第六章作物育种与种子产业

第六章作物育种与种子产业第一节作物良种在生产中的作用第二节育种目标、选择方法和程序第三节作物育种的主要方法第四节种子产业农学概论作物育种作物育种：运用遗传变异规律，通过改造作物的遗传素质和群体的遗传结构，选育出符合人类需要的优良品种的技术措施。基本任务：①研究作物性状遗传规律；②搜集、研究和创造种质资源；③培育优良新品种；④研究育种方法；⑤研究种子生产技术理论基础：进化论；变异—遗传—选择工作方式：引种驯化，选育品种，创育品种第一节作物良种在生产中的作用一、基本概念1种子2品种3良种种子生产定义:作为播种材料的植物器官植物学定义:经胚珠发育而成的有性繁殖器官种子类型真种子:胚珠发育而成(豆类,棉花,油菜)果实:水稻,大麦,葵花等营养器官:可用于无性繁殖的植物器官人工种子:组织培养获得人工胚,外包营养种衣BACK品种:是人类在一定的生态条件和经济条件下，按照一定的目标，在自然选择的基础上，经过人工选择培育而形成的具有一定经济价值、主要性状相对一致、能生产出符合人类要求的产品的一个作物群体。品种的特征:1相对稳定性2地区性3特征特性的相对一致性4品种利用的时间性BACK良种:在一定地区和栽培条件下能符合生产发展要求,并有较高经济价值的品种.包括优良的品种品质和播种品质两个方面的含义良种的作用:可提高产量、改进品质、增强抗性(虫,病,逆)、适应性广、改进耕作制度，提高复种指数、提高整个农业生产的比较效益。第二节育种目标、选择方法和程序一、育种目标现代农业特征：育种目标：高产、优质、稳产、多抗、适应性强确定育种目标的原则:1认清当前品种存在的问题，并预见未来;2根据生产条件和需求确定具体目标性状;3考虑品种搭配，满足生产的不同需求;4明确主攻方向；二、种质资源种质资源:可供作物育种研究和利用，具有不同遗传物质的各种作物品种和类型。（一切基因资源）种质资源类型与利用：本地种质资源---生态适应性强外地种质资源---有本地资源没有的优良性状野生种质资源---抗性强人工种质资源---变异类型丰富种质资源工作内容：广泛搜集（基础），妥善保存（关键），深入研究（核心），积极创新（希望），充分利用（目的）。三、引种引种（introduction）：从外地或外国引进优良品种或类型，在本地区试种鉴定后，作为推广品种或育种材料。作用：引进新作物，新品种，发展农业生产充实种质资源，丰富育种材料利用生育期变化提高产量。引种的原理气候相似论：原产地与引进地区之间，影响作物生产的主要因素，应尽可能相似，以保证引种成功影响引种成功的因素1、温度2、光照3、纬度4、海拔5、栽培水平、耕作制度、土壤情况6、植物的发育特性：感温阶段（冬性、半冬性、春性、喜温）；感光阶段（长日照、短日照、中间性）引种方法引种规律：南种北引：低纬到高纬，高温到低温，日照变长北种南引：高纬到低纬，低温到高温，日照变短低温长日照作物：高温短日照作物：早熟品种：生态反应不敏感、适应性广中熟品种：居中晚熟品种：生态反应敏感、适应性窄引种步骤：搜集资料→检疫→试种→引种后加以选择→培育新品种五、选择选择：对育种材料进行选优去劣，是创造新品种改良现有品种的重要因素和手段。选择方法1单株选择:从原始群体中选择优良单株单独脱粒分别种植2混合选择:从原始群体中选择外部形态基本一致又符合育种目标的个体混合脱粒和种植.3改良混合选择:先单株选择再混合选择.六、育种程序原始材料圃选种圃鉴定圃品系（种）比较试验圃区域试验和生产试验第三节作物育种的主要方法一、系统育种二、杂交育种三、杂种优势利用四、诱变育种五、现代生物技术育种一、系统育种含义：单株选择，优中选优，经多年比较鉴定选优去劣育成新品种（一株传、一粒传、一穗传）基本原理：品种自然变异；纯系学说。