粒の色の一貫性も考慮する必要があります。

ストレス耐性：種子生産の安定性とハイブリッド優位性の安定した発展を確保するには、トウモロコシの主要な病気や自然災害に対してある程度の耐性または許容度が必要です。均一性と一貫性: 農業特性は、外観が均一かつ一貫している必要があり、これは遺伝子型が基本的にホモ接合性でなければならないという事実に反映されています。

2. 高い互換性。結合能力とは、雑種親が雑種子孫に雑種強勢を発揮する潜在的な能力を指します。近交系の組み合わせ能力は、将来の雑種の収量増加能力と利用価値を決定するため、近交系の最も重要な特性です。結合能力は、一般結合能力と特殊結合能力に分けられ、前者の遺伝的根拠は親遺伝子の加法効果に由来し、後者は親遺伝子の非加法効果によって決定され、両者は遺伝学的に比較的独立している。したがって、近交系の選択と育種においては、両方の要素を無視すべきではありません。

3. 種子生産性能が優れている。高収量、高品質、耐性のあるハイブリッド種が普及し、主要な栽培品種となるかどうかは、その優れた種子生産性能に大きく依存します。これらには、親種子の発芽力と活力が強く、苗の成長が良く、苗の保護が容易で、雄と雌の協調性があること、雄親の花粉散布が良好で、花粉量が多く、開花期間が長いこと、雌親の雄穂茎が長く、雄の出芽が容易で、穂の出しが早く均一で、堅さが良く、穀粒が均一で、収量が多いこと、親が光と温度にほとんど反応せず、開花期の協調が容易で、種子生産が成功しやすいことなどが含まれます。

4. 近交系の基本材料を選択します。基本的に、トウモロコシの雑種における強い雑種強勢は、親の間の十分に大きな遺伝的差異から生じます。したがって、近交系を育種するための基礎材料は、多様な供給源と幅広い遺伝的基礎を備えている必要があります。選択される材料の供給源は一般に 4 つあります。1 つ目は、古い地元の品種群や地元の品種から派生した近交系などの地元の遺伝資源です。特殊な生態条件下では、優れた耐性源や高品質の材料が存在する可能性があり、それらの収集には特別な注意を払う必要があります。 2 つ目のタイプは雑種で、主に生産に利用されたり導入された雑種を指しますが、選抜のために意図的に近交系と組み合わせられた雑種も含まれます。その中で最も広く利用されているのは単交雑種です。一般的に、国内または海外の生産で広く使用されているハイブリッド系統を使用することが、優れた近交系を育種するための近道であると考えられています。これらの選抜された系統は、一般に優れた農業特性と比較的高い組み合わせ能力を備えています。 3 つ目は、包括的または周期的に改良された集団です。これらの集団は、一般に優れた遺伝子の頻度が高く、優れた遺伝子型の組み換え率も高いですが、好ましい遺伝子の集約度は単交配品種ほど良くない場合があります。そのため、通常は系統選択プロセス中に選択量を増やす必要があります。 4 番目のタイプは、遠い交雑種の子孫です。トウモロコシの野生近縁種は数多く存在し、その中には優れた形質が豊富に含まれるものもありますが、種間交雑の難しさから、子孫は不妊であったり、分離が深刻であったり、安定が遅いため、そのまま近交系の育成に利用することが難しく、現在ではほとんど利用されていません。

5. 近交系を選択する方法。

（１）従来の育種方法この育種法は、別の元の集団から個々の近交系を選択し、数世代にわたる視覚的な自己選択の後、組み合わせ能力を測定し、最終的に優れた近交系を選択するというものです。従来の選択方法の問題点は、早期選択の規模を定義するのが難しいことです。現在、一部の育種家は、初期の世代では穂ごとに列植えせず、選抜した穂を同量混合して植え、後期世代になって初めて、組み合わせ能力の判定のために個々の植物を厳密に選抜して穂ごとに列植えするようになりました。この方法は、個々の植物に対する選択圧を高めながら、選択された遺伝子型の数を効果的に増加させ、耐性の向上や目標遺伝子型の取得に役立つ可能性があります。飼育規模が小さい場合、従来の飼育方法は飼育者の経験に大きく依存します。

（２）半数体選抜法基本的な原理は、自然または人工的に誘導・栽培された一倍体植物を用いて、人工染色体倍加または自然倍加によりホモ接合二倍体を取得し、その中から優秀な個体を選択して近交系を形成することです。半数体育種では、通常、ホモ接合近交系を得るのに 2 年しかかかりません。これは従来の方法に比べて育種サイクルが短縮されるため、育種家にとって非常に魅力的です。しかし、半数体選択では圃場選択のステップが省略され、耐性などの形質には通常二重選択が必要になります。

