种子生产原理与方法
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生物育种的原理与方法生物育种是指通过选择优良品种进行繁殖,以改良农业生产中的植物和动物的遗传特性,提高产量、抗病性及品质等方面的目标。
在实现农业可持续发展和粮食安全方面,生物育种起着至关重要的作用。
本文将从生物育种的原理和方法两个方面进行阐述。
一、生物育种的原理生物育种的原理主要涉及遗传学中的选择、杂交和变异三个基本原理。
(一)选择原理选择是通过选取具有优良遗传特性的个体,使其后代中所含的有利基因频率增大,从而提高整个种群中有利基因的占比。
选择的方法包括家族选择、单株选择和群体选择。
家族选择在亲代间进行,通过育种人员对亲代进行淘汰和选优,使子代中有利基因得到遗传并累积。
单株选择是在同一族群中通过独立选择的方法取消了亲代的亲缘关系,使有利基因在子代中得到自由地互相组合。
群体选择是将亲代群体作为一个整体进行选择,通过挑选出群体中具有高产、抗病、抗逆等有利性状的个体进行繁殖。
(二)杂交原理杂交是利用不同类型的优良基因通过异系亲本组合,产生优质的后代。
通过杂交可以使有利基因得到合理组合,增加杂种优势,提高种质利用率。
常见的杂交方法有自交系杂交、亲本杂交和细胞杂交等。
自交系杂交是指选取自交系作为父本,在与其他自交系异交产生的优势种的基础上进行杂交。
亲本杂交是指选取不同基因型的亲本进行杂交,以获得亲本间产生的优势后代。
细胞杂交是将雄性或雌性生殖细胞与另一种或相同种的配子体或胚胎进行细胞间或细胞与胚胎之间的杂交。
(三)变异原理变异是指物种个体之间存在的遗传差异,通过保留并合理利用其差异性,进一步推进育种工作。
变异的形式包括自然变异和诱变两种类型。
自然变异是自然界个体之间因遗传差异而呈现的一种现象,为育种工作提供了丰富的遗传资源。
诱变是指通过物理、化学或生物学等手段使物种产生一定程度的突变,进而创造新的基因型。
二、生物育种的方法生物育种的方法主要包括群体选择、亲本选择、育种中的交配、选择和回交、创新杂交等。
(一)群体选择群体选择是通过对种群群体中一定数量的个体进行选择,以提高群体遗传水平。
第一节蔬菜种子生产的遗传学原理一、蔬菜种子的繁殖方式与种子的生产种子生产的目的:获得遗传纯度高和播种品质好的种子应用于生产。
(一)有性繁殖:由雌雄配子结合形成合子,在经过细胞分裂、分化、生长、发育,产生后代的繁殖方式。
如:十字花科蔬菜、茄子、番茄、辣椒等以种子播种的作物。
(二)无性繁殖:不经过雌雄配子结合而产生后代的繁殖方式,如:嫁接、扦插、组培快繁等。
马铃薯、甘薯、大蒜、生姜、山药、菊芋、藕等有性繁殖蔬菜的授粉方式:自花授粉:由同一朵花内的雌雄蕊授粉、结实的方式,自然异交率0~4%。
主要蔬菜,芸豆、豌豆、番茄、茄子等异花授粉:由不同植株花朵的花粉进行传粉而繁殖后代方式,自然异交率95%以上。
主要蔬菜,大葱、胡萝卜、瓜类、十字花科蔬菜等常异花授粉:以自花授粉为主但有相当高的异花授粉率(5-50%)的一类蔬菜。
主要蔬菜,辣椒、芥菜、蚕豆等二、品种的混杂与退化(一)发育学上的变异种子生产的不同世代在不同的环境条件下进行,由于所处的土壤、肥力、气温、光周期、海拔高度等不同条件,作为对不同生长条件的反应,不同世代间便会产生发育学上的差异,从而失去原品种的典型性,造成品种退化。
(二)机械混杂即在种子生产、加工、贮藏及包装运输过程中,在繁殖的品种内人为因素混入了其他品种造成的混杂现象。
(三)生物学混杂由于繁殖品种与其他品种或作物类型间发生天然杂交引起的品种混杂。
(四)自然突变作物在繁殖过程中总会有一定的自然变异发生,微小的变异频率很高,但是不易被发现,微小的变异累积到一定程度时,便会加快品种的退化速度,失去原品种的典型性。
