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1、玉米种子生产学,种工一班 祖小峰,两个方面:,一 玉米杂交种子生产技术 二 生物技术在玉米种子生产中的应用,我国玉米种植区划,从所周知. 今后玉米种子生产的主要方向是“双高单交种”. 一高是:制种者大田制种产量高 二高是:种植户大田生产产量高. 同时单交种相对于三交种、双交种或者说顶交种而言,制种方法较简单,时间较短.,玉米杂交种子生产主要步骤: 一 .隔离区的设置 二.调节父母本播期,确保花期相遇 三.确定父母本行比 四.花期调节 五.严格去杂去劣 六、母本去雄 七、加强人工辅助授粉 八、分收分藏,隔离区的设置,一 .隔离区的设置 1.1.空间隔离 自交系至少500米，杂交种至少300米，在
2、多风地区，下风处或地势低洼处，应适当加大隔离区。 1. 2.屏障隔离 山岭、房屋、林带以及高秆作物等自然障碍物,1.3.生育期隔离 错期播种,使其花期与临近其他玉米品种错开,以达到安全隔离的目的 2.隔离区的数目 隔离区的数目因繁殖类别而不同。配制单交种，需设置3个；配制三交种应设置5个隔离区；配制双交种应设置7个隔离区.,二.调节父母本播期,确保花期相遇,1.同期播种 双亲花期相同或母本花期比父本早 2-3天，同期播种 2. 错期播种(花期相差在5天以上) 2.1: “宁可母等父，不要父等母”的原则 花丝的生活力一般可以保持6-7天，而父本散粉时间较短，一般4-5天，同时花粉在田间仅能存活数
3、小时。,2.2双亲花期相差的天数并不等于播种期相差的天数 早播的亲本，由于前期温度低，生长慢，所以错期的天数应比花期相差的天数多几天，一般是父母本播期相差的天数是花期相差天数的2倍，如果双亲花期相差6-7天，则播期要错开12-14天。,三.确定父母本行比,确定行比的原则 在确保母本开花时有足够的花粉供应的前提下，尽可能增加母本行数，以提高产量。通常单交种制种时的父、母本行比为1：4或2：8，双交种制种为1：46。如果父本花粉量大时可采用1：68，增产效果明显。,四.花期调节,4.1母本早于父本的调节方法 A .加强父本水肥管理，促进父本生长； B.推迟母本去雄时间，等到将要散粉时才去雄，以延缓
4、雌穗生长，但要特别注意母本去雄时间，以免散粉影响种子质量； C.母本吐丝过早的采取剪花丝。 D.剥去母本第一个雌穗，重施速效肥，促进第二个雌穗的迅速生长。,4.2 父本早于母本的调节方法 A.加强母本水肥管理； B.提早母本去雄，当雄穗尖刚露出顶叶就拔掉，必要时在雄穗未露出顶叶时，把雄穗连同1-2片叶一起拔掉，使养分集中到雌穗上，以便提早3-5天吐丝； C.如母本苞叶过多，吐丝偏晚，则剪去母本苞叶以促进母本提早吐丝。,五.严格去杂去劣,去杂去劣的时期 A.苗期 结合间苗、定苗，根据幼苗的长相，长势，叶色，叶形等拔除杂苗。 B.拔节期 据株高、株型、 叶色、叶形等拔除杂苗。 C.抽雄散粉前 去杂
5、去劣的关键时期，根据株型，植株高矮，雄穗形状，花药和花丝的颜色等性状进行鉴别，发现杂株、劣株，彻底拔除，田间去杂必须在抽穗散粉前完成，以免杂株在隔离区内传播散粉。 D. 收获后脱粒前 根据不同自交系的穗型，粒型，粒色和穗轴色等性状，除去杂穗。,六、母本去雄,“及时、彻底、干净”的原则。 及时是指母本雄穗刚露出顶叶而尚未散粉时及时拔除; 彻底是指把制种区所有母本的雄穗一株不漏地全部拔除; 干净是指母本的每个雄穗不留分枝，拔除干净。,七、加强人工辅助授粉,制种花期相遇不好或在开花阶段气候条件不利授粉时，人工辅助授粉的增产效果更加显著。人工辅助授粉的时间一般在上午8-11时，待露水干后散粉最多时进行
6、，人工拉绳，人工辅助授粉应在玉米散粉期进行4-5次，以提高结实率 。,八、分收分藏,分收 先收父本，再收母本，要特别注意不要错行收获。落在地上的果穗如不能分清父、母本，应收作粮食处理。 分藏 运回的果穗要严格分堆分晒，去杂穗、劣穗脱粒；种子装袋时，包装袋的里外均应放置标签，注明杂交种的名称，纯度级别，收获时间，制种单位等，登记后专库贮放，专人保管，定期检查。,存在的问题:,随着近些年来的发展,玉米在制种的过程中存在的问题也逐渐体显了出来.特别是杂交玉米制种. 主要表现在以下四个主面:,问题1： 种质基础,推广杂交种明显提高了玉米生产水平 但玉米生产和育种研究所依赖的种质基础越来越狭窄,问题2：
7、 群体改良,重视轮回选择方法，忽视种质的遗传基础 普遍采用群体内改良，忽视群体间改良 未形成杂种优势群和模式,问题 3： 二环系选择,与轮回选择的原理一致 二环系育种的效率并不总是很高，原因是扰乱了亲本的遗传关系 用两个 SCA 很高的自交系杂交，选系效率低 利用困难,问题 4： 选配杂交组合,杂交本身并不产生杂种优势 杂种优势取决于亲本材料的遗传组成和遗传距离,二 生物技术在玉米种子生产中的应用,主要内容,第一 细胞工程 第二 染色体工程 第三 基因工程 第四 分子标记 第五 生物技术在玉米育种中应用的限制 因素,第一 细胞工程,一、细胞工程概念 以细胞为基本单位 ,在体外条件下进行培养、繁
