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1、农学概论第六章种子工程(ppt)(优选)农学概论第六章种子工程一、作物育种一、作物育种 利用常规杂交选育或生物技术手段对利用常规杂交选育或生物技术手段对作物进行遗传改良,获得高产、优质、抗作物进行遗传改良,获得高产、优质、抗病虫、抗逆境的新品种病虫、抗逆境的新品种第一节第一节 作物育种与种子生产作物育种与种子生产植物植物育种育种细胞工程育种诱变育种基因工程育种多倍体育种单倍体育种杂交育种传统育种方法传统育种方法作物育种方法二、几种育种方法比较二、几种育种方法比较 杂杂交育种交育种诱变诱变育种育种多倍体育种多倍体育种单单倍体育种倍体育种方法方法亲亲本本杂杂交,后代交,后代选择选择用射用射线线、激
2、光、激光、化学化学药药物物处处理理用秋水仙素用秋水仙素处处理理萌萌发发的种子或幼的种子或幼苗苗花花药药离体培养、离体培养、用秋水仙素处理用秋水仙素处理幼苗幼苗原理原理基因重基因重组组基因突基因突变变染色体染色体变变异异染色体染色体变变异异细细胞全能性胞全能性优优缺缺点点方法方法简单简单,可,可预预见见性性强强,但周期,但周期长长加速育种,改良加速育种,改良性状,但有利个性状,但有利个体不多,需大量体不多,需大量处处理理器官大,器官大,营营养物养物质质含量高,但含量高,但发发育延育延迟迟,结实结实率率低低缩缩短育种年限,短育种年限,但花但花药药培养成苗培养成苗率率较较低低基因工程育种与细胞工程育
3、种细胞工程育种细胞工程育种基因工程育种基因工程育种方法方法细胞融合细胞融合组织培养组织培养转基因技术转基因技术原理原理植物细胞的全能性植物细胞的全能性遗传密码通用性遗传密码通用性重组重组DNADNA优优缺点缺点克服远缘杂交不亲和克服远缘杂交不亲和性性体细胞杂种不易稳定体细胞杂种不易稳定按人们意愿定向改造生按人们意愿定向改造生物的性状物的性状 生物安全问题生物安全问题亲本1亲本2亲本3亲本4亲本5亲本n 注:代表各亲本所具的不同优良性状注:代表各亲本所具的不同优良性状杂种新品种选择培育第二节 杂交育种一、杂交育种的基本原理一、杂交育种的基本原理w杂交育种的遗传学原理杂交育种的遗传学原理w杂交育种
4、的育种学原理杂交育种的育种学原理杂交育种的遗传学原理杂交育种的遗传学原理v基因的自由分离规律基因的自由分离规律v基因重组规律基因重组规律v基因连锁互换规律基因连锁互换规律v细胞质遗传规律细胞质遗传规律v数量性状遗传数量性状遗传杂交育种的育种学原理杂交育种的育种学原理1 1、综合双亲的优良性状、综合双亲的优良性状、综合双亲的优良性状、综合双亲的优良性状杂交育种的育种学原理杂交育种的育种学原理2 2、产生新的性状、产生新的性状、产生新的性状、产生新的性状(AAbb)(aaBB)(AABB)二、亲本的选择二、亲本的选择根据育种目标选用具有优良性状的根据育种目标选用具有优良性状的品种类型作为杂交亲本品
5、种类型作为杂交亲本&广泛搜集符合育种目标原始材料,精选亲本&亲本应尽可能具有较多的优良性状&重视选用地方品种&亲本的一般配合力要高广精土高亲本的选择原则&父母本性状互补补三、杂交方式和技术1、单交(单交(single cross)最简单的杂交方式,两个亲本的杂交方式,又最简单的杂交方式,两个亲本的杂交方式,又称成对杂交。称成对杂交。乙()甲()甲()乙()互为正反交 杂交方式四、杂交后代的选择四、杂交后代的选择v无性繁殖园艺作物杂交后代的选择 只对杂交的F1进行选择,重点是培育。v有性繁殖园艺作物杂交后代的选择 系谱法(pedigree method)混合法(bulk-population m
6、ethod)单子传法(single seed descent methold)1、系谱法、系谱法 系谱法也也就是连续单株选择法,是按系谱法也也就是连续单株选择法,是按上下代的遗传亲缘关系进行选择的方法,上下代的遗传亲缘关系进行选择的方法,它是自花授粉作物杂种后代最常用的杂交它是自花授粉作物杂种后代最常用的杂交后代选择方法。后代选择方法。亲本P1亲本亲本P2入选群体的5-10%F F3 3F F1 1P1P2亲本P3亲本亲本P4P3P4F F2 2自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1亲本亲本P2入选群体的5-10%F F3 3F F1 1P1P2亲本P3亲本亲本P4P3P4F F2 2F F4 4
