玉米種子生產(chǎn)學(xué)教案

1、玉米種子生產(chǎn)學(xué)教案兩個(gè)方面:一 玉米雜交種子生產(chǎn)技術(shù)二 生物技術(shù)在玉米種子生產(chǎn)中的應(yīng)用我國(guó)玉米種植區(qū)劃 從所周知. 今后玉米種子生產(chǎn)的主要方向是“雙高單交種”.一高是:制種者大田制種產(chǎn)量高二高是:種植戶大田生產(chǎn)產(chǎn)量高.同時(shí)單交種相對(duì)于三交種、雙交種或者說(shuō)頂交種而言,制種方法較簡(jiǎn)單,時(shí)間較短.玉米雜交種子生產(chǎn)主要步驟: 一 .隔離區(qū)的設(shè)置 二.調(diào)節(jié)父母本播期,確保花期相遇 三.確定父母本行比四.花期調(diào)節(jié) 五.嚴(yán)格去雜去劣 六、母本去雄 七、加強(qiáng)人工輔助授粉 八、分收分藏 隔離區(qū)的設(shè)置 一 .隔離區(qū)的設(shè)置 1.1.空間隔離 自交系至少500米，雜交種至少300米，在多風(fēng)地區(qū)，下風(fēng)處或地勢(shì)低洼處，應(yīng)

2、適當(dāng)加大隔離區(qū)。 1. 2.屏障隔離 山嶺、房屋、林帶以及高稈作物等自然障礙物1.3.生育期隔離 錯(cuò)期播種,使其花期與臨近其他玉米品種錯(cuò)開,以達(dá)到安全隔離的目的 2.隔離區(qū)的數(shù)目 隔離區(qū)的數(shù)目因繁殖類別而不同。配制單交種，需設(shè)置3個(gè)；配制三交種應(yīng)設(shè)置5個(gè)隔離區(qū)；配制雙交種應(yīng)設(shè)置7個(gè)隔離區(qū). 二.調(diào)節(jié)父母本播期,確?；ㄆ谙嘤?1.同期播種 雙親花期相同或母本花期比父本早 2-3天，同期播種 2. 錯(cuò)期播種(花期相差在5天以上) 2.1: “寧可母等父，不要父等母”的原則 花絲的生活力一般可以保持6-7天，而父本散粉時(shí)間較短，一般4-5天，同時(shí)花粉在田間僅能存活數(shù)小時(shí)。2.2雙親花期相差的天數(shù)并不

3、等于播種期相差的天數(shù) 早播的親本，由于前期溫度低，生長(zhǎng)慢，所以錯(cuò)期的天數(shù)應(yīng)比花期相差的天數(shù)多幾天，一般是父母本播期相差的天數(shù)是花期相差天數(shù)的2倍，如果雙親花期相差6-7天，則播期要錯(cuò)開12-14天。 三.確定父母本行比 確定行比的原則 在確保母本開花時(shí)有足夠的花粉供應(yīng)的前提下，盡可能增加母本行數(shù)，以提高產(chǎn)量。通常單交種制種時(shí)的父、母本行比為1：4或2：8，雙交種制種為1：46。如果父本花粉量大時(shí)可采用1：68，增產(chǎn)效果明顯。四.花期調(diào)節(jié) 4.1母本早于父本的調(diào)節(jié)方法 A .加強(qiáng)父本水肥管理，促進(jìn)父本生長(zhǎng)； B.推遲母本去雄時(shí)間，等到將要散粉時(shí)才去雄，以延緩雌穗生長(zhǎng)，但要特別注意母本去雄時(shí)間，以

4、免散粉影響種子質(zhì)量；C.母本吐絲過(guò)早的采取剪花絲。 D.剝?nèi)ツ副镜谝粋€(gè)雌穗，重施速效肥，促進(jìn)第二個(gè)雌穗的迅速生長(zhǎng)。 4.2 父本早于母本的調(diào)節(jié)方法 A.加強(qiáng)母本水肥管理；B.提早母本去雄，當(dāng)雄穗尖剛露出頂葉就拔掉，必要時(shí)在雄穗未露出頂葉時(shí)，把雄穗連同1-2片葉一起拔掉，使養(yǎng)分集中到雌穗上，以便提早3-5天吐絲；C.如母本苞葉過(guò)多，吐絲偏晚，則剪去母本苞葉以促進(jìn)母本提早吐絲。五.嚴(yán)格去雜去劣 去雜去劣的時(shí)期 A.苗期 結(jié)合間苗、定苗，根據(jù)幼苗的長(zhǎng)相，長(zhǎng)勢(shì)，葉色，葉形等拔除雜苗。 B.拔節(jié)期 據(jù)株高、株型、 葉色、葉形等拔除雜苗。 C.抽雄散粉前 去雜去劣的關(guān)鍵時(shí)期，根據(jù)株型，植株高矮，雄穗形狀，

