用生态农业高产优质栽培技术推进新型种业发展 - 版本历史

2020年7月12日 (日) 15:05 明华

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-原创 梁鸣早 九孚生态科技 4月13日
+原创 梁鸣早 [[九孚生态科技]] 4月13日
 此文刊载在《中国科技成果》第21卷第2期2020年1月半月刊
 国以农为本，农以种为先，种子作为农业种植成本的主要构成部分，处于农产品产业链上游，优良品种对农作物增加产量和改善品质起着至关重要的作用。一般来说，优良品种对产量增长的贡献率可达30-40%。因此，高产、优质、抗病的优良品种是农业增产农民增收的前提。如何制种已经是全社会都关注的话题。下面说一下我们对种子问题的思考与探索。
 不能留种的育种方法不可取

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 众所周知，近几十年来农业生产上过量施用化肥和农药除草剂，已经使种子发生严重的退化。良种必须良法，这是优良种子的性状更加稳定并得以遗传的关键。用生态农业高产优质栽培技术种植，就可以让选育种子的优良性状得到最大的发挥，如，高产、优质、风味足、抗病虫草害、抗低温寡照、抗高温干旱、抗降水过量或不足等异常天气能力的性能都发挥出来。这一技术2013年在中国农科院通过专家组审定(晋科鉴字[2013]第186号)，被评为国内行业领先水平。技术涉及到四个方面的问题，被广大的种植户简称为四位一体技术。
 )足够的碳(秸秆、畜禽粪便和农业废弃物)和水分调控是形成产量的基础，也是提高种子抵抗逆境能力的重要土壤环境条件。
 )让有益微生物占领优势生态位，是抵制土传病害的第一大要素，有益菌固氮、解磷、解钾能力、降解有机物为可吸收态，有益微生物和土壤动物可为作物提供健康生长的充分条件和具有良好团粒结构的土壤。
 )补足前茬作物携带出的各种矿物质，因为矿物质中二价阳离子是形成土壤团粒结构的搭桥物质，很多金属元素是维持作物生命的物质，也是形成作物抗性、品质和风味不可或缺的物质，是种子优良性状得以充分表达的物质基础。
 )在作物生长期间要模仿大自然对作物进行不断的胁迫，植物的智慧在于一片叶子受伤几分钟内传遍植物体全身转入防御，胁迫可让作物全身所有细胞从初生代谢转入次生代谢，从而积累抗性物质。作物的抗逆防御机制正如分子生物学描述:用共同的受体、共同的信号传递途径、传递不同的逆境信号，诱导共同的基因，调控共同的酶和功能蛋白，产生共同的代谢物质，在不同的时空抵御不同的逆境，这就是植物最经济高效的抗逆防御体系。这一理论恰恰说明了对作物进行胁迫的生理意义，实践中人们总结出胁迫越早效果越好的经验，胁迫可以从种子开始，例如，用微冻液(获美国FDA认证)进行种子的微冻处理，可提高油莎豆的耐寒性能，加上其它措施，使油莎豆能在冷凉的荒沙地上落户。胁迫的同时追加营养，让作物的次生代谢不空转，这是建立作物的高效抗逆防御体系的关键措施。
 主要结论

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+此文刊载在《中国科技成果》第21卷第2期2020年1月半月刊
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 不能留种的育种方法不可取
- 近几十年来国际上各种育种技术有了快速发展，如，三系二系杂交育种和转基因育种等育种理论与技术均来自国外，我国没有多少话语权，在这方面的研究和市场运作只是跟进，遗憾的是在近几十年在境外势力的压力下，我国在玉米、水稻(籼稻)、大豆、棉花、各种蔬菜等大宗农作物上，几乎全面采用了不能留种的种子，倒逼我国原有的种业走向衰退，一场全球性世界粮食战争就要打响，国外用商业化运作制造出的种子不但价格高而且年年需购买，这一警示告诉我们不能留种的育种方法不可取，我们要在育种领域走出一条有国际话语权的路。
+近几十年来国际上各种育种技术有了快速发展，如，三系二系杂交育种和转基因育种等育种理论与技术均来自国外，我国没有多少话语权，在这方面的研究和市场运作只是跟进，遗憾的是在近几十年在境外势力的压力下，我国在玉米、水稻(籼稻)、大豆、棉花、各种蔬菜等大宗农作物上，几乎全面采用了不能留种的种子，倒逼我国原有的种业走向衰退，一场全球性世界粮食战争就要打响，国外用商业化运作制造出的种子不但价格高而且年年需购买，这一警示告诉我们不能留种的育种方法不可取，我们要在育种领域走出一条有国际话语权的路。
 .1三系或二系配套生产杂交种的理论起源
