品种选育与繁育

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1、作物育种学：研究选育与繁殖优良品种的理论与方法，是作物学的重要组成部分。 包括以下主要内容： 第一节 品种及种质资源 第二节 作物育种的遗传学原理 第三节 作物的繁殖方式与育种特点 第四节 作物育种方法,第三章 作物品种选育与良种繁殖,第一节 品种及种质资源,一、品种的概念 指经过人工选育或者发现并经过改良、形态特征和生物学特性一致、遗传性状相对稳定的植物群体。,品种的特点：特异性(distinctness) 一致性(uniformity) 稳定性(stability),物种进化的原因：变异、遗传、选择,二、品种改良的任务 1、选育（优良）品种 2、繁殖（高质量）种子,优良品种：指在一定地区的

2、生态条件和生产水平下，具有较高的产量和品质，具有较大的应用前景的品种。,良种的作用：1、提高单产 2、改进品质 3、保持产量和品质的稳定（BT抗虫棉） 4、扩大种植面积 5、利于耕作制度改革、提高劳动生产率,当然了，优良品种应具有：相对性、地域性、时间性,三、品种改良目标(即育种目标),1、高产 产量=单位面积株（穗）数每株（穗）粒数粒重 产量=(光合能力光合面积光合时间-呼吸消耗)经济系数,株型育种 生理育种,、 高光效育种,当然了，高产只是相对低产而言的，无绝对的高产。,2、优质 化学品质（即营养品质，如蛋白质、淀粉含量） 物理品质（如小麦的沉降值、稻米的胶稠度） 加工品质（小麦出粉率、水

3、稻出米率） 食用品质（即口感品质）,流通粮食有商品标准：优质籼（粳）稻、强筋小麦、玉米等1、2、3级。 不同用途有不同标准。 优质要兼顾高产，在高产基础上的优质，或要求一定品质的产量。,3、稳定性好 表现为抗逆性好：抗病(虫)、耐瘠、抗旱、耐湿、抗寒、抗盐碱性等。 如水平抗性(?):水稻抗白叶枯病、稻瘟病，棉花抗枯、黄萎病，小麦抗锈病、赤霉病，油菜抗病毒病、菌核病。 4、适应性强 适应自然条件：抗逆性好 适应耕作水平：不同熟期 适应农业机械化：如机械收棉花、花生、甘薯。,四、制定育种目标的原则 1、国民经济和生产发展的前景 高寒地区选早熟或极早熟品种、机械化栽培地区选株高适中、结实部位整齐不易

4、脱落的品种；玉米加工业选高淀粉和高油品种。 2、当地现有品种有待提高和改进的主要性状 分清待提高的主次目标性状，先改进主要目标性状。 3、具体性状的可行性 根据自身的种质资源、设备条件将目标落实到具体的性状上。如大豆目标为高脂肪含量(22%以上)还是高蛋白质含量(44%以上)。 4、品种的合理搭配 早播或晚播品种，耐肥或耐瘠品种。,五、种质资源 1、概念 选育新品种的基础材料。包括各种植物的栽培种、野生种的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工创造的遗传材料。 包括品种、类型、近缘种和野生种的植株、种子、无性繁殖器官、花粉甚至单个细胞，只要具有种质并能繁殖的生物体，都能归入种质资源之内。 遗传资源：

5、染色体工程、基因工程。 基因资源：生物体中的部分基因，甚至是个别基因。,2、重要性 作物育种成效的大小，很大程度上决定于掌握种质资源的数量多少和对其性状表现及遗传规律的研究深浅。,绿色革命(矮化育种)：矮源(矮脚南特、矮仔占) 杂种优势利用：野败型雄性不育籼稻种质 玉米：糯玉米类型(广西)、高赖氨酸玉米突变体(O2) 油菜：波兰甘蓝型油菜品种(Bronowski)，低芥酸 大豆：美国孢囊线虫病，以北京小黑豆为抗源 大麦：埃塞俄比亚CI3947，高蛋白、高赖氨酸 小麦：中国太谷核不育,中华人民共和国种子法对种质资源保护作了明确规定： 第八条：国家依法保护种质资源，任何单位和个人不得侵占和破坏种质

