杂交水稻栽培技术
杂交水稻是什么?它的培育方法是什么样的呢?
杂交水稻是利用异质性进行杂交育种的水稻品种,异质性是指在一个或多个特性上比两个亲本的现象,如不同的品系,甚至不同品种之间的杂交一代往往比其亲本的生长速度和代谢能力更强;其抗病、抗虫、抗逆、活力等更强。杂交现象是指杂交一代在体形和生长势方面优于亲本的现象。对于培育品种的科学家来说,培育好的杂交一代需要两个亲本品种之间的差异越大。
水稻喜高温、高湿、短日照环境,对土壤要求不高,幼苗发芽温度为28-32℃左右,穗分化温度为30℃左右,发芽温度为25-35℃,开花温度为30℃左右。环境的相对湿度为50-90%。水稻在抽穗和结实期需要大量的水分和矿物质营养,每1公斤水稻大约需要500-800公斤的水。
如果要改良水稻品种,当时自由共享的科研人员,这种行为引起了国家的高度重视,第二年,杂交水稻成为国家重点科研项目,中国13个省,18个科研单位,在海南岛就得找一个天然的雄性不育株,说通俗点就是,不用找那种雄性的,但是雌性的是健康的,当然这种水稻有一个好听的名字,女儿米。找到女儿米后,只要这个健康的雌性,找到一个很强壮的丈夫,那么后代自然就会很强壮。就是这样的想法,但是问题又来了。
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杂交水稻运用什么技术
所谓杂交水稻,是由两个具有不同遗传特性的水稻品种或类型,一个作母本,一个作父本,经有性杂交以后而产生的一种新的杂合体。这种杂种的第一代,在生产优势、适应性及经济性等方面胜过母本和父本,这种现象称为杂交优势。
杂交水稻不仅在生产上为大幅度提高水稻产量开辟了新途径,而且在学术上为自花授粉作物闯出了利用杂种优势的新路子,大大丰富了农作物遗传育种的理论与实践,成为人类水稻种植史上一次重大的飞跃。
三系杂交水稻的栽培技术
(一)、“三系”的概念
1、雄性不育系(代号A)是指稻株外部形态与普通水稻没有多大差别,但雄性器官发育不正常,花粉败育.不能自交结实。雌性器官却发育正常能接受外来花粉而受精结实。这种雄性不育能稳定遗传的水稻品系叫雄性不育系(简称不育系)。
2、雄性不育保持系(代号B)由于不育系本身的花粉是不育的,自交不结实,不能通过自花传粉繁衍具有不育特性的后代。必须要有一个正常可育的特定品种给不育系授粉并能结实,使不育系的后代仍保持其雄性的不育特性,这种能使不育系性能—代一代保持下去的特定父scNMvWjzq本品种称为雄性不育保持系(www.rixia.cc简称保持系)
3、雄性不育恢复系(代号R)一些正常可育的品种花粉授给不育系后,结实正常,而且新产生的杂种一代育性恢复正常,能自交结实,并具有较强的优势。这种能够恢复不育系雄性繁育能力的品种叫雄性不育恢复系。(简称恢复系)
(二)、三系法
三系法即雄性不育系,雄性不育保持系及雄性不育恢复系之间的配套应用叫三系。
(三)、杂种优势
两个遗传性不同的亲本杂交产生的杂种第一代(F1),
在生长势,生活力,繁殖力,抗逆性,产量和品质上优于其双亲的现象叫做杂种优势。
(四)、配合力
配合力有一般配合力和特殊配合力两种。一般配合力是指一个被测品种或品系与许多其它品种或品系杂交后,F1代的产量平均值。特殊配合力是指一个被测品种或品系与另一个特定的品种或品系杂交后F1代的产量表现。在杂种优势利用中,选育特殊配合力高的亲本杂交,有可能获得产量高的杂交组合。
对杂交水稻的育成起关键作用的材料?