 二系育种，就是用父本和母本杂交的育种方法。三系，即雄性不育系、恢复系和保持系配套理论起源于国外，通过三系配套产生杂交种，以在生产上利用杂种优势，提高产量。不育系除了雄性器官发育不正常、花粉败育不能自交结实外，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。恢复系给不育系授粉产生的杂交一代F1具有杂种优势，但其杂交二代F2分离严重(刘秉华)。二系和三系育种方法培育的种子均只使用杂交F1代。农民需要年年买种。

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-    国以农为本，农以种为先，种子作为农业种植成本的主要构成部分，处于农产品产业链上游，优良品种对农作物增加产量和改善品质起着至关重要的作用。一般来说，优良品种对产量增长的贡献率可达30-40%。因此，高产、优质、抗病的优良品种是农业增产农民增收的前提。如何制种已经是全社会都关注的话题。下面说一下我们对种子问题的思考与探索。
+国以农为本，农以种为先，种子作为农业种植成本的主要构成部分，处于农产品产业链上游，优良品种对农作物增加产量和改善品质起着至关重要的作用。一般来说，优良品种对产量增长的贡献率可达30-40%。因此，高产、优质、抗病的优良品种是农业增产农民增收的前提。如何制种已经是全社会都关注的话题。下面说一下我们对种子问题的思考与探索。
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 不能留种的育种方法不可取
+  近几十年来国际上各种育种技术有了快速发展，如，三系二系杂交育种和转基因育种等育种理论与技术均来自国外，我国没有多少话语权，在这方面的研究和市场运作只是跟进，遗憾的是在近几十年在境外势力的压力下，我国在玉米、水稻(籼稻)、大豆、棉花、各种蔬菜等大宗农作物上，几乎全面采用了不能留种的种子，倒逼我国原有的种业走向衰退，一场全球性世界粮食战争就要打响，国外用商业化运作制造出的种子不但价格高而且年年需购买，这一警示告诉我们不能留种的育种方法不可取，我们要在育种领域走出一条有国际话语权的路。
-    近几十年来国际上各种育种技术有了快速发展，如，三系二系杂交育种和转基因育种等育种理论与技术均来自国外，我国没有多少话语权，在这方面的研究和市场运作只是跟进，遗憾的是在近几十年在境外势力的压力下，我国在玉米、水稻(籼稻)、大豆、棉花、各种蔬菜等大宗农作物上，几乎全面采用了不能留种的种子，倒逼我国原有的种业走向衰退，一场全球性世界粮食战争就要打响，国外用商业化运作制造出的种子不但价格高而且年年需购买，这一警示告诉我们不能留种的育种方法不可取，我们要在育种领域走出一条有国际话语权的路。
+.1三系或二系配套生产杂交种的理论起源
-.1三系或二系配套生产杂交种的理论起源
+二系育种，就是用父本和母本杂交的育种方法。三系，即雄性不育系、恢复系和保持系配套理论起源于国外，通过三系配套产生杂交种，以在生产上利用杂种优势，提高产量。不育系除了雄性器官发育不正常、花粉败育不能自交结实外，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。恢复系给不育系授粉产生的杂交一代F1具有杂种优势，但其杂交二代F2分离严重(刘秉华)。二系和三系育种方法培育的种子均只使用杂交F1代。农民需要年年买种。
 三系或二系育种的发展:
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 水稻三系杂交育种始于美国，20世纪20年代美国人就发现了水稻雄性不育现象，第二次世界大战后，美国、日本、苏联、印度、菲律宾等国家都有先于中国的杂交水稻研究。世界上首次成功的杂交水稻是由美国人HenryhankBeachell在1963年于印度尼西亚完成的，日本新城长友在1965年得到粳稻的三系配套。1966年在菲律宾国际水稻研究所培育成功袁隆平的杂交水稻(IR8)。我国水稻分为杂交稻和常规稻。杂交稻又分为三系杂交稻和两系杂交稻，大约各占一半面积。我国杂交稻和常规稻面积各占一半面积。常规稻是杂交技术培育出的可留种水稻。
-    我国的玉米一直种植农家品种，直到20世纪50年代末我国首批玉米杂交种问世，到1987年，我国的玉米国内自交系与国外自交系杂交的播种面积已达上百万亩，占杂交玉米播种总面积的65.68%(曾三省)，说明引进技术的30年间我国玉米的种质资源已多元化。2019年我国玉米的种植面积6.19亿亩，98%的种子需要年年制种，玉米育种采用的是单杂交种，即父本和母本杂交，2018年玉米制种面积256万亩，2019年玉米制种面积265万亩(佟屏亚)。
