农学概论第六章种子工程

1、第一节第一节 作物育种与良种繁殖作物育种与良种繁殖第二节第二节 种子检验与加工种子检验与加工第三节第三节 种子萌发与播种技术种子萌发与播种技术一、作物育种一、作物育种 利用常规杂交选育或生物技术手段对利用常规杂交选育或生物技术手段对作物进行遗传改良，获得高产、优质、抗作物进行遗传改良，获得高产、优质、抗病虫、抗逆境的新品种病虫、抗逆境的新品种第一节第一节 作物育种与种子生产作物育种与种子生产二、几种育种方法比较二、几种育种方法比较 杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种多倍体育种多倍体育种单倍体育种单倍体育种方法方法亲本杂交，后代亲本杂交，后代选择选择用射线、激光、用射线、激光、化学药物处理化学药物

2、处理用秋水仙素处理用秋水仙素处理萌发的种子或幼萌发的种子或幼苗苗花药离体培养、花药离体培养、用秋水仙素处理用秋水仙素处理幼苗幼苗原理原理基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异染色体变异染色体变异细胞全能性细胞全能性优缺优缺点点方法简单，可预方法简单，可预见性强，但周期见性强，但周期长长加速育种，改良加速育种，改良性状，但有利个性状，但有利个体不多，需大量体不多，需大量处理处理器官大，营养物器官大，营养物质含量高，但发质含量高，但发育延迟，结实率育延迟，结实率低低缩短育种年限，缩短育种年限，但花药培养成苗但花药培养成苗率较低率较低基因工程育种与细胞工程育种细胞工程育种细胞工程育种基

3、因工程育种基因工程育种方法方法细胞融合细胞融合组织培养组织培养转基因技术转基因技术原理原理植物细胞的全能性植物细胞的全能性遗传密码通用性遗传密码通用性重组重组DNADNA优缺点优缺点克服远缘杂交不亲和克服远缘杂交不亲和性性体细胞杂种不易稳定体细胞杂种不易稳定按人们意愿定向改造按人们意愿定向改造生物的性状生物的性状 生物安全问题生物安全问题亲本1亲本2亲本3亲本4亲本5亲本n杂种新品种选择培育一、杂交育种的基本原理一、杂交育种的基本原理w 杂交育种的遗传学原理杂交育种的遗传学原理w 杂交育种的育种学原理杂交育种的育种学原理杂交育种的遗传学原理杂交育种的遗传学原理v基因的自由分离规律基因的自由分离

4、规律v基因重组规律基因重组规律v基因连锁互换规律基因连锁互换规律v细胞质遗传规律细胞质遗传规律v数量性状遗传数量性状遗传杂交育种的育种学原理杂交育种的育种学原理杂交育种的育种学原理杂交育种的育种学原理(AAbb)(aaBB)(AABB)二、亲本的选择二、亲本的选择&广泛搜集符合育种目标原始材料，精选亲本&亲本应尽可能具有较多的优良性状&重视选用地方品种&亲本的一般配合力要高广精土高亲本的选择原则&父母本性状互补补三、杂交方式和技术1、 单交（单交（single cross） 最简单的杂交方式，两个亲本的杂交方式，最简单的杂交方式，两个亲本的杂交方式，又称

5、成对杂交。又称成对杂交。乙 （ ）甲（ ）甲（ ）乙 （ ）互为正反交 杂交方式四、杂交后代的选择四、杂交后代的选择v无性繁殖园艺作物杂交后代的选择 只对杂交的F1进行选择，重点是培育。v有性繁殖园艺作物杂交后代的选择 系谱法（pedigree method） 混合法（bulk-population method） 单子传法（single seed descent methold）1、系谱法、系谱法 系谱法也也就是连续单株选择法，是按系谱法也也就是连续单株选择法，是按上下代的遗传亲缘关系进行选择的方法，上下代的遗传亲缘关系进行选择的方法，它是自花授粉作物杂种后代最常用的杂交它是自花授粉作物杂种