8、殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意志发生改变 ,从而改良生物品种和创造新品种 ,加速动物或植物个体的繁殖 ,或获得某些有用的物质的过程。,二、细胞工程核心技术 细胞或组织培养是其核心技术。 玉米组织和细胞培养及再生目的是让外植体能够高效地诱导出愈伤组织， 建立高效的体细胞再生体系，从而为玉米的细胞工程遗传改良，基因工程遗传转化和染色体工程单倍体育种研究创造有利的条件。,三、玉米细胞工程研究进展 LaRue 在 1949年用甜玉米的胚乳做外植体 ,首次诱导出愈伤组织 ,但最终未获得再生植株。 1975 年 ,Green 和 Phillips，获得再生植株。,第二 染色体工程,一、染色体工
9、程 包括染色体操作和染色体组操作。 染色体操作指按设计有计划削减、添加和代换同种或异种染色体的方法和技术。 染色体组操作指通过染色体组单纯的数量变化或不同染色体组的合并、拆开等变化来改变生物体的遗传。 在玉米种子生产上目前应用最多的是单倍体育种。,二、单倍体育种途径 主要包括孤雄生殖、孤雌生殖、Stock6单倍体技术。 1、孤雄生殖 一般采用花粉培养 ,该方法要经过组织培养的过程 ,先诱导愈伤组织 ,再分化形成再生植株 。,2、孤雌生殖通常有两种方法: 一是离体子房培养 , 二是诱导孤雌生殖(整株) 。 诱导手段包括远缘杂交诱导、辐射诱导、化学药剂诱导等。,3、Stock6单倍体育种技术 （1
10、） Stock6 1950年,Edward H. Coe Jr.博士发现一个紫色糊粉层玉米自交系,自交后代产生的单倍体占2.52%。这些单倍体植株矮小,叶片较窄而直立,具斑马状或白色条纹,雄花穗不育。1956 年 Coe 将该系命名为Stock6。 （2）标记基因 为便于鉴定单倍体胚或胚乳,Coe 利用回交方法把 R-nj 基因导入Stock6。R-nj 基因为显性,使籽粒胚芽尖端和籽粒顶部的糊粉层带紫色。,3、Stock6单倍体育种技术 （3）原理 选择受精:即 Stock6 花粉粒中的 2个精核 在受精过程中运行的速度不同往往形成2种不同的单受精形式。 只需2 3 代就可育出新自交系， 与
11、基础材料杂交时，必须用Stock6作父本；杂交穗数一般100穗以上,以保证单倍体的发生率。,三、单倍体育种应用存在问题： 1、基因的重组率低 ,难以获得有效的基因型; 2、得到的种子发芽率低 ,成苗率更低; 3、孤雌生殖后代的有效快速鉴定等问题。,第三 基因工程,一、基因工程概念 指运用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同DNA进行体外切割、连接构成重组 DNA ,再将重组DNA经生物介导或直接导入等转移方法引入受体细胞进行克隆、表达 ,从而改变生物遗传性以创造生物新种质 ,或通过大量扩增为人类提供有用产品等的技术。 其核心技术是转基因技术。,二、玉米转基因技术 1、农杆菌 Ti 质粒介导的载
12、体转化技术; 2、利用基因枪导入转化技术； 3、PEG 等的 DNA 直接导入转化技术； 4、花粉管通道的转化技术； 5、子房注射的转化技术。,三、玉米基因工程应用 1、培育抗病虫的转基因玉米。 2、培育抗除草剂的转基因玉米。 3、培育抗旱、抗寒等抗逆性转基因玉米。 4、培育高淀粉、高蛋白、高氨基酸等优良品质玉米。,四、玉米基因工程展望 1、加强遗传工程的基础研究和应用基础研究； 2、做好有用基因的分离, 载体系统的寻找、选择和构建, 建立和逐步完善应用技术研究； 3、提高玉米转基因的转化率, 完善玉米转基因的技术体系。,第四 分子标记,一、分子标记技术 1、RFLP (限制性片段长度多态性)
13、 2、RAPD (随机扩增多态性DNA) 3、STS (微卫星多态性分析) 4、SSR (微卫星标记又称简单重复序列) 4、AFLP(扩增片段长度匀态性),一、分子标记在玉米育种中的应用 1、利用分子标记划分杂种优势群 2、利用分子标记辅助育种(MAS) 3、利用分子标记建立植物品种的指纹图谱 4、利用分子标记探寻优良基因资源。,二、分子标记在玉米育种 生产应用中存在问题 1、构建玉米分子遗传饱和图谱; 2、探索基因型与表现型之间的关系 ,进行更多重要农艺性状基因的精细定位; 3、探索分子标记与常规育种的有效结合途径; 4、探索自动化程度高 ,价格低廉的新分子标 记。,第五 生物技术在玉米育种中应用的限制因素,一、转基因玉米的研究方面 1、生物技术研究费用昂贵。 2、缺少有用的基因。 3、基因沉默。,1、生物技术研究费用昂贵。 主要是转化率太低, 转化体系还不是特别稳定, 玉米的基因型限制还仍然是一个难题。,2、缺少有用的基因。 随着分子遗传学研究的发展, 现在育种家能够鉴定任何有用的基因, 并进行定位和分离。,3、基因沉默, 即新插入的基因常常是关闭的。,二、在利用分子标记方面 1、目前发现的可利用的与功能基因紧密连锁的 SSR 标记还很少。 2、自动化程度较低, 所需仪器设备及试剂价格昂贵。 3、人为的读带误差, 影响结果的准确性。,谢 谢！,