+我国的玉米一直种植农家品种，直到20世纪50年代末我国首批玉米杂交种问世，到1987年，我国的玉米国内自交系与国外自交系杂交的播种面积已达上百万亩，占杂交玉米播种总面积的65.68%(曾三省)，说明引进技术的30年间我国玉米的种质资源已多元化。2019年我国玉米的种植面积6.19亿亩，98%的种子需要年年制种，玉米育种采用的是单杂交种，即父本和母本杂交，2018年玉米制种面积256万亩，2019年玉米制种面积265万亩(佟屏亚)。
 .2 转基因育种的起源
 转基因育种是指通过现代分子生物学技术将一个或多个基因添加到一个生物基因组，从而生产具有改良特征的生物的育种方法。转基因育种目标是通过改变基因组成来生产具有改良特征的生物。转基因育种通过在生物基因组中添加一个或多个新基因来实现这一目标。目前导入的转基因性状，主要有:抗虫基因Bt、耐除草剂基因bar、耐干旱基因、促进生长基因Scoal、雄性不育基因、高赖氨酸含量和耐热淀粉酶基因等。
-     转基因育种的发展
+转基因育种的发展
-    转基因育种的问题
+转基因育种的问题
 ）美国的转基因作物中的抗除草剂基因bar，是研究重点，而抗除草剂基因是迄今为止用得最广泛的一种，抗除草剂基因已用于水稻、玉米、油菜、棉花等作物上，到2004年带有抗除草剂基因的作物种植面积已经占转基因作物总面积的72%(彭于发)。这就意味着在种植转基因作物的同时要使用化学除草剂，众所周知，除草剂对自然界乃至对人类的危害早有结论。
 ）转基因作物中导入的抗虫基因Bt对生态环境以及通过食物链对人类的健康的影响也有学者的跟踪研究。
 ）转基因作物中导入的促进生长的基因Scoal，Scoal会在人体内合成具有较强酸性和腐蚀性的丁二酸，合成过程消耗人体能量，其负面作用已被确认。
 ）转基因育种中也导入了雄性不育基因，这与上面所讲三系或二系杂交育种的思路是一致的，是基于商业市场占有率的思路而做的各种作物的转基因育种，培育的种子也只能使用一年，农民需要年年购买。
 让农民收获的农产品可以留种
-    习近平主席指示，中国人要端自己的饭碗，饭碗里装的是用自己种子种出的粮食，为了让农民收获的农产品可以留种，就不能用转基因育种和杂交制种的种子，而是用我们国家自己的种质资源、培育出的有世界话语权的种子。
+习近平主席指示，中国人要端自己的饭碗，饭碗里装的是用自己种子种出的粮食，为了让农民收获的农产品可以留种，就不能用转基因育种和杂交制种的种子，而是用我们国家自己的种质资源、培育出的有世界话语权的种子。
 .1 常规育种或称系统育种的起源与发展

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		+	原创梁鸣早九孚生态科技 4月13日
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		+	此文刊载在《中国科技成果》第21卷第2期2020年1月半月刊上
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		+	国以农为本，农以种为先，种子作为农业种植成本的主要构成部分，处于农产品产业链上游，优良品种对农作物增加产量和改善品质起着至关重要的作用。一般来说，优良品种对产量增长的贡献率可达30-40%。因此，高产、优质、抗病的优良品种是农业增产农民增收的前提。如何制种已经是全社会都关注的话题。下面说一下我们对种子问题的思考与探索。
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		+	1 不能留种的育种方法不可取
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		+	近几十年来国际上各种育种技术有了快速发展，如，三系二系杂交育种和转基因育种等育种理论与技术均来自国外，我国没有多少话语权，在这方面的研究和市场运作只是跟进，遗憾的是在近几十年在境外势力的压力下，我国在玉米、水稻(籼稻)、大豆、棉花、各种蔬菜等大宗农作物上，几乎全面采用了不能留种的种子，倒逼我国原有的种业走向衰退，一场全球性世界粮食战争就要打响，国外用商业化运作制造出的种子不但价格高而且年年需购买，这一警示告诉我们不能留种的育种方法不可取，我们要在育种领域走出一条有国际话语权的路。
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		+	1.1三系或二系配套生产杂交种的理论起源
