种子生产原理与技术

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(一)品种的经济类别特性1.经济性2.时效性3.可生产性4.地域性5.商品性植物新品种应当明显区别于在递交申请以前已知的植物品种栽培品种的DUS三性植物新品种经过繁殖，除可以预见的变异外，其相关的特征或者特性一致植物新品种经过反复繁殖后或者在特定繁殖周期结束时，其相关的特征或者特性保持不变特异性(distinctness)一致性(uniformity)稳定性(stability)（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①区域试验和生产试验的作用作用：通过试验，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。②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2～3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(foundationseed)、登记种子、认证种子；英国划分为：育种者种子、前基础种子(pre-basicseed)、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(certifiedseed)，也称鉴定种子或合格种子。(国外的注册种子registeredseed)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(breederseed)原种(basicseed)良种(certifiedseed)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(purelinetheory)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。③种植杂交种时用种量较小。作物应具备的条件：①花器较大，易于人工去雄；②人工杂交一朵花能得到数量较多种子如玉米、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、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)Gametophyticself-incompatibility(GSI)(b)sporophyticself-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-sterileline(left)andmale-fertileline(right)ofCherryTomato.图“三系”配套利用杂种优势5.标志性状的利用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父本(苗期显性标志性状)母本(苗期隐性标志性状)放任杂交母本收获种子(自交和杂交)播种幼苗间苗时拔除具有隐性性状的幼苗即假杂种或母本苗方法(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。种子合格率（％）（亲本单位面积计划产量亲本行比母本或父本播种量（下年制种田面积（亲本繁殖田面积)/)/))(2222hmkghmkghmhm种子合格率（％）母本行比例制种田预计单产（播种量（大田计划播种面积（杂交制种田面积)/)/))(2222hmkghmkghmhm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40d以上，夏播玉米30d以上。水稻错开20～30d。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。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2:6～10；高粱是2:8～18；水稻是2:4～6；油菜是1:2～3；棉花是1:4～5。(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。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