作物育种学总论 笔记文档格式.docx
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（generalcombiningability）是指某一亲本品种和其他若干品种杂交后，杂种后代在某个数量性状上的平均表现。
第三节杂交技术与杂交方式
1、杂交的方法与技术共同原则
（1）调节开花期
（2）控制授粉准备用作母本的材料，必须防止自花授粉和天然异花授粉。
为此，需在母本雌蕊成熟前进行人工去雄或隔离，以避免与非计划内的品种授粉。
（3）授粉后的管理杂交后在穗或花序下挂牌，标明父母本名称，授粉后一二日及时检查，对授粉末成功的花补充授粉，以提高结实率，保证杂种种子数量，务求按杂交计划完成所有杂交组合的配置。
2、杂交方式杂交方式是指—个杂交组合里要用几个亲本，以及各亲本间如何配置的问题。
它是影响杂交育种成效的重要因素之一，并决定杂种后代的变异程度，杂交方式一般须根据育种目标和亲本的特点确定。
〔1）单交或成对杂交两个品种进行杂交称为单交或成对杂交，以符号AxB或A／B表示。
当A、B两个亲本的性状基本上能符合育种目标，优缺点可以相互补偿时．可以采用单交方式。
育种实践证明，单交组合的两个亲本．如果亲缘关系接近，性状差异较小，杂种后代的分离不大，稳定较快。
反之，则分离较大，稳定也较慢。
常以对当地条件最适应的亲本作为母本．以便于杂交操作的进行。
（二）复交（multiplecross）方式涉及三个或三个以上的亲本，要进行两次或两次以上的杂交。
光将一些亲本配成单交组合，再在组合之间或组合与品种之间进行两次乃至更多次的杂交。
复交一般在下述情况下应用：
当单交杂种后代不完全符合育种目标．而在现有亲本中还找不到一个亲本能对其缺点完全补偿时；
或某亲本有非常突出的优点，但缺点也很明显，一次杂交对其缺点难以完全克服时，均宜采用复交方式。
复交时亲本的组合方式和亲本在各次杂交中的先后次序遵循的原则是：
综合性状较好，适应性较强并有一定丰产性的亲本应安排在最后一次杂交，以便使其遗传组成在杂种遗传组成中占有较大的比重。
第四节杂种后代的选择
杂种后代的处理方法中，应用较广的有系谱法和混合法
1、系谱法
这是国内外在自花授粉作物和常异花授粉作物杂交育种中最常用的方法。
自杂种第一次分离世代（单交F2、复交F1）开始选株，分别种植成株行，即系统，以后各世代均在优良系统中继续进行单株选择，直至选出性状优良一致的系统升级进行产量试验。
在选择过程中，各世代予以系统编号．以便考察株系历史和亲缘关系，故称系谱法（pedigreemethod），
（1）其过程为：
P:
亲本选配，配置组合
F1：
点播、组合编号，评定优良组合、淘汰不好组合，拔除假杂种、杂株、劣株，中选组合，分组合混收．脱粒
F2：
按组合点播确定优良组合，选优良单株分株收获和脱粒，编
F3：
F2中选单株点强种成株行（系统）选出优良系统，再从中选优良单株按系统收获中选单株，分棵收获和脱粒，编号
F4：
按系统．把中选单株点播成系统，组成系统群从优良系统群中选系统，从中选优良单株按系统群、系统．收获中选单株．分株收获和脱粒，编号少量稳定品系．进行产量试验
F5~F6：
同F4，边试验边选择
F7:
以选拔整齐、稳定的品系，参加产置试验为主、生产试验、繁殖种子、示范推广
（2）系谱法的优缺点
●应用这种方法在杂种早期世代，针对一些遗传力高的性状连续几代选择，起到了定向选择的作用；
●同时每一系统的历年表现都有案可查，比较容易全面地掌握它的优、缺点．而且系统间的亲缘关系十分清楚，有助于相互参证．
●系谱法从F2起进行严格选择，中选率低，特别对多基因控制的性状，效果更差，因而使不少优良类型被淘汰。
