作物育种目标

第一章育种目标确定育种目标是育种工作的前提。育种目标因地、因时、因作物而异。育种目标：就是对育成品种的具体要求，也就是在一定地区的自然、耕作栽培及经济条件下所要育成新品种应具备的一系列有利性状的指标。第一节现代农业对作物品种性状的要求一、高产优良品种首先应具有较高的增产潜力。各种作物尽管收获产物不同，但都要求具有较高的单位面积产量。如籽粒产量、蛋白质产量、脂肪产量、皮棉产量、块根块茎产量等。二、稳产推广品种不仅应具有高产潜力，而且要求在大面积推广过程中能够保持连续均衡地增产。影响稳产性的主要因素有：病虫害、气象因素、土壤因素等。三、优质随着经济的发展和人民生活水平的提高，要求新品种具有优良的品质（如出米率高、出粉率高、蛋白质含量高、脂肪含量高、含糖量高、纤维内在品质好、有害物质含量低等），甚至要求具有一定的品质产量（如蛋白质产量、脂肪产量等）。四、适应性强培育作物品种即要考虑适应本地当前的自然条件，又要考虑如何适应发展中的耕作栽培水平。早熟：可避免后期灾害、利于耕作改制、提高复种指数。矮化：抗倒、耐肥水、利于密植和机械化收获。抗落粒：可减少收获中的损失。第二节制定作物育种目标的原则育种目标体现育种工作在一定地区和时期的方向和要求。制定育种目标的一般原则是：一、国民经济需要和生产发展前景在现有品种的基础上，选育新品种进行品种更新，必须充分估计到将来国民经济发展的需要和生产发展的要求。也就是说要求育种工作者要有一定的预见性。二、当地现有品种有待改进的主要性状以当地现有推广品种为参考，从而选育出能克服现有品种的缺点，保持和提高其优点的新品种。在考虑主要目标性状的同时，还要兼顾次要目标性状。因为随着主要目标的实现，原来的次要目标性状就可能上升为主要目标性状。三、育种目标的具体化和可行性高产、稳产、优质等是育种目标的一般化概念。制定育种目标需要落实到具体性状上，并且要有明确的性状指标。如禾谷类作物单位面积籽粒产量=单位面积株数株穗数穗粒数千粒重所以，高产要落实到具体的产量组成因素上，各产量组成因素的指标要明确，各产量组成因素要协调。制定育种目标即要有前瞻性，又要切实可行。目标太高不易实现，太低就可能落后生产需要。四、品种的合理搭配在同一地区范围内，自然条件和生产条件也不尽相同，生产上对品种的要求也就有类型上的差异。因此，在制定育种目标时就应考虑培育具有适当差异的几类品种，以满足生产上搭配种植的需要。第三节作物育种的主要目标性状各种作物都有一系列性状，这些性状又有其组成因素。其中特别需要改良的性状称为育种的主要目标性状。一、产量性状产量的提高直接取决于产量构成因素的协调增长。禾谷类作物的籽粒产量=单位面积株数株穗数穗粒数粒重棉花的皮棉产量=单位面积株数单株结铃数单铃重衣分大豆和油菜籽粒产量=单位面积株数株荚数荚粒数粒重产量因素之间往往相互制约。应根据当地的自然条件、耕作栽培水平和作物的生长发育特性，使产量构成因素得以协调增长，从而达到高产的目的。合理株型是高产品种的生育基础和形态特征。株型育种改善品种株型态势育种。矮化育种株型育种的一个重要内容。高光效育种提高光合效率的遗传改良。广义高光效育种：包括株型育种的基本内容。狭义高光效育种：仅指提高单位叶面积净光合速率的生理遗传改良或生理育种。二、对病虫害的抗耐性从经济学和生态学的观点讲，作物或品种对病虫害的抗性，一般只要求在病菌流行或害虫发生时，能把病原菌的数量或虫口密度压低到经济允许的阀值以下，即要求品种对病虫害有相对的抗性，而不是绝对的抗性。三、对环境胁迫的抗耐性作物品种类型对不利的气候、土壤等环境因素的胁迫分别具有不同程度的抗耐性，要求品种抗(耐)寒、抗(耐)旱、抗(耐)盐碱、抗(耐)涝、抗穗发芽等。四、品质性状品质性状因作物种类及同一作物的产品用途不同而异。一般讲：1.谷物品质：有碾磨品质。包括出米率、精米率、出粉率、灰分含量等；加工品质。米类的蒸煮品质、出饭率、色泽、口感，柔软性和粘聚性等；面粉的烘烤品质、制作面条品质、蒸制馒头品质、蛋糕饼干品质等。营养品质。蛋白质含量、氨基酸含量、油脂含量等2.