農(nóng)學(xué)概論第六章種子工程

第四章作物種子與播種技術(shù)第一節(jié)作物育種與良種繁殖第二節(jié)種子檢驗(yàn)與加工第三節(jié)種子萌發(fā)與播種技術(shù)一、作物育種

利用常規(guī)雜交選育或生物技術(shù)手段對(duì)作物進(jìn)行遺傳改良，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)、抗逆境的新品種第一節(jié)作物育種與種子生產(chǎn)植物育種細(xì)胞工程育種誘變育種基因工程育種多倍體育種單倍體育種雜交育種傳統(tǒng)育種方法作物育種方法二、幾種育種方法比較雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種方法親本雜交，后代選擇用射線、激光、化學(xué)藥物處理用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)、用秋水仙素處理幼苗原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異細(xì)胞全能性?xún)?yōu)缺點(diǎn)方法簡(jiǎn)單，可預(yù)見(jiàn)性強(qiáng)，但周期長(zhǎng)加速育種，改良性狀，但有利個(gè)體不多，需大量處理器官大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，但發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低縮短育種年限，但花藥培養(yǎng)成苗率較低基因工程育種與細(xì)胞工程育種細(xì)胞工程育種基因工程育種方法細(xì)胞融合組織培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)原理植物細(xì)胞的全能性遺傳密碼通用性重組DNA優(yōu)缺點(diǎn)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性體細(xì)胞雜種不易穩(wěn)定按人們意愿定向改造生物的性狀

生物安全問(wèn)題親本1親本2親本3親本4親本5親本n

注：代表各親本所具的不同優(yōu)良性狀雜種新品種選擇培育第二節(jié)雜交育種一、雜交育種的基本原理雜交育種的遺傳學(xué)原理雜交育種的育種學(xué)原理雜交育種的遺傳學(xué)原理基因的自由分離規(guī)律基因重組規(guī)律基因連鎖互換規(guī)律細(xì)胞質(zhì)遺傳規(guī)律數(shù)量性狀遺傳雜交育種的育種學(xué)原理1、綜合雙親的優(yōu)良性狀雜交育種的育種學(xué)原理2、產(chǎn)生新的性狀(AAbb)(aaBB)×(AABB)二、親本的選擇根據(jù)育種目標(biāo)選用具有優(yōu)良性狀的品種類(lèi)型作為雜交親本廣泛搜集符合育種目標(biāo)原始材料，精選親本親本應(yīng)盡可能具有較多的優(yōu)良性狀重視選用地方品種親本的一般配合力要高廣精土高親本的選擇原則父母本性狀互補(bǔ)補(bǔ)三、雜交方式和技術(shù)1、單交（singlecross）最簡(jiǎn)單的雜交方式，兩個(gè)親本的雜交方式，又稱(chēng)成對(duì)雜交。乙

（♀）×甲（♂）甲（♀）×乙（♂）互為正反交雜交方式四、雜交后代的選擇無(wú)性繁殖園藝作物雜交后代的選擇只對(duì)雜交的F1進(jìn)行選擇，重點(diǎn)是培育。有性繁殖園藝作物雜交后代的選擇系譜法（pedigreemethod）混合法（bulk-populationmethod）單子傳法（singleseeddescentmethold）1、系譜法

系譜法也也就是連續(xù)單株選擇法，是按上下代的遺傳親緣關(guān)系進(jìn)行選擇的方法，它是自花授粉作物雜種后代最常用的雜交后代選擇方法。親本P1親本P2×入選群體的5-10%F3F1P1P2親本P3親本P4×P3P4F2×××××××√√√√√√自花授粉作物系譜法選擇程序親本P1親本P2×入選群體的5-10%F3××××××F1P1P2親本P3親本P4×P3P4F2×√√√√√√F4略升級(jí)鑒定整齊、優(yōu)良自花授粉作物系譜法選擇程序親本P1親本P2×入選群體的5-10%F3××××××F1P1P2親本P3親本P4×P3P4F2×√√√√√√F4略F5××××CK×自花授粉作物系譜法選擇程序親本P1親本P2×入選群體的5-10%F3××××××F1P1P2親本P3親本P4×P3P4F2×√√√√√√F4略F5××××CK×F6×CK自花授粉作物系譜法選擇程序親本P1親本P2×入選群體的5-10%F3××××××F1P1P2親本P3親本P2×P3P2F2×√√√√√√F4略互為姐妹系互為姐妹系互為姐妹系1·概念利用物理因素（如X射線、r射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）誘導(dǎo)植物發(fā)生基因突變2·方法：輻射誘變、激光誘變、化學(xué)誘變第三節(jié)其他育種方法