6、后代最常用的杂交后代选择方法。后代选择方法。亲本P1P2入选群体的5-10%P1P2亲本P3P4P3P4 自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1P2入选群体的5-10% P1P2亲本P3P4P3P4略升级鉴定整齐、优良自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1P2入选群体的5-10% P1P2亲本P3P4P3P4略 CK自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1P2入选群体的5-10% P1P2亲本P3P4P3P4略CKCK自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1P2入选群体的5-10% P1P2亲本P3P2P3P2略互为姐妹系互为姐妹系互为姐妹系1概念利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝

7、酸、硫酸二乙酯等）诱导植物发生基因突变2方法：辐射诱变、激光诱变、化学诱变 高秆抗锈病矮秆抗锈病矮秆不抗锈病矮秆抗锈病农作物黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆，培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16，含油量比原来提高25。太空育种-利用宇宙射线诱变育种太空辣椒平均单个重达500克，果实中维生素C的含量提高了10%25%；黄瓜1根达1米多长；“航天芝麻1号”不仅个大，而且单株蒴果达98粒以上；水稻蛋白质含量可提高8.7%12%。 诱变育种特点：提高变异频率，使后代性状较快稳定大幅度改良某些性状诱发的个体产生有利的不多杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种原原理理基因重组基因重组基因突变基因突变方

8、方法法杂交杂交用物理或化学方法处理用物理或化学方法处理生物生物优优点点集中不同品种的优良性集中不同品种的优良性状于一个新品种上状于一个新品种上提高变异频率，加速育提高变异频率，加速育种进程，种进程，缺缺点点育种时间长育种时间长有利变异少，需大量处有利变异少，需大量处理供试材料理供试材料P DDTT高秆抗锈病 ddtt矮秆易染锈病F1 DdTt高秆抗锈病F2 ddTt、ddTT矮秆抗锈病自交 自 交 Fn ddTT矮秆抗锈病DT、dT、Dt、dt花药离 体培养 ddTT矮秆抗锈病DT、dT、Dt、dt秋水仙 素处理 单倍体 幼苗 花粉 纯合体 植株减数分裂 植物基因工程育种植物基因工程育种Pla

9、nt genetic engineering基因枪法培育转基因植物The use of gene gun toproduce transgenic plants Agrobacterium-mediated gene transferww w Colonies of agrobacterium tumorfaciens转基因抗虫水稻 transgenic Bt rice non-transgenic riceGM Bt riceGM Bt ricenon-transgenic rice“Golden rice” has been genetically modified to contain

10、beta-carotene Our bodies use beta-carotene to make vitamin AGenetically Modified (GM) Foods More than half of the American crops of soybeans and corn were GMO二、良种繁殖二、良种繁殖 一个新品种经审定被批准推广后，一个新品种经审定被批准推广后，就要不断进行繁殖，并在繁殖过程中保就要不断进行繁殖，并在繁殖过程中保持其原有的优良种性，不断地生产出大持其原有的优良种性，不断地生产出大量优质成本低的种子，供大田生产。量优质成本低的种子，供大田生产

11、。 （一）原种（一）原种 育种家提供的种子一般称为育种家提供的种子一般称为原原原种原种，由原原种生产，由原原种生产原种原种，由原种，由原种生产生产良种良种。 二、良种繁殖二、良种繁殖 ( (二二) ) 原种生产原种生产 中国主要作物原种生产的方法有：中国主要作物原种生产的方法有：循环选择法循环选择法: : 自花授粉、常异花授粉作物自花授粉、常异花授粉作物混系繁殖法混系繁殖法: : 杂交水稻三系杂交水稻三系自交选择法自交选择法：玉米自交系：玉米自交系三系法、二系法等三系法、二系法等：杂交组合：杂交组合( (三三) )良种的加速繁殖良种的加速繁殖 1.提高繁殖系数提高繁殖系数 主要途径是节约单位面