纤维品质：长度、细度、强度、整齐度、伸长率色泽等。3.食用油品质：不饱和脂肪酸含量高五、熟性及对耕作制度和机械化作业的适应性早熟或生育期短适于改进耕作制度和提高复种指数，减少后期自然灾害（如小麦生长后期的干热风、棉花或玉米生长后期的早霜等）可能造成的损失，利于稳产。适于机械化操作的品种性状有：整齐、不倒伏、结实部位一致、不落粒、不裂荚等。第二章作物繁殖方式及品种类型第一节作物的繁殖方式有性繁殖无性繁殖作物的繁殖方式与其遗传组成关系密切，且相互影响。作物的繁殖方式有一、有性繁殖（一）花器构造和开花习性对授粉的影响一般情况下雌雄同花：利于自花授粉(如小麦、水稻等)；雌雄同株异花：利于异花授粉(如玉米、蓖麻、瓜类等)；雌雄异株：完全异花授粉(如大麻、菠菜等)；闭颖授粉：利于自交(如大麦、豌豆、花生等)；雌雄(蕊)异熟：有利于异花授粉；雌蕊先熟的有油菜雄蕊先熟的有玉米、向日葵雄性不育：利于异交；自交不亲和：利于异交；另：花器大、有蜜腺、有香(臭)味等性状增加异交的机会。（二）、自然异交率的测定1．授粉方式的界定异交率作物类型4%自花授粉作物4%-50%常异花授粉作物50%-100%异花授粉作物2．自然异交率的测定母本(带隐性性状)和父本(带显性性状)等量、等距离相间种植，自由授粉，测定F1中显性个体比率。自然异交率=F1中显性个体株数/F1总株数（三）有性繁殖的主要授粉方式1.自花授粉：同一朵花的花粉传播到同一朵花的雌蕊柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上称自花授粉。自花授粉作物：通过自花授粉方式繁殖后代的作物为自花授粉作物，也称自交作物。自花授粉作物有水稻、小麦、大豆、燕麦、豌豆、绿豆、花生、芝麻、马铃薯、亚麻、烟草等。2.异花授粉：雌蕊柱头接受异株花粉为异花授粉。异花授粉作物：通过异花授粉方式繁殖后代的作物称异花授粉作物，又称异交作物。异花授粉作物有玉米、黑麦、甘薯、向日葵、白菜型油菜、甘蔗、甜菜、蓖麻、大麻、紫花苜蓿、三叶草、啤酒花等。3.常异花授粉：以自交为主，同时具有一定异交时称常异花授粉。常异花授粉作物：通过常异花授粉方式繁殖后代的作物称常异花授粉作物，或常异交作物。常异花授粉作物有棉花、高粱、甘蓝型油菜、芥菜型油菜、蚕豆、粟等。（四）、自交不亲和性定义：自交不亲和性(self-incompatibility)是指具有完全花并可形成正常的雌雄配子的某些植物，缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。具有自交不亲和性的作物有：甘薯、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、甘蓝等。自交不亲和性是一种受遗传控制的、提高植物自然异交率的特殊适应性。在杂种优势育种中，可以利于自交不亲和性植株作母本，通过异花授粉，获得大量杂交种子，因此时一种具有实用价值的繁殖特性。（五）雄性不育性定义：植株的花粉败育，不能产生具有正常功能的雄配子的特性称雄性不育性。具有雄性不育性的植物有：水稻、玉米、高粱、大麦、粟、小麦、棉花、油菜、向日葵等。在植物育种中，雄性不育株作母本，通过异交，就可得到大量杂交种子，是利于杂种优势的极其宝贵的特性和亲本资源。1．细胞核雄性不育性这类雄性不育性受核基因控制，多为隐性，少数作物（如小麦、水稻、粟等）也发现显性基因。其一种行为符合孟德尔遗传规律。2．细胞质雄性不育性这类雄性不育性受细胞质和细胞核双方的育性基因控制，实际上是核质互作型雄性不育性。细胞质雄性不育性遗传有三种基本模式：（1）雄性不育系基因型为S（rfrf）（2）雄性不育保持系基因型为Nrfrf）S（rfrf）N（rfrf）不育系保持系不育系S（rfrf）（3）雄性不育恢复系基因型为N（RfRf）或S（RfRf）S（rfrf）N（RfRf）/S（RfRf）不育系恢复系S（Rfrf）F1利用雄性不育性配制杂交种，可以免除人工、药物或机械去雄程序，即能降低制种成本，又可提高种子质量。