作物育种学实习报告
作物育种学实习报告
作物育种学实习报告
农学（本硕连读）201401 曹玉妍20144562
一、目的与意义
为了更好的了解育种流程，将课本上的理论知识与实际联系起来，更加深入地了解水稻和玉米的育种流程。
二、实习内容
本次实习分别前往崇州水稻科研基地与四川西南科联种业公司的新津园区学习水稻和玉米的育种流程。一下内容是老师依次带领我们走过并讲解了的部分，内容丰富，浅显易懂。
上午水稻部分
水稻历史
水稻育种过程是从原始野生稻到高秆栽培稻，再到所谓的绿色革命的矮化育种的矮化栽培稻，再后来水稻就开始分支，粳稻和籼稻的分化，在矮化育种的初期有常规稻的概念，于是就有了常规粳稻和常规籼稻。随着袁隆平先生对野败型水稻的发现，就有了杂种优势的利用，接着做杂交稻，杂交稻接近40年的发展历史，就有了两系杂交稻和三系杂交稻的过程，当杂交稻发展和产量达到一定的地步，袁隆平先生又提出了超级杂交稻的概念，在最初期杂交稻的产量水平上有显著的提升，同时对环境的适应性也大大提高，对逆境的抗性更加增强。
育种流程
育种的目标就是要以提高产量，提高质量，提高抗逆性为根本目标。
最初的常规育种，首先就是要制定育种目标，然后就要找相应的亲本材料，所谓的亲本资源，众所周知，任何计划的实现都要有相应的基础材料的支撑，如优质米与抗虫性水稻品种的选育。再通过杂交，人为地促进其进化，再按照育种目标进行选择，所谓地育种过程就是一个创造变异、选择变异、稳定变异的过程，杂交的目的就是创造变异，，从后代F2或回交群体开始进行选择，根据目标对每一个单株进行观察，建立株系，一代代地选择地过程就是稳定变异，直到高代以后，农艺性状等达到了所制定的育种目标，且能为稳定表达，不发生分离，那就说明该品种选育成功，选育成功后，对杂交稻进行测配，如不育系和恢复系的组合，再获得杂种，然后进行品种比较试验，对于测配的组合首先在田里进行一个品比试验，为了评价其产量、株叶形态、抗病性、生育期和品质是否符合农业生产上的要求，通过筛选获得剩余的材料，再将这些材料进一步放到大田中生产，进行生态适应性试验，如西南稻区，评价其产量的稳定性、对每个生态区的适合度，品质的稳定，是否能满足需求，再筛选，成为较稳定的品种，然后再进行区域试验，首先会有预试，四川一般每年会有300个品种，对农艺性状等进行筛选，剩下72个左右进行区试，第二年区试以后剩下的再进行生产试验，可能就剩下5-10个品种了，四川作为育种大省，每年能审定成功的品种一般也就9个，可见，审定为品种的机率特别小，且难度大。这样就从基础材料选育出了一个新品种，根据审定证书就只能种植证书限定的范围内，一般拿到审定证书，就会授权给当地相应地种子公司进行生产推广。
三系配套不育系和保持系的育种
三系具体指不育系、保持系和恢复系。目的是利用杂种优势，用遗传距离大不育系和恢复系产生杂种优势提高产量，众所周知，水稻是自花授粉作物，如果没有不育系的生产，杂种的数量就没办法增加，由于野败的发现，母本做成雄性不育的不育系，免去了人工去雄的工作量，使得授粉过程也更加地简单，为实现三系配套，就必须要选育不育系和恢复系，为会的不育系地种子，且量要大，就必须要有保持系，以与不育系杂交，产生完全不育地后代，保持其不育性，其必须和不育系遗传背景完全一样，差别只在不育系含胞质的不育基因，而2保持系含核质的不育基因，互作以后产生不育材料。三系选择时，先选育保持系，其过程与常规育种等过程一样，首先根据市场调查，获取需求信息，再制定农艺性状等育种目标，再在基础材料圃里面找到这些具有特异性的材料，再进行杂交，后代建立分离群体，在分离群体中严格按照制定好的育种目标进行单株选择，在保持系选育过程中要做到，至少一个材料含有保持基因，然后，后代选择中，要保证该保持基因一直都在，接着建立株系，为了进一步按照制定好的育种目标进行评价，进行变异的稳定，通过几代的稳定后，可能会拿到比较理想的保持系，然后进行回交，前提要对保持基因的性质了解，要知道它是属于哪种类型的，保持系的类型一般有K型、冈型、D型、红莲型、包台型、野败型，在不同型之间，保持基因不是通用的，所以选择了保持系后，要用同类型的不育系与之回交，这样才能达到不育系的完全不育，多代回交，从而获得与保持系同质的稳定的不育系，从而完成不育系的完成。然后进行杂种优势的测配环节。