(五)品种本身的遗传性变化任何高纯度的品种,其群体的基因型都不是一个,品种就是多基因型的复合群体,品种表型大体一致,但是基因型却是不同的。
(六)病害的选择性影响无性繁殖的作物表现突出,如感染上病毒、真菌、细菌性病害退化非常快。
种子繁殖作物由于病害的生理小种的变化造成基因型的变化,使品种失去原品种的典型性而退化。
种子生产原理与技术种子是植物的繁殖材料,具有遗传的特征。
为了获得优质的种植材料,种子生产至关重要。
种子生产的原理和技术涉及到种子的收集、储存、处理和繁殖等方面。
首先,种子生产的原理包括遗传和环境因素。
种子的优良品质与植物的遗传特征密切相关。
通过对优秀母本和父本的选择和配对,可以获得具有优异性状的新品种。
同时,种子生产的环境因素也对种子质量产生重要影响。
光照、温度、湿度和土壤等环境条件的合理控制,可以促进种子的生长和繁殖。
因此,种子生产中需要综合考虑遗传和环境因素。
其次,种子生产技术主要包括以下几个环节:收集、储存、处理和繁殖。
收集是指从优良的母本植物中采集成熟的种子。
在收集过程中,需要注意避免病虫害的侵袭,避免杂种的混入。
收集到的种子应该进行标记,并及时进行下一步的处理。
储存是指将收集到的种子保存在适当的环境条件下。
种子的储存有两个目的:一是为了保持种子质量,避免种子的老化和变质;二是为了延长种子的保藏期,提高种子的利用率。
一般来说,种子的储存温度要低于种子的冷杉温度,在干燥的环境中保存。
同时,种子的储存容器要密封,以避免空气和水分对种子的影响。
种子处理是指对种子进行加工处理,以提高其萌发率和种子质量。
常用的种子处理方法有种皮剥离、种子消毒和萌发促进剂处理等。
种皮剥离可以促进种子的萌发,种子消毒可以杀灭种子表面的病菌和真菌,萌发促进剂可以提高种子的发芽能力。
种子繁殖是种子生产的最终目的,也是种子生产的核心环节。
种子繁殖包括人工授粉和种子培育两个步骤。
人工授粉是通过人工的方式将父本的花粉传递到母本的花蕾上,以实现种子的形成。
种子培育是指对受精后的种子进行培育和培育。
种子的培育涉及到营养物质和培养基的供应,温度和湿度的控制,以及病虫害的防治。
在种子生产过程中,需要依靠科学的原理和先进的技术,合理管理和操作。
只有这样,才能获得高质量的种子,为农业生产提供良好的种植材料。
《种子生产原理与方法》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务种子是一切生物技术改良作物品种的物质载体。
种子生产是实现优良品种价值和栽培技术效果的重要环节。
种子生产原理与方法课程在作物学学科人才培养方案中处于作物遗传育种和作物栽培两个二级学科的交叉点,对于全面掌握作物科学知识具有不可或缺的作用。
学生通过学习本课程后,在素质、知识和能力方面应当达到以下要求:全面了解种子生产的任务和内容以及我国和世界先进国家种子生产体系的发展;深刻理解种子生产的基本原理,品种审定和品种保护的过程及两者区别;基本掌握自花授粉、异花授粉、常异花授粉作物常规品种原种生产和大田用种生产技术,不同繁殖方式杂交种亲本原种生产和一代杂种种子生产技术,无性繁殖作物原种生产和大田用种生产技术。
DNA分子技术在种子生产中的应用。
为独挡一面地指导农作物原种和大田用种生产实践,并参与国际竞争奠定坚实的基础。
三、学时分配四、教学内容及教学要求绪论一了解种子生产的概念,种子生产在农业生产中的重要意义。
二理解种子生产的任务,包括新品种的普及更换和已退化推广品种种子的更新;种子生产主要任务是生产原种种子和大田用种种子,包括常规品种原种生产和大田用种生产,杂种品种亲本原种生产和杂种一代大田用种种子生产。