7、略升级鉴定整齐、优良自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1亲本亲本P2入选群体的5-10%F F3 3F F1 1P1P2亲本P3亲本亲本P4P3P4F F2 2F F4 4略F F5 5 CK自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1亲本亲本P2入选群体的5-10%F F3 3F F1 1P1P2亲本P3亲本亲本P4P3P4F F2 2F F4 4略F F5 5 CKF F6 6CK自花授粉作物系谱法选择程序亲本P1亲本亲本P2入选群体的5-10%F F3 3F F1 1P1P2亲本P3亲本亲本P2P3P2F F2 2F F4 4略互为姐妹系互为姐妹系互为姐妹系1概念利用物理因素(如X射线、r射线、紫外
8、线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)诱导植物发生基因突变2方法:辐射诱变、激光诱变、化学诱变第三节 其他育种方法 诱变育种射线DDTT高秆抗锈病 ddTT矮秆抗锈病射线ddtt矮秆不抗锈病 ddTT矮秆抗锈病或农作物黑龙江省农科院用辐射方法处理大豆,培育成了“黑农五号”等大豆品种,产量提高了16,含油量比原来提高25。太空育种-利用宇宙射线诱变育种太空辣椒平均单个重达500克,果实中维生素C的含量提高了10%25%;黄瓜1根达1米多长;“航天芝麻1号”不仅个大,而且单株蒴果达98粒以上;水稻蛋白质含量可提高8.7%12%。诱变育种特点:提高变异频率,使后代性状较快稳定大幅度改良某些
9、性状诱发的个体产生有利的不多杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种原原理理基因重组基因重组基因突变基因突变方方法法杂交杂交用物理或化学方法处理用物理或化学方法处理生物生物优优点点集中不同品种的优良性集中不同品种的优良性状于一个新品种上状于一个新品种上提高变异频率,加速育提高变异频率,加速育种进程,种进程,缺缺点点育种时间长育种时间长有利变异少,需大量处有利变异少,需大量处理供试材料理供试材料P DDTT高秆抗锈病 ddtt矮秆易染锈病F1 DdTt高秆抗锈病F2 ddTt、ddTT矮秆抗锈病自交 自 交 Fn ddTT矮秆抗锈病 DT、dT、Dt、dt花药离 体培养 ddTT矮秆抗锈病DT、dT、D
10、t、dt秋水仙 素处理 单倍体 幼苗 花粉 纯合体 植株减数分裂 植物基因工程育种植物基因工程育种Plant genetic engineering基因枪法培育转基因植物The use of gene gun toproduce transgenic plants 农杆菌介导植物转基因农杆菌介导植物转基因Agrobacterium-mediated gene transferww wColonies of agrobacterium tumorfaciens转基因抗虫水稻 transgenic Bt rice non-transgenic riceGM Bt riceGM Bt ricenon
11、-transgenic rice“金色水稻金色水稻”转基因含类胡萝卜素水转基因含类胡萝卜素水稻稻“Golden rice”has been genetically modified to contain beta-caroteneOur bodies use beta-carotene to make vitamin A转基因食品转基因食品Genetically Modified(GM)FoodsMore than half of the American crops of soybeans and corn were GMO二、良种繁殖二、良种繁殖 一个新品种经审定被批准推广后,一个新品种经