6、资源。禁止采集或者采伐国家重点保护的天然种质资源。因科研等特殊情况需要采集或者采伐的，应当经国务院或者省、自治区、直辖市人民政府的农业、林业行政主管部门批准。 第九条：国家有计划地收集、整理、鉴定、登记、保存、交流和利用种质资源，定期公布可供利用的种质资源目录。具体办法由国务院农业、林业行政主管部门规定。国务院农业、林业行政主管部门应当建立国家种质资源库，省、自治区、直辖市人民政府农业、林业行政主管部门可以根据需要建立种质资源库、种质资源保护区或者种质资源保护地。 第十条：国家对种质资源享有主权，任何单位和个人向境外提供种质资源的，应当经国务院农业、林业行政主管部门批准；从境外引进种质资源的，

7、依照国务院农业、林业行政主管部门的有关规定办理。,3、种质资源的类型 按来源分： (1) 本地种质资源 地方（农家）品种、改良品种，适应性好 (2) 外地种质资源 从外地或外国引进的品种，特殊的性状，适应性不一定好 (3) 野生植物资源 某作物的近缘野生种，特别是抗性方面的性状 (4) 人工创造的种质资源 远缘杂交、诱变、细胞融合、基因导入等创造的新类型,4、种质资源的收集与保存 1) 收集 直接考察收集、交换、转引。现在主要是征集、交换。 我国着重于搜集本国的种质资源，加强对外种质交换、引种。 美国原产的作物种质资源本来就很少，以国外引种为主。 原苏联则一向重视广泛地开展国内外种质资源的考察

8、采集与引种交换。(瓦维洛夫) 考察路线选择：作物本身表现不同，地理生态环境不同，农业技术条件不同，社会条件不同。 样本应充分体现当地的遗传变异性，要有一定的群体。应详细记录品种或类型名称，产地的自然、耕作、栽培条件、主要形态特征、生物学特性和经济性状等。,2) 整理 初步整理、归类，将同种异名者合并，以减少重复；将同名异种者予以订正。 给以科学的登记和编号。 进行简单的分类，确定每份材料所属的植物分类学地位和生态类型。 3) 保存 种质资源保存的范围： (1)有关应用研究和基础研究的种质，主要指进行遗传和育种研究的所有种质。包括主栽品种、当地历史上应用过的地方品种、过时品种、原始栽培类型、野生

9、近缘种、育种材料等。,（2）可能灭绝的稀有种和已经濒危的种质，特别是栽培种的野生祖先。 （3）具有经济利用潜力而尚未被发现和利用的种质。 （4）在普及教育上有用的种质。如分类上的各个作物种、类型，野生近缘种等。,保存方法 A种植保存 （15年播种一次） B贮藏保存 低温、干燥、密封、黑暗 （我国国家种质库一般为-182，RH50%7%） C离体保存 细胞的全能性 D基因文库 限制性内切酶切DNA片段，再移到大肠杆菌中每繁殖,按亲缘关系将基因库分为： (1) 初级基因库 能相比杂交，杂种可育。同一种内的各种材料 (2) 次级基因库 基因转移是可能的，但必须克服生殖隔离所引起的杂交不实和杂种不育。

10、种间材料和近缘野生种 (3) 三级基因库 亲缘关系更远的类型，杂交不实和杂种不育严重,国家种质资源库分为： 短期库：20，RH45%，25年 中期库：4，RH45%，密封，25年 长期库：-10 ，RH30%，密封，75年,第二节 作物的繁殖方式与育种特点 一、作物的繁殖方式 1、概念 1）有性繁殖: 凡由雌雄配子结合，经过受精过程，最后形成种子繁衍后代的，统称有性繁殖。 包括：自花授粉、异花授粉、常异花授粉。 2）无性繁殖: 凡不经过有两性细胞受精过程的方式繁殖后代的统称为无性繁殖。 包括：营养体繁殖、无融合生殖。,为什么自然界中有性繁殖比无性繁殖更常见？,2、有性繁殖 1）自花授粉 一朵花

11、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都称为自花授粉。 由同株或同花的雌雄配子相结合的过程称为自花受精。 通过自花授粉繁殖后代的称为是自花授粉（或自交）作物。 如水稻、小麦、大麦、燕麦、大豆、豌豆、绿豆、花生、芝麻、马铃薯、亚麻、烟草等。而大麦、豌豆等在花冠未张开时就已受精，称闭花受精。 自花授粉作物的自然异交率一般低于1%，高的可达1%4%。,自交引起杂合基因的后代发生性状分离。 自交使杂合基因型趋于纯合。 F0 AA aa 杂合体 F1 Aa F1代为100% F2 1AA 2Aa 1aa F2代为2/4=1/2 F3 4AA 2AA 4Aa 2aa 4aa

