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1、西南科技大学四川西科种业有限公司作物种业知识大赛学习资料知识点1 作物作物的概念有广义和狭义两种。广义的作物泛指一切由人工栽培的绿色植物。目前世界上的栽培植物约有1500多种。狭义的作物指农作物，包括农田大面积种植的粮、棉、油、糖、麻、烟等，即我们通常所说的作物。作物的种类很多，对作物可从不同角度进行分类。作物分类的方法主要有以下几种:一、根据作物的生物学特性分类1、按作物对温度条件的要求分：（1）喜温作物，生长发育的最低温度为10，最适温度为2025，最高温度为3035，如水稻、玉米、棉花、烟草等。（2）耐寒作物，生长发育的最低温度为13，最适温度为1218，最高温度为2630，如麦类、油菜
2、等。2、按作物对光周期的反应分：（1）短日照作物，即必须在日照长度短于一定界限时才能开花结实的作物，如稻、大豆、玉米、棉花、烟草等。（2）长日照作物，即必须在日照长度长于一定界限时才能开花结实的作物，如麦类、油菜等。（3）中性作物，即开花结实与日照长度基本上没有关系的作物，如荞麦、豌豆等。3、根据作物对二氧化碳的同化途径分：（1）三碳植物：这类作物在对二氧化碳的同化途径中，最先形成的中间产物是，带3个碳原子的 磷酸甘油酸，如稻、麦、大豆、棉花等。（2）四碳作物：这类作物在对二氧化碳的同化途径中，最先形成的中间产物是带4个碳原子的 草酞乙酸 等双羧酸，如甘蔗、玉米、高梁等。四碳作物在较高的温度和
3、强光条件下比三碳作物有更高的光合强度。二、按作物用途和植物学特征分：1、粮食作物：（1）禾谷类作物，如稻、麦类、玉米、高粱、粟等（2）豆类作物，如大豆、蚕豆、绿豆、蚕豆等；（3）薯芋类作物，如马铃薯、甘薯、山药、芋头等。水稻、玉米和小麦作为我国三大主要粮食作物。按2012年的统计数据看，我国这三大作物的生产情况是：全国小麦种植面积2440万公顷，单产为4816公斤/公顷。全国玉米种植面积3544万公顷，单产5693公斤/公顷。全国水稻种植面积3035万公顷，单产6714公斤/公顷。此外，马铃薯作为我国水稻、玉米和小麦三大主粮的补充，逐渐成为第四大主粮作物，在全国的种面积约为530多万公顷。2、
4、工业原料作物（1）纤维类作物：棉花、麻类。（2）油料作物：油菜、花生、芝麻、向日葵等。（3）糖料作物：甘蔗、甜菜、甜叶菊、甜高粱等。（4）嗜好作物：烟草、茶树、咖啡等。 3、绿肥饲料作物：如苜蓿、苕子、紫云英、黑麦草等。知识点2 作物品种和种子一、作物品种作物品种是人类在一定的生态和经济条件下，根据自己需要选择和创造出来的某种作物的一类群体。作物品种必备的基本条件有：具有相对的遗传稳定性；在生物学、经济学上和形态学上相对一致；在一定地区和一定的栽培条件下其产量、品质和适应性等符合生产和经济发展的要求。优良品种遗传特性好，具有适合生产目标的优良性状，在适宜的栽培条件下容易获得高产高效。作物优良品
5、种的标准包括：A、高产、稳产；B、品质好；C、产品符合市场需求；D、生产适应性强。二、作物种子作物种子泛指一切用来繁殖后代的播种材料。它通常包括三类：（1）植物学意义上真正的种子，由体植株花器发育而成，如油菜、棉花、大豆和花生仁等；（2）类似于种子的果实，如稻、麦、玉米的籽粒等，实为颖果；（3）营养器官，包括根、茎及其变态物等无性繁殖器官。优质种子的标准通常包括：纯度高；净度高；饱满或健壮；发芽率高、发芽势好；带病虫害少。作物种业有两大基本任务，一是不断培育出优良的作物新品种（即优良品种的培育），而是按照国家相关标准繁育出这些优良品种的种子以满足作物生的需要（即优质种子的生产）。知识点3 作物
