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1、常规水稻育种 常规水稻是相对杂交水稻而言的，是指遗传性状特性稳定、当代和后代性状一致的品种，正常情况下可以留种，生产上不需要每年制种的水稻。 常规育种则是基于育种方法和手段的新颖性而言的。狭义的常规育种通常指的是利用系统选育、杂交育种和诱变（物理、化学和航天诱变）育种选育水稻新品种的方法；而广义的常规育种则包括除转基因等方法以外，利用包括分子标记辅助选择育种在内的一切方法选育水稻新品种。这里我们主要介绍利用狭义的常规育种方法选育常规水稻品种。,第一节 国内外水稻育种概况 一、我国水稻育种简史 1. 20世纪的20年代开始有计划地开展水稻育种。但1949年前水稻生产和育种发展缓慢。请看： 193
2、3-1937, 5年平均, 2.9亿亩，491亿kg，单产169kg。 1950-1988, 39年平均, 4.7亿亩, 1132亿kg, 单产241kg。 其中1988年4.79亿亩, 1712亿kg, 单产358kg（5.4t/ha) 1989-2005, 17年平均, 4.7亿亩, 1900亿kg, 单产404kg (6.1t/ha) 单产增加1倍多，育种研究有1半贡献。 育种成绩是如何取得的呢？,2. 50年代：品种整理和评价利用。 1949-1959年，收集水稻品种4万份。 评选出许多优良地方品种和早期的改良品种。如早籼品种南特号，中籼品种胜利籼，晚籼品种浙场9号，中粳品种西南175
3、和黄早壳20日，晚粳品种老来青等。 但这些品种存在如下缺点：秆子高易倒伏，不抗病。因而增产潜力有限。怎么办？,3. 60年代：矮化育种取得成绩。 第一个系统选育而成的半矮秆品种是矮脚南特（广东，来自南特16号，1965）。 第一批杂交选育的半矮秆品种是广场矮、珍珠矮和江南矮等（矮源：广西矮仔占；育成地：广东农科院）。 矮秆品种的优点是解决了由于密植、中肥和自然灾害引起的倒伏减产问题，大幅度提高了品种的增产潜力。 如何进一步提高品种的增产潜力？,4. 70年代:杂交稻(Hybrid rice)培育成功 1973年 籼型三系配套成功 1974年 选出优势组合 1975年 制种技术初步成功 1976
4、年 杂种稻开始推广 目前，年种植面积占水稻总面积的50%。,5. 80年代以来： 随着我国航天事业的发展和卫星、飞船回收技术的成熟，于1987年开始利用卫星搭载植物种子，开创了植物育种的新途径航天育种（太空育种）。新品种（组合）选育朝着高产、优质和多抗相结合的方向发展。 突出成绩：抗多种病虫害;抗非生物逆境等。,6. 90年初： 随着分子生物学技术的发展，水稻功能基因的定位和克隆，出现了另一种高技术的育种手段分子标记辅助选择育种（MAS）。 特点：对改良单一性状极为有效。,7. 进入本世纪： 随着越来越多的功能基因被克隆，通过基因枪、农杆菌介导等方法将分离得到的外源基因导入到水稻中，开始了分子
5、生物学与细胞工程相结合的新技术育种转基因育种。 特点：改变水稻的遗传物质组成。,二、国内外水稻育种发展动态及趋势 1.中国： 高产、优质、适应各种生态和农业环境的品种选育。特别是要选育适应低温、干旱、病虫猖獗和土质瘠薄这类产量低而不稳稻田的高产稳产优质品种。 稻种资源的遗传评价利用须深入开展。 杂交育种和杂种优势利用应继续完善和创新。 育种方法之间的配合，机构之间的协调须进一步合理，以不断提高品种的综合素质。,2.日本： 生产粳稻, 品种矮秆多穗, 强调品质优良，抗倒伏，抗病虫，适于机械化种植和收割。（示彩色粳稻图片）,3.南亚和东南亚： 种植籼稻, 世界上90%以上的雨水稻田集中在这个地区,
6、产量低而不稳, 自然灾害频繁. 其育种方向为：致力于选育高产稳产适于不同类型雨水田生态环境的品种, 强调品种的耐旱及耐淹性；选育灌溉田的高产品种，注意于进一步改善株型，提高光能利用效率和收获指数，抗主要病虫，耐盐碱和逆性土壤环境。（示世界各类稻田的比例饼图）,4.韩国：生产粳稻。 品种强调抗稻瘟病，耐低温和米质优良。与IRRI密切合作，进行南北穿梭育种，采用籼粳交的方法，70年代育成偏籼高产品种（统一等），使该国水稻平均产量跻于世界前列，后因稻瘟病和米质两大问题，粳稻又取代了籼稻。,5.美国： 种植面积和总产都较小，却是世界稻米主要输出国之一。稻作采用大规模机械化集约作业。品种以长粒型（籼型）
