种子生产原理与技术.ppt
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1、第三章 种子生产原理与技术,第一节 种子生产的概念和意义,一、种子生产的概念和任务,(一)种子生产的概念 采用最新技术繁育优良品种和杂交亲本的原种,保持和提高它们的种性;按照良种生产技术规程,迅速地生产市场需要的、质量合格的、生产上作为播种材料大量使用的、种植者自己不能留种或留种效果不好的种子、种苗和无性播种材料。,(二)种子生产的任务,1.对新育成、新引进的品种,加速繁殖,以替代原有的老品种,实行品种更换;2.对生产上大量应用推广品种,要有计划地用原种繁殖生产出高纯度种子加以代替,实现品种更新;3.要预测市场的需求量,生产出种类齐全、数量充足、质量上乘的优质种子,满足农业生产播种需要,又要防
2、止生产过剩压库或市场营销失败压库。,二、品种和优良品种推广,(二)品种审定和合理利用1、品种的区域试验和生产试验的概念及意义(1)品种的区域试验简称区域试验。是由品种审定机构统一组织,将各单位新选育或新引进的优良品种,有计划地送到有代表性不同生态的地区进行多点、多年联合比较试验,对品种的利用价值、适应范围和推广地区、适宜的栽培技术作出全面的评价。(2)生产试验生产试验:将区域试验中表现优异的品种,在较大面积上,在接近大田生产条件下进行的丰产性试验鉴定。生产试验可以进一步鉴定表现突出的品种的丰产性、稳产性和地区适应性。,(3)区域试验和生产试验的作用和任务区域试验和生产试验的作用 作用:通过试验
3、,对数目较多的品种评定选优,为品质哦功能审定和推广提供决策的依据;根据试验结果确定品种的适应范围及栽培特点,为品种的合理利用,品种布局的区域化和合理搭配,以及种子合理流向提供依据;还可以起到广泛示范作用,也可起到多点繁殖种子的作用,大大有利于新品种的迅速推广。区域试验和生产试验的主要任务客观地、精确地鉴定新品种的丰产性、温度性、适应性和产品品质等性状,明确新品种是否具有推广利用价值。确定各地区最适应、最高产、最优质和高效的品种,并做好品种搭配,使各品质能在各地区有计划地推广。为有推广价值的品种划定最适宜的推广区域,做到因地制宜生产和种植优良品种,充分发挥良种的特性和综合作用。通过试验,摸索出适
4、应新品种生物学特性要求的栽培技术,为新品种推广提出栽培模式,使良种良法配套推广。,2、技术操作要点(1)试验点的设置分区定点(2)参试品种和对照品种的确定(3)试验年限区域试验一般23年。(4)参试品种的分组参试品种做多不宜超过15个,最少不宜少于4个。参试品种应该根据品种生态特点进行分组试验。(5)试验质量的控制应当最大限度地控制各试验实施的误差。要严格按照统一的方案进行操作。要统一观察记载及分析总结。3、品种推广制度未经审定或审定不合格的品种,任何单位或个人不得推广。,(三)欧盟的品种认证和推广规则,三、种子级别的分类,(一)我国的种子类别,美国划分为:育种者种子、基础种子(foundat
5、ion seed)、登记种子、认证种子;英国划分为:育种者种子、前基础种子(pre-basic seed)、基础种子、认证种子(一代、二代)。均是按照一个品种的繁殖世代划分。,国外生产良种或叫生产用种子是要签发生产许可证的,所以称谓所生产的种子为签证种子(certified seed),也称鉴定种子或合格种子。,(国外的注册种子registered seed)指用育种家种子繁殖的第一代至第三代,或按原种生产技术规程生产的达到原种质量标准的种子。,育种家育成的遗传性状稳定的品种或亲本种子的最初一批种子,用于进一步繁殖原种种子。,育种者种子(breeder seed),原种(basic seed)
