作物繁殖方式及与育种的关系

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1、第三章第三章 作物繁殖方式及与育种的关系作物繁殖方式及与育种的关系 一、作物不同繁殖方式及其遗传特点一、作物不同繁殖方式及其遗传特点二、自交和异交的遗产效应二、自交和异交的遗产效应三、作物品种的遗传类型及其特点三、作物品种的遗传类型及其特点四、繁殖方式与育种四、繁殖方式与育种一、作物不同繁殖方式及其遗传特点一、作物不同繁殖方式及其遗传特点1 1 作物繁殖方式的分类作物繁殖方式的分类作物作物作物作物繁殖繁殖繁殖繁殖方式方式方式方式 无性繁殖无性繁殖无性繁殖无性繁殖有性繁殖有性繁殖有性繁殖有性繁殖营养繁殖营养繁殖营养繁殖营养繁殖甘薯、马铃薯、芋头甘薯、马铃薯、芋头甘薯、马铃薯、芋头甘薯、马铃薯、芋

2、头无融合生殖无融合生殖无融合生殖无融合生殖孤雌生殖、孤雄生殖、无配子孤雌生殖、孤雄生殖、无配子孤雌生殖、孤雄生殖、无配子孤雌生殖、孤雄生殖、无配子 生殖，人工组织、细胞培养生殖，人工组织、细胞培养生殖，人工组织、细胞培养生殖，人工组织、细胞培养 自交繁殖自交繁殖自交繁殖自交繁殖自花授粉作物自花授粉作物自花授粉作物自花授粉作物稻、麦、大豆稻、麦、大豆稻、麦、大豆稻、麦、大豆 异交繁殖异交繁殖异交繁殖异交繁殖异花授粉作物异花授粉作物异花授粉作物异花授粉作物玉米、黑麦玉米、黑麦玉米、黑麦玉米、黑麦常异交繁殖常异交繁殖常异交繁殖常异交繁殖常异花授粉作物常异花授粉作物常异花授粉作物常异花授粉作物棉花、高

3、粱棉花、高粱棉花、高粱棉花、高粱作物的授粉方式是根据自然异交率（作物的授粉方式是根据自然异交率（% %）来划分的：来划分的：不同有性繁殖作物的自然异交率：不同有性繁殖作物的自然异交率： 作物作物作物作物 异交率（异交率（异交率（异交率（%） 自花授粉作物自花授粉作物自花授粉作物自花授粉作物0 04 4（%）（通常小于）（通常小于）（通常小于）（通常小于1%1%） 常异花授粉作物常异花授粉作物常异花授粉作物常异花授粉作物5 55050 异花授粉作物异花授粉作物异花授粉作物异花授粉作物5050以上（一般以上（一般以上（一般以上（一般90%90%以上）以上）以上）以上）影响植物天然异交率的因素：影响

4、植物天然异交率的因素：影响植物天然异交率的因素：影响植物天然异交率的因素： 株距、风力及风向、温度、湿度、昆虫情况等株距、风力及风向、温度、湿度、昆虫情况等株距、风力及风向、温度、湿度、昆虫情况等株距、风力及风向、温度、湿度、昆虫情况等异交率的测定法：异交率的测定法： 通常是用遗传试验测定，最简单的方法是用通常是用遗传试验测定，最简单的方法是用一个显性基因控制的性状作标记性状一个显性基因控制的性状作标记性状 ，如小麦的，如小麦的芽鞘颜色红（紫）对绿，用绿色隐性作母本，红芽鞘颜色红（紫）对绿，用绿色隐性作母本，红色显性作父本，将父本围绕母本种植，从母本后色显性作父本，将父本围绕母本种植，从母本后

5、代的显性个体比例就估算异交率。即：代的显性个体比例就估算异交率。即： F F1 1中具有显性性状的植株数中具有显性性状的植株数自然异交率（自然异交率（% %）=100=100 F F1 1总植株数总植株数2 自交繁殖作物及其遗传特点自交繁殖作物：自交繁殖作物：同一朵花内花粉进行传粉而繁殖同一朵花内花粉进行传粉而繁殖 后代的作物。后代的作物。例如：水稻、小麦、大麦、燕麦、豌豆、大豆、花生、例如：水稻、小麦、大麦、燕麦、豌豆、大豆、花生、 绿豆、烟草、亚麻、马铃薯等。绿豆、烟草、亚麻、马铃薯等。（1 1）生物学特点：）生物学特点： 这类作物绝大多数植株为自花授粉天然异交这类作物绝大多数植株为自花授