7、为主，稻米品质是首要育种目标，要求苗期长势强，耐低温，抗除草剂，适于直播， 抗稻瘟和纹枯病，谷壳多无毛。,第二节 水稻常规稻育种的目标与方向 一、我国各稻作区的育种方向 1.华南湿热双季稻作区：地处热带亚热带气候，光、温、水等自然资源丰富，但台风和病虫等自然灾害较多。双季籼稻连作为主。 2.华中湿润单双季稻作区：是我国最大的稻作地带，我国著名的水稻产区，如太湖流域稻区、洞庭湖平原稻区及川西平原稻区等均集中在本区，属于亚热带温暖湿润气候。长江以南以双季连作稻为主，一年三熟，品种属早籼和晚籼或晚粳，部分地区种中籼。长江以北以稻麦一年两熟为主，品种属患局恤毯椭粳稻。本区有大片红、黄壤与丘陵山地，土质
8、贫瘠，广大稻区病虫害流行。,3.西南高原湿润单季稻作区： 属于热带亚热带高原湿润季风气候。云南稻作主要分布于海拔1900米以下，最高可达2700米；贵州稻作主要在1400米以下；稻作垂直分布明显，近距离之间的气候生态差异大。山高水冷，或湿热雾重，病虫猖獗。云南南部有双季稻，一年可三熟，其余以一季稻二熟制为主，籼粳稻并存，品种类型复杂，是我国陆稻分布较多的地区。,4.华北半湿润单季稻区：一季粳稻。缺水，沿海土壤盐分高。要求选育耐旱、耐盐碱、根系发达的品种。 5.东北半湿润早熟单季稻区：一季粳稻。生长季短，如黑龙江最短仅100-120天。要求选育早熟、耐寒、抗病、适应机械化收割。 6.西北干燥单季
9、稻区：一季粳稻。干旱。5-9月稻作期间的相对湿度低，如银川和乌鲁木齐分别为48-68%和44-46%。要求选育耐旱、耐盐碱、耐寒、根系发达的品种。,二、我国水稻育种目标的演变 水稻育种目标：丰（丰产）、抗（抗病虫、抗逆）、早（早熟）、优（优质） 根据不同时期对水稻生产的要求，水稻育种的主要目标不断地进行调整。 1. 20世纪50年代中期以前：矮化育种，抗倒、高产 2. 60年代后：杂交水稻育种，高产、优质、多抗 3. 80年代后期至90年代处：吃饱到吃好，优质、高产、多抗,三、现阶段水稻育种的主要目标 90年代末至本世纪初：随着人们生活水平提高，粮食深加工工业的快速发展，对稻米及其制品的需求变
10、得多种多样，如味精、米粉干、红曲米、黄酒、营养米粉等。 1.一级优质米品种选育目标：出口标准，比对照品种增产5%以上，抗2种以上主要病虫害。 2. 广适应性二级优质米品种选育目标：长江流域和华南稻区的籼稻、北方稻区的粳稻，比对照品种增产8%以上，抗2种以上主要病虫害，熟期适中，适应性广。,3. 超高产专用型优质米品种选育目标 比对照品种增产15%以上，抗2种以上主要病虫害。蛋白质含量在10%以上或直链淀粉含量在24%以上。 4. 水分或养分高效利用（耐旱或耐低磷、低钾）品种选育目标： 产量与对照品种相仿，抗2种以上主要病虫害。 5. 环境友好新品种的选育目标： 抗稻瘟病、白叶枯病和白背飞虱、褐
11、飞虱和螟虫等主要病虫害2-3种及以上。,四、水稻新品种的选育指标 1.植株形态的选育指标： 株形是指在群体条件下，植株个体的茎、蘖、叶、穗、根在不同生育阶段的整体形态特征、变化和发展，及其与群体的关系。 株形育种 改良受光姿态提高光能利用率提高产量 2.高产株形的选育指标： （1）茎杆性状与抗倒性：株高95-110cm，籼稻105-120cm，基部节间短、茎粗壁厚、穗下节间较长、叶鞘包茎紧、茎鞘充实坚韧、根系发达。,（2）分蘖性状与群体透光性：分蘖性状包括分蘖力、分蘖成穗能力、分蘖角度和植株松紧度（束集型、紧凑型、松散型）等。理想株型：前期较松散，后期适当紧凑。 （3）叶片性状与群体繁茂性：直