12、积的播种量；同时提高单位面积产量。 2.一年多代繁殖一年多代繁殖 主要方式是异地或异季繁殖，即选择光、热条件可以满足作物生长、发育所需要的某些地区，进行冬繁或夏繁加代。二、种子工程二、种子工程 中国新的农业技术革命，将种中国新的农业技术革命，将种子工程作为发展农业生产的一项战子工程作为发展农业生产的一项战略选择和重点措施，列为农业科技略选择和重点措施，列为农业科技的第一工程。种子工程又叫种子产的第一工程。种子工程又叫种子产业化工程，包括业化工程，包括广义的种子工程广义的种子工程和和狭义的种子工程狭义的种子工程。 广义的种子工程 是指种子“育、繁、加、销一体化”，要求品种选育、良种繁殖、种子加工

13、、种子检验、种子销售部门即产学研实现联合，集中优势人力、财力，逐步建立由种子公司企业兴办育种科研的新体制。狭义的种子工程 是指种子加工产业化，包括种子精选和加工、种子包装和挂牌、种子包衣等。 生物技术已应用到种子加工生物技术已应用到种子加工上，形成了所谓上，形成了所谓“人工种子人工种子”等等新产业。新产业。 人工种子人工种子是指将作物的胚或是指将作物的胚或体细胞包裹处理成体细胞包裹处理成“种子种子” 。第二节第二节 种子检验与加工种子检验与加工一、种子的质量要求一、种子的质量要求优良的种子包括两方面的含义：优良的种子包括两方面的含义：1.1.种子的种子的遗传性好，产量高，品质好。遗传性好，产量

14、高，品质好。2.2.种子的种子的质量好，播种后发芽快，苗质量好，播种后发芽快，苗 齐苗壮。齐苗壮。优良的种子应具备以下条件优良的种子应具备以下条件： 纯度高、粒大、饱满、洁净、纯度高、粒大、饱满、洁净、发芽势强，发芽率高，发芽势强，发芽率高， 含水量低、含水量低、整齐均匀、没有病虫害。同时要考整齐均匀、没有病虫害。同时要考虑贮藏时间的长短。虑贮藏时间的长短。种子的寿命种子的寿命 是指种子保持萌发能力的最高年限。 种子寿命长短，因植物种类的不同而有差异。农作物种子的寿命一般在35年。 保持有实用价值种子的最高年限保持有实用价值种子的最高年限称为植物种子的有效年限。称为植物种子的有效年限。 通常发

15、芽率在通常发芽率在5050以上的种子为以上的种子为有实用价值的种子。有实用价值的种子。种子的有效年限种子的有效年限- ( (有实用价值的年限有实用价值的年限) )： 当种子发芽率低于当种子发芽率低于5050时，不能时，不能作为生产用种。作为生产用种。作物种类作物种类寿命寿命(年年)利用利用(年年)花花 生生胡萝卜胡萝卜油油 菜菜水水 稻稻小小 麦麦棉棉 花花绿绿 豆豆1225323381l33225表4-1 种子的寿命和利用年限二、种子检验二、种子检验 种子检验工作可以保证作物种子的播种质量具有较高的水平，使优良品种能充分发挥增产效益。检验内容包括品种品质和播种品质两个方面，检验方法有田间和室

16、内两种。 1.1.田间检验田间检验 主要检验本品种的真实性和纯度，主要检验本品种的真实性和纯度，并对病虫感染程度，杂草和异种作物混并对病虫感染程度，杂草和异种作物混入情况进行调查。入情况进行调查。 根据本品种具有的一些明显特征，根据本品种具有的一些明显特征，在抽穗至成熟阶段进行。并根据种子田在抽穗至成熟阶段进行。并根据种子田面积，选取面积，选取5 51010点，不同作物每点选点，不同作物每点选10105050株检验。株检验。2.2.室内检验室内检验 在种子入库、调运或播种前进行，在种子入库、调运或播种前进行，以播种品质为主。以播种品质为主。 主要项目有七项。主要项目有七项。（一）品种纯度（一）

