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[尖端技术]:中国玉米种业的加速度

 2014-11-24 10:14:53 浏览量:2

玉米现在已经成为我国的第一大农作物,年播种面积在5.5亿亩左右,每年需要杂交玉米种子11亿公斤。杂交制种的产量直接影响着我国粮食安全,而杂交种的质量直接影响着品种的声誉,高质量的种子是保证玉米高产稳产的重要生产资料。

    正如杂交水稻作为一项现代农业高新技术成果,其研究成果的推广应用,对中国乃至世界产生了广泛而又深远的影响。然而,即便是1976年杂交水稻大面积在全国推广种植时,平均亩产量也就不过500公斤左右。其育种技术从三系配套到两系杂交,再到超级稻育种,攻克了一个又一个育种和制种难关,最终创造了百亩方亩产1026.7公斤的新纪录。由此可见,科技是第一生产力,尖端技术对种子质量和作物产量的提高起着关键性作用。

高质量种子如何炼就?

    郭仁峻 卢洪

    高质量的种子是保证玉米高产稳产的重要生产资料,其产生是一个系统工程,是亲本种子繁殖、生产技术研究、大田制种、种子加工以及贯穿始终的质量监控等所有流程都完美执行的结果。了解国际上通行的种子生产过程,把握关键生产技术的每一个环节,先知先行者胜。

    亲本种子:

    决定杂交种的纯度

    在选育杂交种时,母本和父本分别来自两个独立的杂种优势群。母本群具有植株矮、果穗大、吐丝整齐、吐丝流畅、综合抗性好等优点,父本群具有植株高、花粉量大、散粉期长等优点。这样的父母本天生具备易制种、产量高的优势。

    当一个杂交种表现优秀,获得上市许可的时候,育种家手里只有少量的亲本种子,把这些种子分穗行进行繁殖、鉴定,选择整齐均匀的穗行混合收获,产生了育种家种子。育种家种子是未来种子生产的亲本源头,是种子纯度的初始决定因素。

    育种家种子交到生产部门后,经过1代扩大繁殖,获得原原种,原原种在冷库中可以保存多年。生产部门每年从原原种里面取出来一部分,经过2代隔离繁殖,达到了大田制种需要的种子量,就可以进行杂交种子生产了。原原种的质量控制非常关键,在很大程度上决定了杂交种的纯度,因此对每一批原原种的纯度、净度、发芽率要做严格检测。

    生产研究:

    高效生产优质种子

    在开始大田制种之前,种子生产部的科学家要进行种子生产研究,目的是回答“如何在指定的制种基地高效地生产优质种子”。这种研究在杂交种上市之前就开始了。对国内的种子公司而言,最好的开始时间是从区试第一年,并且最好在将来的制种基地进行。在大规模制种之前,制种研究工作至少要进行2个~3个季节。

    这些研究分几个部分。一、亲本的制种适合性,就是观察记载父母本在制种环境下的雌雄穗发育状况、花期差距和产量性状。只有产量高、风险低、制种成本低的组合才会被批准上市,并开展进一步的种子生产研究。二、制种技术研究。该部分的工作主要是详细掌握一个品种父母本的特征、特性、花期、最佳播种时间窗口,以及对温、光、水的反应等因素,目的是为了调节父母本的播种期保证花期相遇、探讨父母本的行比来保证产量、确定高产的种植密度和管理模式。三、制种技术的再优化,研究通过改进各种农艺技术来进一步提高产量、降低成本。

    大田制种:

    隔离和去雄一个不能少

    在掌握了足够数量的亲本和制种技术后,就可以安排大田制种了。这一阶段的关键技术环节是隔离、去雄和栽培管理。

    隔离是为了减少外来花粉对制种田的污染,保证种子的纯度。国际上对玉米种子生产的隔离距离要求是300米,国际种业公司都能严格按照这个标准选择、规划和种植制种田。

    去雄是拔除母本的雄穗,保证只有父本才能在制种田散粉,生产出杂交种。这项工作的质量取决于田间技术员的管理面积大小、责任心和管理能力。近几年,大功率智能化去雄机在新疆发展较快,去雄机可以同时操作12行~16行,在每个去雄机械手上安装红外探测仪,以准确掌握玉米雄花的高度。去雄机在收到雄花高度的信息后即时调节去雄机械手的位置,从而达到准确去雄又不过分伤害父本植株的目的。

    雄性不育技术:

    种子企业的核心竞争力

    玉米制种时的田间去雄工作耗时费力,去雄不完全或者不及时会影响种子纯度,因此开发新型的雄性不育技术对种子公司价值很大。美国先锋公司经过多年的研究推出了新的种子生产专利技术—SPT。传统的玉米不育系是由细胞质控制的不育系(CMS),其常用的T-CMS容易受到小斑病的感染而有很大的风险。在新型的SPT技术中,不育性由核基因控制,而其技术的核心是转基因的保持系,该保持系含有一个可育基因、一个不育基因、一个花粉致死基因、一个来自金鱼的荧光标记基因,能够产生两种花粉:一种是可育的另一种是不育的。保持系自交后产生不育系和保持系,保持系携带有荧光标记基因而呈现出红色,不育系为正常的黄或浅黄色。在经过特定设计的颜色分离机的筛选后就能够把两种种子区分开来。该技术的最大优点是由于不育系是普通的核不育系,不含任何转基因成分,因此在与正常的非转基因恢复系交配后产生的杂交种是非转基因的种子。因此SPT技术是利用转基因技术来生产非转基因种子的一个方法(当然也可以用该技术来生产转基因种子)。SPT技术的另一个优势是种质资源的保护。在制种基地只有恢复系和不育系,而没有核心的保持系,这样就可有效保护该品种的母本自交系不易流失。

