第五章玉米种子生产技术

第五章玉米种子生产技术第一节玉米花器构造与开花习性一、玉米的花器构造（一）雄花：又称天花。圆锥花序，着生于植株顶部，由主轴和分枝组成。主轴和分枝上均着生成对排列的小穗，每个小穗有护颖两片，内有两朵小花，每朵小花有内、外稃各一片，内包着3个雄蕊和1个退化的雌蕊。雄蕊由花药和花丝组成，花药内有大量花粉粒，花粉成熟后，外稃张开，花丝伸长，花药开裂散出花粉。（二）雌穗雌穗为肉穗花序，受精结实后即为果穗，着生在植株中部叶腋处，由穗柄、苞叶、穗轴和小花组成。穗轴上排列着4行～10行成对排列的小穗，小穗行数大多为12行～20行。每小穗基部有两片护颖，内有两朵小花，上部花正常可育，基部花退化。正常小花有内外稃、子房、花柱和柱头组成。柱头二裂，密布茸毛，能分泌粘液以粘着花粉粒。雌雄穗花序分化的对应关系雄穗生长锥伸长期，节间开始伸长，腋芽逐渐形成；雄穗小穗分化期，腋芽生长锥还未伸长；雄穗小花分化期，雌穗生长锥开始伸长；雄穗雄蕊生长雌蕊退化期，雌穗进入小穗分化期；雄穗四分体期，雌穗进入小花分化期；雄穗进入抽雄期，雌穗花丝开始伸长；雄穗开花期，雌穗吐丝。穗分化与叶龄指数的关系穗分化时期叶龄指数雄穗雌穗伸长——30%左右小穗原始体——35%～36%小花分化伸长45%左右雄蕊生长、雌蕊退化小穗原始体50%左右四分体小花分化60%～62%花粉粒成熟花丝始伸75%左右抽雄花丝伸长85%左右开花吐丝100%二、玉米开花结实习性（一）开花习性1.雄穗：玉米抽穗后2～5d开始开花散粉。雄穗的开花顺序是从主轴中上部分开始，然后向上和向下同时进行，分枝上的小花开放顺序与主轴相同。开花的分枝顺序则是上中部的分枝先开放，然后向上和向下部的分枝开放。一个雄穗的开花散粉时间为5d～9d，开花后3d～4d花粉量最多。开花适宜的温度为25℃～28℃，RH为65%～90%。上午8点到10点开花最盛，11点以后逐渐减少，阴雨天开花时间推迟。一般花粉生活力可保持2h～3h,在适宜条件下可保持24h以上。2.雌蕊：雌蕊吐丝比雄穗开花晚2d～5d，穗中部吐丝最早，然后向上向下，顶部吐丝最迟。一个果穗花丝的抽出时间为4d～5d。花丝上密布茸毛，能分泌粘液，粘着花粉。花粉落到花丝上，如条件适宜，一般授粉后1h～2h花粉萌发，24h～36h就可完成受精。受精后花丝停止生长，颜色由浅变深，2h～3h后枯萎。花丝的生活力可维持10d～13d，但以刚抽出的花丝受精能力最强，7d天后受精能力下降。（二）种子发育和成熟一般玉米卵细胞受精后经15h～24h受精卵即进行分裂，8d～10d形成原胚，其后继续发育，形成胚根、胚轴、胚芽和盾片。受精极核发育形成胚乳。珠被发育形成种皮，子房壁发育形成果皮。受精后10d～15d，种胚已具有发芽能力，发芽率可达40%～50%，受精后20d～25d，淀粉开始积累，为乳熟期，含水量为60%左右，发芽率可达80%～90%，但苗弱、田间出苗率低。受精35d后，种子已达正常籽粒大小，含水量为40%～50%，为蜡熟期，发芽率可达95%～100%。受精后40d～45d达完熟期，含水量为20%～24%，籽粒变硬，具本品种固有色泽。第二节玉米自交系种子生产一、自交系原种生产自交系原种是由育种家种子直接繁殖出来的或按照原种生产程序生产，交经过检验达到国家规定标准的自交系原种种子。原种有两种生产方法：一是由育种家种子直接繁殖，二是采用“两圃制”，以“选株自交，穗行比较，淘汰劣行，混收优行”的穗行筛选法进行。（一）育种家种子直接繁殖第一年第二年第三年400优穗育种家种子繁殖（选500株自交）400优穗育种家种子繁殖（选500株自交）育种家种子繁殖（选500株自交）原种繁殖原种繁殖原种一代大田制种自交系育种家种子保纯繁殖圃（二）“二圃制”生产自交系原种1.选株自交：选符合典型性状的单株套袋自交，按穗单收，彻底干燥，整穗单存。2.穗行圃：在隔离区内种植上年当选单穗，每个自交系50个穗行以上，每行40株，淘汰混杂穗行，决选穗行经室内考种筛选，优良穗行混合脱粒。