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青贮玉米和饲草玉米品质相关机理研究及品种选育

2017-07-13  点击:[]

玉米是当前全球总产量最大和种植分布最广的农作物,主要用于食用(Food)、动物饲料(Feed)和生物燃料(Fuel)制备等,因而玉米常被称为3F作物。我国玉米种植面积约3690万公顷,每年产生大约2.5亿多吨玉米秸秆,然而由于利用不当或转化成本过高,其中大部分玉米秸秆被丢弃或焚烧,不但浪费了宝贵的农业资源,而且对环境造成严重污染。因此如何对玉米秸秆进行高效综合利用已成为当前农业生产尤其是玉米主产区普遍存在的一个亟需解决的重要问题。

国内外关于玉米秸秆高效利用的研发主要集中于畜牧业和生物燃料两大领域。近年来,国家鼓励发展饲用作物,加快农业生产“粮-经”二元结构向“粮-经-饲”三元结构转型,因此如何提高玉米秸秆的牧草消化率和青贮玉米的品质,对促进畜牧业持续健康发展具有十分重要的意义。

Ebm1和ebm2突变体的筛选

选育秸秆高效水解玉米新品种,是有效解决我国青贮玉米秸秆品质和生物质能源转化效率问题的新思路。我们从突变体库中筛选得到了棕色叶中脉的玉米品种(ebm1和ebm2左),比对照(右)提高秸秆水解效率50%以上。

ebm1ebm2都是CAD2基因的等位突变体,突变体中缺失了CAD2酶活性,虽然突变体中的总糖含量和野生型的郑58没有区别,但是酶解糖的含量却显著高于野生型。

突变体的酶活性

突变体中总糖含量

突变体中酶解糖含量

    CAD2参与木质素的生物合成,然而在突变体中的总的木质素含量没有变化,但是明显降低了木质素单体HGS的含量。

突变体中总木质素的含量


木质素单体含量

通过多年的测试,ebm1ebm2突变体在产量、抗性等方面和野生型郑58没有明显的区别,目前利用开发的CAD2的分子标记,结合分子标记辅助育种将一些玉米的骨干自交系转育成了bm的表型,并组配了一系列的杂交组合,新品种也正在鉴定中。


二、饲草玉米

除了高品质的青贮玉米种质资源鉴定、分子标记开发和品种选育,我们还培育出来了高产的饲草玉米品种,亩产在12000公斤以上,最高产量达到20000公斤,蛋白含量高达13.6%

新疆种植的饲草玉米

  银川种植的饲草玉米

济南种植的饲草玉米

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