6、,良种(certified seed),种子类别,(二)新品种的来源 1、有偿转让新品种原种种子2、引进国内外新品种种子(三)种子生产的意义种子生产的任务:一是迅速而大量地生产优质种子,实现品种的以优代劣的更换,满足广大种植者生产的要求,满足经销商国内外销售的需求;二是防止推广品种混杂退化,保持良种的种性,延长良好的使用年限。,四、纯系学说和种子生产,(一)纯系学说(pure line theory)1903年丹麦植物学家Johannsen提出,论点:(1)在自花授粉植物的天然混杂群体中,通过单株选择,可以分离出许多基因型纯合的家系。选择是有效的。(2)在纯系内继续选择无效。理论意义:区分了遗
7、传的变异和不遗传的变异,指出了选择遗传变异的重要性,对选择的作用也进行了精辟的论述。因此,它为自花授粉作物的选择育种和种子生产提供了理论基础。,(二)纯系学说在种子生产中的指导意义 1.保纯防杂 种子生产的中心任务是保纯防杂。纯度的高低是检验种子质量的第一标准。所有的农业技术措施重点之一,就是要保持纯度。“纯”只能是局部的、暂时的、相对的,随着繁殖的扩大必然会降低后代的相对纯度。因此,在种子生产中,提出尽可能的较少生产代数的要求。2.在原种生产中单株选择的重要性 在自交作物三年三圃制原种生产体系中,要按原品种的典型性,采取单株选择,单株脱粒,对株系进行比较,一步步进行提纯复壮。,五、杂种优势理
8、论和杂种优势利用,(一)杂种优势的概念杂种优势是生物界的一种普遍现象,是指两个性状不同的亲本杂交产生的杂种F1,在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性以及产量、品质等性状方面超过其双亲的现象。(二)杂种优势的遗传理论1、显性假说(有利显性基因假说)显性假说是1910年由Bruce提出的。2、超显性假说超显性假说是1908年Shull提出的。,(三)杂交种子生产的技术路线 在配制杂交种时首先要解决的问题是去雄,即采用何种方式去掉作为母本一方雄花的问题。1.人工去雄 用手工直接去除母本的雄花序或两性花中的雄蕊。,如玉米、棉花、烟草、某些瓜类、番茄等。问题:大面积制种时工作量相当大,且要求去雄及时
9、、严格、彻底。优势:能把优势最高的杂交组合随时用于生产。,2.利用理化因素杀雄制种 由于雄性器官对理化因素反应的敏感性不同,用理化因素处理后,能有选择地杀死雄性器官而不影响雌性器官,以代替去雄。(1)物理杀雄 根据性细胞在形成过程中对外界条件反应敏感性不同的特点,利用控制物理因素(如温度、水分、光照等)可诱导雄性不育。,(2)化学杀雄 选用某种化学药剂,在作物生长发育的一定时期喷洒于母本上,直接杀死或抑制雄性器官,造成生理不育以达到杀雄目的。常用化学杀雄剂如:小麦的Sc2053、Genesis等;棉花的三氯丙酸;水稻的稻脚青(20%甲基砷酸锌);玉米上有DPX3778。,问题:,杀雄剂成本高,
10、可能存在残毒,杀雄效果受天气及植株发育状况影响,喷药时间要求严格,杀雄不彻底,雄性不育不能遗传,亲本选配自由,方法简便,优点:,3.自交不亲和性的利用 自交不亲和是指同一植株上机能正常的雌雄两性器官和配子,因受自交不亲和基因的控制,不能正常交配的特性。表现:自交或兄妹交不结实或结实极少。如十字花科、豆科、蔷薇科、茄科、菊科等,自交不亲和系A,自交不亲和系B,F1杂交种,(a)Gametophytic self-incompatibility(GSI),(b)sporophytic self-incompatibility(SSI),4.雄性不育性的利用(1)核不育 指单纯受细胞核基因控制的不育