3.原种圃：在隔离区内种植上年当选穗行，分别于苗期、散粉前和脱粒前进行去杂，凡不符合原自交系典型性状的植株（穗）均为杂株，杂穗率不得超过0.01%。二、自交系的保纯繁殖技术100个自交优穗自交系繁殖（选120株～150株自交）第一年第二年第三年优行优穗穗行鉴定圃选优行优穗淘汰不良穗行原种去杂去劣扩大繁殖穗行选优保纯生产原种图三、自交系提纯繁殖技术对于使用年限较长、种子纯度下降、质量较差的自交系则需要采用选优提纯的方法进行原种生产。常采用的方法有：穗行测交提纯法、穗行鉴定提纯法和穗行半分提纯法。其中穗行测交提纯效果最好，但费工费时；穗行半分提纯法简易省工，适合于纯度较高的自交系。穗行鉴定提纯法介于二者之间。1.穗行测交提纯法基本程序：第一年选择优良典型单株自交和测交；第二年进行自交穗行和测交穗行的鉴定；第三年进行混系繁殖。测交鉴定圃穗行鉴定圃原种圃选择圃(亲本繁殖田)优良穗行混合原种扩繁第一年第二年第三年穗行测交提纯法原种生产程序图选择优良单株自交、测交穗行鉴定测定配合力2.穗行鉴定提纯法穗行鉴定提纯法与穗行测交提纯法的方法基本相似，只是省去了配合力测定这一程序。即第一年选株自交时不进行测交，第二年只进行穗行鉴定，不进行配合力测定，第三年原种扩繁。第一年第二年第三年选择圃(亲本繁殖田)穗行鉴定圃原种圃选择优良单株自交穗行鉴定穗行鉴定提纯法原种生产程序图优良穗行混合原种扩繁3.穗行半分提纯法穗行半分提纯法是在第一年选株自交，第二年将每个自交果穗的种子分成2份，一份(约占该果穗种子的(1/4～1/3)在田间种成穗行，并对它们进行认真的观察评比，通过鉴定，选出优良的典型穗行；另一份种子妥善保存，待选出优良穗行后，再将入选穗行的剩余种子混合，供下一年原种扩繁用。穗行半分提纯法原种生产程序图选择圃(亲本繁殖田)穗行鉴定圃原种圃室内保存第一年第二年第三年选择优良单株自交穗行鉴定室内保存优良穗行室内种子混合原种扩繁(2)提高自交系繁殖产量的措施提高自交系繁殖产量的途径大体有二：一是育种上选育高产自交系和选育姊妹系，利用姊妹系单交种来配制杂交种；二是根据自交系的生长特点，采用相应的栽培管理技术。提高自交系繁殖产量的主要技术措施有以下几个方面：①增加密度。②加强肥水管理。③适期早播。④人工辅助授粉。第三节玉米杂交种种子生产一、安全隔离（一）隔离区的设置1.制种基地及其隔离区的选择自然条件好，具隔离优势；以种植粮棉等作物为主的农业生产区；土地面积大，集中连片的地区；土壤肥沃、地势平坦、肥力均匀、有排灌条件；劳力充裕的地区。2.隔离区的数目单交种应设3个隔离区：2个亲本自交系隔离区、1个杂交制种隔离区；三交种应设5个隔离区：3个亲本自交系隔离区、1个单交种隔离区，1个三交种隔离区；双交种应设7个隔离区：4个亲本自交系隔离区、2个单交种隔离区，1个双交种隔离区。3.隔离区的面积种子合格率常年该亲本平均产量下年需要用种量亲本繁殖田面积）（hm2下年需要种子量=下年制种面积×每公顷播种量种子合格率量常年该组合母本平均产一年需要种子量杂交制种区面积）（hm2（二）隔离方法1.空间隔离：亲本繁殖区≥500m，杂交制种区≥300m。2.时间隔离：春播错期≥40d，夏播错期≥30d。3.自然屏障隔离：利用山岭、树林、村庄、建筑物等阻挡外来花粉的侵入。4.高秆作物隔离：高秆作物的株高应超过制种田玉米株高70cm以上，高秆作物的宽度，繁殖田≥100m，制种田≥50m。二、规格播种（一）调整父、母本播种期如果父母本的生育期和吐丝、散粉期相同或母本比父本早3d～5d，可同期播种；如果父母本花期相差5d以上，特别是母本比父本开花晚的情况下，就应考虑调整播种期使双亲花期相遇。一般先播种花期晚的亲本，隔一定天数后再播种花期早的亲本。春播错期的天数是双亲花期相差天数的1.5～2.0倍，夏播是1～1.5倍。应使母本的吐丝期比父本的散粉期早3d～4d为宜。