应用：多用于自花授粉,常异花授粉和无性繁殖作物特点：简单易行,年限短,快速有效，连续选优，品种不断改进提高的特点；变异发生频率较低，无方向性,选优机率不高方法（技术要点）：选株对象、选株标准、选株条件、选株数量、选择的时间。系统育种程序第一年大田选育选择优株（穗、铃），分别脱粒第二年株行试验每株（穗、铃）一行，与对照比较鉴定，选择优良株行，淘汰不良株行第三至四年品系比较试验分系播种，比较鉴定，选出最优品系，淘汰其余品系第五至六年区域试验生产试验进行区域试验和生产试验，选出有推广前途的品系第七年大田推广品种审定品种审定委员会审定合格后定名推广二、杂交育种含义:用不同基因型的品种或类型杂交创造变异，并通过选择和培育获得新品种。分类：（1）有性杂交、无性杂交和体细胞杂交；（2）有性杂交根据亲缘关系的远近又分为品种间杂交和远缘杂交杂交育种的遗传原理1基因重组：杂交可使具有亲本的优良性状的基因集合在新品种中，表现出亲本的综合优点。A+B=A&B2基因互作：可使分散在不同亲本中的显性互补基因结合，产生亲本不具有的新性状。A+B=C3基因积累：使亲本中控制相同性状的不同基因表现出超亲性状3A+4A=7A（一）品种间杂交杂交亲本的选配原则：1、前提：基础材料的了解2、选亲本：（1）表现型，优点多，目标性状突出且遗传力高；（2）配合力高（GCA）3、配亲本：（1）性状互补；（2）亲缘、地理、生态类型等差异大；（3）注意亲本性状的相关性杂交方式1单交:两个品种或类型进行杂交(AB)。正交为(A♀B♂)则(A♂B♀)为反交。2复交:两个以上的亲本进行多次杂交，可分为双交、三交、四交、…、聚合杂交等.3回交:杂交后代与亲本之一进行连续多次杂交。4多父本混合授粉:5自由授粉:3回交:杂交后代与亲本之一进行连续多次杂交。杂交技术1、调节花期2、控制授粉（1）选择亲本植株（选典型单株）（2）母本去雄（3）采粉授粉3、杂交后的管理杂种后代的选育系谱法：从杂种第一次分离世代开始选择单株，分别种成株行成为一个系统（株系）；重复上述过程N次，直至选出性状优良且表型一致的系统。混合法：派生法：23（二）远缘杂交含义：不同亚种、种、属、甚至不同科间杂交意义：（1）远缘杂交作为一种手段，能引入不同种、属的有用基因，为创造农作物新品种和新类型提供一条重要途径；（2）培育出更高产的优良新品种；（3）提高品种的抗病虫害能力；（4）获得雄性不育系，为杂种优势利用提供理想的遗传工具；（5）促进生物进化远缘杂交存在的问题与克服方法存在问题：杂交不易成功；杂种生活力弱，易夭亡；后代性状分离大、时间长、不易稳定。解决办法：适当增加杂种后代的选株数量和选育代数；采用适当的品种进行复交或用亲本进行回交；利用F1的花粉进行离体培育。1、杂种优势概念杂种优势：一般是指杂种在生长势、生活力、抗逆性、适应性、产量、品质等方面优于其亲本的现象。从应用角度一般是指产量优于亲本或对照三、杂种优势的利用2.杂种优势表现特性普遍性（体质型、生殖型、适应型）复杂多样性①许多性状的综合表现；②其大小与双亲性状间的差异和有利遗传性状的互补状况相关；③其大小还与双亲遗传组成的高度纯合及环境条件有关；杂种优势理论基础双亲中有利基因的互补和基因间的互作的综合作用结果。2、利用杂种优势的途径ａ、人工去雄：玉米，烟草，棉花ｂ、化学杀雄：ｃ、利用自交不亲和性：油菜，甘薯ｄ、利用雄性不育性：三系法、两系法e、利用标志性状区分真假杂种3、雄性不育性“三系”配套法（1）“三系”概念：雄性不育系：具有雄性不育特性的品种或自交系雄性不育保持系：给不育系授粉后能保持不育系不育性能的品种或自交系；雄性不育恢复系：给不育系授粉，能使不育系恢复育性的品种或自交系；3、三系的关系：繁种：不育系♀×♂保持系保持系制种：不育系♀×♂恢复系恢复系可育性杂交种（F1）二系法:利用植物温光特性实现不育系的保持一系法:利用无融合生殖杂交种恢复系♀♂♀♂不育系×保持系不育系×恢复系不育系保持系Ⅰ不育系繁殖区Ⅱ杂交制种区三系法杂种优势利用图不育系繁殖杂交稻制种雄性不育系雄性不育恢复系s不育msms不育msms不育MSMS可育F可育雄性不育系雄性不育保持系雄性不育恢复系核质互作不育型的遗传结构示意图F可育4、杂交制种技术ａ、安全开花，花期相遇。