由于这种利用水稻杂种优势的方法需要不育系、保持系和恢复系配套,故称为三系法杂种优势利用。用此法培育的杂交水稻简称为三系法杂交稻。水稻三系之间关系密切,其中不育系除了雄性器官发育不正常、花粉败育不能自交结实、抽穗吐颈不完全之外,其余性状与保持系基本无异。
保持系与不育系杂交,获得的不育系种子供来年制种和繁殖用;不育系与恢复系杂交,获得的杂交水稻种子供下季大田生产用;保持系与恢复系的自交种子则可继续作为保持系和恢复系用。
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杂交水稻栽培技术:
(1)整地。生产上要严格按照要求精细整地,做到畦面平整无杂草、排灌顺畅、不积水。并按畦宽4~6 m 开挖一条宽为0.6 m、深0.1 m 的沟。
(2)适时早播。合理安排播种期是保证水稻直播栽培全苗和安全齐穗的关键措施。
(3)选种。选用高产抗病优质良种,可以提高产量,增加经济效益。做好种子消毒和催芽工作,可减少病虫害的发生。
(4)浸种。一般浸种12~18h 后不经催芽直接播种、湿润育秧为佳。
(5)催芽。催芽过程应掌握适宜的温度、适当的水分和适时换气。水稻种子发芽最适宜温度是30~35℃,超过45℃时就会引起“烧芽”,80%以上种子破胸后即可播种。
(6)疏播匀播。直播栽培是将种子直接播入大田,播种量常规稻种子为37.5 kg/hm2,杂交稻种子18.75 kg/hm2,一般比正常育苗增加15%~20%的用种量。播种要均匀,播后要埋芽,可用木板轻踏使谷芽入土,同时做好防鸟鼠害工作。
世界上第一株杂交水稻,你知道是怎么培育出来的吗?
首先是水稻不育的植株从哪里来,它可不是随随便便你在路边就能薅一棵的,它的存在其实是一种基因突变导致的缺陷,你想想,它自个雄性都无法生育了,又是自花授粉的,没有人为给它散花粉,它怎么结实,不能结实就没有后代,会自动被自然淘汰的。这就好比是武林中百年难得一遇的奇才啊。
其次哪怕你找到了一株雄性不育的水稻,这可是大宝贝啊,你得先看看它到底是上面所有的花全部雄蕊败育啊,还是只有几朵花是这种情况,我们需要的肯定是全部花都败育的,但是老天哪能给你那么好的运气,你得经过一番努力,才能使它上面的花100%雄蕊败育。
好了,我们现在有了一株完美的雄性不育的水稻,你得找优秀的父本给它授粉吧,不同的父本授粉产生的杂种一代的性状、产量肯定是不一样的,我们要挑选出符合我们预期的父本,这就需要一年又一年的时间了,这个被千挑万选出来的父本,就是我们常说的恢复雄性不育育性的恢复系。
现在恢复系也选好了,接下来面临的是什么问题呢?你有没有想过,我们种水稻又不是只种一季,这批产量高的水稻收获了,明年拿恢复系给谁授粉?所以我们还需要培育一批水稻,这种水稻给雄性不育系水稻授粉,收获的杂种种到田里也是雄性败育的,也就是说,可以保持雄性不育系的不育的特点,我们把这批水稻叫做保持系。
可以说,保持系的选育是完成水稻三系(保持系、恢复系和不育系)配套中最难也是最关键的一环了,因为它得保证下一代的雄性不育程度非常高,几乎将近99%才能保证我们培育杂种一代纯度高。
以上水稻育种历程就是我们说的“三系法”的水稻杂交技术,光是这些理论的梳理就让人够头疼的了,更别说我们的水稻科研工作者在当时国内外水稻育种一片空白的景况下摸着石头过河,不知走了多少冤枉路,也不知经历了多少失败,在我们看起来好像很简单直白,其实他们都不知道试错多少回,才能把这些东西交到我们手上。
说完了这些理论,那我们杂交水稻研究的真实历程是怎样的呢?
