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第4章 农作物制种概述(3)

2.设置隔离区粮食作物、蔬菜、花卉、牧草无论是异花授粉作物、常异花授粉,还是自花授粉作物,在种子繁育过程中很容易产生天然杂交和混杂,丧失品种原有的特征特性。因此,制种田应该设置隔离区,防止天然杂交。隔离距离因作物不同而异,如虫媒花的葵花、胡萝卜空间隔离距离2000m,紫花苜蓿、草木樨、三叶草、红豆草等豆科牧草,空间隔离距离1000~l200m;风媒花的玉米、羊草、无芒雀麦、披碱草、老芒麦、虫媒花的多种花卉、甜椒、番茄等,空间隔离距离400~500m。

3.栽培管理原种生产要适时播种,合理施肥,中耕除草;防止病虫害等,在生育期间,应在各种性状表现最明显时去杂、去劣,清除病株,并进行单株或株行选择。对于异花授粉的作物,花期应进行1~2次人工辅助授粉,种子收获时注意防止混杂。

§§§第四节良种繁育技术路线

良种又叫生产用种,是由原种繁育而来,直接作为大田栽培的种子。良种应有优良的品种品质(种性和纯度)和播种品质(发芽率、水分、净度、饱满度、健康程度、活力等),质量指标必须达到国家标准。原原种和原种是保持良种品质的基础,良种繁育技术路线是指导良种繁育的基本原则,良种繁育制度是良种繁育技术路线的具体体现。

一、良种繁育技术路线

重复繁殖路线是指生产良种时总是从原原种(育种家种子)开始,到生产出生产用种(良种)为止。下一轮的种子生产仍然重复上次的过程。

重复繁殖路线的每轮的种子生产总是从原原种开始,经几代(一般为1~3代)繁殖,到良种止,种性突变发生的可能性小,自然选择的影响也小。采用这种技术路线,种子群体是不断扩大的过程,几乎不受漂移的影响,除了必要的去杂去劣工作外,不进行人工选择,所以种子的纯度有充分的保证,而且品种的优良种性可以长期保持。

重复繁殖路线是以近代遗传学为理论指导的,它的指导思想是:尽量保持品种原种的优良种性和纯度,把迁移、突变、漂移和选择的不良影响减少到最低程度。重复繁殖路线是在种子生产区域化、专业化、标准化和产品高度商品化条件下形成的,它要求有良好的技术和设备条件,要求有充足的贮藏能力和条件。所以,只能在经济力量强的企业、单位应用。

循环选择路线包括两部分工作:一部分是生产良种,另一部分繁殖原种。它和重复繁殖路线比较,育种单位没有保存原原种的任务,生产原种的任务分散在各级的原(良)种场进行。每一轮的原种生产都是从群体中选择单株开始,所以原种连续生产过程是一个循环选择过程,具体过程见图1-3所示。

循环选择路线对中国的良种生产起到了重要的作用。其理论指导是遗传和变异的辩证观点和生活力学说。这种理论认为,遗传是相对的,而变异是绝对的,而且大多数变异对人们是不利的,所以要进行严格的选优去劣,才能保持和提高种性。生活力学说强调品种内个体间存在一定程度的遗传性差异,所以品种内个体间杂交是提高种性的重要手段。

循环选择路线在生产良种中有积极的作用和意义,但是在每一轮的单株选择中,使品种群体数缩小,无法避免环境影响和取样误差,而原种繁殖世代过多,容易造成种性退化。因此,长期采用循环选择路线繁殖良种,难以保持原品种种性。“大群体、小循环”路线保留了循环选择路线的优点,改造不足,具体做法是扩大选择群体,增加原种数量而减少繁殖世代。

