作物育种学总论

绪论第一节作物进化与遗传改良作物品种：人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的一定群体作物育种学的发展：育种目标要求提高；种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；广泛采用现代技术和仪器；开拓新的育种途径和技术第三节作物育种的成就与展望作物育种工作的展望：种质资源工作上有待进一步加强；深入开展育种理论与方法的研究；加强多学科的综合研究和育种单位间的合作；种子产业化第一章作物的繁殖方式及品种类型第一节作物的繁殖方式1、有性繁殖天然异交率的测定方法：选择受一对基因控制的相对性状作为遗传测定的标记性状。以具有隐形性状的品种为母本，将父、母本等距、等量隔行种植，任其自由传粉结实，然后将母本植株上收获的种子播种，进行后代苗期性状的测定天然异交率=总个体数中显性性状个体数11FF*100%两种特殊的有性繁殖方式：1、自交不亲和性：具有完全花可形成正常雌、雄配子。但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性（向日葵、甜菜、白菜、甘蓝等）2、雄性不育性：植株的雌蕊正常发育而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性（大麦、小麦、棉花、向日葵）分类：1、受核基因控制的细胞核雄性不育性2、细胞质雄性不育性2、无性繁殖无性系：由营养体繁殖的后代称为无性系，他来自母本的营养体，都保持母本的性状而不发生或少发生性状分离现象无融合生殖：植物的雌雄性细胞甚至雌配子体内的某些单、二倍体细胞，不经过正常受精和两性配子的融合过程而直接形成种子以繁衍后代的方式分类：无孢子生殖；二倍体孢子生殖；不定胚生殖；孤雌生殖；孤雄生殖第二节自交和异交的遗传效应1、自交的遗传效应自交的遗传效应：1、自交使纯合基因型保持不变对纯合基因型品种群体中的不同个体而言，基因型是同质的，对一个个体的同源染色体而言，等位基因是纯和的，这样的群体称为同质纯和群体2、自交使杂交基因型的后代发生形状分离3、自交引起后代生活力衰退异花授粉作物自交后代的生活力衰退，称为自交衰退，表现为生长势下降，繁殖力、抗逆性减弱，产量降低2、异交的遗传效应异交的遗传效应：1、异交形成杂合基因型2、异交增强后代的生活力异交使后代的生活力增强，主要表现在生长势、繁殖力、抗逆性等性状的增强和产量的提高，即数量性状方面比亲本明显提高，称为杂种优势第三节作物的品种类型及其特点1、作物品种的类型1、自交系品种：又称纯系品种，是对突变或杂合基因型经过连续多代的自交加选择而得到的同质纯和群体2、杂交种品种：在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的各类杂交组合的F1植株群体3、群体品种：异花授粉作物的自由授粉品种；异花授粉作物的综合品种；自花授粉作物的杂交合成群体；自花授粉作物的多系品种2、各类品种的育种特点1、自交系品种：1、自花授粉加单株选择的育种方法；2、拓宽遗传变异范围，在大群体中进行单株选择2、杂种品种：1、包括自交系育种和杂交组合育种两个育种程序。贯穿于两个程序之间的关键问题是自交系间的配合力测定；2、对影响亲本繁殖和配制杂种产量的性状必须加强选择；3、需要建立相应的种子生产基地和供销体系3、群体品种：1、使群体品种具有广泛的遗传基础和基因型的多样性；2、使群体品种能够保持广泛的遗传基础和基因型的多样性4、无性系品种：1、利用无性系迅速固定优良性状和杂种优势2、选择优良芽变，培育新的优良无性系品种第二章种质资源种质资源：一般指具有特定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型第一节种质资源在育种上的重要性1、种质资源是现代育种的物质基础2、稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用3、新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源4、种质资源是生物学理论研究的重要基础材料第三节种质资源的研究与利用1、种质资源的类别和特点1、按育种实用价值分类：1）地方品种在局部地区内栽培的品种2）主栽品种经现代育种技术改良过的品种，包括自育或引进的品种3）原始栽培类型具有原始农业性状的类型，大多为现代栽培作物的原始种或参与种。