一、实验目的
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一、实验目的. 了解杂交玉米繁殖的基本过程及杂交制种技术 1.  玉米的开花习性与花器构造的观察; 2.  玉米的自交技术; 3.  玉米的杂交技术; 4.  玉米自交系的繁殖技术; 5.  玉米杂交种的繁殖技术。. 二、内容说明. 玉米是利用杂种优势最早的作物之一,除用自交系配制杂交种外,还用雄性不育系配制杂交种。当前,玉米生产上以自交系间杂交种的杂种优势利用较为普遍。 玉米是异花授粉作物,容易发生生物学混杂。因此,生产纯度高的种子,是杂交玉米繁种制种的中心任务。

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一、实验目的

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一、实验目的

了解杂交玉米繁殖的基本过程及杂交制种技术

1. 玉米的开花习性与花器构造的观察;

2. 玉米的自交技术;

3. 玉米的杂交技术;

4. 玉米自交系的繁殖技术;

5. 玉米杂交种的繁殖技术。


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二、内容说明

玉米是利用杂种优势最早的作物之一,除用自交系配制杂交种外,还用雄性不育系配制杂交种。当前,玉米生产上以自交系间杂交种的杂种优势利用较为普遍。

玉米是异花授粉作物,容易发生生物学混杂。因此,生产纯度高的种子,是杂交玉米繁种制种的中心任务。

杂交玉米繁殖制种的要点,一要设置隔离区;二要父母本花期相遇良好;三要亲本自交系的纯度高,要严格去杂去劣;四要对母本自交系进行人工去雄和辅助授粉。


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杂交玉米的增产优势


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1、花器构造

玉米(Zea mays L.)属禾本科(Gramineae),玉米属(Zea),雌雄同株异花。是异花授粉作物。雄穗由植株的顶端生长锥分化而成,为圆锥状花序,由主轴和侧枝组成。主轴上着生4—11行成对排列的小穗,侧枝仅有2行成对小穗。每对小穗中,有柄小穗位于上方,无柄小穗位于下方。每个小穗有2枚护颖,护颖间着生2朵雄花,每朵雄花含有内外颖、鳞被各2 枚,雄蕊3枚,雌蕊退化。雌穗一般由从上向下的第6—7节的腋芽发育而成,为肉状花序。雌穗外被苞叶,中部为一肉质穗轴,在穗轴上着生成对的无柄小穗,一般14—18行,每小穗有2枚颖片,颖片内有2 朵雌花,基部的1朵不育,另1朵含雌蕊1枚,花柱丝状细长,伸出苞叶之外,先端二裂,整条花柱(俗称花丝)长满茸毛,有接受花粉能力。


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2、开花习性

玉米雄穗一般抽出后1—3天左右便开花散粉。每天7—11时开花。以9—10时开花最盛,其开花顺序是先主轴后侧枝,主轴由中上部开始向上向下依次开放;侧枝则由上而下开放,始花后3—5天为盛花期,一株雄穗花期约7—10天。一个雄穗大约可产生1500—3000万个花粉粒。开花的最适温度为25—28℃,最适相对湿度为70%—90%。温度低于18℃或高于38℃时雄花不开放。花粉生活力在温度28.6℃—30℃和相对湿度为65%—81%的田间条件下,一般能保持6小时,以后下降,大约可维持8小时左右。


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(续)

一般雄穗散粉后2—4天,同株雌穗的花丝开始外露。通常以雌穗中下部的花丝先抽出,然后向上向下延伸,以顶部花丝抽出最晚。一般花丝从苞叶中全部伸出约需2—5天,花丝生活力可维持10—15天。但以抽出后2—5天授粉结实最好,尚未受精的花丝色泽新鲜,剪短后还可继续生长,但一经受精便凋萎变褐。

玉米的花粉借助风传播,传播距离一般在植株周围2—3米内,远的可达250米。花粉落到花丝上后约经6小时开始发芽,24—36小时即可受精。


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三、所需用品和操作方法

(一)所需用品

1. 材料玉米自交系繁殖区和杂交制种区不同的玉米品种或自交系。

2.仪器用具皮尺、钢卷尺;大硫酸纸袋(35cm ×20cm )、小硫酸纸袋(6cm× 12cm)、剪刀、回形针、绵纱线、塑料牌、铅笔。

3.药品试剂70%酒精。


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玉米自交系繁殖区


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杂交制种区


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(二)操作方法

1. 自交技术

① 选株

当雌穗膨大从叶腋中露出尚未吐丝时,选择具有亲本典型性状健壮无病虫害的优良单株。


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②雌穗套袋

先将雌穗苞叶顶端剪去2—3cm,然后用硫酸纸袋套上雌穗,用回形针将袋口夹牢。


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③剪花丝

如套袋的雌穗已有花丝伸出,则在下午取下雌穗上所套的纸袋,用经酒精擦过的剪刀将雌穗已吐出的花丝剪齐,留下长约2cm,再套回纸袋,待第2 天上午授粉。


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④雄穗套袋

在剪花丝的当天下午,用大硫酸纸袋将同株的雄穗套住,并使雄穗在纸袋内自然平展,然后将袋口对称折叠,用回形针卡穗轴基部固定。


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④雄穗套袋在剪花丝的当天下午,用大硫酸纸袋将同株的雄穗套住,并使雄穗在纸袋内自然平展,然后将袋口对称折叠,用回形针卡穗轴基部固定。

