育种学笔记.docx

育种学笔记.docx

《育种学笔记.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《育种学笔记.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

育种学笔记

作物品种的概念

　　作物品种（Variety或Cultivar）：

是人类在一定的生态和经济条件下，根据自身的需要所选育的某种作物的某种群体；这种群体具有相对稳定的遗传特性，在生物学、形态学及经济性状上的相对一致性，而与同一作物的其他群体在特征、特性上有所区别；这种群体在一定的地区种植，在产量、抗性、品质等方面等符合生产发展的需要。

品种属性　　１、生产资料属性　为了获得更多的粮食，为了满足人类生产、生产的需要，品种必须具有高产、稳产、优质等特点，可进行再生产。

２、经济类型属性　　作物品种属于某一植物分类学的种或亚种，但不同于变种，是经济上类别。

　　３、地区性时间性　由于地区间生态、经济、栽培等条件的不同以及各条件随时间的推移而改变，因而作物品种具有地区性和时间性。

品种与良种的区别：

良种是品种的播种材料。

二、自然进化与人工进化

　变异、遗传、选择是生物进化的三大要素

1、变异

自然变异：

自然突变、天然异交

人工创造变异：

（人工杂交：

品种间、物种

间；人工诱变：

理、化、生物技术）　　

育种上利用的是以下可遗传的变异：

基因重组、

基因突变、染色体数量变异、染色体构造变异、核

外遗传物质变异。

２、选择自然选择：

有利于自身生存——适应性

　　人工选择：

符合人类需要——经济性状

现代作物品种是在自然选择基础上人工选择的产物。

变异：

可遗传和不可遗传的有利变异和不利变异。

作物育种要选择可遗传的、优良的变异类型并使其稳定。

作物品种的作用1、提高产量2、改善品质3、减轻自然灾害4、扩大栽种地区5、有利改革耕作制度6、促进农业机械化7、提高经济效益

作物育种学的概念作物育种学是研究选育和繁育作物优良品种的理论和方法的科学。

第一章作物的繁殖方式与育种

一、有性繁殖植物繁殖的基本方式，由雌配子（卵细胞）和雄配子（精细胞）相互结合（即受精）产生后代。

有性繁殖的方式　　１、自花授粉作物

　又名自交作物，即主要以自花授粉方式繁殖后代的作物。

异交率为0~4%。

如水稻、小麦、大豆、花生、黄麻等

　自花授粉：

（self-pollination）同一朵花的花粉传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。

　自花受精：

同株或同花的雌雄配子相结合的受精过程

　花器构造特点：

①雌雄蕊同花、同熟，二者长度接近或雄蕊较长；②开花时间较短，甚至闭花授粉；③花器保护严密，其他花粉不易飞入。

２异花授粉作物又名异交作物，主要以异花授粉方式繁殖后代的作物。

异交率>50%，甚至高达95%或100%。

异花授粉：

（cross-pollination）雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。

•异花受精：

由异株的雌雄配子相结合的受精过程。

花器构造特点：

①雌雄异株（dioecious），雌花和雄花分别生长在不同的植株上，如大麻、菠菜

②雌雄同株异花（monoecious），雌花和雄花分别着生在同一植株的不同部位，如玉米、黄瓜；③雌雄同花但自交不亲和，如甘薯、白菜、向日葵等。

3、常异花授粉作物同时依靠自花和异花授粉两种方式繁殖后代的作物

　　中间类型，通常以自花授粉为主，天然异交率为4~50%，如棉花、高粱等。

　　花器构造特点：

①雌雄同花；②雌雄异长、异熟；③雌蕊外露，易接受外来花粉，花朵开放时间长，花瓣鲜艳，分泌密汁等。

二、无性繁殖不经过两性细胞受精过程繁殖后代的方式。

１、营养繁殖（vegetitivepropagtion）利用营养器官繁殖后代的繁殖方式。

例如：