11、系,当不育型与可育型杂交后,其后代的遗传方式符合孟德尔式的遗传,因此找不到保持系。把不育性固定下来也就不能得到完全不育或高度不育的不育系。目前在水稻、小麦、棉花、大豆等作物上都发现了核不育类型,绝大多数是由隐性基因控制的,少数是由显性基因控制的。(2)核质互作不育 受细胞核内雄性不育基因的主导控制,并受细胞质和细胞核基因的互作控制,是可以稳定遗传的雄性不育性。此类雄性不育性是通过“三系”配套的方式加以利用的。,male-sterile line(left)and male-fertile line(right)of Cherry Tomato.,图“三系”配套利用杂种优势,5.标志性状的利用
12、用某一对基因控制的显性或隐性性状作为标志,来区别杂交种和自交种,可以用不进行人工去雄授粉的方法获得杂交种。,标志性状,水稻的紫色对绿色叶枕,小麦红色对绿色芽鞘,棉花绿苗对芽黄苗,棉花有腺体对无腺体,方 法,(四)杂交制种技术 1.选地隔离(1)选地内容和要求 确定杂交制种生产系统的亲本繁殖田和制种田的块数和面积。,制种基地选择要求:应选地势平坦,土壤肥沃,排灌方便,旱涝保收,病虫等危害轻且无检疫性病虫,便于隔离,交通方便,生产水平较高,技术条件较好,制种成本低,相对集中连片的地块。,(2)隔离方式和要求 除小面积采用人工套袋、网室以外,应根据当地实际情况灵活采用以下方法:1)空间隔离 要求在亲
13、本繁殖和杂交制种区周围一定距离内,不种植非父本品种。有的作物如十字花科作物属间也应有一定的隔离。,隔离距离,自花授粉作物异花与常异花授粉作物。风力传粉的作物昆虫传粉的作物。亲本繁殖区制种区。,表 亲本繁殖和杂交制种的最小隔离要求,2)时间隔离 通过调节播种期,使制种田或亲本繁殖田的花期与周围同类作物的生产田花期错开,从而达到隔离目的。隔离时间的长短,主要由该作物花期长短决定。一般春播玉米播期错开40 d以上,夏播玉米30 d以上。水稻错开2030 d。,3)自然屏障隔离 利用山岭、村庄、房屋、成片树林等自然障碍物进行隔离。4)高秆作物隔离 在制种区周围一定范围内种植玉米、高粱、麻类等高秆作物。
14、要求:第一,高秆作物应提前播种20d以上,以保证制种田花期到来时有足够的高度;第二,高秆作物隔离带应有一定宽度。,2.制种田的规格和种子播种(1)确定父母的播种期 确定父母本播期必须能使父母本的开花期良好相遇,这是杂交制种成败的关键。父母本花期相遇的指标是玉米母本吐丝,父本散粉;水稻和小麦是母本开花,父本散粉。最主要的方法是采用分期播种父母本。确定播期应考虑双亲的生物学特性、外界环境条件、生产条件与管理技术等可能影响的因素,事先做好调整。确定播期原则:“宁可母等父,不可父等母”。确定播种差期准确度:叶龄有效积温生育期。,(2)确定父母本行比 行比是制种田中父本行与母本行的比例关系。行比大小决定
15、着母本占制种田面积的比例大小和结实率,进而影响制种产量。确定行比的原则是:在保证父本花粉充足供应前提下,尽量增加母本行的比例。在确定具体行比时,应根据制种组合中父本的株高、花粉量及花期长短等因素灵活掌握。主要作物父、母本行比的大致范围是:玉米是2:610;高粱是2:818;水稻是2:46;油菜是1:23;棉花是1:45。,(3)提高播种质量 要精细播种,力争做到一播全苗。既便于去雄授粉,又可提高制种产量和制种质量。要求:严格分清父、母本行,不得串行、错行、并行、漏行。可在父本行的两端和中间隔一定距离种上一穴其它作物作为标志,便于区分父母本。可在制种区附近,分期播种一定行数的父本,作为采粉区。,