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		+	二系育种，就是用父本和母本杂交的育种方法。三系，即雄性不育系、恢复系和保持系配套理论起源于国外，通过三系配套产生杂交种，以在生产上利用杂种优势，提高产量。不育系除了雄性器官发育不正常、花粉败育不能自交结实外，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。恢复系给不育系授粉产生的杂交一代F1具有杂种优势，但其杂交二代F2分离严重(刘秉华)。二系和三系育种方法培育的种子均只使用杂交F1代。农民需要年年买种。
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		+	三系或二系育种的发展:
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		+	美国在20世纪20年代就开展了大豆杂种优势育种，包括大豆雄性不育的研究，例如大豆细胞质雄性不育的研究工作，当时还报道了W.H.Davis的对有关大豆细胞质雄性不育性的研究。玉米的杂种优势育种始于美国。20世纪30年代初期美国的第一批商用杂交玉米问世，到1960年玉米杂交种几乎遍及美国。
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		+	水稻三系杂交育种始于美国，20世纪20年代美国人就发现了水稻雄性不育现象，第二次世界大战后，美国、日本、苏联、印度、菲律宾等国家都有先于中国的杂交水稻研究。世界上首次成功的杂交水稻是由美国人HenryhankBeachell在1963年于印度尼西亚完成的，日本新城长友在1965年得到粳稻的三系配套。1966年在菲律宾国际水稻研究所培育成功袁隆平的杂交水稻(IR8)。我国水稻分为杂交稻和常规稻。杂交稻又分为三系杂交稻和两系杂交稻，大约各占一半面积。我国杂交稻和常规稻面积各占一半面积。常规稻是杂交技术培育出的可留种水稻。
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		+	我国的玉米一直种植农家品种，直到20世纪50年代末我国首批玉米杂交种问世，到1987年，我国的玉米国内自交系与国外自交系杂交的播种面积已达上百万亩，占杂交玉米播种总面积的65.68%(曾三省)，说明引进技术的30年间我国玉米的种质资源已多元化。2019年我国玉米的种植面积6.19亿亩，98%的种子需要年年制种，玉米育种采用的是单杂交种，即父本和母本杂交，2018年玉米制种面积256万亩，2019年玉米制种面积265万亩(佟屏亚)。
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		+	1.2 转基因育种的起源
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		+	转基因育种是指通过现代分子生物学技术将一个或多个基因添加到一个生物基因组，从而生产具有改良特征的生物的育种方法。转基因育种目标是通过改变基因组成来生产具有改良特征的生物。转基因育种通过在生物基因组中添加一个或多个新基因来实现这一目标。目前导入的转基因性状，主要有:抗虫基因Bt、耐除草剂基因bar、耐干旱基因、促进生长基因Scoal、雄性不育基因、高赖氨酸含量和耐热淀粉酶基因等。
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		+	转基因育种的发展
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		+	转基因作物在问世后增加很快，1983年美国率先培植成功转基因西红柿，1996年允许在美国超市出售。1996年全球转基因播种面积170万公顷，2003年全球播种面积已达6,770万公顷(彭于发)，2017年全球转基因作物种植面积达到1.898亿公顷(邓炳祥)。2019年转基因全球播种作物面积达2亿公顷。我国的转基因作物种植面积为280万公顷，全球排名第八，2019年我国大豆进口量每年约9,000万吨，其中80%为转基因大豆。
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		+	转基因育种的问题
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		+	1）美国的转基因作物中的抗除草剂基因bar，是研究重点，而抗除草剂基因是迄今为止用得最广泛的一种，抗除草剂基因已用于水稻、玉米、油菜、棉花等作物上，到2004年带有抗除草剂基因的作物种植面积已经占转基因作物总面积的72%(彭于发)。这就意味着在种植转基因作物的同时要使用化学除草剂，众所周知，除草剂对自然界乃至对人类的危害早有结论。