马铃薯、甘薯、甘蔗等。

无性繁殖植物在一定条件下可进行有性繁殖，有的是异花授粉，如甘薯，有的是自花授粉，如马铃薯

２、无融合生殖（apomixes）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。

无融合生殖种类有：

无孢子生殖、二倍体孢子生殖、不定胚生殖、孤雌生殖、孤雄生殖

三、作物天然异交率的测定作物的授粉方式主要是根据天然异交率的高低来划分的。

自然异交率在4%以下的是典型的自花授粉作物；自然异交率在50~100%的是典型的异花授粉作物；常异花授粉作物的自然异交率介于二者之间。

方法：

１、根据花器构造等

根据花器构造、开花习性、传粉方式、花粉发芽与雌蕊柱头的关系等初步断定。

有利异交——异花授粉，如雌雄异株。

２、单株隔离用套袋或其他措施，强迫自交，观察其结实是否正常及后代表现。

若结实不正常或后代显著退化则为——异花授粉。

３、遗传试验测定天然异交率，方法步骤：

①父本——显性标志性状；母本——相应隐性性状；

②父母本间行种植或父本种在母本周围；

③收母本植株种子，播种，统计：

第二节自交和异交的遗传效应

一、自交的遗传效应

１、使杂合的基因型趋向纯合一对杂合基因型，经过连续的自交，后代中纯合基因型的个体出现的频率逐代增加，后代中杂合体数每代递减1/2，纯合体每代递增1/2。

２、后代性状分离自交引起杂合基因后代发生性状分离。

３、后代生活力衰退杂合基因型作物，自交后代的生活力衰退，称为自交衰退（inbreedingdepression）表现为：

生长势下降，繁殖力、抗逆性减弱，产量降低等。

二、自花常异花授粉作物遗传特点

１、自花授粉作物由纯合基因型的相同个体的♀♂配子结合繁殖后代，即由遗传上相同的两性细胞结合产生后代，故群体具有以下特点：

1）、一致性：

个体内基因型纯合，个体间基因型一致。

　2）、稳定性：

纯系的自交后代仍然是纯系，性状与父母本一致。

但有4%以下的异交率，还会发生突变，故也有杂合基因型个体并产生性状分离，但频率极低。

　3）、耐自交：

自花授粉方式是在长期的自然选择下产生和保存下来的、对种的生存繁衍的有利特性，自花授粉作物具有自交不退化或退化缓慢的特点。

２、常异花授粉作物

　1、这类作物以自花授粉为主，天然异交率较高，故遗传上由三部分组成：

　①主要性状为同质结合，自交试验不分离，即品种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。

　2、较耐自交：

棉花等连续自交试验表现生活力衰退，但不明显，且主要性状的分离也不显著

三、异交的遗传效应

１、异交形成杂合基因型：

异交是基因型不同的两亲配子结合受精。

由于产生基因交换、重组，从而后代具有杂合的基因型。

２、增强后代的生活力：

异交使后代的生长势、生活力、抗逆性等方面增强和产量提高，称为杂种优势。

 四、异花授粉作物的遗传特点

1.异质性：

个体基因型杂合，个体间基因型不同，故表现型也不同。

2.分离不定：

后代分离，遗传上不稳定。

3.自交显著退化：

由于长期异交，自交纯合后，隐性的劣性性状显现，表现为退化。

第三节作物品种的类型

一、自交系品种（纯系品种，purelinecultivar）从突变中及杂交组合中经过多代自交加选择得到的同质纯合群体。

　理论亲本系数：

即具有亲本纯合基因型的后代植株数达到或超过87%，就是自交系品种

　　自交系品种包括：

自花授粉作物的常规品种和异花授粉植物的自交系。

育种特点：

自交系品种是由同一群同质的和纯合的基因型植株组成，严格讲是来自一株优良纯合基因型植株的后代，故育种上采用：

1、自交+单株选择，连续自交下选择纯合优良的基因型。

2、从变异丰富的大群体中选。

二、杂交种品种（hybridcultivar）指在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的各类杂交组合的F1植株群体。