    种子加工:

    提升品牌的有力手段

    种子收获后就进入了种子加工环节。种子加工是指从果穗进厂到成品种子出库,包含了众多管理和技术要点。在此不能一一列举,只讲两个对国内种业公司来说重要的技术:果穗烘干和种子包衣。

    果穗烘干就是直接把制种田收获的果穗从地头直接运到工厂,用烘干设备迅速降低种子水分的过程。果穗烘干减少了农户脱粒造成的机械混杂、提早了种子进厂时间、提高了加工效率。

    种子处理是提高种子质量和价值的另一个秘密武器,可以改善种子的商品性,充分展示种子的增产潜力。国际种业公司密切关注国际农业化工领域的研究进展,通过专门的农艺部门研究适合种植区的杀菌剂和杀虫剂配方,以及配套的种衣剂技术。种子处理已经成为国际种业公司增加产品差异化、提升品牌的有力手段。

    质量监控:

    控制芽率和纯度

    从亲本种子繁殖,经大田制种、种子加工,直到成品种子发运出库,在这个漫长的种子生产流程中,质量监控是贯穿始终的流程。每一份亲本种子、每一块制种田、每一批收获的杂交种子、经过每步加工的种子都要经过质量监控部门的质量检测,坚决淘汰不合格的地块和种子。

    芽率和纯度是种子质量的两个核心指标。

    国际种业公司的芽率检测方法更简单、更规范、更容易重复,比国内通行的沙盘法更可靠。除此之外,低温发芽实验和加速老化实验比普通芽率检测更严格、更接近大田实际。所以,国际种业公司的种子在生产中更耐恶劣环境、出苗更整齐。

育种技术让制种变得更容易

    赵久然

    玉米品种的核心竞争力主要体现在3个方面,第一个就是易制种,即制种技术简便易操作,并且制种产量高,容易保证各项质量;第二是大田表现,高产、稳产、多抗、广适;第三是籽粒商品质好,产品销路好。按照“高产、优质、多抗、广适、易制种”这样一个总体育种目标,选育出符合生产需求、市场竞争力强、综合农艺性状优良的玉米大品种。其中,易制种是实现产业化的关键环节,因此,一定要在育种过程中考虑制种的问题。

    选育自交系自身产量要高,特别是母本自交系产量一定要高,应该在每亩500公斤以上。在当前按粒包装销售的市场需求下,不但要有产量保证,更要注意母本的籽粒不应太大(千粒重300克以下),穗粒数要多(每穗500粒以上);父本应比母本稍高,雄穗分枝多,花粉量大,活力强,散粉持续期长。父母本花期要尽量相近,不应错期播种时间过长,以及不应有过大的光温反应,以免容易导致花期不育;母本还应熟期适宜,后期脱水速度较快,容易干燥,种子活力强;耐低温萌发和拱土能力强。

    利用双单倍体(DH)育种技术选育出的自交系亲本,整齐一致性好,不易发生混杂退化,种性保持时间可更长一些。利用DH技术,还可以对已经混杂退化的亲本进行快速纯化和优化。

    雄性不育制种技术的利用。利用雄性不育制种技术可以节省人工抽雄的成本(每亩2人工,至少200元以上),并且还可提高种子质量。机械去雄也可以降低人工成本,但目前购置的进口设备都价格高昂,还要求地块大、土地平坦,同时对种植方式及整齐度等方面也有较高要求,并且还需要多次田间去雄作业以及人工辅助查找。相比来讲,雄性不育技术更适合当前需要,目前在生产上采用的主要是C型和S型细胞质雄性不育制种技术。美国先锋公司已经研发利用核不育智能种子生产(SPT)技术等,我国也已开始积极开展核不育制种技术的研发和利用,目前也取得了很好的进展。

    异交不亲和技术的研究与利用。前不久,中国科学院遗传发育所研究人员首先将这项技术应用在糯玉米上,育成了我国首个异交不亲和糯玉米品种,这项技术在制种上也有一定的利用价值和潜力。

    (作者系北京市农林科学院玉米中心主任)

玉米育种增速3倍

    玉米单倍体育种技术是一种快速获得玉米自交系的新方法,其显著特点是能大大缩短自交系的选育时间。利用常规育种方法一般要经过6代~7代(3年~4年时间),而利用单倍体技术只需2代(1年时间)就可以得到自交系。目前,该项技术在山东登海种业股份有限公司已做为主要的育种技术。

    2007年,登海种业与中国农业大学进行玉米单倍体育种合作,由中国农业大学提供“高诱5号”诱导系及技术指导。目前,公司已建设单倍体育种技术平台,年获得自交800个。

    单倍体育种(haploidbreeding)是植物育种手段之一。即利用植物组织培养技术(如花药离体培养等)诱导产生单倍体植株,再通过某种手段使染色体组加倍(如用秋水仙素处理),从而使植物恢复正常染色体数。单倍体是具有体细胞染色体数为本物种配子染色体数的生物个体。

此条信息来自种子供应_种子采购_种子批发价格_种子招商加盟-中国种子交易网http://newzhongzi.99114.com/


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