三掌握品种在植物学上的三性和社会学上的三性概念,掌握植物学上的种子概念和农业生产上的种子概念。
四了解世界种子生产体系的发展规律;了解中国种子生产体系的演变过程和美国种子生产体系的发展历史以及世界种业的发展趋势。
习题:1 种子生产的任务和主要内容。
2 我国种子生产体系发展的4个阶段。
第一章种子生产的基本理论第一节植物繁殖方式与遗传特点一、有性繁殖方式及其遗传特性1.自花授粉植物及其遗传特点2.异花授粉植物及其遗传特点3.常异花授粉植物及其遗传特点二、无性繁殖方式及其遗传特点1.营养体繁殖及其遗传特点2.无融合生殖及其遗传特点本节重点是理解各种繁殖方式作物由其遗传特点所决定的群体遗传组成。
\种子生产技术与原理一、绪论1.列出世界十大种业公司名称?中国十大种业公司?a、世界著名10大种子公司1、杜邦(Dupout),美国农化巨头,在世界500强排第47位,主要从事农业、医药等领域的生物技术产品研制和开发。
1999年以77亿美元兼并了世界排名第一的种子公司--美国先锋种子公司,开始涉足种业,仍为世界第一大种子公司,2000年种子销售额为19.38亿美元,主要种子业务是玉米种子,约占全球杂交玉米种子市场的43%,其他种子业务有大豆、小麦、高粱、向日葵、紫花苜蓿等。
2、孟山都(Momsanto),美国农化公司,1998年兼并美国嘉吉公司国际种子业务,成为世界第二大种子公司,2000年种子销售额为16亿美元。
主要种子业务是棉花、大豆、玉米种子。
3、先正达(Syngenta),1999年瑞士诺华公司与Anglo-Swedish AstraZeneca分别合并他们的农化业务而创建的新公司,是世界第三大种子公司,2000年种子销售额为9.58亿美元,主要种子业务为蔬菜种子。
4、利马格兰(Limagrain),法国农业合作组织,传统种子公司,是世界第四大种子公司和世界最大的蔬菜种子公司,2000年的种子销售额为6.22亿美元。
2000年与德过KWS公司共同兼并了美国大湖种子公司的玉米和大豆种子业务。
5、圣尼斯(Seminis),墨西哥最大的种子公司,世界第五大种子公司,主要种子业务是瓜果、蔬菜种子,占世界蔬菜种子市场的20%,2000年种子销售额为4.74亿美元。
6、埃德瓦塔(Advanta),1996年由荷兰Royal VanderHaveGroup和英国Zeneca Seeds 两个公司合并而成,世界第六大种子公司,主要种子业务是油菜、向日葵种子,2000年种子销售额为3.73亿美元。
7、道化工(Dow),美国化工公司,1998年收购Mycogen,2000年收购嘉吉公司在美国和加拿大的杂交种子业务,世界第七大种子公司,主要种子业务有玉米、高粱、大豆等种子。
2000年种子销售额为3.5亿美元。
8、KWS AG公司,德国传统种子公司,世界第八大种子公司,2000年与法国的利马格兰种子公司一道收购了美国大湖种子公司在北美的玉米和大豆种子业务,2000年的种子销售额为3.32亿美元。
9、Delta & Pine Land 公司,美国种子公司,是世界最大的棉花种子公司,2000年种子销售额达到3.01亿美元,排名世界第九。
10、Aventis 公司1999年由德国Hoechst AG和法国的Rhone Poulence合并而成,世界第四大蔬菜种子公司,2000年种子销售额为2.67亿美元,排名世界第十。
b、中国种业十大品牌:1.中国种子集团公司2.辽宁东亚种业有限公司3.山东登海种业股份有限公司4.北京奥瑞金种业股份有限公司5.北京德农种业有限公司6.山西屯玉种业科技股份有限公司7.四川国豪种业有限公司8.黑龙江北大荒种业集团有限公司9.合肥丰乐种业股份有限公司10.袁隆平农业高科技股份有限公2.中国种业与世界种业的差距有哪些?产业规模小、商业化育种滞后、技术推广和营销服务水平低等制约中国种业发展的根本问题一直没有解决。