　遗传特点：

个体内基因型高度杂合，个体间基因型有不同程度的异质性。

　育种特点：

自交系间杂交种优势最强。

①连续自交选择获得自交系。

②自交系间杂交配得强优势组合。

③利用雄性不育等特性制种。

三、群体品种（populationcultivar）:

1.异花授粉作物的自由授粉品种：

品种内植株间、及与相邻的异品种间随机授粉产生的后代。

故其个体的基因型是杂合的，群体是异质的，保持一些本品种的主要特征区别于其他品种。

　　2.异花授粉作物的综合品种（syntheticcultivar）:

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。

个体内杂合、个体间异质，但具一个或多个代表本品种的性状。

　　3.自花授粉作物的杂交合成群体（composite-crosspopulation）:

由二个以上自交系品种杂交后繁殖出的分离的混合群体，最后将成为一个多种纯合基因型的混合群体。

个体纯合，个体间异质，但主要农艺性状表现差异较小。

4.多系品种：

由若干个近等基因系（near-isogeniclines）的种子混合繁殖而成。

例：

抗病的多系品种A、B和C三个近等基因系分别抗R1、R2和R3三个生理小种，其他农艺性状同质。

多系品种1/2A+1/4B+1/4C抗三个生理小种，农艺性状一致。

育种特点：

群体品种育种的基本目的是创建和保持广泛的遗传基础和基因型多样性，故在育种上具有以下特点：

①选择原始亲本，根据育种目标，选择若干个有遗传差异的自交系为原始亲本，提供广泛的遗传基础；②对后代群体一般不进行选择，用尽可能大的随机样本保存群体，在多代自由授粉下逐步打破连续，积累有利的基因改良群体。

四、无性系品种（clonalcultivar）：

是由一个无性系或几个近似的无性系经过营养器官的繁殖而成。

基因型由母体决定，个体内基因型杂合或纯合，个体间一致。

育种特点：

1.有性杂交+无性繁殖固定杂种优势；2.利用芽变。

第二章种质资源和引种

第一节种质资源

一、概念:

指已经用于或可用于选育种的各种栽培作物和野生植物的总称.（实质是决定各种遗传性状的基因资源）

•育种原始材料:

指育种工作中现已利用的或已经准备利用的种子资源的一小部分，指符合育种目标的一些或个别基因

•种质资源是指决定各种性状和基因资源。

在国际上，将各种种质资源收集保存起来,称为基因库或基因银行.

二、种质资源的重要性

1、是育种工作的物质基础在育种上取得突破性成就，取决于基因资源的发现和利用

2、是不断发展新作物的主要来源

3、为避免品种遗传基础贫乏，必须利用更多的基因资源

4、是生物学基础理论研究的重要材料

5、是有生命的财富，亟待保护

据估计：

400年前每3年消失一个物种，而20世纪以来，平均每8个月就消失一个物种。

云南景洪：

1964~1965年有21处野生稻群落，1978~1979年只剩7处了。

三、栽培作物的起源中心学说:

苏联瓦维洛夫

1、各个祖先都是经过自然选择而保留下来的,不同地区的自然条件各异.所以物种起源是与一定地区环境相联系的

2、在自然选择进化中,亲缘关系有近缘和远缘,近缘种间可以发生支配，容易发生基因交流。

所以基因型多样化而且比较集中，出现地区所特有的性状以及在近亲野生类型和栽培类型的就可能是起源中心.

3、显性基因类型经自然选择而保存,而隐性基因类型被淘汰,因此从遗传上有显性基因的地方是起源中心，隐性基因只有在特殊条件下才能保存下来，因此隐性性状只能分布在起源中心外源

四、种质资源的类别特点和使用价值

（一）类别:

本地外地野生人工创造

1.本地和种质资源

长期选择保留下来的古老的地方品种和在本地推广种植的优良品种

特点:

栽培性状基本优良，适应本地区环境条件。

即具有高度地区适应性，对本地区的某些病虫害具有一定的抗性。

只是个别性状有待改进，是育种的基本原始材料

使用价值:

在育种上以本地区的地方品种和推广种植的优良品种作为基本原始材料,在此基础上引入新的种质资源加以改进.