12、立叶片的同化量比弯垂叶片多11-17%，上部叶片如剑叶夹角以10-20度为宜，中下部叶角应依次增大。短、厚、挺。 （4）穗部性状与不同生态环境下的理想株型：穗部性状主要包括穗形（粳稻：直立、半直立，籼稻：弯曲）、穗层整齐度和着粒密度等。,3.经济性状的选育指标： （1）南方稻区籼稻品种选育指标： 株高：早籼85cm，中籼110cm，晚籼95cm。 有效穗：早籼370个/m2（24.5万/亩），中籼 260个/m2（17.5万/亩），晚籼290 个/m2（19.5万/亩）。 每穗粒数：早籼100粒/穗，中籼150粒/穗， 晚籼120粒/穗。 结粒率：80%左右。 千粒重：早籼25克，中籼28克，
13、晚籼27克。,（2）北方稻区粳稻品种选育指标： 株高：早熟粳稻80-90cm，迟熟粳稻100-120cm。 穗型：直立、半直立穗。 每穗粒数：早熟粳稻80-100粒/穗，迟熟粳稻 120-161粒/穗。 结粒率：80%以上。 千粒重：26克。 根据不同实际生态条件，考虑品种的生育期、抗病抗虫性及抗逆性等,第三节 水稻常规稻育种的主要方法 一、系统育种 1.系统育种的原理 系统育种又称纯系育种，指的是从品种原始群体中选择优异单株或单穗，并进而对后代株系或穗系进行鉴定比较，而后择优繁殖推广的方法。 （1）选择性状完全不同的新品种 （2）提纯复壮，提高品种的整齐度和一致性。 应用：20-40年代,2
14、.系统育种的方法与步骤 （1）变异株的发现 （2）变异株后代的处理 （3）优异变异株的处理 （4）品种比较试验,二、杂交育种 杂交育种：是指通过不同亲本间的有性杂交而产生遗传基因的重组，再经过若干世代的性状分离、选择和鉴定，以获得符合育种目标要求新品种的育种方法。是从品种原始群体中选择优异单株或单穗，并进而对后代株系或穗系进行鉴定比较，而后择优繁殖推广的方法。,主要原理：是孟德而和摩而根的三大经典遗传规律，即独立分配、自由组合和连锁遗传规律，双亲的各个优异农艺性状通过独立分配和自由组合，在足够大的群体中打破不良连锁性状，经过选择获得将不同的优异性状聚合在一起的个体，从而获得性状优于双亲的新品种
15、。,1.杂交亲本的选择 选用同一稻作区的品种或材料1-2年的生育期、农艺性状观察、抗病虫性、抗逆性鉴定确定骨干亲本（当家优良品种）。 选用具有互补特性的亲本作为杂交亲本的另一方。,2.杂交组合的配组形式 单交育成品种：95% 三交和双交：2%。是指先用两个亲本配置单交组合，然后用该单交组合的F1或分离世代单株与另一亲本（另一单交组合分离世代）杂交，以期获得3个或4个亲本的优良性状。 回交：1%。是指利用单交组合的F1为母本，以具有优良性状的单交亲本之一为父本再次进行杂交产生的育种组合。对转移单基因或少数几个基因控制的性状非常有效。,3.杂种后代的处理 系统育种法、混合育种法、组合筛选法等 （1
16、）亲本圃 单本稀植、株行距一般16.5cm26.4cm，12株。选择目标材料制定杂交计划。 （2）杂交配组 按计划选择合适的单株整穗去雄（温汤去雄、剪颖去雄）套袋授粉收获杂交种子,温汤去雄：是将稻穗浸泡于45度的温水中5min，基本上可以杀死雄配子，取出后间隔适当时间，去除未开花的颖花，剪去颖花上部1/3。 剪颖去雄：整穗后斜剪去颖花上部1/3，然后用剪尖或镊子挑去花药，也有用泵抽吸花药的。,（3）杂种后代圃（育种圃或选种圃） F1-F3为低世代圃，F4以上称高世代圃 F1代：在同一母本的组合前种植母本，以供鉴别真假杂种。生育期间注意淘汰假杂种和农艺性状差、无杂种优势的杂交组合，按组合混收种子。 F2代：按组合单本种植1000-2000株，有条件的最好种在病区，及早淘汰感病个体。根据育种目标选择优异单株（3-5%），并收取主穗，按组合升代编号。,F3至稳定世代： 将单选的F2单株按组合单本种成F3株系，每系12-36株。先选系后选株的原则进行选择，从中选系中选择3-5个优良单株。选择重点是遗传率高的性状，如生育期、株高、粒型、粒重、抗病虫性等。 F3及以后世代中选的单株按组合编号，并于次季种成F4、F5、F6株系圃。一般选择至F6或F7代，多数性状趋于稳定。可通过对高世代株系生育期的记载和农艺性状的观察、考查、选择优异株系挂牌收割定型。,