12、审定被批准推广后,就要不断进行繁殖,并在繁殖过程中保就要不断进行繁殖,并在繁殖过程中保持其原有的优良种性,不断地生产出大持其原有的优良种性,不断地生产出大量优质成本低的种子,供大田生产。量优质成本低的种子,供大田生产。(一)原种(一)原种 育种家提供的种子一般称为原育种家提供的种子一般称为原原种,由原原种生产原种,由原种原种,由原原种生产原种,由原种生产良种。生产良种。二、良种繁殖二、良种繁殖 (二二)原种生产原种生产 中国主要作物原种生产的方法有:中国主要作物原种生产的方法有:循环选择法循环选择法:自花授粉、常异花授粉作物自花授粉、常异花授粉作物混系繁殖法混系繁殖法:杂交水稻三系杂交水稻三系
13、自交选择法:玉米自交系自交选择法:玉米自交系三系法、二系法等:杂交组合三系法、二系法等:杂交组合(三三)良种的加速繁殖良种的加速繁殖 1.提高繁殖系数提高繁殖系数 主要途径是节约单位面积的播种量;同时提高单位面积产量。2.一年多代繁殖一年多代繁殖 主要方式是异地或异季繁殖,即选择光、热条件可以满足作物生长、发育所需要的某些地区,进行冬繁或夏繁加代。二、种子工程二、种子工程 中国新的农业技术革命,将种中国新的农业技术革命,将种子工程作为发展农业生产的一项战子工程作为发展农业生产的一项战略选择和重点措施,列为农业科技略选择和重点措施,列为农业科技的第一工程。种子工程又叫种子产的第一工程。种子工程又
14、叫种子产业化工程,包括广义的种子工程和业化工程,包括广义的种子工程和狭义的种子工程。狭义的种子工程。广义的种子工程 是指种子“育、繁、加、销一体化”,要求品种选育、良种繁殖、种子加工、种子检验、种子销售部门即产学研实现联合,集中优势人力、财力,逐步建立由种子公司企业兴办育种科研的新体制。狭义的种子工程 是指种子加工产业化,包括种子精选和加工、种子包装和挂牌、种子包衣等。生物技术已应用到种子加工生物技术已应用到种子加工上,形成了所谓上,形成了所谓“人工种子人工种子”等等新产业。新产业。人工种子是指将作物的胚或人工种子是指将作物的胚或体细胞包裹处理成体细胞包裹处理成“种子种子”。第二节第二节 种子
15、检验与加工种子检验与加工一、种子的质量要求一、种子的质量要求优良的种子包括两方面的含义:优良的种子包括两方面的含义:1.1.种子的遗传性好,产量高,品质好。种子的遗传性好,产量高,品质好。2.2.种子的质量好,播种后发芽快,苗种子的质量好,播种后发芽快,苗 齐苗壮。齐苗壮。优良的种子应具备以下条件优良的种子应具备以下条件:纯度高、粒大、饱满、洁净、纯度高、粒大、饱满、洁净、发芽势强,发芽率高,发芽势强,发芽率高,含水量低、含水量低、整齐均匀、没有病虫害。同时要考整齐均匀、没有病虫害。同时要考虑贮藏时间的长短。虑贮藏时间的长短。种子的寿命种子的寿命 是指种子保持萌发能力的最高年限。种子寿命长短,
16、因植物种类的不同而有差异。农作物种子的寿命一般在35年。保持有实用价值种子的最高年限保持有实用价值种子的最高年限称为植物种子的有效年限。称为植物种子的有效年限。通常发芽率在通常发芽率在5050以上的种子为以上的种子为有实用价值的种子。有实用价值的种子。种子的有效年限种子的有效年限-(有实用价值的年限有实用价值的年限):当种子发芽率低于当种子发芽率低于5050时,不能时,不能作为生产用种。作为生产用种。作物种类作物种类寿命寿命(年年)利用利用(年年)花花 生生胡萝卜胡萝卜油油 菜菜水水 稻稻小小 麦麦棉棉 花花绿绿 豆豆1225323381l33225表4-1 种子的寿命和利用年限二、种子检验二、种子检验 种子检验工作可以保证作物种子的播种质量具有较高的水平,使优良品种能充分发挥增产效益。检验内容包括品种品质和播种品质两个方面,检验方法有田间和室内两种。1.1.田间检验田间检验 主要检验本品种的真实性和纯度,主要检验本品种的真实性和纯度,并对病虫感染程度,杂草和异种作物混并对病虫感染程度,杂草和异种作物混入情况进行调查。入情况进行调查。根据本品种具有的一些明显特征,根据本品种具有的一些明