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国外玉米制种技术综述

杨峻芸  奎丽梅  云南省农科院粮作所

玉米是世界五大作物之一，在我国乃至全世界的粮食生产中都占有举足轻重的地位。对于玉米生产来说，高产的首要条件之一就是要有优良的种子，因而制种在生产上有着极其重要的意义。制种过程类似于大田生产的过程，然而，因为良种的价值高于大田生产的价值，对种子生产来说还存在一些独特的要求。首先，制种田比大田生产作物需要更多的物质和投入；第二，制种的目的是为了获得遗传基础纯合的原种；第三，应对制种地进行仔细的选择和准备以获得最均匀一致的种植环境，以便在将来的去杂过程中选出杂株；第四，应该将种子销售、劳动力等因素尽量考虑进去。

国外玉米制种方法在不断地改革创新，很多经验技术值得我们学习借鉴。本文将对国外制种技术作一些介绍，希望对我国玉米制种有一定的参考作用。

1 制种地的选择及选择标准

成功进行玉米制种的一个基本条件是制种地的选择和与农户的合作。选择制种地的先决条件是种植地点是否适合自交系生长发育。这关系到植株能否再生产、植株遗传构成是否会发生变化等。其次，应该考虑到温度的变动范围和常见的害虫胁迫，同时也要检测田地的地形特征、固有肥力和自然杂草的情况，避免因贫瘩和杂草带来田地不均匀的问题。为防止出现自生玉米的情况，最好不要选用以前种植过玉米的田块。另外还要考虑到相邻田块的条件，弄清是否需要隔离。选择运输方便的制种地对于种子、肥料等的运送、收获种子的运输都很有益。

选择适当的承包农户也是很重要的，可从以下几个方面考虑：

1.1选择进步的、富于改革意识的、灵活的农户；

1.2农户土地固有的性能和农户的灌溉能力、除害能力等；

1.3农户土地的位置是否处于隔离区内；

1.4农户所在地的社会关系。这主要涉及到去雄和收获时能否雇佣到劳力；

1.5农户有一定的制种经验。

2花粉、花粉活动及隔离

玉米的自然授粉随着花粉的大量产生而发生。因为花粉粒较轻，可以靠风传送，这就常常使花粉污染难于避免。隔离的目的实质上就是限制外来花粉的污染，从而生产遗传基础纯合的种子。

2.1花粉产生、萌发及活动

了解玉米花粉的产生和活动有助于我们更好地考虑适宜的隔离条件。一个雄花穗能在5－12天内产生2－25百万个药粉，在高峰期，一块田的花粉密度会超过500粒/cm²·d。玉米花粉具有很强的活力，温度超过38℃时花粉萌发力会减弱，但干旱对其仅有少许影响。虽然玉米花粉产生量大且颇耐外界环境胁迫，然而它在田地里的活动常是受限制的，这是因为相对于其他作物来说玉米花粉较大和较重。大多玉米花粉在发源地50－70m处落下，如果风力大，会迁移得更远些。

2.2隔离

实现隔离的方法有距离隔离、时间隔离、雌雄协调三种。制种家认为最好的隔离就是一个雌雄花期的协调过程，也就是说，在母本花丝形成时父本开始散粉，这样，母本在接受父本的花粉后就不可能再接受外来花粉的污染。在这一方法中，最关键的是亲本的花期要完全一致。