2.外地种质资源:

引自外地区或国外的品种

特点:

具有一些遗传性状是本地区所欠有的。

可以从中筛选出一些特殊的组织（基因）正是本地区所欠缺的，转到本地品种去。

使用价值:

在育种上，利用有利基因，把外地种质资源作为一部分原始材料和本地品种杂种，创造出遗传基础更加丰富的新类型。

3、野生植物资源:

包括作物野生种类和有利用价值的各种野生植物。

它不分本地和外地，而应该以起源中心为主要来源

特点:

常有作物欠缺的一些重要种质资源（如:

抗病.抗虫抗旱耐腐等基因）及独特的品质基因，用它来培育雄性不育系。

利用:

①将野生植物作为远缘杂交亲本，通过杂交将其强大的生活力或抗性以及其他优良特性转移到栽培作物品种中②直接将野生植物发展成新的栽培作物

4、人工创造的种质资源大多为突变体,大部分不能在生产上直接利用，但在育种上可作为珍贵的试验材料。

五.种质资源的搜集保存鉴定和利用

1.收集:

直接考察收集（最基本的方法）,互相交换转引。

2.保存方法:

保存期在种质资源圃中,不能种植的进行室内保存（干燥.低温）数量极其稀有且难以进行室内保存和就地保存

3.鉴定:

检疫综合鉴定

4.利用：

短期内供研究利用。

第二节引种

一、引种的概念:

人为的将品种从一个地区移到另一个地区的实践活动;从外地区或外国引进新品种，通过适应性试验，直接在本地区推广、种植的过程

1、归化引种（简单引种）原分布区和引入地区的自然条件差异差异较小或由于引种植物的适应范围广，以致于不改变其遗传性也能适应新环境。

其中包括采取某些措施，使引入植物能正常生长发育和开花结果.

2、驯化引种指原分布区与引入地区的自然条件差异较大,或由于引种植物的适应范围窄,只有通过改变其遗传性才能适应新环境的引种工作.

二、引种对发展农业生产的作用

引种虽然不能创造新品种，但它是解决生产上迫切需要新品种的迅速而的效的途径.

如:

美国.加拿大种植的大量作物都是从外地引进的.如大豆引自中国。

引种的作用:

①直接利用于生产②充实种质资源

三、引种与生态型的研究

生态型:

植物在特定环境的长期影响下,形成的对某些生态因子（温度水分光照土壤生物等）的特定需要和适应能力.

是长期自然选择和人工选择的结果

1、气候生态型:

主要形成的生态因子是气候因子

是最主要的生态型,最主要的生态因子.

如:

水稻原产地:

潮湿,温度高和热带地区,短日照.热带→寒带温带与原产地气候因子差异大

2、土壤生态型土壤因子：

（酸碱度、含水量、各种土壤微生物）

3、共栖生态型（生物生态型）植物和其他生物间存在各种不同的共栖关系

“气候相似论”引种

四、植物个体发育阶段的研究与引种

（一）个体发育阶段性研究

大多研究一年生或两年生作物

1、感温阶段（春化阶段）

个体发育的第一阶段,指种子萌动到性器官分化的过程中，在温度、水分、空气、营养等综合因素中以温度为主导因子的阶段.如果温度达不到条件,作物不能进入（第二阶段）生殖生长.

冬性作物:

需要0-5℃30-70天才能进入生殖生长（冬性作物尤为敏感）

半冬性作物:

3-20℃20-30天

春性作物:

5-20℃3-15天

喜温作物:

20-30℃5-7天

2、感光阶段（光照阶段）

指完成感温阶段后开始到孕穗终止的阶段,在此阶段中以光照为主导因子.