因市场与农民的需求时刻在变化，要顾及到的性状多种多样，环境在变化，栽培模式也在变化，虽然看起来步骤很简单，但是操作很复杂，同时，一般会同时开展很多工作，较辛苦，且现在的育种工作一般都会结合生物技术，如分子标记辅助育种，但生物技术不能根本解决问题，只能作为一种辅助手段，但这样目的性更强。在抗病性材料种植时，周围种植一圈诱发行，其叫江南香糯，极感稻瘟病，当稻瘟病菌大爆发时，可以检测材料的抗病性。
两系配套不育系的选择
三系的缺点：不育系的不育基因为毒性基因，而恢复基因就是解毒基因，有了不育系就必须要含有一个相应解毒的恢复基因的材料，但水稻中含有恢复基因的材料少之又少，所以导致资源利用率的受限，即恢保关系的限制，大大缩小了资源利用率。所以就有了两系的发展，两系即两用核不育系，不育系和保持系为自身，会有育性转换的过程，分为：光敏不育系（长日照条件下可育，短日照条件下不可育）、温敏不育系（孕穗期＞24℃不可育，＜23℃可育，但环境温度多变，故设置了育种安全线，当品种的歧点温度高于23.5℃，该品种是不能用于市场推广的，）和光温敏不育系（高温短日照条件下不育，低温长日照条件下可育）。目前推广的品种均为光温敏不育系，虽然光敏不育性受四季变化的调节，安全性更强，但是与其它基因的连锁比较强，且光敏资源不足，温敏不育系的安全性差，但却大面积推广，而光温敏不育系就有一定的安全性基础。不育系的选育过程即为，通过杂交，形成后代分离，后代分离的群体中就存在不育株，慢慢稳定，核心就在于选育后不育株中获得单株种子，可通过调节生育期往后推，如后推至长日照条件来调节其育性，产生种子，或者再生复育，将选好的单株割成20cm左右的稻桩，施肥，长出的就能结实，从而使其再生获得种子。
加快水稻育种进程都会南繁北育，有一个南繁的过程，一年三季，四川一季，海南两季，8月割稻桩收种，调到3月中旬以前抽穗收种。两系不育系选择最大的问题就在于歧点温度的把控与鉴定，要送到专业机构进行鉴定，两系不育系是功能缺失造成的不育系，与正常的材料杂交，就能形成互补关系，育性恢复正常，能大大提高资源利用率，但问题就在于安全性问题，制种过程中，温度的变动会导致一些问题的出现。
恢复系的选育过程
这是最单纯的选择过程，制定育种目标、选择材料、杂交、后代选择、建立株系、后代选择、稳定的一个育种过程，恢复系和常规稻育种过程一模一样，即杂交、选择、稳定，关键在于严格按照育种目标来进行选择的执行力，两系和三系的恢复系选育过程完全一样，但是三系恢复系中需要含有恢复基因，野败型恢复系需要有2个恢复基因才具有强恢复性，如只有一个恢复基因，结实率会大大降低。
测交与品种比较实验
测交就是将不育系和恢复系成对杂交，获得种子，进行评价，测定其一般配合力和特殊配合力，用不同组合，设计一些模型，最终评价筛选出杂种优势强、一般配合力高的材料。
测交以后就会进入品比试验阶段，将不同株系进行组合，确定哪一个组合杂种优势强，对每个组合的株型、分蘖能力、叶片宽度等农艺性状进行考种，配合力数据的统计、产量的统计，筛选到目标组合，对应的目标不育系、目标恢复系的目标组合，就可以确定该组合的配合力好，杂种优势强，株叶形态，生育期，抗病性，品质均能满足当季市场的需求，就进行种子的生产，然后进行区域试验，如最终通过试验，就能成为一个品种，就能进行种子生产，进行转化。
杂交稻的制种过程