面对孟山都、杜邦、先正达等国际种业巨头悉数入华的强势竞争,中国种业发展已经到了十分危急的时刻目前全国持证种子企业有6900多家,其中育繁推一体化企业有91家,销售额累计200多亿元;前50家企业市场占有率占30%以上;作为世界第二大种子需求国,我国常年用种量为300亿公斤,价值600亿元。
但是,我国的大豆种子对外依存度高达70%至80%,外国企业已开始对我国的玉米种子市场实施战略布局,“洋种子”占据高端蔬菜种子50%以上的市场份额。
隆平高科前总裁刘石说,中国作为第二大农业国,却无一家能够进入世界前15名的种子企业,在研发、生产、营销等环节都存在人才、科技、理念的滞后问题。
3.农业种子一般可归纳为哪三大类型?农业种子一般可归纳为三大类型:a真种子,即植物学上所称的种子,它是由母株花器中的胚珠发育而来。
如豆类、棉花、油菜、烟草等作物的种子.b 植物学上的果实,内含一粒或多粒种子,外部则由子房壁发育的果皮包围。
如禾本科作物的小麦、黑麦、玉米、高粱和谷子的种子都属颖果;荞麦、向日葵、苎麻和大麻等的种子是瘦果;甜菜的种子是坚果等.c营养器官,主要包括根、茎及其变态物的自然无性繁殖器官,如甘薯的块根、马铃薯的块茎、甘蔗的茎节芽和葱、蒜的鳞茎、某些花卉的叶片等.4.品种的种子生产按照哪四级进行?• 育种家种子生产• 基础种子生产• 合格种子生产• 大田用种生产5.育种家种子的概念?育种家种子是指由育种者育成品种的原始种子。
育种家种子的生产是在育种者亲自掌握和指导下进行的一个世代(原原种)或者两个世代(原种)的高纯度的种子生产。
育种家种子的一般标准为:1. 性状典型一致,生长整齐一致,纯度高;2. 生长势、抗逆性、丰产性等不降低,杂交种亲本原种的配合力要保持原有水平,或者略有提高;3. 种子的播种品质要求成熟充分,净度、粒重、容重、发芽率要高,种子无病虫危害。
6.种子认证的概念以及国际最权威的种子认证机构有哪些?种子认证:是依据种子认证方案,由认证机构确认并通过颁发认证证书和认证标识来证明某一种子批符合相应的规定要求的活动。
通过上述活动生产出来的种子称为认证种子。
国际上公认的最具权威的种子认证机构:OECD :Organisationfor Economic Co-operation and Development(经济合作与发展组织)AOSCA:Association of Official Seed Certifying Agencies(北美官方种子认证机构)EEC:European Economic Community (欧洲经济共同体)第一章:种子生产的基本原理1.依据植物的繁殖方式、遗传基础、育种特点和商品种子特点和利用方式进行分类的品种有哪几类?潘家驹教授:依据植物的繁殖方式、遗传基础、育种特点和商品种子生产特点和利用方式进行分类:纯系品种、杂交品种、群体品种和无性系品种。
景士西教授:按照品种群体内的遗传同型和异型以及个体遗传的纯合性和杂合兴把品种分为:同型纯合、同型杂合、异型纯合、异型杂合。
2.纯系品种的概念?(一)纯系品种(又称定型品种)纯系品种(pure-line cultivar)是指生产上利用的遗传基础相同、基因型纯合的植物群体,是由杂交组合及突变中经系谱法选育而成。
3.品种混杂退化的概念?品种混杂和退化是两个既相互联系又相互区别的概念。
品种混杂(varietal complexity)是指在一个品种群体中混有各种异型株(其他植物或品种的种子或植株),造成品种纯度降低的现象。
品种退化(varietal deterioration)表现为原有种性变劣,优良性状部分或全部丧失,生活力和产量下降,品质变劣,以致降低或丧失原品种在生产上的利用价值。