17、品种纯度 品种纯度指本品种的植株或种品种纯度指本品种的植株或种子，在田间植株中或收获种子中所子，在田间植株中或收获种子中所占的百分数。占的百分数。 用作种子时对品种纯度的要求用作种子时对品种纯度的要求比较高，一般应在比较高，一般应在9090以上，否则以上，否则易杂交退化易杂交退化。品种纯度的检验品种纯度的检验 取取50050010001000粒样本两个，或重粒样本两个，或重量相等量相等(50g)(50g)的样本两个，按品种特的样本两个，按品种特征逐粒比较征逐粒比较, ,分出本品种种子和异品分出本品种种子和异品种种子种种子, ,计算本品种种子数占被检种计算本品种种子数占被检种子数的百分率子数的百

18、分率. .（二）种子净度二）种子净度 净度净度是指样本中去掉杂质后，是指样本中去掉杂质后，留下本作物完好种子重量占样本重留下本作物完好种子重量占样本重量的百分数。种子净度又称种子清量的百分数。种子净度又称种子清洁率。洁率。（三）种子的发芽势和发芽率（三）种子的发芽势和发芽率 发芽势发芽势 表示种子发芽出苗的整齐表示种子发芽出苗的整齐程度。用规定天数内（程度。用规定天数内（3-5天天）发芽种子）发芽种子数占供检种子总数的百分数表示。数占供检种子总数的百分数表示。 发芽率发芽率 则表示能正常发芽的种子则表示能正常发芽的种子占供试种子的百分数，生活力强的种子占供试种子的百分数，生活力强的种子发芽率应

19、在发芽率应在9090以上。以上。 将待测发芽率的种子从不同部位取样。将待测发芽率的种子从不同部位取样。取取300300500500粒种子。每份按粒种子。每份按100100粒等分。分粒等分。分别放在装有湿砂或棉花的盘内摆均匀，放别放在装有湿砂或棉花的盘内摆均匀，放在适于发芽的温度条件下，在适于发芽的温度条件下，5-105-10天时天时记录记录100100粒种子萌动和萌发种子的数目。粒种子萌动和萌发种子的数目。发芽率的测定发芽率的测定 发芽率是在实验室测定的，播种后实际发芽率是在实验室测定的，播种后实际出苗率受很多因素影响。麦类，水稻，玉米出苗率受很多因素影响。麦类，水稻，玉米等作物的田间出苗率可

20、达等作物的田间出苗率可达90左右。而高梁、左右。而高梁、棉花等易受真菌侵染，使种子腐烂，虽然种棉花等易受真菌侵染，使种子腐烂，虽然种子的发芽率在子的发芽率在95，经消毒处理的田间出苗，经消毒处理的田间出苗率一般只有率一般只有75，未经消毒处理的只有，未经消毒处理的只有50左右。如果种子发芽率在左右。如果种子发芽率在60-70时，田间出时，田间出苗率仅有苗率仅有20-25，这样的种子生活力弱，不，这样的种子生活力弱，不能播种使用。能播种使用。 注意：注意：种子整齐度是指种子大小的一致性。种子整齐度是指种子大小的一致性。 8080以上大小相似以上大小相似( (麦类种子相差麦类种子相差0.200.2

21、00.25mm0.25mm范围以内范围以内) )的种子才算整齐的的种子才算整齐的种子。种子。 千粒重是种子大小和饱满程度的综千粒重是种子大小和饱满程度的综合指标。合指标。 在检验过净度的种子中，随机抽取在检验过净度的种子中，随机抽取两份种子。一般小麦、水稻每份两份种子。一般小麦、水稻每份10001000粒，粒，玉米玉米500500粒，棉花、花生粒，棉花、花生100100粒。称取种粒。称取种子重量取平均值为该作物种子的千粒重。子重量取平均值为该作物种子的千粒重。 以感染病虫害植株数或种子数占供检作物总株数或种子总数的百分数表示。可在田间和室内进行。 取种子20-50粒，磨碎，混匀，取两份各5g左