也可对父本分期播种从而延长父本的散粉期。（二）确定父、母本行比应在保证父本有足够花粉，使母本雌穗能正常结实的前提下，适当增加母本行数，以提高制种产量。单交种1:4；双交种1:4～6；如果父本花粉量大还可采用1:6～8。为了从调整亲本行比上挖掘制种产量潜力，也可采用3:0或4:0高密度制种法。具体做法是：父、母本仍按一定的行比播种，待父本行植株全部散粉后，立即割除父本，父本行成为通风透光道，以改善母本的光照条件，促进种子早熟，增加粒重，同时又可避免机械混杂，保证纯度和质量。(三)制种田播前准备及播种要求1.整地：土壤细碎、地面平整、不留残茬2.种子准备：精选种子，晒种、浸种、药剂（植物生长调节剂）拌种。3.确定播种期：春播时土壤耕层温度稳定在10～12℃，如果采用地膜覆盖可提前10d～12d播种。4.播种深度和播种量：6cm左右，45kg～60kg/hm25.确定合理的密度：7.5～9万株/hm2。6.播种方式：主要采用条播方式，如机播、耧播三、科学管理（一）苗期管理1.查苗补苗；2.间苗定苗；3.中耕除草；4.防治病虫害；5.浇水、施肥。（二）穗期管理1.重施穗肥；2.灌溉和排水；3.防治病虫害。（三）花粒期管理1.巧施粒肥；2.防治病虫害四、去杂去劣分三期进行苗期：结合间苗、定苗进行，根据幼苗长势长相、叶色、叶形、叶鞘色等去杂；拔节期：根据植株的叶色、叶形、株高、株形及叶片宽窄，去过旺苗、过弱苗、杂色异样苗等去杂；抽雄散粉期：根据株高、株型、叶色、叶片大小、雄穗形状、抽雄时间去杂。五、花期调控（一）花期预测1.叶片检查法：父母本总叶片数相同的组合，可以观察出现的叶片数，父本已出现的叶片数比母本少1～2片为花期相遇良好的标志。对于父母本总叶片数不同的组合，计算未抽出叶片数，其指标为母本未抽出叶片数比父本少1～2片。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: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2.镜检雄幼穗法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。判断花期相遇母本的雄穗发育早于父本一个时期，则花期相遇良好。如果父本雄穗发育早于母本或与母本发育时期相同，则花期不遇。3.叶脉预测法：玉米植株各叶片上的侧脉数（R）与叶龄数（n）成一定关系：2221RRn在父母本总叶片数相同时，父本长出的叶片数比母本少1～2片，表明花期相遇良好。4.剥叶检查法：在双亲拔节后，选有代表性的植株，剥出未长出的叶片，根据未出叶片数来预测双亲是否花期相遇。如果母本未长出叶片数比父本未长出叶片数少1～2片，则双亲相遇良好；如果双亲未长出叶片数相等或母本比父本多，则说明母本晚、父本早，花期相遇不好。（二）花期不遇的调节措施1.水肥促控法：对发育迟缓的亲本偏施追肥；对发育早的深中耕；2.苗期促控法：对生长慢的早间苗、早定苗、早松土、早施肥、根外追肥等。3.提早去雄、剪苞叶：母本晚于父本时，对母本采取此措施，可提前吐丝2～3天。4.剪花丝、剪顶叶：对母本早于父本的，剪母本花丝；剪雄穗下二叶。六、母本去雄和人工辅助授粉（一）去雄母本雄穗顶端露出顶叶并能摸到穗颈部时,将拇指和食指伸进心叶,带1～2片叶拔除雄穗。做到不折断、不残留,带出田地深埋。及时,干净,彻底去掉制种田所有母本植株的雄穗。（二）授粉父本花粉量充足，母本比例不大，父母本花期相遇良好，母本吐丝非常整齐、持续时间不长的条件下，可用细杆拨动父本果穗上部或用手摇动植株；父本花粉量不足或花期相遇不好，母本吐丝期持续时间过长，母本比例大时，采取人工采集花粉集中给母本花丝授粉的方法。七玉米人工制种新技术（一）利用姊妹系种配制改良单交种1.改良单交种：是将单交种的一个亲本自交系(多为母本)，用其姊妹系配制成姊妹系种，然后将其作为母本与另一个自交系杂交即得