16、玉米播种,3.精细管理(1)常规管理 总体要满足水肥要求,加强中耕除草,加强病虫害防治。(2)促进和保障花期相遇技术 经常检查,根据双亲生长状况,采取必要的农业技术措施(促晚控早),保障花期相遇。,4.花期预测方法(1)叶片检查法 根据双亲叶片出现多少,预测其雌、雄穗发育进程,判断花期能否相遇。,选取代表性的父母本植株,定点、定株检查父母本叶片数,判断,玉米、高粱父母本总叶片数相同的组合,父本已出现叶片数比母本少12叶为相遇良好标志;父母本总叶片数不同的组合,以母本未抽出叶片数比父本数少12叶为宜。,先对制种组合的双亲进行叶龄观察;建立花期相遇时双亲展开叶龄的对应关系;制成对应关系图或表,或建
17、立回归方程;据此在制种时准确预测花期。,提高准确预测花期技术,(2)镜检雄幼穗法 高粱、玉米在双亲拔节后幼穗分化随即开始,通过父母本幼穗分化进程的比较可以更准确地预测花期。,选有代表性父、母本植株和大小。,剥去未长出来的全部叶片,观察雄穗原始体的分化时期和大小。,母本的幼穗发育早于父本一个时期;在小穗分化期以前,母本幼穗大于父本幼穗1/31/2,判断花期相遇,5.去杂去劣 做到及早、从严、彻底,一般按苗期、拔节期、花期和成熟期进行,重点在苗期和花期。(1)苗期 据幼苗芽鞘颜色、叶片颜色、宽窄、形状、波曲与否,上冲或者下披,幼苗长势长相等特征综合鉴定,去掉杂株、劣株和可疑株。苗期去杂一般结合间苗
18、和定苗进行,不但可以剔除杂劣株,还可以保证田间留苗数和制种产量。(2)拔节期 主要是根据拔节后的表现判断,去掉明显的优势株,也可以结合叶型、株型进行除杂。,(3)抽穗开花期 这是去杂去劣、保证种子纯度的关键阶段,要做到干净、彻底、及时,避免杂株散粉造成生物学混杂。(4)成熟期 对于前三个时期残留下来的杂株,可在成熟收获前后,根据株型、叶型、穗 型、粒型和粒色等特征除掉。玉米还可观察穗轴颜色,水稻可参照结实率等特征进行(杂株的结实率往往明显高于不育系),6.人工去雄和人工辅助授粉(1)及时去雄 对于采用人工去雄、人工或天然授粉的方式进行杂交制种时,均要求在母本雄蕊(穗)散粉之前将母本雄蕊(穗)及
19、时、干净、彻底地拔除。所谓及时,就是一定要在散粉之前拔除;所谓彻底、干净,就是母本雄蕊(穗)一个不留、雄蕊(穗)上无残留分枝。(2)人工辅助授粉 提高父本花粉利用率、母本结实率及制种产量的重要措施。进行人工辅助授粉要考虑父本散粉的高峰期、花粉的生活力和雌蕊柱头接受花粉的能力。(3)促进授粉方法 玉米的剪苞叶、剪花丝;水稻的割叶;人工赶花粉技术,7.分收分藏 制种田种子成熟后应及时收获,要把父、母本分收、分运、分脱、分晒、分藏,严防混杂。一般先收母本,后收父本。对于不能鉴别的已落地的株(穗),按杂株(穗)处理,不能作种子用。,第二节 种子生产原理和生态条件,一、品种混杂退化及原因 品种混杂退化,
20、即品种的典型性下降,种性变劣。品种的混杂与退化是两个不同的概念。混杂是指一个品种群体内混入了同一作物不同种、品种或类型的种子,或者上一代发生了天然杂交,导致后代群体分离出变异类型,引起品种纯度下降。退化是指品种特征特性发生了变化,一些性状出现不良变异,致使产量和品质下降,适种区域缩小。,(一)品种混杂退化及原因 1.机械混杂 在种子工作的各个环节中,由于条件限制或人为疏忽,导致异品种种子混入的现象称机械混杂。机械混杂是造成品种混杂退化的主要原因之一,也是当前生产上普遍存在的现象。2.生物学混杂 由于隔离条件以及去杂去劣不及时、不严格、不彻底,造成异品种花粉传入导致天然杂交,使品种纯度和种性降低