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		+	2）转基因作物中导入的抗虫基因Bt对生态环境以及通过食物链对人类的健康的影响也有学者的跟踪研究。
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		+	3）转基因作物中导入的促进生长的基因Scoal，Scoal会在人体内合成具有较强酸性和腐蚀性的丁二酸，合成过程消耗人体能量，其负面作用已被确认。
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		+	4）转基因育种中也导入了雄性不育基因，这与上面所讲三系或二系杂交育种的思路是一致的，是基于商业市场占有率的思路而做的各种作物的转基因育种，培育的种子也只能使用一年，农民需要年年购买。
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		+	2 让农民收获的农产品可以留种
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		+	习近平主席指示，中国人要端自己的饭碗，饭碗里装的是用自己种子种出的粮食，为了让农民收获的农产品可以留种，就不能用转基因育种和杂交制种的种子，而是用我们国家自己的种质资源、培育出的有世界话语权的种子。
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		+	2.1 常规育种或称系统育种的起源与发展
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		+	指利用自然变异选育新品种的方法，其简单易行，是我国五千年农耕传承的方法，近年来常规育种也有发展，通过物理诱变、化学诱变、自然变异、种间杂交、远源杂交等方法培育良种，再用微冻技术、高效栽培、低氘水或量子水处理等技术，进行基因稳定化训练，将理想个体材料进一步一代一代选育，最终实现从单株-株系-品系-品种的育种过程，常规育种的种子可在生产上重复利用，经几年种植只需提纯复壮，与三系育种和转基因育种相比，常规育种对土地的占用少和人力物力消耗都少。我国在常规育种上取得巨大的成绩。举例:
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		+	2.2 我国小麦在常规育种上的发展
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		+	我国小麦在育种工作上没有走弯路，2019年我国小麦的播种面积3.56亿亩，常规育种占绝对主导地位，中国农科院作物所的刘秉华研究员做出巨大贡献，他用40年的时间研究出杂交育种工具---矮败小麦。矮败小麦的矮秆不育株像个基因接受器，把外来花粉(基因)接收进去并进行重组，重组后的基因通过后代分离出的非矮秆可育株自交纯合稳定，下个世代分离出的不育株继续接收外来花粉(基因)。利用矮败小麦育种技术育成的常规品种2008年的播种面积就达1亿多亩、矮败小麦成果2010年获得国家科技进步一等奖。
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		+	目前有些社会团体和民间的有识之士，在常规育种技术的基础上创造新的育种路线，培育出具有优良性状的小麦、水稻、玉米、大豆以及西红柿、黄瓜等作物品种，这些作物品种的特点是可以留种。
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		+	2.3 我国玉米在常规育种上的发展
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		+	在玉米育种上云南生态农业研究所的那中元所长走在前面，他用中草药提取物制作的植物诱导剂技术培育的非转基因大穗玉米，2018年在山西省专家鉴定会上，被专家肯定那氏大棒非转基因玉米的研究成果，在山西永和县180亩旱地种植、底施农家肥2方/亩(不施化肥)，采用宽行0.8米窄行0.4米播种，亩3,800株，玉米平均亩产达到2,508斤，已经达到目前玉米每亩理论高产2,500斤的水平，比当地普通旱地玉米每亩增产1,500斤(见图1)。
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		+	2.4 我国大豆在常规育种上的发展