多有一技之长，但不良性状遗传率高4）野生近缘种介于栽培类型和野生类型之间的过度类型，具有某些抗逆性5）人工创造的种质资源2、按亲缘关系分类：1）初级基因库2）次级基因库3）三级基因库2、种质资源的收集与保存1、发掘、收集、保存种质资源的紧迫性：1）实现新的育种目标必须有更丰富的种质资源2）为满足人类需求，必须不断地发展新作物3）不少宝贵种质资源大量流失，亟待发掘保护4）避免新品种遗传基础的贫乏，客服遗传脆弱性2、收集种质资源的方法：直接考察收集、征集、交换、转印4、种质资源的保存：保存种质资源的目的是维持样本的一定数量与保持各样本的生活力及原有的遗传变异性。保存主要采用（原生境保存）和种质库相结合的办法。原生境保存：在原来的生态环境中，就地进行繁殖保存种质非原生境保存：种质保存于该植物原生态生长地以外的地方，如建设低温种质库的种子保存种植保存：为了保持种质资源的种子或无性繁殖器官的生活力，并不断补充其数量，种质资源材料必须每隔一段时间播种一次，即称种植保存，一般可分为就地种植保存和迁地种植保存贮藏保存：主要是用控制贮藏时的温湿条件的方法，来保持种质资源种子的生活力离体保存基因文库技术第三章育种目标作物的育种目标：指在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育的新品种提出应具备的优良特征特性，也就是对育成品种在生物学和经济学性状上的具体要求第一节现代农业对作物品种的要求1、高产相对较高的产量潜力2、稳产3、优质4、适应机械化第二节制定作物育种目标的原则1、立足当前，展望未来，富有预见性2、突出重点，分清主次，抓住主要矛盾3、明确具体，性状指标落实4、必须面向特定的生态地区和栽培条件第三节作物育种的主要目标1、高产生物产量与经济产量高产品种的重要特征特性源、流、库三方面都要符合高产要求，即源要足，库要大，流（运转）要畅，三者协调作物产量的构成因素不同作物经济产量构成因素不同，不同地区，不同栽培条件，应该有各自不同的产量因素最佳组合高产育种策略：矮秆育种；理想株型育种；高光效育种2、稳产抗病虫性；抗旱耐瘠；抗倒伏性；适应性3、适应机械化需要株形紧凑、生长整齐、株高一致、成熟一致、不打尖、不去杈、不倒伏、不落粒第四章引种与选择育种第一节引种和驯化影响引种成功的因素：温度；光照；纬度；海拔；栽培水平、耕作制度、土壤情况；植物的发育特性作物的不同类型引种后的生长变化规律：1、低温长日性作物的引种规律：1）原产高纬度地区的品种，引到低纬度地区，往往因为低纬度地区冬季温度高于高纬度地区，春季日照短于高纬度地区，因而感温阶段对光长的要求不能满足，表现为生育延长，甚至不能抽穗开花2）原产低纬度地区的品种，引至高纬度地区，生长期缩短。但高纬度地区冬季寒冷，春季霜冻严重，易遭受冻害3）低温长日性作物冬播区的春性品种引到春播区作春播用，春播区的日照长或强，往往表现早熟。粒重提高，甚至比原产地生长好；低温长日性作物春播区的春性品种引到冬播区作冬播用，春季的光照不能满足而表现迟熟，结实不良，有的易受冻害4）高海拔地区的冬作物品种偏冬性，引到平原区往往不能适应，而平原区的冬作物品种引到高海拔地区春播，有适应的可能2、高温短日性作物的引种规律1）原产高纬度地区的高温短日性作物感光性弱、感温性强。引到低纬度地区种植，因为低纬度地区冬季温度高，会缩短生育期，提早成熟，但株、穗、粒会变小2）原产低纬度地区的高温短日品种，春播品种感温性较强而感光性较弱，引到高纬度地区，常表现为迟熟，营养器官增大；夏秋播品种，感光性强而感温性弱，引到高纬度地区种植，不能满足对光照的要求，株、穗可能会较大，生育期推迟3）高海拔地区的品种感温性较强，引到平原地区往往早熟，有能否高产的问题，而平原地区的品种引到高海拔地区往往由于温度较低而延迟成熟第二节选择育种选择育种：对现有品种群体中出现的自然变异进行性状鉴定、选择并通过品系比较试验、区域试验和生产试验培育农作物新品种的育种途径1、选择育种的基本原理1）作物品种自然变异现象和纯系学说作物品种在一定的时间内具有相对的稳定性。在育种工作中，通过后代鉴定，选择可遗传的变异。