⑤授粉雄穗套袋后的第2 天上午,在露水干后的盛花期进行。在每次去雄和授粉前用酒精擦剪刀和手,以杀死所蘸花粉。

采粉――用左手轻轻弯下套袋的雄穗,右手轻拍纸袋,使花粉抖落于纸袋内,小心取下纸袋,折紧袋口略作向下倾斜,轻拍纸袋,使花粉集中在袋口一角。

授粉――取下套在雌蕊上的纸袋,将采集的花粉均匀地散在花丝上,随即套上雌花纸袋,用回形针夹牢,封紧袋口。授粉时动作要快,切忌触动周围植株和用手接触花丝。如果花丝过长,可用浸过酒精的剪刀剪成6cm左右即可。一株自交完毕,下一株自交以前要用70%的酒精擦手,杀死落在手上的花粉。


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⑤授粉

雄穗套袋后的第2 天上午,在露水干后的盛花期进行。在每次去雄和授粉前用酒精擦剪刀和手,以杀死所蘸花粉。

采粉

授粉


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采粉:

用左手轻轻弯下套袋的雄穗,右手轻拍纸袋,使花粉抖落于纸袋内,小心取下纸袋,折紧袋口略作向下倾斜,轻拍纸袋,使花粉集中在袋口一角。


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授粉――取下套在雌蕊上的纸袋,将采集的花粉均匀地散在花丝上,随即套上雌花纸袋,用回形针夹牢,封紧袋口。授粉时动作要快,切忌触动周围植株和用手接触花丝。如果花丝过长,可用浸过酒精的剪刀剪成6cm左右即可。一株自交完毕,下一株自交以前要用70%的酒精擦手,杀死落在手上的花粉。


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授粉


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⑥挂牌登记

授粉后在果穗所在节位挂上塑料牌,用铅笔注明材料代号或名称、自交符号、授粉日期和操作者姓名,并在工作本上作好记录。也可挂线作标记。

挂牌登记


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手与用具消毒


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⑦管理授粉后果穗伸长膨大,为防止果穗把纸袋顶破或掉落,要及时松动或重新固定好纸袋。在授粉后1周内,花丝未全部枯萎前,要经常检查雌穗上的纸袋有无破裂或掉落,凡是花丝枯萎前纸袋已破裂或掉落的果穗应予以淘汰。

⑧ 收获保存自交的果穗成熟后应及时收获。将塑料牌与果穗系在一起,晒干后分别脱粒装入种子袋中,塑料牌装入袋内,袋外写明材料代号或名称,并妥善保存,以供下季种植。


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2.杂交技术

玉米杂交育种中有关杂交工作中的套袋、授粉、管理等步骤与自交技术基本相同,所不同的是自交是同株雌雄穗套袋授粉,而杂交所套的雌穗是母本,雄穗则取自父本的另一个自交系(品种)。授粉后,塑料牌上则应写明杂交组合代号或名称。


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3.亲本自交系的繁种技术

为保证亲本自交系的纯度,必须分别将各亲本自交系在严格隔离条件下进行繁殖。

① 选地隔离选择好隔离区是保证种子纯度的关键。应选择地势平坦,土地肥沃,灌排方便的地块。


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②隔离方法

 空间隔离法就是将要繁殖的玉米自交系(或父母本)种植在隔离区中,而在隔离区周围的一定范围内没有其它玉米的种植,以防外来其它玉米的花粉进入隔离区造成生物学混杂,达到安全隔离的目的。如果繁殖的是自交系,则要求隔离的距离为500m以上;如果种植的是父母本,要在隔离区内生产F1代杂交种,单交制种区不少于400米,双交制种区不少于300米。在多风地区,或隔离区设在其它玉米地的下风向时,隔离距离应适当加大。


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500m以上

左右空地。


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时间隔离法是在繁殖地周围300m以内还要有其它玉米材料种植,或者在玉米繁殖地周围有养蜂场时采用。做法是根据不同玉米材料的抽穗期资料,将隔离区内玉米的播种期与区外邻近玉米的播种期错开,也能达到隔离的效果。一般情况下春播玉米错期为45天,夏播玉米错期要30天,才能保证安全。各地因自然条件不同,可灵活掌握。错开繁育制种田与大田玉米的播种期来避免串粉,达到隔离的目的。


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花期错开


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自然屏障隔离 是利用山岭、树木、村庄等自然屏障,将其它玉米与隔离区隔开,以免其它玉米花粉传入隔离区内。