不同作物在该阶段需要的光照时间长不同

长日照作物:

白天越长,夜短,开花较早高纬度作物如:

小麦豌豆萝卜洋葱甜菜

短日照作物:

白天越短;夜间越长，生育期短，开花越早,低纬度作物:

水稻玉米棉花

日中性作物:

对光照长短要求不严格,生育期较固定如:

番茄辣椒四季豆

（二）纬度海拨与引种关系

1、纬度与引种关系,认识作物对感光或感温阶段和要求在作物引种上的意义

纬度差异大引种不易成功;纬度差异小引种易成功

长日照作物北—南:

难以满足低温长日条件生育期延长甚至不能抽穗

南—北:

生育期缩短,抽穗开花提早

短日照作物北—南:

生育期缩短,提早开花.株.穗.粒变小应引晚熟品种

南—北:

满足不了高温.生育期延长株.穗.粒变大

2、海拨与引种关系

•高度:

升高100米,相当于纬度增加1度—主要影响温度

•同纬度的高海拨地区与平原不易成功

•纬度偏低的地区和纬度偏高的低海拨地区相互引种容易成功

五、引种的工作环节

1、材料搜集掌握引种材料的生态因子、原产地等。

2、进行检疫工作引种过程可能会传播病虫害

3、材料的选择选择纯正、典型的优良品种

4、引种试验在小面积观察试验—较大面积,有重复区的品种比较试验.

第三章育种目标

第一节现代农业对作物品种性状的要求

　育种目标是在一定自然、栽培和经济条件下，对所要育成新品种提出应具备的优良特征特性，也就是对新品种的具体要求。

　育种目标是育种工作的依据和指南，制订育种目标是育种工作的第一步，是育种工作成败的关键现代农业对品种的要求:

高产，优质，稳产，生育期适宜，适应农业机械化

一、高产：

高产是现代农业对品种的基本要求

（一）产量因素:

又称产量构成因素，不同作物不同理论产量=性状1×性状2×性状3

•禾谷类作物理论产量=每亩穗数×穗粒数×粒重

•棉花的理论产量=每亩株数×单株铃数×铃重×衣分

•大豆油菜理论产量=每亩株数×株夹数×夹粒数×粒重

•果树的理论产量=亩株数×单株结果数

•橡胶的理论产量=亩株量×单株胶水流量×干胶含量

（二）理想株型是高产品种的基础，也是它的形态特征。

作用:

有利于光能的利用和光合作用的合理分配。

不同作物所要求的合理株型不同，但都涉及到株高、叶形、叶姿、叶色、叶片的分布及分蘖和穗的长相等。

如：

禾谷类培育抗倒伏的株型矮秆或半矮秆、茎杆坚韧、根系发达加大种植密度提高经济系数（经济系数=经济产量/生物产量）、有效利用水肥

注：

茎秆并非越矮越矮好水稻：

80—95CM为宜小麦：

70—90CM为宜玉米：

150—180CM为宜

三）高光效（生理原因）

•高光效育种是指通过提高作物本身光合能力和降低呼吸消耗的生理指标而提高作物产量的育种方法。

•产量=〔（光合能力×光合面积×光合时间）—呼吸消耗〕×经济系数

•光合能力:

合成碳水化合物能力强，可有效将营养物质转移至果实子粒中。

•形态特征有矮秆抗倒、叶片上举、色深、着生合理、相互遮光少、绿叶时间长等。

高光效育种就是根据这些特征性进行选择的。

二、稳产

1.抗病虫品种是防止病虫害的最经济有效的措施

2.抗逆性：

抗旱、耐瘠、抗寒、耐湿、耐盐碱、抗倒伏等

3.抗除草剂、抗草等

4.适应性：

指作物品种对生态环境的适应范围和程度

三、优质1.谷物品质：

碾磨品质、加工品质、营养品质。

2.棉花纤维品质：

长度、细度、强度成熟度。

3.食用油品质：

含油量、油的成分。

四、生育期适宜

1、适当早熟：

品种的早熟特性对于某些作物向北推移及耕作制度的改革有重要意义，可以扩大作物的种植面积。

早熟和丰产带有一定矛盾，所以品种早熟的程度应以能充分利用当地光、热资源，获得全年高产为原则，不宜片面追求早熟。

2、早熟品种还能避开或减轻某些自然灾害。

五、适应农业机械化要求品种株型紧凑，秆硬不倒，生长整齐，株高一致，穗、荚、铃部位适中，成熟度一致，不裂荚，不落粒。

第二节制订育种目标的原则方法

一、突出重点，分清主次，抓住主要矛盾　　

制定育种目标时必须根据各地生态条件、栽培条件、品种的生态类型，从研究当地品种的生态特点出发，针对限制生产发展的主要问题，找出有关的主要目标性状，选育出能克服现有品种缺点，保持其优点的新品种。