22、右，置于105烘箱中3-4小时，达恒重后计算含水量百分率。 三、种子的精选加工三、种子的精选加工 预清是清除含量比较多的一些杂质，预清是清除含量比较多的一些杂质，如颖壳、荚壳，茎、叶、芒以及其它可如颖壳、荚壳，茎、叶、芒以及其它可堵塞输送带和筛孔的杂物，使预清后的堵塞输送带和筛孔的杂物，使预清后的种子，能顺利的输送入各种精选机械。种子，能顺利的输送入各种精选机械。 ( (二二) ) 干燥干燥 预清后的种子如水分比安全贮藏水分预清后的种子如水分比安全贮藏水分高出高出3，在气候潮湿的地区和条件下，在气候潮湿的地区和条件下，应进行干燥。种子干燥一般使用干燥的热应进行干燥。种子干燥一般使用干燥的热空气

23、。空气温度越高，相对湿度越低，种空气。空气温度越高，相对湿度越低，种子干燥越快。但最高的安全温度是多少，子干燥越快。但最高的安全温度是多少，应考虑以下一些因素：应考虑以下一些因素： 1生理特性生理特性 2化学成分化学成分 3原始含水量原始含水量 1 1种子的生理特性种子的生理特性 刚收获的种子，含水量较高，大部刚收获的种子，含水量较高，大部分尚处在后熟阶段，生理作用旺盛，对分尚处在后熟阶段，生理作用旺盛，对温度敏感，干燥速度应慢些，即应采用温度敏感，干燥速度应慢些，即应采用较低的温度。较低的温度。2 2种子的化学成分种子的化学成分 淀粉类种子，组织结构较疏松，传湿力较强，可用较高温度干燥； 蛋

24、白质类种子，结构致密，传湿力弱，且种皮易失水破裂，应低温慢速干燥。 油料作物种子, 脂肪为不亲水物质，可以用较高温度，但由于种皮松脆，易破裂，所以温度也不能太高。3 3种子的原始含水量种子的原始含水量 原始含水量是决定种子对温度敏原始含水量是决定种子对温度敏感性的主要因素之一，原始含水量越感性的主要因素之一，原始含水量越高，对温度越敏感，要求的安全温度高，对温度越敏感，要求的安全温度越低。越低。 一般认为一般认为4545以下的温度是安全的。以下的温度是安全的。( (三三) ) 基本清选基本清选 基本清选和预清类似，作用是除基本清选和预清类似，作用是除去种子中的杂质，但更精细，更彻底，去种子中的

25、杂质，但更精细，更彻底，可将杂草种子，其它作物种子，破碎可将杂草种子，其它作物种子，破碎种子和其它比较轻的夹杂物清选掉。种子和其它比较轻的夹杂物清选掉。(四四) 分级分级 经过预清和基本清选的种子，一些经过预清和基本清选的种子，一些小粒，秕粒已除去，但种子大小仍不一小粒，秕粒已除去，但种子大小仍不一致。分级就是除去大于或小于需要的种致。分级就是除去大于或小于需要的种子，并且除去机械损伤和其它损伤的种子，并且除去机械损伤和其它损伤的种子。子。 (五五) 拌药拌药 药剂拌种的作用在于：药剂拌种的作用在于：1. 防止种子表面的或土壤中的病菌和害虫，防止种子表面的或土壤中的病菌和害虫，如腥黑穗病，枯萎

26、病，金针虫等。如腥黑穗病，枯萎病，金针虫等。2. 有些内吸药剂能被幼苗吸收，可防除种有些内吸药剂能被幼苗吸收，可防除种子内部的病菌，如散黑穗病。子内部的病菌，如散黑穗病。3. 防治由空气传染的病害，如叶霉病。防治由空气传染的病害，如叶霉病。 种子拌药要求用量要精确，种子拌药要求用量要精确，种子含水量应小于种子含水量应小于16%，拌药后，拌药后贮藏时间一般不宜超过一个季度，贮藏时间一般不宜超过一个季度，贮藏温度不能过高，有毒药剂应贮藏温度不能过高，有毒药剂应加进颜料以便识别。加进颜料以便识别。四、种子包衣技术四、种子包衣技术 种子包衣种子包衣是在种子外表均匀地包上是在种子外表均匀地包上一层药膜，

