以下文章来源于南北学苑 ，作者刘文欣
编辑 | 新锐恒丰研究院
作者 | 刘文欣
目前，利用分子标记结合全基因组选择（GS）方法来（1）选择优良自交系（或DH系），以及（2）预测可能的杂交组合的产量潜力及其它表型值，其商业价值已被广泛认可，也早在国际种业公司广泛应用。我们在十三五期间，通过全国几十家玉米科研和育种企业合作，组织实施和收集了我国东华北和黄淮海两大主产区共55套玉米新品种多环境表型测试试验（涉及试点次数超过1000，参试杂交种800多个），并征集了这些杂交种的部分亲本做了56k芯片检测。通过对表型（主要是产量）、基因型、以及二者结合分析，形成的部分分析结果展示如下：
一、新品种产量水平稳步提升项目组从2014年（十二五863）开始即组织东华北（DHB）中晚熟春播和黄淮海（HHH）夏播新品种联合测试。我们将所有点次的对照ck（郑单958）校正到同一水平后去计算各年参试新品种的平均产量较对照ck的增产率。2015年有效试点数较少仅项目单位的7个试点，后面引入第三方测试平台（泰斯特、铁岭东升），每个区每年试点数22~24个。从图1中可以看到两大区的新品种产量水平均逐年增加。
二、现有种质亟待拓宽主成分分析可以降低高维数据中的多重相关性，提取数据中最主要的特征信息，展示遗传材料间的主要差异和亲缘关系。
从所收集的719份亲本种质主成分分析结果（图2）看，第一主成分（PC1，贡献率的选育来源是[(京24×5237)×京24]）等大品种就是拓宽种质与杂优模式创新的重要成果。个人认为，在玉米育种上，种源是个卡脖子问题，但是一旦拓宽了育种群体的种质基础，就不再卡脖子，而且能源源不断出大品种。育种家在A、B两群的培育中，同时对两群广泛拓展可能不容易，但是固定其中一群，对另一群不断尝试拓展可能更现实和必须。
三、杂种优势（杂交种表型）分子预测精度可以大规模商业应用本研究中虽然55套多环境测试中共有杂交种800多个，但是两个亲本均有芯片结果的杂交种仅有227个，其中东华北129个，黄淮海102个（两区少量几个品种重叠）。通过交叉验证的方法来测试预测模型的精度（表1），综合来看BayesB和RKHS的直接预测精度能达到0.4左右（黄淮海精度稍低一些可能是因为样本容量较小）。
虽然直接预测精度0.4不算高，如果结合一定的淘汰率，比如基于预测值淘汰90%，那么在中选的组合中，比对照（先玉335）高产的组合比例在80%以上（图3）。如果应用于对DH系杂交组合的预测和选择，在更高比例的淘汰率（比如95%，甚至99%），入选组合的高产比例将更高。这在当前DH育种技术大规模应用的形势下，利用全基因组选择方法进行杂交组合的预测和淘汰，具有重要的应用价值，显著降低表型测试规模和成本，提高选择的准确性。
另外，与西北农林科技大学薛吉全教授团队合作的杂种优势预测研究，直接预测精度可达0.558（GuoliangLi,etal.,2020,TheCrop Journal），在陕A群´陕B群育种模式下已有10多个新品种得到审定或正在区试中。在单个育种家群体中的预测精度肯定更高、实用性更强。玉米杂交组合表型预测一般根据待预测组合的亲本是否在训练集出现可分为T2（双亲都在训练集出现过）、T1（只有1个亲本在训练集出现过）、以及T0（双亲都未曾在训练集出现过）等三种类型。以上展示的预测研究结果基本上都属于T2类型；如果是T1或T0类型，其预测精度肯定低于上述数值。如何进一步提高预测精度，特别是T1和T0类型的预测精度，还有待深入探索。
四、DH育种技术选育新品种数量逐年快速增加DH育种技术正在全国玉米育种科研院所和种业公司广泛应用。在项目内参加单位的统计数据看，每年通过DH技术审定的新品种数量逐年快速增加。DH技术结合分子预测技术，将进一步提升玉米育种的效率。
以上内容是在陈绍江教授主持下，全国35家单位共同合作的成果，感谢所有参加人员辛勤付出！感谢已毕业的李国梁博士所付出的努力！对项目以外各联合体成员单位的大力支持表示衷心的感谢！感谢泰斯特、铁岭东升科技公司的大力支持！欢迎大家对以上内容进行讨论，不当之处敬请批评指正！