21、的现象称为生物学混杂。各种作物都可能发生生物学混杂,但在异交和常异交作物上比较普遍且严重。发生生物学混杂后可能导致性状分离,因而出现各种类型变异株。,3.残存异质基因的分离重组与基因突变 4.选择不当 5.不良的生态条件与栽培技术,二、表现及危害,一是品种的典型性降低;二是品种生长发育不一致,整齐度差;三是抗逆性降低,适应环境的能力减弱;四是产量和品质下降。典型性下降是混杂退化的最主要表现,产量和品质下降是混杂退化的最主要危害。,三、防杂保纯的基本措施,坚持“防杂重于除杂,保纯重于提纯”的原则(一)加强队伍建设,培养出一支素质高,技术过硬的种子生产队伍。(二)建立健全良种繁育体系,使种子工作有
22、健全的组织保证。(三)在技术上要针对品种混杂退化的原因,采取相应的措施。1.建立严格的种子生产规则,防止人为的机械混杂.合理安排种子生产田的轮作倒茬,避免施入未腐熟的有机肥,种子的接收、发放、处理、播种要按品种质量严格分开,收获、脱粒、晾晒、包装、入库、运输、贮藏等作业也要按品种、等级分开进行,操作用具及场地等必须严格清理,专人负责。,2.采取隔离措施严防生物学混杂(1)合理隔离 异交和常异交作物繁殖时要设置足够的隔离区,隔离区内严禁种植本作物其它品种,防止天然杂交,这是这类作物防杂保纯的关键性措施。自交作物天然杂交率很低,但也应有一定的隔离条件,对那些珍贵的材料可用套袋等措施千方百计地防止外
23、来花粉的污染。(2)严格去杂去劣 在各类种子生产过程中,都应严格去杂去劣,一般品种以该品种性状表现明显的成熟期为主,杂交制种田和亲本繁殖田则以开花散粉期为主,结合其他时期进行,田间管理时应随见随去。原种繁殖田和亲本繁殖田去杂去劣更要严格,不能确认的怀疑株应一并去掉。,3.进行去杂去劣和选择 在各类种子生产过程中,都应严格去杂去劣。去杂主要是去掉非本品种的植株、穗粒;去劣指去掉感染病虫害、生长不良的植株和穗、粒。这项工作在各级种子田中都要年年进行,而且要在作物的不同生育时期进行。选择在种子生产,尤其是品种提纯工作中具有重要的作用。在品种提纯过程中,要对需提纯的品种特性了如指掌,同时要以典型性为依
24、据,以提高和保持品种纯度为目标进行选择。,4.有计划地进行种子更新 每隔一定时间(一般35年)用原种生产出高质量种子代替生产中已混杂退化的种子。减少品种的繁殖世代,减少混杂退化机率,是延长品种寿命,保持品种优良种性一项根本措施。5.改善环境条件与栽培技术 改善作物生育条件,采用科学的管理措施可以提高种子质量、延缓品种退化速度。如在冷凉的高纬度、高海拔地区生产马铃薯种薯可以有效地防止病毒侵染,减轻种薯退化。,四、作物的繁殖方式与种子生产特点,(一)有性繁殖与种子生产 1.自花授粉作物 自花授粉作物在生产上主要利用纯系品种,也可以通过品种(系)混合,利用混合(系)品种;配制杂交种时,一般是品种间的
25、杂交种。纯系品种的种子生产比较简单,对原种进行一次或几次扩繁即可作为生产用种,也可采用单株选择、分系比较、混系繁殖的方法,用“三圃制”生产原种。在种子生产中,保持品种纯度,主要是防止各种形式的机械混杂,田间去杂是主要的技术措施。其次是防止生物学混杂,但对隔离条件要求不严,可采取适当隔离。,2.异花授粉作物 异花授粉作物最容易利用杂种优势,在生产上种植杂交种。但在亲本繁育和杂交制种过程中,为了保证品种和自交系的纯度及杂交种的质量,除防止机械混杂外,还必须采取严格的隔离措施和控制授粉,同时要注意及时拔除杂劣株,以防止发生不同类型间杂交。3.常异花授粉作物 在种子生产中,要设置隔离区、及时拔除杂株,
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