二、无性繁殖无性繁殖分为营养体繁殖和无融合生殖两类。（一）营养体繁殖许多植物的营养体部分(如植株的根、茎、芽、叶等营养器官以及变态部分的块根、块茎、鳞茎球茎、匍匐茎、地中茎等)都具有再生繁殖能力。可利用营养体进行繁殖的作物主要有甘薯、马铃薯、甘蔗等。由营养体繁殖的后代称为营养系或无性系(Clone)。（二）无融合生殖定义：植物的雌雄配子不经过正常受精和两性配子的融合过程而形成种子以繁殖后代的方式称为无融合生殖(apomixes)。无融合生殖有多种类型：1.无孢子生殖：大孢子母细胞或幼胚囊败育，由胚珠体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊。2.二倍体孢子生殖：大孢子母细胞不经减数分裂而进行有丝分裂，直接产生二倍体的胚囊，最后形成种子。3.不定胚生殖：由胚珠或子房壁的二倍体细胞经过有丝分裂而形成胚，极核发育成胚乳而形成种子。4.孤雌生殖：胚囊中的卵细胞未和精子结合，直接形成单倍体胚。5.孤雄生殖：进入胚囊的精核未与卵细胞融合，直接形成单倍体胚。无融合生殖的共同特点是：未经过雌雄配子的融合过程。后代只具有母本或父本一方的遗传物质，表现为母本或父本一方的性状。第二节自交和异交的遗传效应一、自交的遗传效应（一）自交导致杂合基因型逐渐趋于纯合Xn=1-（1/2）n自交对品种的保纯和物种的相对稳定十分重要。（二）自交导致杂合基因型后代发生分离通过自交和选择，可以选择到优良的纯合基因型。（三）自交引起纯合基因型生活力衰退二、自花授粉作物和常异花授粉作物的基因型（一）自花授粉作物：绝大多数个体的基因型是纯合的少数个体基因型是杂合的（二）常异花授粉作物：至少包括三种基因型1.基本群体的纯合同质基因型；2.杂合基因型；3.非基本群体的纯合基因型。三、异交的遗传效应（一）异交形成杂合基因型杂合基因型是产生基因交换、基因重组和产生新基因型的基础。有选择的进行异交是人工创造遗传变异的主要方法。（二）异交增强后代的生活力异交后代生活力增强主要表现在生长势、繁殖力、抗逆性以及产量的提高。故用于杂种优势利用中。四、异花授粉作物的基因型自然品种群体基因型是高度异质的；个体基因型是高度杂合的。遗传结构符合Hardy-Weinberg法则。第三节作物的品种类型及其特点一、作物品种的类型一般说来，对农作物品种有三个基本要求，即特异性、一致性和稳定性。简称DUS。特异性(Distinctness)：本品种具有一个或多个不同于其它品种的形态特征和生理特性等。一致性(Uniformity)：品种群体性状整齐一致，能指出品种内株间一些特异性状的变异。稳定性(Stability)：繁殖或再组成本品种时，其特异性和一致性保持不变。根据繁殖方式、种子生产方式、遗传基础、育种特点和利用形式，农作物品种可分为以下类型：（一）自交系品种（纯系品种）自交系品种由遗传背景相同和基因型纯合的一群植株组成。生产上大多数自花授粉作物都是自交系品种，异交作物和无融合生殖的后代也可产生自交系品种。（二）杂交种品种在严格选择亲本和控制授粉条件下生产的各类杂交组合的F1植株群体。群体为高度同质，个体基因型高度杂合。（三）群体品种基本特点是遗传基础复杂，群体内植株间基因型不一致。根据作物种类和组成方式，群体品种可分为四种：1．异花授粉作物的自由授粉品种群体内和群体间的植株可随机授粉。虽然植株间存在一定变异，但能保持本品种的一些主要特征特性，并能区别于其它品种。个体基因型是杂合的，群体是异质的。2．异花授粉作物的综合品种由一组选择的自交系在隔离条件下经过多代随机授粉并达到遗传平衡的群体。个体基因型是杂合的，群体是异质的。群体具有一个或几个代表本品种特征的性状。3．自花授粉作物的杂交合成群体两个或两个以上自交系杂交的后代，种植在特定的环境下，主要靠自然选择的作用而产生的某些类型的混合群体。实际上是多种纯合基因型的混合群体。4．多系品种由同一品种的若干个近等基因系种子混合繁殖而成。多用于提高品种的抗病性和稳产性。5．混合品种由几个品种或自交系的种子按一定比例混合繁殖而