27、药膜含农药、肥料、植物生长一层药膜，药膜含农药、肥料、植物生长调节剂等物质，能起到杀菌杀虫和促进生调节剂等物质，能起到杀菌杀虫和促进生长等作用。包衣所用的药膜称为长等作用。包衣所用的药膜称为种衣剂种衣剂。 处理后的种子具有明显的增产增效作处理后的种子具有明显的增产增效作用，且包衣后种子一般为警戒红色。用，且包衣后种子一般为警戒红色。（一）（一） 种衣剂的作用与功能种衣剂的作用与功能 1. 有效防控作物苗期病虫害有效防控作物苗期病虫害2. 促控幼苗生长，提高作物产量促控幼苗生长，提高作物产量 3. 节省种子和农药，提高经济效益节省种子和农药，提高经济效益4. 减少环境污染减少环境污染5. 促使良

28、种标准化、丸粒化和商品化促使良种标准化、丸粒化和商品化 种衣剂对苗期病虫害防治效果在种衣剂对苗期病虫害防治效果在 70% - 90%70% - 90%。 而一般农药效果为而一般农药效果为3030 - 60%- 60%。 1. 有效防控作物苗期病虫害有效防控作物苗期病虫害2. 促控幼苗生长，提高作物产量促控幼苗生长，提高作物产量 使用包衣后的种子，粮食作物可使用包衣后的种子，粮食作物可增产增产1010左右，棉花增产左右，棉花增产1515左右，左右，花生可增产花生可增产2020左右。左右。3. 节省种子和农药，提高经济效益节省种子和农药，提高经济效益 包衣种子可实行精量播种，保证全苗壮苗。包衣后可

29、节约种子1/3。同时，种衣剂的药效可维持40-60天，可减少用药量和用药次数，节约劳动力。 包衣种子投入和产出比约为：包衣种子投入和产出比约为： 1 1：10-8010-804. 4. 减少环境污染减少环境污染 采用种子包衣，将高毒农药包于采用种子包衣，将高毒农药包于膜内，使之低毒化，减少发生毒害的可膜内，使之低毒化，减少发生毒害的可能性，并使苗期喷药方式改为隐蔽式，能性，并使苗期喷药方式改为隐蔽式，药效较长，苗期基本不需再施农药，减药效较长，苗期基本不需再施农药，减少了用药剂量和次数，从而减少了环境少了用药剂量和次数，从而减少了环境污染污染5. 促使良种标准化、丸粒化和商品化促使良种标准化、

30、丸粒化和商品化 使用种子包衣技术要求对种子预先使用种子包衣技术要求对种子预先进行精选分级，选用籽粒饱满、生活力进行精选分级，选用籽粒饱满、生活力强的种子进行包衣处理。既保证了良种强的种子进行包衣处理。既保证了良种的标准化，也杜绝了粮种不分，有效地的标准化，也杜绝了粮种不分，有效地防止种子经营中假劣种子的流通，从而防止种子经营中假劣种子的流通，从而加速了种子产业化的进程。加速了种子产业化的进程。（二）（二） 种衣剂的成分和特点种衣剂的成分和特点 1. 活性部分活性部分 对种子和作物起作用的对种子和作物起作用的物质。主要有农药、微肥、生长调节剂物质。主要有农药、微肥、生长调节剂和微生物等和微生物等 2.非活性部分非活性部分 用于保持种衣剂的化用于保持种衣剂的化学和物理性状的辅助物质。包括成膜学和物理性状的辅助物质。包括成膜剂、悬浮剂、抗冻剂、防腐剂、渗透剂、悬浮剂、抗冻剂、防腐剂、渗透剂剂, ,扩散剂、酸度调整剂、胶体保护剂、扩散剂、酸度调整剂、胶体保护剂、粘度稳定剂及警戒色料等。粘度稳定剂及警戒色料等。 种衣剂的关键在于其成膜性。种衣剂的关键在于其成膜性。 良好的成膜剂能使种衣剂包在种良好的成膜剂能使种衣剂包在种子上迅速固化成膜，包衣均匀，不脱子上迅速固化成膜，包衣均匀，不脱落，不粘