2.3隔离距离

设置隔离距离主要应考虑以下几个方面：

2.3.1最强的污染发生在污染源的50－70m内；

2.3.2保护行的花粉可减少外来花粉污染；

2.3.3制种田四周的自然障碍物(尤其是树)可以减少外来花粉污染；

2.3.4在抽丝时，父本供应的大量花粉可减少外来花粉污染；

2.3.5制种田越大外来花粉污染的机会一般越少；

2.3.6污染源方向来的风会影响污染程度；

2.3.7如果污染源花粉散发时母本的花丝尚无授粉能力，这种不同花期将有效的减少污染。

2.3.8对所制种子的纯度要求也会影响遗传距离的设置；

2.3.9授粉过程中的外界环境条件影响。

此外同时也应考虑如下几个因素：l)作物是否是杂交种或开放授粉品种；2)是否生产原原种、原种或生产用种：3)保护行的设置；4)田地的大小。具体如表1、表2所示：

表1 cIMMYT玉米杂交种和开放授粉品种的隔离标准

表2 cIMMYT单交种和自交系制种地的隔离标准

3制种田播种

玉米制种田的播种不同于大田生产作物，通常对它的保护行有一定要求，并采用较低的种植密度，种植密度可以和大田生产建议种植密度相当或略低10%－15%，这对自交系的生长和发育很重要，也有助于植株性状的充分表达，便于筛选出理想的植株和淘汰杂株。

3.1母本：父本比例

认识到杂交种仅从母本行收获很重要，因此，我们要尽量减少父本行，但要保证产生充足的花粉。依据父本产生花粉的能力，母本：父本比例范围可从2：1到6：1。一些制种家选择3：1或4：1。密植父本行是比较常见的，因为密度对花粉产生的影响要远小于密度对种子形成的影响。有的国外制种家采用插入播种方式，即在整个制种地里播下母本，然后在每2行，每3行或4行母本之间插入父本行。这一方法的优越性在于可以充分利用土地种植母本，且父本行自然也更接近母本行；但也具有一定缺点，如常常困父本生长发育延迟、长得矮小而限制了授粉，所以要求父本有较好的生殖生长能力，植株比较高大，且具较强的花粉产生能力。在我国一般不采用此方法。

3.2协调亲本花期的方法

玉米制种时所面临的一个关键问题就是亲本的花期不一致。理论上，我们应该为杂交制种选择生育期一致或相近的亲本，但在现实中，许多优秀的杂交组合都是生育期不同的亲本。在三交种制种时，父本通常较单交母本要晚熟一些。当制杂交种的亲本具有不同的生育期时，最常用的方法是错期播种，以便使花期同步，然而在田地的管理上也就增加了一些困难，不但要多次播种，还要重复施肥、灌溉、和施用必需的农药等。

其他协调亲本花期的方法有：

3.2.1延迟某一亲本的播种期。

3.2.2父本双期分开播种。

3.2.3采用不同的播种深度。较深的播种深度仅适用于种子活力较强的亲本。一般播种时每加深2.5cm的深度，就会使植株生长发育延迟两天。

3.2.4施用底肥。此方法可以提前或延迟作物一到两天的生长，在肥力高的土壤中结果不太一致，在低肥力土壤中这种方法的效果要好一些。增施磷肥会提前植株发育，而增施钾肥会延迟植株生长。

3.2.5种子包衣处理。某些化学成分己用于抑制水分吸收以延迟萌芽。例如：聚氨脂包衣可延迟6天发芽，不过这些材料使用起来很危险，还会导致土壤的板结。其他一些化学物质会加快萌芽率和生长速度，如赤霉素和细胞分裂素一类。

3.2.6在第一个亲本己播下而第二个亲本未播种时出现恶劣天气，可以通过修剪延迟第一个亲本的发育，这种方法一般不用于母本，因为会减少制种产量。最佳的修剪高度是植株生长至25－35cm时，剪去一半的植株。

3.2.7火焰枪喷烧。此方法适用于父本，它能使花粉产生延迟3－6d。最好在植株约15厘米高、生长点还在土表以下时进行燃烧。要达到该目的也可使用液态氮肥。

3.2.8用塑料薄膜保温。这仅适用于在冷凉地区种植的情况。

3.2.9提高种植密度可延迟父本花期。

3.2.10用水浸泡种子，可使花期提前1－2天。

3.2.11修剪母本枝叶。剪去花丝2.5－4cm可使母本花期提前1－2d

这些方法中的绝大部分都是给玉米植株施加一定的压力，但玉米自交系承受压力的能力往往是有限的，而且不同的自交系对压力有不同的反应，这是玉米制种时必须考虑的问题。

4去杂

去杂可以说是对一块制种地进行仔细鉴定和有系统的评估的过程，在这一过程中剔除所有不合格的植株，目的是确保制种田里对品种。遗传和物理纯度的要求。这是剔除遗传污染的最有效和最重要的方法。同时，它也具有减少种子传染病的影响和除去杂草及其他作物植株的作用。