（３）放射線と化学変異誘発による選抜方法放射線誘発突然変異選択法は、放射性同位元素や宇宙線によって生成される放射線エネルギーを使用して染色体の構造的変異や対立遺伝子変異を誘発し、表現型の変異に基づいて近交系を形成するために有用な個体を選択します。この方法の突然変異誘発メカニズムは主に損傷回復に基づいており、回復過程で好ましい突然変異が発見されます。したがって、元の材料を選択するときは、豊富な遺伝的基礎と強力な損傷耐性の両方を考慮する必要があります。系統を選択するプロセスでは、さまざまな変形株と不利な突然変異を排除することに注意し、明らかな突然変異形質を持つ健康な植物を選択する必要があります。この方法は近年、航空宇宙育種や宇宙育種に移植されている人もいます。

（４）分子選択法いわゆる分子選択法とは、遺伝子組み換え選択法や分子マーカー補助選択法など、DNAレベルで行われる近交系選択法である。トランスジェニック系統選択とは、遺伝子組み換え技術を利用して、他の動物や植物からの有益な外来遺伝子を近交系または雑種に導入し、外来遺伝子によって制御される形質を持つ優れた近交系を育成するプロセスです。この方法は、トウモロコシの遺伝子プールでは利用できない特定の対象形質を変換するために不可欠です。分子マーカー支援選抜とは、まず特定の優れた遺伝子の密接に関連した分子マーカーを決定し、次にこれらの分子マーカーを間接的な選抜形質として使用して対象形質を選択し、最終的に優れた近交系を開発することです。

（５）近交系の改良いくつかの近交系を育成した後、いくつかの欠点を克服する必要があることが分かります。いくつかの近交系を一定期間使用した後、いくつかの近交系の重要な形質が退化したり、新しい生理学的種の病気が発生したり、新しい推進地域の環境に適応していないことが判明しました。このとき、問題を解決するための近道は、元の近交系の個々の形質を変換し、新しい改良された系統を育成することです。

近交系を改良するために最も一般的に使用される方法は、戻し交配です。戻し交配法は、改良された近交系を反復親として、目的遺伝子供与親を非反復親として使用する方法です。5世代以上の戻し交配改良と1～2世代の自殖安定化を経て、新たな改良された近交系を育成することができます。戻し交配の有効性は、対象形質の遺伝様式に関係します。一般的に、戻し交配は単純な形質や単一遺伝子によって制御される形質、細胞質で遺伝する形質に最も効果的ですが、複雑な形質にはあまり効果がありません。戻し交配法における供与親の選定にあたっては、連鎖抵抗のない主な対象形質に留意するとともに、雑種優位性指向が同一の優れた近交系を選定し、元々の望ましくない形質の改良により新たな望ましくない形質が生じ、交配能力が低下するなどの問題が生じないようにする必要がある。戻し交配子孫の組合せ能力も試験する必要があり、異なる Zimei 系統の中から組合せ能力の高いものを選択して適用する必要があります。

3. トウモロコシの交配種の育種

雑種の育成とは、近交系やその他の優れた親材料を組み合わせて雑種の組み合わせを作り、検定交配同定、品種比較、各種品種比較試験などを通じて、育成目的に合った強い優良雑種を選抜することです。

1. 雑種の近交系の育種。近交系の育種により、雑種育種のための多くの参考資料や情報が得られました。優れた近交系群を使用して雑種を育成する前に、使用する親を詳細に理解し、遠縁や大きな地理的差異などの一定の原則に従って親を組み合わせる必要があります。たとえば、外国系×国内系の組み合わせモデルは、国内の育種家によって広く認識されています。タイプの違いがあり、形質は補完的でなければなりません。タイプ間の違いは通常、遺伝子型の違いを反映しています。形質の補完性はより重要であり、特に重要な抵抗性形質は、少なくとも一方の親に存在していなければなりません。優れた農業形質と種子生産性能は、新しい雑種を適用する上で非常に重要です。最も基本的な条件の1つである高い組み合わせ能力、特に収量形質の組み合わせ能力が高くなければなりません。

2. 雑種の育種技術は単純です。ブリーダーが自身の経験に基づいて親を選択する方法に加えて、単一交配品種を組み合わせる最も一般的な方法が 2 つあります。1 つはローテーション法で、単一交配の組み合わせの数 = P(P-1)/2 (P は親の数) です。もう 1 つはバックボーン ライン法で、単一交配の組み合わせの数 = M×N で、近交系を M と N の 2 つのグループに分けます。バックボーン近交系で構成されるグループと、新しい近交系で構成されるグループの間での交雑を可能にします。通常、このアプローチが最も効果的です。