6、粉天然异交率一般不大于率一般不大于1%1%。在。在0-4%0-4%范围内。又称自花授粉范围内。又称自花授粉作物。作物。 花器构造花器构造：花器小。多数无颜色，无香味，：花器小。多数无颜色，无香味，雌雄同花等长等。雌雄同花等长等。 开花习性开花习性：雌雄同熟，开放时间短，多数是：雌雄同熟，开放时间短，多数是闭花授粉。豌豆、大豆在开花前完成授粉受精闭花授粉。豌豆、大豆在开花前完成授粉受精（闭颖受精）。（闭颖受精）。（2 2）遗传特点：）遗传特点：l群体内的个体遗传基础纯合，个体间的遗传群体内的个体遗传基础纯合，个体间的遗传 基础可以存在差异。基础可以存在差异。l基因型和表现型基本一致。基因型和表现

7、型基本一致。l耐自交，自交衰退轻。耐自交，自交衰退轻。 因此，自交作物便于良种繁育，种性易于得因此，自交作物便于良种繁育，种性易于得到保持。（一般认为，自交是进化适应自然选择到保持。（一般认为，自交是进化适应自然选择的结果。）但是，这类作物尽管自交衰退小，杂的结果。）但是，这类作物尽管自交衰退小，杂种优势不及其他授粉方式的作物。种优势不及其他授粉方式的作物。3 异交繁殖作物及其遗传特点异交繁殖作物：异交繁殖作物：通过不同植株花朵的花粉进行通过不同植株花朵的花粉进行 传粉而繁殖后代的作物。传粉而繁殖后代的作物。（1 1）生物学特点：）生物学特点： 自然异交率：一般在自然异交率：一般在50%50%

8、以上，最大可达以上，最大可达95%95%以以上。由风媒或虫媒传粉。上。由风媒或虫媒传粉。 花器构造：花器构造：l 雌雄异株（大麻、菠菜、石刁柏）；雌雄异株（大麻、菠菜、石刁柏）；l 同株异花（玉米、蓖麻同株异花（玉米、蓖麻 ）；）；l 雌雄同花，但在进化过程中形成自交不亲和（黑雌雄同花，但在进化过程中形成自交不亲和（黑麦、白菜型油菜、甜菜、向日葵、荞麦、甘薯等）麦、白菜型油菜、甜菜、向日葵、荞麦、甘薯等）。虫媒花（瓜花）往往有显眼的颜色。虫媒花（瓜花）往往有显眼的颜色。开花习性：开花习性： 雌雄不同熟，自交不亲和等现象。一般开花时雌雄不同熟，自交不亲和等现象。一般开花时间长。间长。蓖蓖蓖蓖 麻

9、麻麻麻（2 2）遗传特点：）遗传特点：l个体的遗传组成杂合，群体异质，单个个体的后个体的遗传组成杂合，群体异质，单个个体的后代分离大，选择效果差。代分离大，选择效果差。l自交衰退，自交后可能出现育性降低、畸形以致自交衰退，自交后可能出现育性降低、畸形以致自交不育。而可获得显著的杂种优势。在良种繁自交不育。而可获得显著的杂种优势。在良种繁育中，必须严格隔离，防止串粉。育中，必须严格隔离，防止串粉。4 常异交繁殖作物及其遗传特点常异花繁殖作物：常异花繁殖作物：一种作物同时依靠自花授粉和异一种作物同时依靠自花授粉和异 花授粉两种方式繁殖后代的作物。花授粉两种方式繁殖后代的作物。例如：棉花、高粱、粟、