　　例如：

南方一些双季稻区，晚稻产量低而不稳，因而提出了以高产、稳产为基础，早熟为前提，抗性做保证，注意改善米质的“丰、抗、早、优”的晚稻育种目标。

二、立足当前，展望未来，富有预见性　　

制定育种目标时，首先考虑当前的实际情况，一个新品种的选育至少6—7年，因此在制定育种目标时，必须预计到今后生产条件的变化及生产发展对品种的要求，使育种工作走在发展的前面。

三、明确具体，性状指标落实　　

制定育种目标时，切忌泛泛地提出高产、稳产、优质、多抗等要求，而要将这些要求落实到具体的性状上去。

　　如水稻品种：

　　高产：

穗大、粒重的穗重型；分蘖力强、成穗率高的穗数型；

　　早熟：

80天或100天；

　　抗病：

抗稻瘟病、白叶枯病。

四、必须面向特定的生态地区和栽培条件　　

育种实践证明：

要培育出一个能完全满足生产上各种需要的“全才”品种是不大容易的，但分别选育出具有不同特点的“偏才”品种，通过合理搭配，以解决生产多样化的需要是可能的。

第四章选择育种

第一节选择的作用

一、概念：

根据育种目标，在推广品种中选出优良的变异个体。

让其繁殖，对其后代鉴定和比较，从而培育出新品种的方法。

（选择：

留优去劣）

选择的作用：

是积累和巩固变异的有效手段。

生物进化的三大要素：

变异、选择、遗传。

（变异是遗传的基础，遗传将变异稳定的传下去，选择是将变异保留的手段。

二、选择的种类和品种的形成

㈠自然选择

•适者生存，不适者淘汰。

•有利并且可以遗传的变异，可以保留；而不利的变异由于不适应外界环境而被自然淘汰。

•自然选择的结果：

对植物体本身有利，对人类不一定有利。

㈡人工选择

•指在人为作用下，选择符合人类需要的变异类型。

并且使它向对人类有利的方向发展，淘汰不利于人类的变异类型。

•品种的形式——人工选择的结果

人工驯化定向选择和培育

野生植物栽培作物各种各样的品种

第二节选择的根据

一、个体变异是选择的基础。

在有性后代群体中选择是有效的。

异花授粉植

物和常异花授粉植物的后代高度杂合，不同植株之

间变异大。

二、突出个体变异的原因

㈠基因重组（主要原因）异花授粉植物的花粉粒携带不同的基因，每进行一次杂交，基因就发生一次重组，使得性状表现不尽相同。

自花授粉作物也能发生基因重组。

从而产生个体变异，经过选择将不利变异个体去掉，选择有利变异，充分利用。

2突变由于外界自然条件的变化，可能引起染色体数目和结构变异，这种基因突变是可遗传的。

如：

芽变是一种体细胞突变表现型（基因突变发生频率很低）

3饰变由环境条件的改变引起个体某些性状在表现型上的改变，而不是遗传型上的改变。

即这种变异是非遗传变异，有时会引起个体间变异差别很大，影响到选择的正确性。

三、突生群体的遗传变异

植物个体的遗传结构：

基因和基因型

植物群体的遗传结构：

基因频率和基因型频率

基因频率：

在一个群体中，某一基因在该基因位点占全部基因的百分点

基因型频率：

指某一基因型个体占整个群体的百分率。

基因可以从上代遗传给下代，而基因型不能遗传。

选择育种的实质：

将群体中所需要的变异个体选出来，让其繁殖，从而改变原品种群体的基因频率，也就是增加对人类有利的基因频率。

减少对生产不利的基因频率，以达到形成新品种的过程。