●另一个缺点是工作量大，占地多，往往受人力、土地条件的限制，不能种植足够大的杂种群体，使优异类型丧失了出现的机会。
2、混合法（bulkmethod）
（1）工作要点是：
在自花授粉作物的杂种分离世代，按组合混合种植不加选择．直到估计杂种后代纯合百分率达到80％以上时（约F5--F8），才开始选择—次单株，下一代成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验
（2）技术路线
F1--F4：
混合播种，混收，混脱粒
F5：
合播种,开始选株单收、单脱
F6：
F5人选单株，种成株行
F7：
产量试验，繁种
3、衍生系统法（derivedlinemethod）
（1）工作要点:
由F2或F3一个单抹所繁衍的后代群体分别称之为F2或F3衍生系统。
这一方法是在F2或F3进行一次株选，以后各代分别按衍生系统混合种植，而不加选择。
对衍生系统进行测产，测
定结果只作参考，淘汰明显不良的衍生系统，并逐代明确优良的衍生系统，直到产量及其他有关
性状趋于稳定的世代（F5一F8），再从优良衍生系统内选择单株，下一年种成株系，从中选择优
良系统，进行产量比较试验，直至育成品种。
选探亲本．配置组合
点播，组合编号评定优良组合．淘汰不良组合．按组合混收
按组合点播从优良组合选株，分单株收获和脱粒，编号
优良单株，条播．种成衍生系统选衍生系统，入选衍生系统，按系混合脱粒．编号
F3入选衍生系统，条播衍生系统测产，入选衍生系统，按系混合脱粒，编号
F4入选衍生系统．条播衍生系统测产，在人选衍生系统内，进行单株选择，按单株收获和脱粒，编号
入选单株种成系统，条播入选系统，按系统混合服粒
产量试验
4、单籽传法（singleseeddesentmethod,SSD法）
用两个亲本杂交，得到F1，经自交得到F2，在F2植株的每一株上或大量选株上各取一粒种
子进级到F3．在F3每株仍取一粒种子进级到F4，再用同法进级至F5，F6代，直到所需要的世
代；
一般进级到F6时便可进行单株收获，在F7种成株行，F7的株行数等于F2的选择株数。
在
F7株行系统间要认真选择，中选系统分别混收，进行产量比较试验。
第五节杂交育种程序
1、原始材料圃和亲本圃
2、选种圃
3、鉴定圃
4、品种比较试验
5、生产试验和多点试验
第六章回交育种
第一节回交育种的意义及遗传效应
回交育种法是育种家改进品种个别性状的一种有效方法。
当人品种有许多优良性状，而个别性状有欠缺时，可选择具有A所缺性状的另一品种B和A杂交，F1及以后各世代又用A进行多次回交和选择，准备改进的性状借选择以保持A品种原有的优良性状通过回交而恢复。
第二节回交育种方法
1、亲本的选择
（1）轮回亲本必须是各方面农艺性状都很好，只有个别缺点需要改造的品种。
最好是在当地适应性强、产量高、综合性状较好，经数年改良后仍有发展前途的推广品种
（2）非轮回亲本（供体）必须具有改进轮回亲本缺点所必需的基因，要求所要输出的性状必须经回交数次后，仍能保持足够的强度，同时其他性状也不能有严重的缺陷。
非轮回亲本被转移的性状最好是简单的显性基因控制的，这样便于识别选择。
2、回交后代的选择
（1）质量性状基因的回交转育如果要转移的性状是由显性单基因控制，那么在回交过程中，转移的性状容易识别，回交就比较容易进行；
如果导人的性状隐性遗传时，可将回交一代自交，在分离的自交后代中选株回交或在回交一代中作较多的回交，同时在回交株上自交，将回交与自交后代对应种植。
（2）数量性状基因的回交转育当导人数量性状基因时受两种因素的影响，一是控制某一性状的基因的数目，二是环境对基因表现的作用
3、回交的次数
（1）轮回亲本性状的恢复进行回交的次数与从非轮间亲本需要转移的基因数有关。