5、花藥和花絲的顏色等性狀進(jìn)行鑒別，發(fā)現(xiàn)雜株、劣株，徹底拔除，田間去雜必須在抽穗散粉前完成，以免雜株在隔離區(qū)內(nèi)傳播散粉。 D. 收獲后脫粒前 根據(jù)不同自交系的穗型，粒型，粒色和穗軸色等性狀，除去雜穗。六、母本去雄 “及時(shí)、徹底、干凈”的原則。 及時(shí)是指母本雄穗剛露出頂葉而尚未散粉時(shí)及時(shí)拔除; 徹底是指把制種區(qū)所有母本的雄穗一株不漏地全部拔除; 干凈是指母本的每個(gè)雄穗不留分枝，拔除干凈。 七、加強(qiáng)人工輔助授粉 制種花期相遇不好或在開花階段氣候條件不利授粉時(shí)，人工輔助授粉的增產(chǎn)效果更加顯著。人工輔助授粉的時(shí)間一般在上午8-11時(shí)，待露水干后散粉最多時(shí)進(jìn)行，人工拉繩，人工輔助授粉應(yīng)在玉米散粉期進(jìn)行4-5

6、次，以提高結(jié)實(shí)率 。 八、分收分藏 分收 先收父本，再收母本，要特別注意不要錯(cuò)行收獲。落在地上的果穗如不能分清父、母本，應(yīng)收作糧食處理。 分藏 運(yùn)回的果穗要嚴(yán)格分堆分曬，去雜穗、劣穗脫粒；種子裝袋時(shí)，包裝袋的里外均應(yīng)放置標(biāo)簽，注明雜交種的名稱，純度級(jí)別，收獲時(shí)間，制種單位等，登記后專庫(kù)貯放，專人保管，定期檢查。 存在的問(wèn)題: 隨著近些年來(lái)的發(fā)展,玉米在制種的過(guò)程中存在的問(wèn)題也逐漸體顯了出來(lái).特別是雜交玉米制種. 主要表現(xiàn)在以下四個(gè)主面:問(wèn)題1： 種質(zhì)基礎(chǔ) 推廣雜交種明顯提高了玉米生產(chǎn)水平但玉米生產(chǎn)和育種研究所依賴的種質(zhì)基礎(chǔ)越來(lái)越狹窄問(wèn)題2： 群體改良 重視輪回選擇方法，忽視種質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)普遍采

7、用群體內(nèi)改良，忽視群體間改良未形成雜種優(yōu)勢(shì)群和模式問(wèn)題 3： 二環(huán)系選擇 與輪回選擇的原理一致二環(huán)系育種的效率并不總是很高，原因是擾亂了親本的遺傳關(guān)系用兩個(gè) SCA 很高的自交系雜交，選系效率低 利用困難 問(wèn)題 4： 選配雜交組合 雜交本身并不產(chǎn)生雜種優(yōu)勢(shì)雜種優(yōu)勢(shì)取決于親本材料的遺傳組成和遺傳距離二 生物技術(shù)在玉米種子生產(chǎn)中的應(yīng)用主要內(nèi)容第一 細(xì)胞工程第二 染色體工程第三 基因工程第四 分子標(biāo)記第五 生物技術(shù)在玉米育種中應(yīng)用的限制 因素第一 細(xì)胞工程一、細(xì)胞工程概念 以細(xì)胞為基本單位 ,在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細(xì)胞的某些生物學(xué)特性按人們的意志發(fā)生改變 ,從而改良生物品種和創(chuàng)造新品種

8、 ,加速動(dòng)物或植物個(gè)體的繁殖 ,或獲得某些有用的物質(zhì)的過(guò)程。二、細(xì)胞工程核心技術(shù) 細(xì)胞或組織培養(yǎng)是其核心技術(shù)。 玉米組織和細(xì)胞培養(yǎng)及再生目的是讓外植體能夠高效地誘導(dǎo)出愈傷組織， 建立高效的體細(xì)胞再生體系，從而為玉米的細(xì)胞工程遺傳改良，基因工程遺傳轉(zhuǎn)化和染色體工程單倍體育種研究創(chuàng)造有利的條件。三、玉米細(xì)胞工程研究進(jìn)展 LaRue 在 1949年用甜玉米的胚乳做外植體 ,首次誘導(dǎo)出愈傷組織 ,但最終未獲得再生植株。1975 年 ,Green 和 Phillips，獲得再生植株。第二 染色體工程一、染色體工程 包括染色體操作和染色體組操作。 染色體操作指按設(shè)計(jì)有計(jì)劃削減、添加和代換同種或異種染色體的

9、方法和技術(shù)。 染色體組操作指通過(guò)染色體組單純的數(shù)量變化或不同染色體組的合并、拆開等變化來(lái)改變生物體的遺傳。 在玉米種子生產(chǎn)上目前應(yīng)用最多的是單倍體育種。二、單倍體育種途徑 主要包括孤雄生殖、孤雌生殖、Stock6單倍體技術(shù)。 1、孤雄生殖 一般采用花粉培養(yǎng) ,該方法要經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)的過(guò)程 ,先誘導(dǎo)愈傷組織 ,再分化形成再生植株 。2、孤雌生殖通常有兩種方法: 一是離體子房培養(yǎng) , 二是誘導(dǎo)孤雌生殖(整株) 。 誘導(dǎo)手段包括遠(yuǎn)緣雜交誘導(dǎo)、輻射誘導(dǎo)、化學(xué)藥劑誘導(dǎo)等。3、Stock6單倍體育種技術(shù) （1） Stock6 1950年,Edward H. Coe Jr.博士發(fā)現(xiàn)一個(gè)紫色糊粉層玉米自交系,自

