高產玉米種子

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尖端技術:玉米種業的加速度

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尖端技術:玉米種業的加速度

發布日期:2017-11-28 作者:晉中龍生種業 點擊:

   玉米現在已經成為我國的第一大農作物,年播種面積在5.5億畝左右,每年需要雜交玉米種子11億公斤。雜交制種的產量直接影響著我國糧食安全,而雜交種的質量直接影響著品種的聲譽,高質量的種子是保證玉米高產穩產的重要生產資料。

  正如雜交水稻作為一項現代農業高新技術成果,其研究成果的推廣應用,對中國乃至世界產生了廣泛而又深遠的影響。然而,即便是1976年雜交水稻大面積在全國推廣種植時,平均畝產量也就不過500公斤左右。其育種技術從三系配套到兩系雜交,再到超級稻育種,攻克了一個又一個育種和制種難關,最終創造了百畝方畝產1026.7公斤的新紀錄。由此可見,科技是第一生產力,尖端技術對種子質量和作物產量的提高起著關鍵性作用。

  高質量種子如何煉就?

  高質量的種子是保證玉米高產穩產的重要生產資料,其產生是一個系統工程,是親本種子繁殖、生產技術研究、大田制種、種子加工以及貫穿始終的質量監控等所有流程都完美執行的結果。了解國際上通行的種子生產過程,把握關鍵生產技術的每一個環節,先知先行者勝。

  親本種子:

  決定雜交種的純度

  在選育雜交種時,母本和父本分別來自兩個獨立的雜種優勢群。母本群具有植株矮、果穗大、吐絲整齊、吐絲流暢、綜合抗性好等優點,父本群具有植株高、花粉量大、散粉期長等優點。這樣的父母本天生具備易制種、產量高的優勢。

  當一個雜交種表現優秀,獲得上市許可的時候,育種家手里只有少量的親本種子,把這些種子分穗行進行繁殖、鑒定,選擇整齊均勻的穗行混合收獲,產生了育種家種子。育種家種子是未來種子生產的親本源頭,是種子純度的初始決定因素。

  育種家種子交到生產部門后,經過1代擴大繁殖,獲得原原種,原原種在冷庫中可以保存多年。生產部門每年從原原種里面取出來一部分,經過2代隔離繁殖,達到了大田制種需要的種子量,就可以進行雜交種子生產了。原原種的質量控制非常關鍵,在很大程度上決定了雜交種的純度,因此對每一批原原種的純度、凈度、發芽率要做嚴格檢測。

  生產研究:

  高效生產優質種子

  在開始大田制種之前,種子生產部的科學家要進行種子生產研究,目的是回答“如何在指定的制種基地高效地生產優質種子”。這種研究在雜交種上市之前就開始了。對國內的種子公司而言,最好的開始時間是從區試第一年,并且最好在將來的制種基地進行。在大規模制種之前,制種研究工作至少要進行2個~3個季節。

  這些研究分幾個部分。一、親本的制種適合性,就是觀察記載父母本在制種環境下的雌雄穗發育狀況、花期差距和產量性狀。只有產量高、風險低、制種成本低的組合才會被批準上市,并開展進一步的種子生產研究。二、制種技術研究。該部分的工作主要是詳細掌握一個品種父母本的特征、特性、花期、最佳播種時間窗口,以及對溫、光、水的反應等因素,目的是為了調節父母本的播種期保證花期相遇、探討父母本的行比來保證產量、確定高產的種植密度和管理模式。三、制種技術的再優化,研究通過改進各種農藝技術來進一步提高產量、降低成本。

  大田制種:

  隔離和去雄一個不能少

  在掌握了足夠數量的親本和制種技術后,就可以安排大田制種了。這一階段的關鍵技術環節是隔離、去雄和栽培管理。

  隔離是為了減少外來花粉對制種田的污染,保證種子的純度。國際上對玉米種子生產的隔離距離要求是300米,國際種業公司都能嚴格按照這個標準選擇、規劃和種植制種田。

  去雄是拔除母本的雄穗,保證只有父本才能在制種田散粉,生產出雜交種。這項工作的質量取決于田間技術員的管理面積大小、責任心和管理能力。近幾年,大功率智能化去雄機在新疆發展較快,去雄機可以同時操作12行~16行,在每個去雄機械手上安裝紅外探測儀,以準確掌握玉米雄花的高度。去雄機在收到雄花高度的信息后即時調節去雄機械手的位置,從而達到準確去雄又不過分傷害父本植株的目的。

  雄性不育技術:

