作物育种学期末复习

绪论作物品种的概念：作物品种是指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。这种群体具有相对稳定的遗传特征。品种的三个基本特性：DUS特异性Distinctness与同一作物的其他群体有所区别一致性Uniformity指相对一致的性状表现稳定性Stability指相对稳定的遗传特性进化的三要素：变异、遗传和选择作物品种：纯系品种、杂交种品种、综合品种、无性系品种优良品种：是指在一定地区和耕作条件下能符合生产发展要求，并具有较高经济价值的品种。它在农业生产中的作用主要体现在以下五个方面1、提高单位面积产量2、改进产品品质3、保持稳产性和产品品质4、扩大作物种植面积5、有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高。作物育种学：是研究选育及繁殖作物优良品种的理论与方法的科学。主要内容：育种目标的制定及实现目标的相应策略；种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；选择的理论与方法；人工创造新变异的途径、方法及技术；杂种优势利用的途径与方法；目标性状的遗传、鉴定及选育方法；作物育种各阶段的田间试验技术；新品种的审定、推广和种子生产。常规育种：育种家将由遗传物质变异（基因突变、染色体结构变化、）常规育种的技术特点：1、综合多个优良基因，同步改良农作物的产量、品质和抗性水平。2、盲目性比较大。3、育种既是科学又是艺术。和常规育种相比，基因工程有三大显著的优点：1、源于生物的有利基因在人、动物、植物、微生物四大系统内可进行随意交换。2、基因工程可以获得生物的定向变异。3、基因工程是使个别目的基因转移的技术。第一章作物的有性繁殖不同作物的授粉方式：自花授粉作物（天然异交率=4%）:水稻、小麦、大豆、大麦等异花授粉作物（天然异交率50%~100%）:玉米、黑麦、甘薯、白菜型油菜常异花授粉作物（5-50%）:棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆等常异花授粉作物品种群体中至少包含三种基因型：品种基本群体的纯合同质基因型；杂合基因型；非基本群体的纯合基因型天然异交是相对于人工杂交而言，是指同作物不同品种间的自然杂交。自交不亲和性：具有完全花并可形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。雄性不育：植株的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性称为雄性不育。1、细胞核雄性不育性（GMS）2、细胞质雄性不育性（CMS）无性繁殖：1.营养体繁殖;2.无融合生殖：植物的雌雄性细胞甚至雌雄配子体内的某些单、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。自交的遗传效应1、自交使纯合基因型保持不变2、自交使杂合基因型的后代发生性状分离3、自交引起异花授粉作物后代生活力衰退异交的遗传效应1、异交形成杂合基因型2、异交增强后代的生活力作物品种的类型：农作物的品种，一般都具有三个特征：特异性、一致性、稳定性（DUS）自交系品种（纯系品种）：突变或杂合基因型连续自交和选择育成的基因型同质纯合群体。杂种品种：在严格选择亲本（自交系）和控制授粉的条件下生产的杂交组合的F1群体。群体品种：遗传基础复杂、群体内植株基因型有一定程度的杂合或异质性的一群植株群体。但基本符合品种的三个基本特性。包括：1异花授粉作物的自由授粉品种2异花授粉作物的综合品种3自花授粉作物的复合品种4自花授粉作物的多系品种无性系品种：是由一个无性系或几个遗传上近似的无性系经过营养器官繁殖而成的。他们的基因型由母体决定，表现型与母体相同。自交系品种的育种特点：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杂交种品种育种特点：（1）自交系间的配合力是杂种品种选育的关键杂交种育种的两个基本程序1亲本自交系育种2杂种品种育种（2）对影响亲本繁殖和配制杂种产量的性状必须加强选择亲本性状：母本产量花期相遇（3）需要建立相应的种子生产基地和供销体系第二章种质资源种质资源：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。