6、新品种的培育培育作物新品种的方法很多，通常有下面几种：（1）系统育种：直接从自然界中选变异类型，经过鉴定和比较，获得新品种。（2）杂交育种：通过具有互补的不同性状类型间杂交，然后多代自交和选择鉴定，得到得新品种。（3）诱变育种：利用物理因素（射线）或化学因素（诱变剂）处理，使基本材料的基因发生变异，从其后代中选择所需要的突变类型，获得新品种。（4）转基因育种：将外源基因导入目标植物中，并使其表达，从通过选择鉴定获得新品种。（5）杂种优势利用：将来源不同的两个纯合亲本间杂交，选择出出杂交一代具有较强杂种优势的组合，结合其它性状的选择和鉴定，获得优良自己组合即杂交品种。知识点4 作物的繁殖方式作物
7、育种和良种繁育都必须以作物的繁殖方式为依据。作物的繁殖方式可分为有性繁殖和无性繁殖。凡经雌雄两性配子结合产生新个休的繁殖方式，称为有性繁殖；利用植物营养器官（根、茎、叶及其变态物）产生的新个体的繁殖方式，称为无性繁殖。进行有性繁殖的作物按其授粉方式又可分成自花授粉、异花授粉和常异花授粉三类。自花授粉是指在自然条件下以同一花朵或同一植株雌雄结合为主的授粉方式，如小麦、水稻、花生和豌豆等作物属于此类。异花授粉是指在自然条件下以不同植株间的雌雄结合为主的授粉方式，如玉米、白菜型油菜、大麻等作物。常异花授粉是指上述两种授粉方式都占有较大比例的作物，如棉花、高粱、甘蓝型油菜等作物。知识点5 主要农作物的
8、花器特征作物育种和良种繁育过程中，必须熟悉作物的花器特征。几种主要农作物的花器特征如下： 1、小麦 小麦属禾自花授粉作物，其天然异交率一般为13。麦穗为复穗状花序。小穗无柄，排列在穗轴两侧，着生在穗轴节段上。每小穗由2枚颖片(通称护颖)和3-9个小花组成。通常上部小花退化，下部2-4朵小花能正常结实。小花有内外稃(通称内外颖)、3枚雄蕊和1枚雌蕊，外稃内侧基部有2个浆片(通称鳞被)。雄蕊花药有4个花粉囊，雌蕊柱头呈二裂羽毛状。雄蕊散粉后，其花粉落到雌穗羽毛状柱头即可受精结实。小麦是自花授粉作物，在自然条件下，雌蕊主要靠接受同一花朵雄蕊的花粉受精结实。2、水稻 水稻是雌雄同花的自花授粉作物，属圆
9、锥花序。稻穗由穗轴、枝梗、小枝梗组成。在小枝梗上着生小穗，每个小穗只有一朵颖花(三朵颖花中的两朵退化后只剩下一个不发达的外颖)。每个颖花由两个护颖(退化花的外颖)，内外颖各一个、两个鳞片以及雌雄蕊所组成。雌蕊位于颖花基部的中央，子房一室，内藏一个胚珠；花柱先端分开成羽毛状柱头。雄蕊6枚，花丝从子房的基部生出，花药四室，长条形，每个花药内约有1000余粒花粉。子房与外颖间有两个小鳞片，鳞片呈圆形、白色、肉质，起着调控颖花开放的作用。雄蕊散粉后，其花粉落到雌穗羽毛状柱头即可受精结实。水稻是自花授粉作物，在自然条件下，雌蕊主要靠接受同一花朵雄蕊的花粉受精结实。3、玉米 玉米是雌雄同株、异形、异位的异
10、花授粉作物。玉米的雄花序，俗称天花，属圆锥花序，着生于茎的顶端。雄蕊丝很短，顶部着生花药，花药产生花粉。玉米的雌花序又叫雌穗，为肉穗状花序，受精结实后称为果穗。雌穗由茎秆中部腋芽分化发育而成。由穗柄、穗轴、苞叶和雌性小花组成。穗柄是变形缩短的分枝，由节和节间组成。穗柄顶端着生一个穗轴，穗轴周围着生若干纵向排列的成对无柄小穗。每朵小花由子房、花丝(花柱)、外颖、内颖组成。花柱丝状细长，伸出苞叶之外，先端二裂，整条花柱(俗称花丝)长满茸毛，有接受花粉能力。玉米雄花序散粉后，其花粉落到雌穗的花丝上即可受精结实。但玉米是异花授粉作物，雌穗主要靠接受其它植株的花粉受精结实。4、油菜 油菜的花序为总状无限
11、花序。着生于主茎的花序叫做主花序；着生于分枝的花序叫分枝花序。油菜的花为两性完全花。每一朵花由花萼、花冠、雄蕊、雌蕊、蜜腺等组成。花萼4枚，蕾期呈绿色，开花后微转黄色，狭长形。花冠由4枚花瓣组成，盛开时平展呈十字状。每朵花里面有雄蕊6枚，4长2短称为“四强雄蕊”。四强雄蕊着生于雌蕊子房基部两侧，位置高；两短雄蕊着生于另两侧，位置稍低。每一雄蕊由花丝和花药二部分组成，花丝细长，无色，花药成熟时开裂，释放黄色花粉。雌蕊1枚，位于花朵中央，由子房、花柱和柱头组成。在栽培油菜中，白菜型油菜是自花授粉作物，在自然条件下，雌蕊主要靠接受其它植株的花粉受精结实。而甘蓝型和芥菜型油菜属常异花授粉作物，雌蕊既可