混杂了的品种,势必导致其种性的退化;而退化了的品种,植株高矮不齐,性状不一致,也会加剧品种的混杂。
在植物生产中,品种混杂退化是经常发生和普遍存在的现象。
因此,必须采取适当措施,防止品种混杂退化,充分发挥良种在生产中的作用。
而要做到这一点,必须充分了解品种混杂退化的原因。
4.品种防杂保纯措施?•对植物品种进行防杂保纯、提纯复壮,是防止其混杂退化的有效途径。
防杂保纯涉及良种繁育的各个环节,必须高度重视,认真做好下列工作:1.严格种子繁育规则,防止机械混杂2.严格隔离,防止生物学混杂3.去杂去劣,正确选择4.选用或创造适合种性的生育条件5.用优质种苗定期更新生产用种5.自花授粉植物遗传特点?自花授粉植物(self-pollination plant)是指同一朵花的花粉传授到同朵花的雌蕊柱头上进行授粉、受精而繁殖后代的植物,又称自交植物,如小麦、水稻、大麦、豆类、花生、大麻、烟草、亚麻、茄子、番茄、辣椒等花器特点:这类植物都是雌雄同花,花器具严密保护,外来花粉不易进入;•花冠多无鲜艳色彩,也少有香味,且多在早晨或夜间开放,不利于昆虫传粉;•花粉较少,不利于风传;雌雄蕊同期成熟、长度相仿或雄蕊略长,花药开裂部位紧靠柱头,有利于自花授粉,有的甚至在开花前已授粉(闭花授粉),自花授粉植物在花器结构和开花习性上的特点,决定了其具有很高的自交率,自然异交率一般不超过1%,最高的也只有4%。
自花授粉植物具有如下遗传特点:(1)基因型和表现型的一致性(2)遗传行为的相对稳定性(3)自交不退化或退化缓慢(1)基因型和表现型的一致性•由于长期自花授粉和人为的定向选择,自花授粉植物品种群体内绝大多数个体的基因型是纯合的,且个体间的基因型是同质的,其表现型也是整齐一致的。
基因型和表现型一致,是自花授粉植物遗传行为上的显著特点。
通过单株选择或连续自交产生的后代,其基因型和表现型相对一致,一般称为纯系。
即使个别植株或花朵偶然发生天然杂交,也会经连续几代的自花授粉而使其后代的遗传组成趋于纯合。
(2)遗传行为的相对稳定性在自花授粉植物群体中通过人工选择产生的纯系的一致性,在其后的各个世代中,不通过人工自交都能较稳定地保持下去,即在一定时间内和一定条件下在遗传行为上表现出相对稳定性,这是自花授粉植物优良品种得以较长期在生产上推广使用的重要原因。
(3)自交不退化或退化缓慢自花授粉植物具有自交不退化或退化缓慢的特点,这是自花授粉方式在长期的进化过程中得以产生和保存下来的原因。
达尔文关于“杂交一般是有利的,自交时常是有害的”论点,是生物繁殖的普遍规律,但自交有害是相对的,在一定条件下亦成为有利的方式。
自花授粉植物的纯是相对的:存在一定的天然异变率,通过异交产生基因重组,由于环境的改变等发生基因突变,由微小变异发展成显著变异。
人为选择其优良的变异类型进行分离纯化,即为选择育种。
变异亦可经人工杂交而产生,即是目前普遍采用的杂交育种。
6.杂交种种子生产的特点?(三)杂交制种关键技术杂交制种技术主要包括以下几个方面:1.确定亲本(自交系、不育系、恢复系)的播期亲本的播期是杂交制种成败的关键,尤其是花期短的作物,一般如父母本花期相差2~3天或相同,可同期播种。
在两者花期相差较大时为了保证花期相遇,父本可两期播种,相隔5~7天,以延长父本开花时间。
2.确定亲本行比在保证父本花粉的前提下,应尽量增加母本行数,以便收杂种种子。
3.去杂去劣为提高制种质量,在亲本繁殖田严格去杂的基础上,对制种区的父母本也要认真去杂去劣,获得纯正的杂种种子和保持父本的纯度。
4、去雄授粉根据作物的特点和去雄技术,及时干净地给母本去雄,并通过人工授粉和人工辅助授粉的手段,提高结实率,增加产种量。