10、交后代產(chǎn)生的單倍體占2.52%。這些單倍體植株矮小,葉片較窄而直立,具斑馬狀或白色條紋,雄花穗不育。1956 年 Coe 將該系命名為Stock6。 （2）標(biāo)記基因 為便于鑒定單倍體胚或胚乳,Coe 利用回交方法把 R-nj 基因?qū)隨tock6。R-nj 基因?yàn)轱@性,使籽粒胚芽尖端和籽粒頂部的糊粉層帶紫色。3、Stock6單倍體育種技術(shù)（3）原理 選擇受精:即 Stock6 花粉粒中的 2個(gè)精核 在受精過(guò)程中運(yùn)行的速度不同往往形成2種不同的單受精形式。 只需2 3 代就可育出新自交系， 與基礎(chǔ)材料雜交時(shí)，必須用Stock6作父本；雜交穗數(shù)一般100穗以上,以保證單倍體的發(fā)生率。三、單倍體育種

11、應(yīng)用存在問(wèn)題：1、基因的重組率低 ,難以獲得有效的基因型;2、得到的種子發(fā)芽率低 ,成苗率更低;3、孤雌生殖后代的有效快速鑒定等問(wèn)題。第三 基因工程一、基因工程概念 指運(yùn)用限制性內(nèi)切核酸酶、連接酶等酶類將不同DNA進(jìn)行體外切割、連接構(gòu)成重組 DNA ,再將重組DNA經(jīng)生物介導(dǎo)或直接導(dǎo)入等轉(zhuǎn)移方法引入受體細(xì)胞進(jìn)行克隆、表達(dá) ,從而改變生物遺傳性以創(chuàng)造生物新種質(zhì) ,或通過(guò)大量擴(kuò)增為人類提供有用產(chǎn)品等的技術(shù)。 其核心技術(shù)是轉(zhuǎn)基因技術(shù)。二、玉米轉(zhuǎn)基因技術(shù)1、農(nóng)桿菌 Ti 質(zhì)粒介導(dǎo)的載體轉(zhuǎn)化技術(shù);2、利用基因槍導(dǎo)入轉(zhuǎn)化技術(shù)；3、PEG 等的 DNA 直接導(dǎo)入轉(zhuǎn)化技術(shù)；4、花粉管通道的轉(zhuǎn)化技術(shù)；5、子房注

12、射的轉(zhuǎn)化技術(shù)。三、玉米基因工程應(yīng)用1、培育抗病蟲的轉(zhuǎn)基因玉米。2、培育抗除草劑的轉(zhuǎn)基因玉米。3、培育抗旱、抗寒等抗逆性轉(zhuǎn)基因玉米。4、培育高淀粉、高蛋白、高氨基酸等優(yōu)良品質(zhì)玉米。四、玉米基因工程展望1、加強(qiáng)遺傳工程的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究； 2、做好有用基因的分離, 載體系統(tǒng)的尋找、選擇和構(gòu)建, 建立和逐步完善應(yīng)用技術(shù)研究；3、提高玉米轉(zhuǎn)基因的轉(zhuǎn)化率, 完善玉米轉(zhuǎn)基因的技術(shù)體系。第四 分子標(biāo)記一、分子標(biāo)記技術(shù)1、RFLP (限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性)2、RAPD (隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA)3、STS (微衛(wèi)星多態(tài)性分析)4、SSR (微衛(wèi)星標(biāo)記又稱簡(jiǎn)單重復(fù)序列)4、AFLP(擴(kuò)增片段長(zhǎng)度勻態(tài)性)一、分子標(biāo)記在玉米育種中的應(yīng)用1、利用分子標(biāo)記劃分雜種優(yōu)勢(shì)群2、利用分子標(biāo)記輔助育種(MAS)3、利用分子標(biāo)記建立植物品種的指紋圖譜 4、利用分子標(biāo)記探尋優(yōu)良基因資源。二、分子標(biāo)記在玉米育種 生產(chǎn)應(yīng)用中存在問(wèn)題1、構(gòu)建玉米分子遺傳飽和圖譜;2、探索基因型與表現(xiàn)型之間的關(guān)系 ,進(jìn)行更多重要農(nóng)藝性狀基因的精細(xì)定位;3、探索分子標(biāo)記與常規(guī)育種的有效結(jié)合途徑;4、探索自動(dòng)化程度高 ,價(jià)格低廉的新分子標(biāo) 記。第五 生物技術(shù)在玉米育種中應(yīng)用的限制因素一、轉(zhuǎn)基因玉米的研究方面1、生物技術(shù)研究費(fèi)用昂貴。2、缺少有用的基因。3、基因沉默。1、生物技術(shù)研究費(fèi)用昂貴。 主要