誘變育種γ射線ＰDDTT高稈抗銹病

ddTT矮稈抗銹病γ射線Ｐddtt矮稈不抗銹病

ddTT矮稈抗銹病或誘變育種農(nóng)作物黑龍江省農(nóng)科院用輻射方法處理大豆，培育成了“黑農(nóng)五號(hào)”等大豆品種，產(chǎn)量提高了16％，含油量比原來(lái)提高2·5％。太空育種--------利用宇宙射線誘變育種太空辣椒平均單個(gè)重達(dá)500克，果實(shí)中維生素C的含量提高了10%～25%；黃瓜1根達(dá)1米多長(zhǎng)；“航天芝麻1號(hào)”不僅個(gè)大，而且單株蒴果達(dá)98粒以上；水稻蛋白質(zhì)含量可提高8.7%～12%。

誘變育種特點(diǎn)：①提高變異頻率，使后代性狀較快穩(wěn)定②大幅度改良某些性狀③誘發(fā)的個(gè)體產(chǎn)生有利的不多雜交育種誘變育種原理基因重組基因突變方法雜交用物理或化學(xué)方法處理生物優(yōu)點(diǎn)集中不同品種的優(yōu)良性狀于一個(gè)新品種上提高變異頻率，加速育種進(jìn)程，缺點(diǎn)育種時(shí)間長(zhǎng)有利變異少，需大量處理供試材料PDDTT高稈抗銹病×ddtt矮稈易染銹病F1DdTt高稈抗銹病F2ddTt、ddTT矮稈抗銹病自交自交FnddTT矮稈抗銹病∶∶∶單倍體育種DT、dT、Dt、dt花藥離體培養(yǎng)ddTT矮稈抗銹病DT、dT、Dt、dt秋水仙素處理

單倍體幼苗

花粉

純合體植株減數(shù)分裂多倍體育種植物基因工程育種

Plantgeneticengineering基因槍法培育轉(zhuǎn)基因植物

Theuseofgenegunto

producetransgenicplants

農(nóng)桿菌介導(dǎo)植物轉(zhuǎn)基因Agrobacterium-mediatedgenetransfer

Coloniesofagrobacteriumtumorfaciens轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻transgenicBtrice

non-transgenicriceGMBtriceGMBtricenon-transgenicrice“金色水稻”——轉(zhuǎn)基因含類(lèi)胡蘿卜素水稻“Goldenrice”hasbeengeneticallymodifiedtocontainbeta-caroteneOurbodiesusebeta-carotenetomakevitaminA轉(zhuǎn)基因食品

GeneticallyModified(GM)Foods

MorethanhalfoftheAmericancropsofsoybeansandcornwereGMO二、良種繁殖

一個(gè)新品種經(jīng)審定被批準(zhǔn)推廣后，就要不斷進(jìn)行繁殖，并在繁殖過(guò)程中保持其原有的優(yōu)良種性，不斷地生產(chǎn)出大量?jī)?yōu)質(zhì)成本低的種子，供大田生產(chǎn)。

（一）原種

育種家提供的種子一般稱(chēng)為原原種，由原原種生產(chǎn)原種，由原種生產(chǎn)良種。

二、良種繁殖

(二)原種生產(chǎn)中國(guó)主要作物原種生產(chǎn)的方法有：循環(huán)選擇法:自花授粉、常異花授粉作物混系繁殖法:

雜交水稻三系自交選擇法：玉米自交系三系法、二系法等：雜交組合(三)良種的加速繁殖

1.提高繁殖系數(shù)

主要途徑是節(jié)約單位面積的播種量；同時(shí)提高單位面積產(chǎn)量。

2.一年多代繁殖

主要方式是異地或異季繁殖，即選擇光、熱條件可以滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)、發(fā)育所需要的某些地區(qū)，進(jìn)行冬繁或夏繁加代。二、種子工程

中國(guó)新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命，將種子工程作為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)戰(zhàn)略選擇和重點(diǎn)措施，列為農(nóng)業(yè)科技的第一工程。種子工程又叫種子產(chǎn)業(yè)化工程，包括廣義的種子工程和狹義的種子工程。

廣義的種子工程

是指種子“育、繁、加、銷(xiāo)一體化”，要求品種選育、良種繁殖、種子加工、種子檢驗(yàn)、種子銷(xiāo)售部門(mén)即產(chǎn)學(xué)研實(shí)現(xiàn)聯(lián)合，集中優(yōu)勢(shì)人力、財(cái)力，逐步建立由種子公司企業(yè)興辦育種科研的新體制。狹義的種子工程

是指種子加工產(chǎn)業(yè)化，包括種子精選和加工、種子包裝和掛牌、種子包衣等。

生物技術(shù)已應(yīng)用到種子加工上，形成了所謂“人工種子”等新產(chǎn)業(yè)。

人工種子是指將作物的胚或體細(xì)胞包裹處理成“種子”。第二節(jié)種子檢驗(yàn)與加工一、種子的質(zhì)量要求優(yōu)良的種子包括兩方面的含義：1.種子的遺傳性好，產(chǎn)量高，品質(zhì)好。2.種子的質(zhì)量好，播種后發(fā)芽快，苗齊苗壯。優(yōu)良的種子應(yīng)具備以下條件：