12、接受同一植株的花粉受精结实，也可接受其它植株的花粉受精结实。图1 小麦花器构造图2 水稻花器构造图3 玉米花器构造图图4 油菜花器构造知识点6 作物杂交种和常规品种作物品种根据其遗传特性的不同可以分为杂交种和常规品种。作物杂交种通常指由控制授粉产生的、具有明显杂种优势的杂交一代。杂种一代即在两个亲本杂交当代由母本植株上结出的种子及其由这些种子长出的植株。杂交种内的每个个体在遗传上都是杂合的，但它们的杂合方式又都是一样的，所以从表型上看是一致的。但杂交种只在第一代表现出整齐一致的性状，第二代开始群体内必将发生性状分离，其杂种优势明显衰退，只能在生产上使用一年。而作物常规品种通常指是个体在遗传上都
13、高度纯合的品种。由于其基因型高度纯合，后代不发生大的分离，可以在生产上连续多年种植目前，在我国主要作物中，水稻杂交种的种植面积约占60%-65%，其余为常规品种；玉米杂交种的种植面积约占80%-90%，其余为常规品种；油菜杂交种的种植面积约占95%以上；小麦主要是种植常规品种，杂交种的种植面积还很小。知识点7 水稻杂种优势利用的途径水稻杂种优势利用即培育出优良的杂交稻品种在生产上应用。杂交水稻（hybrid rice）指选用两个在遗传上有一定差异，同时它们的优良性状又能互补的水稻品种进行杂交，生产具有杂种优势的第一代杂交种用于生产。水稻具有明显的杂种优势现象，主要表现在生长旺盛，根系发达，穗大
14、粒多，抗逆性强等方面，因此，利用水稻的杂种优势以大幅度提高水稻产量一直是育种家梦寐以求的愿望。但是，水稻属自花授粉植物，雌蕊和雄蕊着生在同一朵颖花里，由于颖花很小，而且每朵花只结一粒种子，因此很难用人工去雄杂交的方法来生产大量的第一代杂变种子，所以长期以来水稻的杂种优势未能得到应用。水稻杂种优势利用的基本思想和技术以及首次成功的实现是由美国人Henry Beachell在1963年于印度尼西亚完成的，Henry Beachell也被学术界某些人称为杂交水稻之父，并由此获得1996年的世界粮食奖。由于Henry Beachell的设想和方案存在着某些缺陷，无法进行大规模的推广。后来日本人提出了三
15、系选育法来培育杂交水稻，提出可以寻找合适的野生的雄性不育株来作为培育杂交水稻的基础。虽然经过多年努力日本人找到了野生的雄性不育株，但是效果不是很好；另外日本人还提出了一系列的水稻制种新方法，比如赶粉等，但是最后由于种种原因没法完成杂交水稻的产业化。袁隆平1971年2月到湖南省农业科学院专门从事杂交水稻研究工作。为加强和协调杂交水稻的科学研究，1984年6月成立了全国性的杂交水稻专门研究机构湖南杂交水稻研究中心，后又成立国家杂交水稻工程技术研究中心，均由袁隆平任中心主任至今。1995年他当选为中国工程院院士。被称为杂交水稻之父。中国发明的杂交水稻，除国内发展迅速外，在国外，已有越南、印度、菲律宾和美国在大面积生产上应用，并取得了显著的增产效果。水稻杂种优势利用的途径目前主要有三系配套法和温、光敏雄性不育系两系法。1、三系配套法三系配套法是指将水稻雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系（简称不育系、保持系和恢复系）配套利用生产杂交水稻种子。雄性不育系是一种雄性退化（主要是花粉退化）但雌蕊正常的母水稻，由于花粉无力生活，不能自花授粉结实，只有依靠外来花粉才能受精结实。因此，借助这种母水稻作为遗传工具，通过人工辅助授粉的办法，就能大量生产杂交种子。雄性不育保持系：是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给不育系后，所产生后代，仍然是雄性不育的。因此，借助保持系，