12、F3代为4/16=1/4 F4 24AA 4AA 8Aa 4aa 24aa F4代为8/64=1/8 F5 112AA 8AA 16Aa 8aa 112aa F5代为16/256=1/16 Fn+1 Fn+1 代为1/2n 则 AA+aa纯合体的概率为1- 1/2n n对基因，自交r代，则自交后代群体中纯合率为:(1-1/2r)n,自交引起杂合基因型的后代生活力衰退。 杂合基因型的作物，自交后代的生活力衰退，称为自交衰退，表现为生长势下降，繁殖力、抗逆性减弱，产量降低等。一般情况下，自交代数越高，衰退程度越重。,2）异花授粉 雌蕊的柱头接受异株花粉的称为异花授粉。 由异株的雌、雄配子相结合的受

13、精过程称为异花受精。 异花授粉繁殖后代的作物称为异花授粉(异交)作物。,异交率95%以上。 玉米、蓖麻、瓜类等为雌雄同株异花，虽可能有少量的来自同株雄花的花粉参与授粉，但仍属于异花授粉。 大麻、菠菜等为雌雄异株，完全的异花授粉。 具有雄性不育的植株花粉败育，不能产生正常的雄性配子，但能形成正常的雌性配子。稻、麦、油、棉上广泛应用。 自交不亲和的植株，能形成正常的雌雄配子，但自花花粉落在柱头上不能受精，在自然条件下，只能通过异花授粉繁殖后代。如甘薯、向日葵、白菜型油菜、甜菜等。,异交产生杂合基因型。 两亲的基因型差异越大，后代基因型杂合程度越大。有选择的异交（人工杂交）是创造遗传变异的一种主要方

14、法。 异交增强后代生活力。 主要表现在杂种优势上，即在生长、抗逆性、产量等数量性状方面比亲本有明显提高。利用异交增强后代生活力的效应，也是一种主要的育种方法。 亲本基因型越纯合，F1基因型越杂合，杂种优势越大。,3）常异花授粉 同时依靠自花授粉和异花授粉繁殖后代的称为常异花授粉（常异交）作物。 常异花授粉作物通常仍以自花授粉为主要繁殖方式，又存在一定比例的自然异交率，是自花授粉作物和异花授粉作物中间的过渡类型。 常异花授粉作物有棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆等。 异交率可达50%。,3、无性繁殖 1）营养体繁殖 根、茎、叶等营养器官 变态部分块根、球茎、鳞茎、匍匐茎、地下茎等 采取分根、扦插、压

15、条、嫁接等方法繁殖后代。 如甘薯、木薯、甘蔗、苎麻等。 大部分的果树和花卉也是采用营养体繁殖后代。 营养体繁殖的后代，基本能够完全保持亲本的遗传特性和经济性状，因此采用营养体繁殖进行育种，可以将优良品种进行繁殖扩大，推广利用。,2）无融合生殖 植物性细胞的雌雄配子，不经过正常受精、两性配子的融合过程而形成种子以繁衍后代的方式，称之为无融合生殖。 无融合生殖方式产生的后代只具有母本或父本一方的遗传 物质，表现母本或父本一方的性状。,二、作物的品种类型及育种特点 1、自交系品种 自交系品种是由一群同质的和纯合的基因型植株组成。 亲本纯合基因型的后代植株数达到或超过87%。 是来自一株优良的纯合基因

16、型的后代。 自花授粉作物本身靠自交繁殖后代，只要选出具有优良基因型的单株，它的优良性状就可稳定地传递给后代。 异花授粉和常异花授粉作物必须采用连续多代自交结合单株选择的方法，才能育成自交系品种。 自交系品种，一般不直接用于大生产，而是作为配制杂交种的亲本使用。,2、杂交组合（杂交种品种 ） 是由一群杂合的和一定程度同质的基因型植株组成。 基因型高度杂合，而表现型相对一致和较强的杂种优势是对杂交组合的基本要求。 自交系间的杂交组合的杂种优势最强，F1增产潜力最大。因而杂种品种的育种程序：第一个是自交系育种，第二是杂交组合育种。 F1杂交种子生产的难易是生产上利用杂交组合的主要限制因素。 杂交组合育种带动种子产业的发展。,3、群体品种 1）异花授粉作物的综合品种 是由一组选择的自交系采用人工控制授粉和在隔离区多代随机授粉组成的遗传平衡的群体。遗传基础复杂，每一