确定目标组合后，父本（恢复系）：母本=2：12（标准做法）制种关键问题，父母本的生育期完全不一致，但又要制种，所以要将不育系和恢复系调到同一天开花，使其花期相遇，看到的相差了32天，播种时，恢复系就要提前播32天。目前之中都有花期调节的环节，所以必须深入掌握不育系母本和恢复系父本的花期，只有花期相遇，才能获得高产，产生经济效益。一般恢复系长到一定程度后，播种不育系时，直接播种，可撒播，降低成本，制种根本问题就是要使两亲本花期相遇，可能有时会差几天，要调节，可用化学试剂、肥料调节、田间管理，比如抽穗时，母本早了三天，可以控制母本的肥力，适当延迟抽穗，还可用磷酸二氢钾控制父本，使其提前开花，也可用一定比例的多效唑推迟花期，一般相差一个月的父母本也能通过调节使其花期相遇。
生产不育系种子
父本：母本=2：12，父母本是同质的，仅核质育性基因上的差异，所以田间农艺性状完全一致，播期、栽插期等均一致，不育系受到一定毒害，所以抽穗期会提前，所以一般保持系会选择栽两期，：第一期与不育系同时播种，第二期推迟一周，两株父本生育期不同，就更加使得花期相遇
水稻稻穗观察
穗子上分别由主枝梗、一次枝梗、二次枝梗等，水稻一个小花中有6个雄蕊，雄蕊下两个柱头、一个子房，其高度稍低于花药位置，当花药破裂，花粉掉落到柱头上，从而接着后续完成整个授粉的过程。要实现高产，除了花期相遇，还要确认柱头外露率，外露率越高，产量越高，同时花粉的活力以及柱头的活力都要高，父、母本花时也要相近，一般粳稻的花时会比籼稻的花时迟1个小时，花粉的活力和开花时间是很短的，就会影响制种。
下午玉米部分
西南科联基地介绍：
四川西南科联种业有限责任公司为实践城乡统筹发展现代农业战略，加强超级玉米育种，扩大种子生产规模，在成都市创建中国南方玉米科技园。园区内万亩机械化玉米制种基地是我国南方第一个现代化玉米生产基地，基地用地采用土地流转方式获得。
南方玉米科技园分为青白江园区和新津园区两处。2009年在青白江区城厢镇流转土地3210亩建成青白江园区，2010年开始在新津县文井乡建设新津园区，流转土地4000亩。通过农地整理和农田水利建设及田间道路改造，将零星分散的地块集中平整成片，达到机械化种植要求。玉米制种从犁地、播种、施肥、治虫到果穗收获、秸秆还田均采用机械化作业。新津园区从09年承包至2027年，基地占地4200亩，三个片区，再依次往下划分。
玉米制种情况及相关技术
首先了解了玉米的几个生长时期：播种期、田间管理、收获。播种要考虑到种子萌发的条件，时间的选择很重要，气温、土壤墒情、水分的情况，还有湿度的问题，摸索后，3月15、20号左右就要开始播种，为了后期人工去雄环节便于操作，就要将播期延长至5月初左右，每天100-150公斤左右，播种期一共40天，低温也达到基本条件，播种关键环节就是播插期的确定，父母本播种时间不同，由于播插期的不同和生育期的不同，又为了让父母本的花期相遇，要确定好双亲的花期，从而确定播期，父本一般生育期会长一些，但也由于父本早播，田间更早起垄，导致母本的土比较干，种下去后长势不一致，标准播插期就是父本在两叶一心（两个全展叶）时，播下母本。所以播期的确定就是最关键、主要的。
田间管理
病、虫、草、水害的管理以及施肥和追肥的管理底肥时在播种期与种子一起机械化播下的，主要在两叶一心的时候施追肥，提苗，以氮素为主。
苗期管理中，主要就是草害，要防草，有些对除草剂敏感的材料，就不能在苗期喷施除草剂，要在苗前喷施苗前除草剂，即播种后立即喷施除草剂。苗前与苗后要相结合才能更好地除草，一般苗后就是在杂草叶龄为2龄时喷施苗后除草剂。水分不能太多，否则会影响玉米的产量，所以主要以排水为主，机械化排水就有单厢和双厢，行比为1：5，这样方便开沟，所以低洼田块就以排水为主。病害与虫害至少要防三次，前期即播种出苗期主要防地老虎与蝼蛄，特别是在较干旱的条件，所以播种时就要提前喷药，在苗前，天气较潮湿的条件下，又可能有黏虫的危害，所以也要提前打药，在后期，有玉米螟的危害，