ｂ、培育壮苗，建立合理群体结构，确定父母本行比；ｃ、平衡生长，调节花期；ｄ、人工辅助授粉，提高结实率；ｅ、保证制种质量：注意隔离，除杂。育壮秧根系发达分蘖多亲本分带种植合理行比父本行母本行四、诱变育种特点：提高变异率，扩大变异范围；有利于在短时间内改良单一性状；改变作物育性；多为不利变异。辐射诱变：紫外线、a-射线化学诱变：烷化剂，碱基类似物，叠氮化物五、生物技术育种细胞和组织培养技术原生质体培育和体细胞杂交技术重组DNA技术现代生物技术育种一组织培养二基因工程三转基因技术四分子标记一、组织培养原理:植物细胞的全能性过程:外植体-接种-脱分化-愈伤组织-再分化1原生质培养和体细胞杂交技术可实现细胞质杂交,可使无法进行有性杂交的亲本进行遗传物质的杂交2通过组织培养的无性繁殖途径可稳定杂种优势3组织培养是转基因育种的重要辅助技术二、基因工程基因工程：在细胞外对DNA分子进行剪切和重组，获得新序列的DNA分子，然后将其导入宿主细胞，使宿主细胞获得新的遗传特性。连接方式粘性末端限制性内切酶切出粘性末端获得重组DNA粘性末端DNA的剪切与连接筛选标记基因外源DNA目的基因质粒粘性末端连接DNA将目的基因克隆进质粒中的流程图细菌含筛选标记的转化菌落存活筛选转化成功的菌落提质粒遗传转化重组质粒三、转基因技术四、分子标记微小的DNA分子身后有一片广阔天地！GO预培养9d转化取材分化筛选芽分化再生苗根分化移栽苗原生质体的培养人工种子的制造体细胞胚人工胚乳人工种皮第四节种子产业一、品种审定1、法规及组织机构：《种子法》、《主要农作物品种审定办法》；全国和省级品审会2、申请品审条件：人工选育或发现并改良；特异性；稳定性；一致性；名称适当；符合品审标准3、申报程序：提出申请→单位审核盖章→主持试验单位推荐盖章→报送品审会二、良种（繁育）生产1、良种繁育概念及任务:概念：任务：生产质优量足的种子；防止品种混杂退化，保持良种良性2、良种繁育程序与体系：程序：原原种→原种→良种体系：计划经济时代（省提、地繁、县制）；目前（育、繁、销一体化）二、良种（繁育）生产3、品种混杂退化及防止办法原因：①机械混杂；②生物学混杂；③不良环境条件和栽培技术；④不正确的选择；⑤基因的继续分离和突变。防止措施：①严把“四关”，预防机械混杂（种子处理、播种、收脱晒藏、去杂去劣）；②严格隔离，预防生物学混杂（空间、时间、屏障隔离）；③严格去杂去劣，加强选择；④采用良好的农业栽培技术。4、杂交种的生产技术①选好制种区：生态条件、肥力、地势、排灌、隔离情况等；②规格播种；③精细管理；④去杂去劣；⑤及时去雄授粉；⑥分收分藏；⑦质量检查二、良种（繁育）生产去除杂株杂株①提高繁殖系数；精量播种②增加繁殖次数；异地异季繁殖5、加速良种繁育的方法三、种子检验1、种子检验内容真:在遗传物质和表现性状上与原种相同纯:群体中遗传物质和表现性状一致净:无土，砂，秸杆，等杂物壮:发芽率高，出苗整齐健壮健:不带病虫害饱:籽粒充实饱满干:含水量符合标准强：抗性强，种子活力高四、种子经营1、种子市场特点：种子有生命、需求弹性低、利小风险大2、种子经营法规：《种子法》、“三证一照”制度3、种子经营特点：时效性、合同远期性、需求相对稳定性、质量标准严格性、品种利用年限性4、种子经营基本原则：以市场为导向；以信息为依据；以优质服务为手段；以品种为优势；以效益为目的