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高秆作物隔离法 高秆作物隔离法就是在隔离区周围种植高粱、麻类等高秆作物作隔离屏障。高秆作物的行数不宜太少。自交系繁殖区需种植高秆作物宽度在100m以上,制种区在50m以上。高秆作物要适当早播,加强管理,使玉米抽穗时高秆作物的株高能超过隔离区内玉米的高度。


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高秆作物隔离


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③隔离区各自交系繁种比例

根据自交系产量高低而定。一般情况下,

单交种父、母本自交系的繁种比例大致为1:4,

双交种(甲×乙)×(丙×丁)四个自交的繁种比例大致为甲:乙:丙:丁=4:2:2:1。


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④ 加强田间管理自交系生长势较弱,易受不良外界条件的影响,因此对繁殖隔离区必须注意精种细管,以提高自交系的产量。

⑤ 严格去杂去劣在苗期、抽雄前及收获后,要严格进行去杂去劣。


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4. 杂交制种技术

为了保证杂交玉米的制种质量,必须严格做好以下几个主要技术。

① 选地隔离和隔离方法同亲本自交系繁殖技术。


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② 规格播种

确定父、母本的播种期:如果亲本自交系间的生育期不同,为保证花期相遇,可根据“宁可母等父,不可父等母”的原则确定播种期。一般应使母本的抽丝期比父本早2—3天。若两亲本自交系花期相同或母本抽丝期比父本早2—3天,可以同期播种。若两亲本抽丝期相差5天以上,春播晚熟亲本提早播的日数是父、母本花期相差日数的1.5倍;夏播玉米是1倍。为防花期不遇,还可分期播种采粉区。

父、母本行比:一般情况下是:单交种制种区为1:3或1:4;双交种制种区为1:4。父本行或母本行播种标记作物。

合理密植,保证播种质量,作到一次全苗: 种植密度按自交系特征而定,单交种制种区4000—4500株,双交种制种区3000—3500株左右。


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③ 严格去杂

去杂去劣工作具体可分为田间去杂和室内精选二个部分。田间去杂:可在三叶期、五叶期、拔节期、孕穗期及抽穗期进行,根据叶色、叶鞘色、叶肋色、叶形、茎叶所构成的角度、植株高度、雄穗性状、果穗着生部位等特征,把不符合要求的杂株劣株统统拔掉。室内精选:收获时根据穗型、粒色、穗轴色,把不同于典型性的杂异穗去掉。在播种前还要精细粒选。根据自交系性状的特点,严格去杂去劣。


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苗期去杂


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拔节出雄前去杂


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④ 母本彻底去雄

配制杂交种,母本去雄好坏是关系制种成败的关键。去雄应做到及时、干净、彻底。所谓及时,就是在母本雄花刚抽出尚未散粉之前就拔除。干净,就是一个小分枝都不残留地把整个雄穗拔除。彻底。就是整个制种区应一株不留地拔除雄花。


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把所去的雄带出隔离区,填埋。


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⑤ 加强人工辅助授粉

   由于玉米自交系生长势弱,花粉量少,为提高繁殖制种产量,必须进行人工辅助授粉2—3次,特别在父、母本花相遇不良的情况下,这项工作更应加强。


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⑥ 分收分藏

  繁殖制种的玉米成熟后,各隔离区不同亲本的果穗应分别及时收获,一般先收父本,以保证母本上所收杂种种子的纯度。做到分收、分晒、分脱、分藏,严防机械混杂,并及时在袋内外放置和挂好标签,在标签上注明名称、生产种子的时间、单位和种子数量。


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5. 繁殖制种计划

配制杂交种的面积,要根据杂交种的类型、推广面积、播种量、种子产量、父母本行的比例等条件决定。避免发生种子量不足而影响配套,或种子过剩造成积压浪费,应在计划面积时很好地计算,具体的计算方法如下:

制种田面积(亩)是根据生产田每亩需要播种量(斤)乘上计划种植亩数除以每亩亲本(不包括父本)的计划产量(斤)就得出应有制种面积亩数。


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杂交玉米的繁殖计划

(1)隔离区的数量

单交种需要3个隔离区:母本自交系1个,父本自交系1个,单交种制种区1个。

三交种需要5个隔离区:3个自系繁殖区,1个单交种繁殖区,1个三交种制种区。

双交种需要7个隔离区:4个亲本自交系繁殖区,2个单交种制种区,1个双交种制种区。


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(2)隔离区面积计算

根据:需要杂交种的大田面积及种子数量,当年亲本自交系(或亲本单交种)的每亩播量,平均产量,隔离区内父母本行数比例,种子合格率。

计算公式:


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四、作业

1、玉米的花器构造有何特点?

2、玉米的开花习性怎样?

3、如何进行玉米人工自交?

4、玉米杂交种是如何生产出来的?

5、玉米杂交种的制种技术环节有哪些?

6、如何制订玉米杂交种繁殖计划?

7、如何才能提高玉米制取杂交种的产量?


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