种质资源在育种上的作用：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.新的育种目标的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5.现代农业对各种作物品种的共同要求：6.高产、稳产、优质、适应机械化。作物起源中心：根据变异类型特点及近缘野生种情况可以把起源中心分为初生中心和次生中心。瓦维洛夫的作物起源中心学说：物种变异多样性与分布不平衡。作物起源中心：遗传类型有很大的多样性、比较集中、具有地区特有的变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区。遗传多样性：起源中心的两个特征：基因多样性显性基因高频率原生起源中心：作物最初始的起源地标志：有野生祖先；有原始特有类型；有明显的遗传多样性；有大量的显性基因。次生起源中心：当作物的源生起源中心地向外扩散到一定范围时，在边缘地点又会因作物本身的自交和自然隔离而形成的隐形基因控制的多样化地区特点：无野生祖先；有新的特有类型；有大量的变异；有大量的隐性基因。原生作物：人类有目的驯化的植物。次生作物：与原生作物伴生的杂草，当期被传播到不适宜原生作物而对杂草生长有利的环境时，被人类分离而成为栽培的主体。八大起源中心：中国—东亚中心：大豆、高粱、无芒大麦，茶印度中心：水稻、甘蔗中亚细亚中心：小麦西亚中心：黑麦、葡萄埃塞俄比亚中心：南美和中美起源中心：玉米、甘薯、番茄南美中心：马铃薯地中海中心：蔬菜地方品种：一般指在局部地区栽培的品种，多未经过现代育种技术的修遗传修饰，所以又称农家品种。种质资源研究的主要内容:育种上的应用途径？搜集、保存、鉴定、创新和利用种质资源的保存方式：种植保存；贮藏保存第三章育种目标育种目标：指在一定的自然、栽培和经济条件下，计划选育的新品种应具备的优良特性特征，也就是对育成品种在生物学和经济学性状上的要求。高产、稳产、优质和适应机械化是现代农业对各种作物品种的共同要求生物产量经济产量收获指数（经济系数）：生物产量转化为经济产量的效率。高产育种策略：1）矮秆育种：矮秆品种的增产作用是通过降低个体的植株高度，增加密度，降低茎秆所占比重，从而提高收获指数。另一方面，株高降低也可减少倒状。2）理想株型育种：除矮杆外，按照人们的经济要求把植株的形态特征和生理特性的优良性状都集中在一个植株上，使其获得最高的光能利用率，并能将光合产物最大限度地输送到子粒中去，通过提高收获指数而提高子粒产量。3）高光效育种：是指通过提高作物本身光合能力和降低呼吸消耗的生理指标而提高作物产量的育种方法。第四章引种与选择育种引种：从生产的角度来讲，引种系指从外地引进作物新品种，通过适应性试验直接在本地推广种植。训化：是人类对植物适应新的地理环境能力的利用和改造。引种栽培：由外地引入种苗或种子后，虽然已经用于生产栽培，但不能达到开花结实阶段，或者根本就不能留种。引种规律：低温长日照植物（小麦、大麦、油菜）、高温短日照植物（水稻、玉米、大豆）生态条件：生态型：低温长日作物的引种规律:高温段日的引种规律: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。选择的基本方法：混合选择：适合于常异花授粉作物和异花授粉作物单株选择：适合于自花授粉作物第五章杂交育种杂交育种按照指导思想可分为两类：组合育种、超亲育种组合育种：是将分属于不同品种的、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。超亲育种：是将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于同一个体中，形成在该性状上超越亲本的类型。杂交选配亲本的原则：1、双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上优点和缺点尽可能互补。2、亲本之一最好是能适应当地条件、综合性较好的推广品种。