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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、; 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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、 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 N rfrf) S ( rf rf ) N (rf rf) 不育系 保持系 不育系,S (rf rf),(3)雄性不育恢复系 基因型为 N(Rf Rf) 或 S(Rf Rf) S ( rf rf ) N(Rf Rf)/ S(Rf Rf) 不育系 恢复系 S( Rf rf) F1 利用雄性不育性配制杂交种,可以免除人工、 药物或机
13、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
14、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/
15、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