10、蚕豆、苜蓿、甘蓝、油菜、例如：棉花、高粱、粟、蚕豆、苜蓿、甘蓝、油菜、 芝麻等芝麻等（1 1）生物学特点：）生物学特点： 自然异交率：自然异交率：5-50%5-50%。这类作物异交率高低受。这类作物异交率高低受环境条件（地理、气候昆虫多少）的影响。环境条件（地理、气候昆虫多少）的影响。 花器构造：花器构造：雌雄同花，花器多较大，常有较显雌雄同花，花器多较大，常有较显眼的颜色，或能分泌密汁，引诱昆虫传粉。雌雄眼的颜色，或能分泌密汁，引诱昆虫传粉。雌雄不等长等。不等长等。 开花习性：开花习性：雌雄同熟或不同熟，开花时间长，雌雄同熟或不同熟，开花时间长，开花（颖开张角度大）有利于异交。但异交率受开花

11、（颖开张角度大）有利于异交。但异交率受大，影响因素有地理、气候、昆虫数量等。大，影响因素有地理、气候、昆虫数量等。（2 2）遗传特点：）遗传特点： 由于异交率较高，群体存在异质性和杂合个体，由于异交率较高，群体存在异质性和杂合个体，但农艺经济性状基本一致；自交能正常结实，无但农艺经济性状基本一致；自交能正常结实，无明显自交衰退现象。良种繁育需要隔离。明显自交衰退现象。良种繁育需要隔离。5 无性繁殖作物及其遗传特点无性繁殖：无性繁殖：不经过两性细胞受精过程繁殖后代不经过两性细胞受精过程繁殖后代。 （1 1）营养（器官）繁殖）营养（器官）繁殖 无性繁殖作物主要有甘薯，马铃薯、甘蔗。无性繁殖作物主要

12、有甘薯，马铃薯、甘蔗。如利用根、茎、芽或其它器官繁殖。如利用根、茎、芽或其它器官繁殖。 （2 2）无融合生殖）无融合生殖 例如单性繁殖，无配子生殖，人工花药培养和体细例如单性繁殖，无配子生殖，人工花药培养和体细胞融合等。胞融合等。 开花特点：开花特点：在通常情况下不开花，或开花不结实。但在在通常情况下不开花，或开花不结实。但在一定的自然或人工控制条件下，这类作物也能开花结实，一定的自然或人工控制条件下，这类作物也能开花结实，进行有性繁殖。在有性繁殖时，马铃薯为自花授粉，甘进行有性繁殖。在有性繁殖时，马铃薯为自花授粉，甘薯为异花授粉。薯为异花授粉。 遗传特点：遗传特点：群体的个体间具有高度的同质

13、性，个体内的群体的个体间具有高度的同质性，个体内的基因型具有高度的杂合性甚至有些是种间杂种，表现具基因型具有高度的杂合性甚至有些是种间杂种，表现具有显著的杂种优势，自交分离大、衰退严重。有显著的杂种优势，自交分离大、衰退严重。芽变（即体细胞发生突变）芽变（即体细胞发生突变）：无性系在繁殖过程中：无性系在繁殖过程中产生的突变，但突变率很低，通常只有显性突变产生的突变，但突变率很低，通常只有显性突变才能表现出来，变异的遗传通常很简单。才能表现出来，变异的遗传通常很简单。无性繁殖作物的基因型：通常是高度杂合的，其后无性繁殖作物的基因型：通常是高度杂合的，其后代的基因型与母体是相同的，性状具有高度的稳

14、代的基因型与母体是相同的，性状具有高度的稳定性和一致性。定性和一致性。无性系：无性系：一个个体通过无性繁殖而产生后代，称为一个个体通过无性繁殖而产生后代，称为 无性繁殖系，简称为无性系。无性繁殖系，简称为无性系。 无性系起源于母体的体细胞，无论母本的基因无性系起源于母体的体细胞，无论母本的基因型纯杂如何，产生的后代通常都没有分离，表型型纯杂如何，产生的后代通常都没有分离，表型与母本完全相似。无性繁殖为作物利用杂种优势与母本完全相似。无性繁殖为作物利用杂种优势提供了很大的方便。提供了很大的方便。 马铃薯和甘薯可进行有性和无性繁殖。马铃薯和甘薯可进行有性和无性繁殖。二二 自交和异交的遗传效应自交和

