作物育种学总论绪论

作物育种学总论CropBreeding北京农学院陈学珍80799117绪论作物生产的发展和产量水平的提高改良作物的遗传特性改善作物的生长条件两个相互结合的途径本课程将全面系统地介绍作物育种的基本原理和方法作物育种学作物栽培学举世公认的伟大成就新中国建立以来我国粮食保持着7%的年增长速度以世界7%的耕地生产了24%的粮食养活了22%的人口人均粮食占有量300kg／年温饱水平的低限400kg／年温饱略有剩余-小康500kg／年以上充足富裕的水平人均粮食占有量人均粮食占有量发达国家人均粮食占有量为750kg发展中国家的人均粮食占有量为250kg450kg／年中等的水平人均粮食占有量我国到2030年人口将至16亿，人民生活水平应达到小康—中等水平，需要有6.4～7.2亿吨粮食，即需从目前的4.9亿吨净增粮食1.5～2.3亿吨，也就是到2030年要比目前的单产水平提高55%以上，而产品也要提高60%以上。目前，我国粮食生产水平基数已很高，在现有农业科技水平上，单产增长举步维艰。我国粮食人均年占有量由1996年的414kg下降到2003年的333kg，低于世界人均400kg的粮食安全标准。从全球看，联合国粮农组织2002年10月15日发表的报告指出，全世界有8.4亿人吃不饱饭，每天有2.5万人口直接或间接死于饥饿，其中2／3是儿童。世界粮食安全状况世界人口的迅猛增加，尤其是发展中国家人口增加的压力对农业生产、新品种的要求也愈来愈高。解决这一突出矛盾的根本出路在于依靠科学技术，保证世界农业的持续稳定发展。第一节作物进化与遗传改良一、作物品种的概念二、自然进化与人工进化三、遗传改良在作物生产发展中的作用一、作物品种的概念作物品种（variety）是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；这种群体具有相对稳定性的遗传特性，在生物学、形态学及经济性状上的相对一致性，与同一作物的其他群体在特征、特性上有所区别；这种群体在相应地区和耕作条件下种植，在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要。作物品种是人工进化的、人工选择的，即育种的产物，是重要的农业生产资料。在植物分类学上，作物品种属于一定的种及亚种，但不同于分类学上的变种。英文术语variety兼具变种和品种的含义cultivarcultivatedvariety栽培品种的合成术语专指品种，以有别于变种品种的特点：（1）品种是经济上的类别，具有突出的、符合生产需要的经济性状；（2）品种的利用具有时间性；（3）品种的利用具有区域性。品种与良种的区别：良种是品种的播种材料。二、自然进化与人工进化现有的各种各样植物都是从原始植物演变而来的；现有各种作物，属于栽培植物，都是从野生植物演变而来的。这种演变发展的过程称为进化过程。变异自然界人工创造遗传特性人工选择新品种或物种所有生物的进化决定于三个基本因素即变异、遗传和选择遗传变异是进化的内因和基础，选择决定进化的发展方向1.变异自然变异：自然突变、天然异交人工创造变异：（人工杂交；人工诱变；生物技术）2.选择自然选择：有利于自身生存——适应性人工选择：符合人类需要——经济性状现代作物品种是在自然选择基础上人工选择的产物野生植物漫长的自然选择和人工选择经驯化成为作物从古老的原始地方品种经不断选育现代品种作物育种实际上就是作物的人工进化，是适当利用自然进化的人工进化，其进程远比自然进化为快。野生小麦栽培小麦野生稻栽培稻栽培大麦野生大麦野生棉栽培棉新中国成立以来先后培育出41种作物的5000多个新品种、新组合我国农作物品种更换了4～5次每更换一次增产10%~30%三、遗传改良在作物生产发展中的作用遗传改良就是作物品种改良。在作物生产中，新品种的应用、增施肥料、防治病虫害和改善管理等方面，品种的作用最大。新品种的应用在提高作物产量方面占40%。水稻单季双季高秆矮秆常规稻杂交稻品种改良已推广杂交水稻累计达2.33亿hm2增产粮食达3000多亿kg矮秆种质的鉴定及利用水稻矮脚南特水稻低脚乌尖小麦农林10号第一次绿色革命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。生产上所谓良种，应包括具有优良品种品质和优良播种品质的双重含义。优良品种在发展农业生产中的作用：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第二节作物育种学的发展作物育种学的概念：是研究选育及繁殖作物优良品种的理论与方法的科学。基本任务：研究育种规律；培育新品种，实现品种良种化；繁育良种，实现种子标准化。性质：人工进化的科学；综合性的应用学科；实践性强。作物育种学与作物栽培学有着密切的联系，是作物生产科学的两个不可偏缺的主要学科。一、作物育种学的性质和任务二、作物育种学的主要内容育种目标的制订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实验技术；新品种的审定、推广和种子生产。三、常规育种的技术特点常规育种的主要任务（1）提高产量（2）改进品质（3）增强抗逆性常规育种的特点（1）综合多个优良基因，同步改良农作物的产量、品质、抗性水平（2）盲目性较大（3）育种既是科学又是艺术四、作物育种学的发展与分子育种的兴起（一）作物育种学的发展1927Hayes&Garber（美）《作物育种》1935Vavilov（苏）《植物育种的科学基础》1942Hayes&Immer（美）《植物育种方法》1960Allard（美）《作物育种原理》1936王绶（中）《中国作物育种学》1948沈学年（中）《作物育种学泛论》1976蔡旭（中）《植物遗传育种学》1981西北农学院《作物育种学》育种目标要求不断提高种质资源工作得到广泛的重视测试手段逐步完善开拓育种的新途径和新技术现代作物育种的发展动向增产潜力、抗耐性、适应性、产品品质、适应机械操作搜集、保存、研究评价、利用及创新目标性状进行微量、快速、精确的鉴定方法人工诱变育种、倍性育种远缘杂交育种、细胞工程染色体工程、基因工程（二）分子育种的兴起1953年Watson＆Crick发现遗传物质脱氧核糖核酸的双螺旋结构，分子生物学的新时代。1973年BergDNA重组成功，生物技术和生物工程阶段；定向改造生物的新阶段。植物基因工程在育种上应用最重要的突破是在抗逆性育种方面。Beachy研究组将TMV外壳蛋白基因引入烟草，转基因抗性育种。苏云金芽孢杆菌的Bt杀虫晶体蛋白基因转基因抗虫品种对棉铃虫、玉米螟等害虫表现出高水平的防治效果在植物抗虫性方面棉花、玉米马铃薯等和常规的育种技术相比，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机交换2．可以获得生物的定向变异3．是使个别目的基因转移的技术第三节作物育种的成就与展望一、近代育种的成就主要表现在以下四个方面（一）新品种的选育与推广（二）种质资源的收集、保存和创新（三）育种新方法及技术研制和利用（四）目标性状的选育方面二、作物育种工作的展望（一）种质资源工作上有待进一步加强（二）深入开展育种理论与方法的研究（三）加强多学科的综合研究和育种单位间的协作（四）种子产业化思考题1.生物进化的基本因素2.遗传改良在作物生产发展中的作用3.作物育种学的概念、基本任务和主要内容4.作物品种的概念、优良品种的概念5.作物优良品种在发展农业生产中的作用