上面已经说到19世纪20年代美国人发现水稻雄性不育现象。
1963年美国人Henry Beachell实现首次成功的水稻杂交,他的工作是在印度尼西亚完成的,使得印度尼西亚的水稻产量十年(1972-1982)翻了一番。
1968年日本科学家新城长友找到野生不育株,首次实现基于“三系法”的水稻杂交技术,但是他的方案存在着巨大的缺陷,无法实现杂交水稻的产业化发展。
虽然经过前人不懈的努力,但是他们都没能实现水稻真正的产业化,而这项伟大的工作,是由我们国家的许多水稻育种工作者完成的,其中包括早期开拓者管相恒、赵连芳、黄耀祥、李贞生等伟大的水稻科研工作者,还有产业化功臣李必湖、石明松、罗孝和以及我们众所周知的袁隆平老先生。
1970年11月,袁隆平的主要助手之一的李必湖在三亚偶然发现一株野生稻雄性不育株,大家可以想象一下他们当时得多么激动。其实更让我感动的是他把这宝贵的野生不育株材料分送给13个省市的科研人员进行研究,全国进行攻关,在我们现在看来是不可思议的,因为这么宝贵的材料,自己偷偷研究成功,再全面推广,得到的财富和地位是无法想象的。但是他们却没有那么做,而是好东西大家一起分享,因此我们才能集全国的财力和智慧,迅速完成水稻的三系配套。
1973年,我国成为了世界上第一个在水稻生产上利用杂种优势的国家,籼型杂交水稻可以稳定增产30%,一举解决了我们国家粮食不够的问题。
袁先生出生于北京,自幼酷爱农业知识。高中毕业后,他进入重庆市湘汇研究所(现西南大学),专攻遗传育种。2017年,在山东青岛,袁隆平团队培育的海水水稻正在收获。大学毕业后,分配到湘西安江农校任教。 1960年,一场罕见的自然灾害袭击了中国,大饥荒夺去了数千万人的生命,残酷和痛苦的现实促使他研究高产水稻的种植。
1961年的一天,袁在实验田里发现了一株高大的稻穗。他兴高采烈地收集了种子,并在第二年播种。然而,后代是不规则的,没有原始单株那么好。他失望地得出结论,这种优秀的水稻植物不是纯种,而是天然杂交种。那么为什么不测试人工杂交水稻呢?
当年,国内外普遍认为水稻作为自花授粉作物没有杂交优势。然而,袁征不同意。在他看来,杂交水稻的关键是建立雄性不育系统。由于水稻是雌雄同体的作物,因此很难一一摘除雄花并进行杂交,需要找到不育的雄花,然后再用它与其他品种杂交受精。尽管这是一个全球性问题,但袁世凯并没有从困难中退缩。他认为,自然界中一定存在自然变异的雄性不育植物可以被发现。
几个夏天,当水稻进入开花期和抽穗期时,袁隆平带着放大镜进入田间,寻找自然变异的不育雄性植物。 1964年6月20日,他终于发现了3种雄性不育水稻植物。 1964年至1970年日夏养花网间,袁和他的助手们对大约1000个水稻品种进行了3000多次试验,但没有取得任何实质性进展。
艰苦的实验伴随着质疑和嘲笑,但40多岁的袁并没有放弃。经过多次不成功的试验,袁有了新的发现,提出了“野生稻与栽培稻杂交”的构想。 1971年,袁征和他的团队在海南岛的一个小池塘里发现了雄性不育野生稻,成为杂交水稻发展的里程碑。
1973年,43岁的袁世凯实现了自己的梦想:培育出世界上第一个杂交水稻,称为“三系杂交水稻”,将粮食产量从每公顷4500公斤提高到超过7,500 公斤。 1975年冬,中国国务院决定迅速扩大试验种植面积,在全国大力推广杂交水稻。 1976年,该品种在全国种植,这一科学成果给了中国人彻底摆脱饥饿的希望。
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