二、良种繁育制度

种子繁育(留种)制度是指为了保证种子质量而建立的不同级别种子生产的程序和技术规程,是良种繁育路线在各种作物的各级种子繁殖中的具体体现,适用于常规品种、杂交品种原种和良种的繁殖。原原种保持着品种的原始典型特性,通常是用原原种经过一个完整的生育周期,严格选择成株繁殖所得。原原种数量少,不直接用于大田生产,只用来繁殖原种,2~3年繁殖一次。原种是由原原种的成株生产,通过去杂去劣,混合繁殖获得,一般3~4年繁殖1次,通常也不直接用于大田生产,而是经过选优株、成株采种或半成株、小株(蔬菜作物)采种,经过去杂去劣生产良种(生产用种)。在良种繁育过程中,各级别种子繁育方式、代数、数量和是否直接用作良种而产生了各级种子繁育制度,或叫繁育程序。

一级种子繁育制度是指制种田由原种繁殖或成株选择繁殖获得的原种,经过选择优良单株,混合脱粒,作为第二年制种田用种,其余的经过去杂去劣,作为良种供应大田生产。

一级种子繁育制度不分原种和良种,即直接由原种混合收获作为良种使用,仅生产一个级别的种子。一级种子繁育制度简单易行,但容易引起品种混杂退化、基因漂移。因为每年大田生产需要大量的种子,用原种直接繁种产量低,要满足大田生产就要选留尽可能多的种株,因而很难坚持严格的选株标准,一代一代繁殖下去必然引起品种退化;由于各地、各年条件、环境的影响,选择的群体不可能足够大,常常会使没有表达的基因丢失,长期繁种,使遗传背景越来越狭窄。所以,一级制种田的种子不能无限期的繁殖,必须在使用几年后,用育种者提供的原种进行更换,以保证生产良种的纯度和种性。蔬菜作物中,叶菜类、白菜甘蓝类、块根茎类等,油料、甜菜等一级种子繁育制度通过成株选择获得下一年制种的原种;粮食、牧草、花卉等通过选株留种获得下一年制种的原种。

当农作物种子繁殖系数较低或用种量大时,为了提高繁殖系数,降低生产成本,则可以采用二级种子繁育制度。即在一级种子田中采用单株选择法收获的种子供给下一年一级种子田繁殖原种用,其余的去杂去劣所获得的种子作为下一年二级种子田用,二级种子田去杂去劣后的种子作大田生产用种,见图1-7、1-8所示。

在蔬菜良种繁育中,有许多种类可以进行成株采种、半成株采种和小株采种。成株采种、半成株采种经过选择留种,有利于保持种性,但种子产量低;小株采种选择性不强,长期采用小株采种,种性容易退化,但制种产量高。因此,生产上多采用成株(大株)采种繁殖原种,用小株采种繁殖良种。在蔬菜二级留种制度中,良种是用原种级种子直接繁育出来,种性纯正;

同时,良种(生产种)又用小株采种方式生产,种子产量高,既满足了大田用种的需要,又减少了原种级种子的用量。由于原种数量少,可以按品种的标准性状进行严格选择,保证原种质量,防止品种退化,有很高的实用价值。因此,二级种子繁育制度是目前制种普遍采用的留种制度。除一级种子繁育制度、二级种子繁育制度外,还有三级种子繁育制度。

§§§第五节农作物制种的涵义、概念和任务制种业是中国20世纪70年代末逐步发展起来的新兴农业产业,是种子产业的重要组成部分。在北方许多地区把制种产业作为当地农业产业中的支柱产业来扶持,制种产业已成为现今农业生产中规模化程度高、操作管理规范、经济效益显著、具有地域特色的农业产业,极大地带动了地方经济的发展。

一、制种的涵义

“制种”在国内外还没有明确的解释,作为一个专业名词来用,出处来源不一。在中国1978年编著的农作物育种、蔬菜育种学中,把杂交种子繁殖统称为制种,自交种子和无性种(苗)子繁殖,有些地区称为采种(多用于蔬菜)、繁种或良种繁育,有些地区称为制种。动物的胚胎繁殖和冷冻移植也称为制种,微生物菌种制备也称为制种。在维普全文期刊数据库中检索1989~2006年的中文期刊中,题名或关键词含“制种”的有6464条,制种内容多涉及大田作物和园艺作物,其次是食用菌和其他微生物,少数词条还涉及林木种苗和动物制种。所以,制种有广泛的涵义和用途。