4.1污染的可能途径

田地里的污染物分为遗传性污染和机械污染两类。遗传性污染由种植在田地里或污染区域内的可亲和的植株交叉授粉引起，也会由于去雄不适宜而使杂交区域的母本偶然性自交，机械污染由混杂的其他种子或不合格种子带放所造成。

可能的污染源有：制种地里原先种植的作物引起的遗传污染；制种田里混杂了不合格的种子；前作遗留下的种子形成的自生株；被水、风、鸟，动物、人或农业器具带进田地的种子。

4.2在玉米生长周期中可去杂的时期

4.2.1出苗后一一自生植物常常易于辨别，因为它们在株行中位置不同且大小也不同。

4.2.2生殖生长期一一可筛选出杂株，它们在根、茎生长的遗传型、株型、着色及叶茎茸毛方面都与正常株不同，这一时期的去杂有助于减少花期时的去杂工作量。

4.2.3花期一一在这一时期，很容易辨别重要的农艺及形态方面的特征，这也是预防遗传污染的关键时期。

4.2.4花期后一一在籽粒灌浆期去杂可剔出在成熟期、颜色、含水量、抗病性等方面有区别的杂株。

4.2.5收获前期一一是收获前最后的去杂，该期淘汰病株、生长或生殖特征表现不正常的植株。

5去雄

在杂交玉米制种生产中去雄过程是最关键和最难掌握的。为达到所需的遗传纯度标准，所有母本行的雄花必须在散粉或抽丝前去掉，使母本和父本杂交。去雄操作包括人工去雄或用化学手段去除。其他去雄方法还有应用胞质雄性不育方法、化学杀雄和利用生物技术的方法。

去雄期一般需要2周，但也可能是1－5周。植株生长缓慢或不统一、土壤肥力差异、花期水份胁迫、病虫害影响生长等都会延迟去雄期。

在花期开始时，工作人员应该对玉米制种田做一次彻底完全的检查以便从母本行中去雄。工作成员应该有组织地穿过田地，当雄穗完全从顶叶抽出时就可以把它们拔掉，这一步通常在看见雄后1－2d就可以进行。如果拔早了，可能会能有1－2片叶随雄穗拔去或者雄穗被拔断而不能完全去除，这样一来叶片的损失会对种子产量造成影响(见表3)，不完全的去雄又加重了工作量。工作人员要确认雄穗没有残留在植株上，否则它们仍有散粉的能力而引起污染。当制种田里90%－95%的雄穗己被去除时，较节省人力和时间的办法是一次性拔掉余下的所有雄穗(即使它们还没有抽出)，即便除去了一些叶片也无关紧要。同时不要忽略分蘖枝上的雄穗，这也可能造成遗传污染。

机械去雄相对手工去雄速度较快，其有效程度由母本植株的形状(叶和雄穗的位置)、高度、生长发育一致程度和操作者的技巧所决定，在植株抽雄一致的田地里能达到最好的效果。通常为使雄穗最大程度抽出，在保证其不散粉的情况下，机械去雄尽可能延迟到抽丝才进行，这样就可以在尽量不损伤叶的情况下完成去雄。一个熟练的工人可以在一次操作来回中除去70%或更多的雄穗而很少伤及叶片。不过，手工去雄对除去那些发育晚的、矮小的及田间分蘖枝的雄穗都是很必需的。

表3  10个自交系在去雄和去叶后的产量变化

注：，摘自Hunter，R.B.，C.G.Mortimore，and L.W.Kannenberg.1973.自交系去雄和去叶后的表现.Agron.J.65：471－472

以上是国外玉米制种的新方法，有些可能不大适合我国国情，但相信对我们的玉米制种工作会有所启发。

转载：《种子》