15、异交的遗传效应1 1 自交的遗传效应自交的遗传效应 （1） 自交使杂合基因型趋于纯合自交使杂合基因型趋于纯合 x xn n=1-=1-（1/21/2）n n-n n-自交代数自交代数（2） 自交使杂合基因型后代发生性状分离自交使杂合基因型后代发生性状分离（3） 自交衰退（自交衰退（inbreeding depression）2 2 异交的遗传效应异交的遗传效应 （1） 异交形成杂合基因型异交形成杂合基因型 有选择的异交是创造遗传变异的一种主要方法。有选择的异交是创造遗传变异的一种主要方法。（2） 异交增强后代的生活力异交增强后代的生活力 主要表现在生长势、繁殖力、抗逆性等方面。主要表现在生长势

16、、繁殖力、抗逆性等方面。三三 作物品种的遗传类型及其特点作物品种的遗传类型及其特点1 1 同质纯合型同质纯合型自交系品种（纯系品种）自交系品种（纯系品种）2 2 同质杂合型同质杂合型杂交种品种杂交种品种3 3 异质杂合型异质杂合型群体品种群体品种4 4 异质纯合型异质纯合型多系品种多系品种 1 1 自交系品种自交系品种 品种群体的个体间基因型基本相同，个品种群体的个体间基因型基本相同，个体内各个等位基因位点基本上均是高度纯体内各个等位基因位点基本上均是高度纯合的，这样的品种类型就称为同质纯合型。合的，这样的品种类型就称为同质纯合型。 如自花授粉作物的纯系品种，异花作如自花授粉作物的纯系品种，异

17、花作物的自交系。表现型整齐一致。物的自交系。表现型整齐一致。2 杂交种品种杂交种品种 品种群体的个体间基因型基本相同，但品种群体的个体间基因型基本相同，但个体内的基因型是高度杂合的。个体内的基因型是高度杂合的。 如异交作物自交系间的单交种，无性繁如异交作物自交系间的单交种，无性繁殖作物的优良无性系。殖作物的优良无性系。3 群体品种群体品种 品种群体中，个体间基因型不一致，品种群体中，个体间基因型不一致，个体内基因型也是杂结合，但群体的主要个体内基因型也是杂结合，但群体的主要性状，如生育期、株高等是基本一致的和性状，如生育期、株高等是基本一致的和稳定的。稳定的。 如异交作物的地方品种顶交种、双交

18、种、如异交作物的地方品种顶交种、双交种、和综合种均属此类。和综合种均属此类。4 4 多系品种多系品种 异质纯合型的品种群体是多个纯系的异质纯合型的品种群体是多个纯系的混合体，个体基因型有一致的，也有不一混合体，个体基因型有一致的，也有不一致的，个体内的基因型是纯合型。致的，个体内的基因型是纯合型。 如自交作物的地方品种及多系品种，属如自交作物的地方品种及多系品种，属于这一类的品种。于这一类的品种。四四 繁育方式与育种繁育方式与育种（一）利用自然异交（一）利用自然异交（二）利用人工创造变异（二）利用人工创造变异（三）杂种优势利用（三）杂种优势利用1 自交作物的育种自交作物的育种 特点：特点： （

19、1 1）必须是人工创造或依靠自然变异。）必须是人工创造或依靠自然变异。 （2 2）若利于杂种优势必须选择不育系。）若利于杂种优势必须选择不育系。2 2 异交作物的育种异交作物的育种 特点：特点： （1 1）利用群体自由授粉。）利用群体自由授粉。 （2 2）利用杂种优势，但必须获得纯合亲本。）利用杂种优势，但必须获得纯合亲本。3 常异交作物的育种常异交作物的育种 特点：特点： （1 1）能够选择并保持变异。）能够选择并保持变异。 （2 2）在利用杂种优势时也必须有不育系。）在利用杂种优势时也必须有不育系。4 4 无性繁殖作物的育种无性繁殖作物的育种特点：特点： （1 1）通过有性繁殖创造变异，通过无）通过有性繁殖创造变异，通过无 性繁殖固定变异。性繁殖固定变异。 （2 2）利用芽变。）利用芽变。思考题思考题名词解释: 自花授粉作物、异花授粉作物、常异 花授粉作物、无融合生殖1 作物常见有哪几种繁殖方式？作物不同繁殖方式遗传效应有何不同？2 不同繁殖方式作物有何遗传特点？3 怎样测定作物的自然异交率?4 不同繁殖方式作物应采用的育种方案有何 不同？