佟屏亚在《中国种业谁主沉浮》一书中整理的中国种业大事记(1949~2001)中记载:1958年,中国开始实行“四自一辅”即自繁、自选、自留、自用,辅之以调剂的良繁体系;1978年3月,农林部在海南岛三亚召开“全国玉米、高粱、水稻‘三杂’制种和推广”会议;1978年8月,农林部种子管理局在山西省忻县召开“玉米杂交制种质量现场会”;1978年10月,农业部种子管理局在江西省余江县召开“杂交水稻技术现场会”,总结交流杂交水稻制种技术规程。

1981年出版的《作物育种学》(西北农学院主编)中,第四章玉米育种的第十节介绍了玉米良种繁育和制种。可见,国内“制种”一词在1978年最早见著于书面,是指玉米、水稻、高粱等作物杂交种子的繁殖。随着种子产业的发展,制种的内涵和意义已远远超出杂交种子繁育的范畴,制种的含义扩大到粮食作物、棉花、油料、蔬菜、瓜类、牧草、草坪草、花卉、药用植物等,北方把所有进行的种子生产都统称为制种。一般情况下,制种是繁育良种(生产用种)的过程,在严格隔离、选择等条件下,制种也是繁殖原种(自交系、不育系、保持系、恢复系等)的过程。

二、制种的概念

根据种子生产实践,本书给制种初步定义为:制种是指由种子公司或品种持有者,根据植物的生长发育特性和对环境条件的要求,选择适宜的繁种基地,组织管理生产单位或农户,按照种子生产技术操作规程,获得优质、高产良种的过程。

制种是种子产业化——育、繁、推、销的关键环节,不仅承担着迅速繁殖新品种种子,保持品种纯度和种性的任务,而且是对人员(技术员和农户)、技术(操作规程)、栽培(技术措施落实)、种子(种子质量指标)等一系列过程的管理。因此,制种是融种子生产、企业管理和作物栽培管理技术为一体的系统工程。

三、农作物制种技术的内容和任务

农作物制种是种子学的组成部分,侧重于种子生产理论和应用技术。基础理论包括农作物制种的基本原理—近亲繁殖、纯系学说与常规品种及亲本繁殖的关系,杂种优势利用与杂交品种繁殖的关系,良种繁育程序、制度等。应用技术包括常规种制种,杂交种制种,亲本自交系繁殖,雄性不育系、保持系、恢复系繁殖,雌性系繁殖等,也包括制种涉及的农业生态环境保护等问题。可见,农作物制种技术是直接为种子生产服务的应用技术。

农作物制种技术的主要任务是为种子生产提供科学的理论依据和先进的制种技术,以最大限度地提高作物制种产量和质量。农作物制种的任务有以下几方面:

(1)根据纯系学说、杂种优势和其他遗传育种理论,阐明各类作物常规制种和杂交制种的技术路线、方法,为制种制定科学的技术规程。

(2)根据良种繁育体系、繁育制度,制定各种作物原种、良种繁育程序,繁殖优质原种、良种,满足生产需要。

(3)根据作物特征特性,阐明作物生长发育对环境条件的要求,为制种基地的选择、土地准备、栽培管理、发育调控、授粉操作、种子收获等技术环节制定合理措施。

四、农作物制种技术与种子学及其他学科的关系

农作物制种技术是建立在种子学及其他农业学科基础上,是种子学的重要组成部分,以种子繁育理论为基础,种子生产为主,又独立成为体系。学习农作物制种技术,需要在植物学、植物生理学、农业生态学、土壤学、耕作学、作物(农作物、蔬菜、瓜类、牧草、花卉等)栽培、遗传育种、植物保护、种子学、种子贮藏加工等知识的基础上,才能更好地学习掌握这门技术,充分发挥在制种实践中的指导作用。农作物制种的理论技术也有利于促进作物栽培技术、品种选育水平的提高,从而更好地为农业生产服务。

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