由于基因突变、自然异交产生基因组以及环境条件引起的微小变异逐步发展成为显著变异等原因，都可以造成纯系不纯。一旦有可遗传的变异存在，就可从中进行有效的选择2）作物品种自然变异的原因自然异交引起的基因重组；自然变异；新育成品种群体中的变异3、选择育种的程序纯种选育程序：是通过个体选择、株行试验和品系比较试验到新品种成育一系列过程1、优良变异个体的选择2、株行比较试验3、品系比较试验4、区域试验和生产试验5、品种审定与推广混合选择育种程序：1、从原始品种群体中进行混合选择2、比较试验3、繁殖和推广集团混合选择育种推广改良混合选择育种（是通过个体选择和分系鉴定，淘汰伪劣的系统，然后将选留的各系混合脱粒，再通过与原品种的比较试验，表现确有有优越性时，则加以繁殖推广）第五章杂交育种杂交育种：不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代中进行选择以育成符合生产要求的新品种第二节杂交亲本的选配组合育种：将分属于不同品种、控制不同性状的优良基因随机结合后形成各种不同的基因组合，通过定向选择育成集双亲优点于一体的新品种。其遗传机理主要是基因重组和互作。超亲育种：将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂交个体中，形成在该性状上超过亲本的类型。其遗传机理主要在于基因累加和互作选配亲本的原则：双亲都有较多优点，没有突出的缺点，在主要性状上优缺点尽可能互补；亲本之一最好是能适应当地条件、综合性状较好的推广品种；注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，亲缘关系较远的亲本材料相互杂交；杂交亲本应具有较好的配合力一般配合力：某一亲本品种和其他若干品种杂交后，杂种后代在某个数量形状上的平均表现第四节杂交后代的选择1、系谱法主要工作P亲本选配，配置组合F1点播、组合编号评定优良组合、淘汰不好组合，拔除假杂种、杂株、劣株中选组合，分组合混收，脱粒F2按组合点播确定优良组合，选优良单株分株收获和脱粒，编号F3F2中选单株点播种成株行（系统）选出优良系统，再从中选优良单株按系统收获中选单株，分株收获和脱粒，编号F4按系统，把中选单株点播成系统，组成系统群从优良系统群中按系统，从中选优良单株按系统群、系统，收获中选单株，分株收获和脱粒，编号少量稳定品质，进行产量试验F5~F6同F4边试验边选择F7以选拔整齐、稳定的品系，参加产量试验为主、生产试验、繁殖种子、示范推广2、混合法在自花授粉作物的杂种分离世代，按组合混合种植，不加选择，直到估计杂种后代纯和百分率达到80%以上时（约在F5~F8）,才开始选择一次单株，下一代成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验3、衍生系统法由F2或F3一个单株所繁衍的后代群体分别称之为F2或F3衍生系统。这一方法是在F2或F3进行一次株选，以后各代分别按衍生系统混合种植，而不加选择。对衍生系统进行测产，测定结果只做参考，淘汰明显不良的衍生系统，并逐代明确优良的衍生系统直到产量及其他有关性状趋于稳定的世代（F5~F8）再从优良的衍生系统内选择单株，下一年种成株系，从中选择优良系统，进行产量比较试验，直至育成品种4、单籽传法（SSD法的程序）第五节杂交育种程序1、原始材料圃和亲本圃2、选种圃3、鉴定圃4、品种比较试验5、生产试验和多点试验第六章回交育种第一节回交育种的意义和遗传效应当A品种有许多优良性状，而个别形状有欠缺时，可选择具有A所缺性状的另一品种B和A杂交，F1及以后各世代又用A进行多次回交和选择，准备改进的形状借选择以保持，A品种原有的优良性状通过回交而恢复第七章诱变育种概念：是利用理化因素诱发变异，再通过选择而培育新品种的育种方法特点：提高突变率，扩大突变谱；改良单一形状比较有效，同时改良多个形状较难；形状稳定快，育种年限短；诱发突变的方向和性质尚难掌握第八章远缘杂交育种概念：植物分类学上用于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交作用（重要性）：培育新品种和种质系；创造新作物类型；创造异染色体系；诱导单倍体；利用杂种优势；研究