  種子企業的核心競爭力

  玉米制種時的田間去雄工作耗時費力,去雄不完全或者不及時會影響種子純度,因此開發新型的雄性不育技術對種子公司價值很大。美國先鋒公司經過多年的研究推出了新的種子生產專利技術—SPT。傳統的玉米不育系是由細胞質控制的不育系(CMS),其常用的T-CMS容易受到小斑病的感染而有很大的風險。在新型的SPT技術中,不育性由核基因控制,而其技術的核心是轉基因的保持系,該保持系含有一個可育基因、一個不育基因、一個花粉致死基因、一個來自金魚的熒光標記基因,能夠產生兩種花粉:一種是可育的另一種是不育的。保持系自交后產生不育系和保持系,保持系攜帶有熒光標記基因而呈現出紅色,不育系為正常的黃或淺黃色。在經過特定設計的顏色分離機的篩選后就能夠把兩種種子區分開來。該技術的最大優點是由于不育系是普通的核不育系,不含任何轉基因成分,因此在與正常的非轉基因恢復系交配后產生的雜交種是非轉基因的種子。因此SPT技術是利用轉基因技術來生產非轉基因種子的一個方法(當然也可以用該技術來生產轉基因種子)。SPT技術的另一個優勢是種質資源的保護。在制種基地只有恢復系和不育系,而沒有核心的保持系,這樣就可有效保護該品種的母本自交系不易流失。

  種子加工:

  提升品牌的有力手段

  種子收獲后就進入了種子加工環節。種子加工是指從果穗進廠到成品種子出庫,包含了眾多管理和技術要點。在此不能一一列舉,只講兩個對國內種業公司來說重要的技術:果穗烘干和種子包衣。

  果穗烘干就是直接把制種田收獲的果穗從地頭直接運到工廠,用烘干設備迅速降低種子水分的過程。果穗烘干減少了農戶脫粒造成的機械混雜、提早了種子進廠時間、提高了加工效率。

  種子處理是提高種子質量和價值的另一個秘密武器,可以改善種子的商品性,充分展示種子的增產潛力。國際種業公司密切關注國際農業化工領域的研究進展,通過專門的農藝部門研究適合種植區的殺菌劑和殺蟲劑配方,以及配套的種衣劑技術。種子處理已經成為國際種業公司增加產品差異化、提升品牌的有力手段。

  質量監控:

  控制芽率和純度

  從親本種子繁殖,經大田制種、種子加工,直到成品種子發運出庫,在這個漫長的種子生產流程中,質量監控是貫穿始終的流程。每一份親本種子、每一塊制種田、每一批收獲的雜交種子、經過每步加工的種子都要經過質量監控部門的質量檢測,堅決淘汰不合格的地塊和種子。

  芽率和純度是種子質量的兩個核心指標。

  國際種業公司的芽率檢測方法更簡單、更規范、更容易重復,比國內通行的沙盤法更可靠。除此之外,低溫發芽實驗和加速老化實驗比普通芽率檢測更嚴格、更接近大田實際。所以,國際種業公司的種子在生產中更耐惡劣環境、出苗更整齊。

  育種技術讓制種變得更容易

  趙久然

  玉米品種的核心競爭力主要體現在3個方面,第一個就是易制種,即制種技術簡便易操作,并且制種產量高,容易保證各項質量;第二是大田表現,高產、穩產、多抗、廣適;第三是籽粒商品質好,產品銷路好。按照“高產、優質、多抗、廣適、易制種”這樣一個總體育種目標,選育出符合生產需求、市場競爭力強、綜合農藝性狀優良的玉米大品種。其中,易制種是實現產業化的關鍵環節,因此,一定要在育種過程中考慮制種的問題。

  選育自交系自身產量要高,特別是母本自交系產量一定要高,應該在每畝500公斤以上。在當前按粒包裝銷售的市場需求下,不但要有產量保證,更要注意母本的籽粒不應太大(千粒重300克以下),穗粒數要多(每穗500粒以上);父本應比母本稍高,雄穗分枝多,花粉量大,活力強,散粉持續期長。父母本花期要盡量相近,不應錯期播種時間過長,以及不應有過大的光溫反應,以免容易導致花期不育;母本還應熟期適宜,后期脫水速度較快,容易干燥,種子活力強;耐低溫萌發和拱土能力強。

  利用雙單倍體(DH)育種技術選育出的自交系親本,整齊一致性好,不易發生混雜退化,種性保持時間可更長一些。利用DH技術,還可以對已經混雜退化的親本進行快速純化和優化。

  雄性不育制種技術的利用。利用雄性不育制種技術可以節省人工抽雄的成本(每畝2人工,至少200元以上),并且還可提高種子質量。機械去雄也可以降低人工成本,但目前購置的進口設備都價格高昂,還要求地塊大、土地平坦,同時對種植方式及整齊度等方面也有較高要求,并且還需要多次田間去雄作業以及人工輔助查找。相比來講,雄性不育技術更適合當前需要,目前在生產上采用的主要是C型和S型細胞質雄性不育制種技術。美國先鋒公司已經研發利用核不育智能種子生產(SPT)技術等,我國也已開始積極開展核不育制種技術的研發和利用,目前也取得了很好的進展。

  異交不親和技術的研究與利用。前不久,中國科學院遺傳發育所研究人員首先將這項技術應用在糯玉米上,育成了我國首個異交不親和糯玉米品種,這項技術在制種上也有一定的利用價值和潛力。

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