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		+	华夏一号大豆是由郭子学带领的民间育种科研团队历经15年，运用系统选育法，突破高分枝技术瓶颈选育而成。该大豆为非转基因新品种，品质优，适宜区域广，从北起黑龙江南至长江流域西至新疆都可以种植。打破大豆引种南北纬度不超过300公里的界限。单珠结荚率多达150~400个，种植密度每亩3,500~6,000株，适于稀植创高产，亩产一般在500~700斤，优化栽培亩产可达800~1,000斤(见图2)。
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		+	2.5我国水稻在常规育种上的发展
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		+	特大穗超高产常规水稻，是由郭子学带领民间育种团队，利用远缘杂交技术和植物诱导技术培育成的，穗粒数400~750粒(常规稻150~250粒)，亩产量是目前水稻品种的1~3倍。2015年长沙试验基地早稻的理论测产为3,000斤/亩(见图3)。
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		+	3 用生态农业高产优质栽培技术推进新型种业发展
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		+	众所周知，近几十年来农业生产上过量施用化肥和农药除草剂，已经使种子发生严重的退化。良种必须良法，这是优良种子的性状更加稳定并得以遗传的关键。用生态农业高产优质栽培技术种植，就可以让选育种子的优良性状得到最大的发挥，如，高产、优质、风味足、抗病虫草害、抗低温寡照、抗高温干旱、抗降水过量或不足等异常天气能力的性能都发挥出来。这一技术2013年在中国农科院通过专家组审定(晋科鉴字[2013]第186号)，被评为国内行业领先水平。技术涉及到四个方面的问题，被广大的种植户简称为四位一体技术。
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		+	1)足够的碳(秸秆、畜禽粪便和农业废弃物)和水分调控是形成产量的基础，也是提高种子抵抗逆境能力的重要土壤环境条件。
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		+	2)让有益微生物占领优势生态位，是抵制土传病害的第一大要素，有益菌固氮、解磷、解钾能力、降解有机物为可吸收态，有益微生物和土壤动物可为作物提供健康生长的充分条件和具有良好团粒结构的土壤。
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		+	3)补足前茬作物携带出的各种矿物质，因为矿物质中二价阳离子是形成土壤团粒结构的搭桥物质，很多金属元素是维持作物生命的物质，也是形成作物抗性、品质和风味不可或缺的物质，是种子优良性状得以充分表达的物质基础。
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		+	4)在作物生长期间要模仿大自然对作物进行不断的胁迫，植物的智慧在于一片叶子受伤几分钟内传遍植物体全身转入防御，胁迫可让作物全身所有细胞从初生代谢转入次生代谢，从而积累抗性物质。作物的抗逆防御机制正如分子生物学描述:用共同的受体、共同的信号传递途径、传递不同的逆境信号，诱导共同的基因，调控共同的酶和功能蛋白，产生共同的代谢物质，在不同的时空抵御不同的逆境，这就是植物最经济高效的抗逆防御体系。这一理论恰恰说明了对作物进行胁迫的生理意义，实践中人们总结出胁迫越早效果越好的经验，胁迫可以从种子开始，例如，用微冻液(获美国FDA认证)进行种子的微冻处理，可提高油莎豆的耐寒性能，加上其它措施，使油莎豆能在冷凉的荒沙地上落户。胁迫的同时追加营养，让作物的次生代谢不空转，这是建立作物的高效抗逆防御体系的关键措施。
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		+	4 主要结论
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		+	不能留种的育种方法起源于国外，此方法并不可取，我们可以用全新的技术培育可多年使用的好种子，通过生态农业高产优质栽培，让一粒种子通过从种到收的过程，进一步提升产量、品质、抗性、风味等优良性状，让优良基因得以稳定遗传。以此赢得我国独特的种业发展。
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