純度高、粒大、飽滿(mǎn)、潔凈、發(fā)芽勢(shì)強(qiáng)，發(fā)芽率高，含水量低、整齊均勻、沒(méi)有病蟲(chóng)害。同時(shí)要考慮貯藏時(shí)間的長(zhǎng)短。種子的壽命

是指種子保持萌發(fā)能力的最高年限。種子壽命長(zhǎng)短，因植物種類(lèi)的不同而有差異。農(nóng)作物種子的壽命一般在3—5年。

保持有實(shí)用價(jià)值種子的最高年限稱(chēng)為植物種子的有效年限。通常發(fā)芽率在50％以上的種子為有實(shí)用價(jià)值的種子。種子的有效年限--(有實(shí)用價(jià)值的年限)：

當(dāng)種子發(fā)芽率低于50％時(shí)，不能作為生產(chǎn)用種。作物種類(lèi)壽命(年)利用(年)花生胡蘿卜油菜水稻小麥棉花綠豆1～22532～3381l33225表4-1種子的壽命和利用年限二、種子檢驗(yàn)

種子檢驗(yàn)工作可以保證作物種子的播種質(zhì)量具有較高的水平，使優(yōu)良品種能充分發(fā)揮增產(chǎn)效益。檢驗(yàn)內(nèi)容包括品種品質(zhì)和播種品質(zhì)兩個(gè)方面，檢驗(yàn)方法有田間和室內(nèi)兩種。

1.田間檢驗(yàn)

主要檢驗(yàn)本品種的真實(shí)性和純度，并對(duì)病蟲(chóng)感染程度，雜草和異種作物混入情況進(jìn)行調(diào)查。根據(jù)本品種具有的一些明顯特征，在抽穗至成熟階段進(jìn)行。并根據(jù)種子田面積，選取5—10點(diǎn)，不同作物每點(diǎn)選10—50株檢驗(yàn)。2.室內(nèi)檢驗(yàn)

在種子入庫(kù)、調(diào)運(yùn)或播種前進(jìn)行，以播種品質(zhì)為主。主要項(xiàng)目有七項(xiàng)。（一）品種純度

品種純度指本品種的植株或種子，在田間植株中或收獲種子中所占的百分?jǐn)?shù)。用作種子時(shí)對(duì)品種純度的要求比較高，一般應(yīng)在90％以上，否則易雜交退化。品種純度的檢驗(yàn)

取500—1000粒樣本兩個(gè)，或重量相等(50g)的樣本兩個(gè)，按品種特征逐粒比較,分出本品種種子和異品種種子,計(jì)算本品種種子數(shù)占被檢種子數(shù)的百分率.（二）種子凈度

凈度是指樣本中去掉雜質(zhì)后，留下本作物完好種子重量占樣本重量的百分?jǐn)?shù)。種子凈度又稱(chēng)種子清潔率。（三）種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率

發(fā)芽勢(shì)

表示種子發(fā)芽出苗的整齊程度。用規(guī)定天數(shù)內(nèi)（3-5天）發(fā)芽種子數(shù)占供檢種子總數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示。

發(fā)芽率

則表示能正常發(fā)芽的種子占供試種子的百分?jǐn)?shù)，生活力強(qiáng)的種子發(fā)芽率應(yīng)在90％以上。

將待測(cè)發(fā)芽率的種子從不同部位取樣。取300～500粒種子。每份按100粒等分。分別放在裝有濕砂或棉花的盤(pán)內(nèi)擺均勻，放在適于發(fā)芽的溫度條件下，5-10天時(shí)記錄100粒種子萌動(dòng)和萌發(fā)種子的數(shù)目。發(fā)芽率的測(cè)定

發(fā)芽率是在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的，播種后實(shí)際出苗率受很多因素影響。麥類(lèi)，水稻，玉米等作物的田間出苗率可達(dá)90％左右。而高梁、棉花等易受真菌侵染，使種子腐爛，雖然種子的發(fā)芽率在95％，經(jīng)消毒處理的田間出苗率一般只有75％，未經(jīng)消毒處理的只有50％左右。如果種子發(fā)芽率在60-70％時(shí)，田間出苗率僅有20-25％，這樣的種子生活力弱，不能播種使用。注意：（四）整齊度

種子整齊度是指種子大小的一致性。

80％以上大小相似(麥類(lèi)種子相差0.20—0.25mm范圍以?xún)?nèi))的種子才算整齊的種子。（五）千粒重

千粒重是種子大小和飽滿(mǎn)程度