3、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。4、杂交亲本应具有较好的配合力。杂交方式：是指一个杂交组合里要用多少亲本，以及各亲本间如何配置的问题。单交或成对杂交：两个亲本进行的杂交A×B或A/B原理：A、B两个亲本的性状基本上能符合育种目标，优缺点可以相互补偿。复交：先将一些亲本配成单交组合，再在组合之间或组合与品种之间进行两次乃至更多次的杂交。原理：复交的杂交亲本至少有一个是杂种，F1就表现出性状分离。复交比单交产生的杂种更能提供更多的变异类型，并能出现良好的超亲类型，但性状稳定较慢，所需育种年限较长。复交的原则：综合性状好，适应性较强并有一点丰产性的亲本应安排在最后一次杂交。复交一般在下列情况下使用：当单交杂种后代不完全符合育种目标，而在现有亲本中还找不到一个亲本能对其缺点完全补偿时；亲本有非常突出的优点，但缺点也很明显，一次杂交对其缺点难以完全补偿时。三交：3个品种间的杂交A/B//C双交：指两个单交的F1再杂交，参加杂交的可以是两个或三个亲本。两个单交的F1再杂交，参加杂交的可以是三个亲本或四个亲本。三亲本双交：C/A//C/B四亲本双交：A/B//C/D五交、六交……依此类推，最后一个杂交的亲本遗传比重占50%，所以应当将拥有最多有利性状、综合性状好的亲本放在最后一次杂交。聚合杂交：育种目标性状增加，可采用聚合杂交，利用最大重组原理和超亲重组原理。杂种后代两种选择方法的工作要点和优缺点：系谱法；混合法。系谱法：自花授粉作物和常异花授粉作物杂交育种中最常用的方法。自杂种第一次分离世代（单交F2、复交F1）开始选株，分别种植成株行，即系统，以后各世代均在优良系统中继续进行单株选择，直至选出性状优良一致的系统升级行进行产量试验。在选择过程中，各世代予以系统编号，以便考察株系历史和亲缘关系，故称系谱法。工作要点：1、杂种一代（F1）将杂种种子按杂交组合排列，点播以加大种子繁殖数量，同时便于拔除假杂种等操作的进行。相应播种对照品种及亲本以便比较。2、杂种二代（F2）或复交一代，按照杂交组合点播。F2代或复交一代群体应尽可能大些，原则是种植F2植株数量必须确保获得育种目标所要求的基因重组和性状的几率要高。F2所选单株的优劣在很大程度上决定其后代表现的好坏。3、杂种三代（F3）按组合排列，将入选的F2单株点播成行，或称为从F3代起按系统（株系）进行种植。在田间均匀分布对照品种行，以便比较和选择。F3系统（株系）的主要性状表现趋势已较明显，（系统内部变异度校）。4、杂种四代（F4）及其以后世代，种植方法同F3，来自同一F3系统（即属于同一F2植株的后代）的F4诸系统称为系统群，系统群内部各系统之间互为姊妹系。优点：在杂种早期世代，针对一些遗传力高的性状连续几代选择，起到了定向选择的作用；每一系统的历年表现都有案可查，比较容易全面掌握它的优、缺点，而且西系统间的亲缘关系十分清楚，有助于互相参证。缺点：F2代起进行严格选择，中选率低，特别对多基因控制的性状效果更差，因而使不少优良类型被淘汰；工作量大，占地多，受人力、土地的限制往往不能够种植足够大的杂种群体，使优异类型丧失了出现的机会。混合法：工作要点：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合百分率达到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。优点：可以处理较大的杂种群体，从而可能保存大量的有利基因和基因型，并提供在以后世代中继续重组的机会。缺点：典型的混合法在早代不进行人工选择，而是受自然选择的影响。在自然选择作用下，有利于发展其抗逆性和适应性，使群体向适应当地生态条件的方向发展。但另一方面，由于基因的竞争或其他的影响，一些不是作物本身所要求，但为人类所需要的经济性状可能被削弱，这种类型的个体在群体中将逐渐减少。衍生系统法：由F2或F3代一个单株所繁衍的后代群体分别称之为F2或F3的衍生系统。这一方法是在F2或F3代进行一次株选，以后各代分别按衍生系统混合种植，而不加选择。对衍生系统法进行测产，测定结果只做参考，淘汰明显不良的衍生系统，直到产量及其他有关性状趋于稳定的世