在不存在基因连锁的情况下，如果双亲间有n对基因差异．则回交r次以后，从轮回亲本导人基因的纯合体比率可按公式（1—1/2r）n计算出来。
（2）非轮回亲本的目标性状和不利性状连锁的程度如果准备从非轮回亲本转移给轮回亲本的目标性状和另一不利性状相连锁，必须进行更多次回交才可能获得理想性状的重组在目标性状基因和不利基因连锁的情况下，必须增加回交次数。
两个基因连锁得愈紧密，回交次数就愈多。
（3）严格选择有助于轮回亲本性状的迅速恢复，可以减少回交次数
4、回交所需的植株数计算公式为
式中，m为所需的植株数；
p为在杂种群体中合符需要的基因型的期望比率；
a几率水准。
5、修饰回交育种方法
（1）根据超亲重组与不完全回交结合原理的聚合杂交
（2）根据超亲积累与回交结台原理的聚合杂交（聚合回交）
聚合回交：
利用生产上大面积推广或即将推广的品种作为轮回亲本、分别与具有不同目性状的品种（系）杂交．回交3—4次，互交以聚合不同目标性状的基因，培育出高产、优质、多抗的作物新品种。
该方法的优点在于能在保持轮回亲本丰产性、适应性的基础上，同步改良抗病性、品质和丰产性。
第三节回交育种的特点及其应用价值
1、回交育种法的遗传特性
优点：
（1）可保持轮回亲本的基本性状，又增添了非轮回来本特定的目标性状。
（2）在任何环境条件下均可以进行回交育种。
从们使利用温室、异地或异季加代等缩短育种年限的措施得以发挥更大的作用。
（3）有利于打破目标基因与不利基因间的连锁，增加基因重组频率，从而提高优良重组类型出现的机率。
（4）不一定要经过繁杂的产量试验，即可在生产上试种，而且在轮回亲本品种的推广地区容易为农民群众所接受。
局限性：
（1）回交育成的品种仅仅是在原品种的个别缺点上有所改良，大多数性状上没有多大提高
（2）回交改良品种往往仅限于由少数主基因控制的性状，至于改良数量性状则比较困难
（3）回交的每一世代都需进行人工杂交，工作量很大。
（4）目标基因可能存在多效性，或目标基因与不利基因的极紧密连锁，仍是回交育种中需要克服的重大障碍。
（5）回交群体回复为轮回亲本基因型经常出现一些偏离
2、回交育种的其他用途
（1）近等基因系的培育为了研究不同性状基因对某种作物经济性状的影响，可以借回交法将不同基因分别转育给同一轮回亲本，培育成分别具有个别不同性状基因的近等基因系，相互比较，以便在同一遗传背景上，较正确地鉴定不同基因对经济性状的影响。
回交法还可用于培育多系品种，即将不同的抗病主效基因分别导人同一推广品种中，育成以
该品种为遗传背景，但具不同抗性基因的多个近等基因系，然后按照需要混合其中若干品系组成
多系品种用于生产。
多系品种既有综合性状上的一致性，又有抗病基因上的异质性，可以保持抗
病性的稳定和持久，从而控制某种病害的流行为害。
（2）细胞质雄性不育系和恢复系的回交转育在雄性不育系杂种优势利用中，回交是创造不育系、转育不育系和转育恢复系的主要方法，也是培育同质异核系和同核异质系的方法。
●利用回交培育新的雄性不育系的方法：
利用胞质雄性不育系为母本，和胞质正常、雄性可育，而无恢复雄性不育胞核基因的品系相杂交，雄性不育的杂种一代与雄性可育亲本回交若干代，使其核基因接近纯合，即成为新的雄性不育系，称为A系。
原来的雄性可育系亲本，就成为它的保持系，称为B系。
（3）回交在远缘杂交中的应用在远缘杂交中回交可提高杂种的育性，控制杂种后代的分离，提高理想类型的出现几率
第七章诱变育种
诱变育种（inducedmutaitionbreeding）是利用理化因素诱发变异，再通过选择而培育新品种的育种方法。
1、诱变育种的特点
（1）人工诱发的变异范围较大，往往超出一般的变异范围，甚至是自然界尚未出现或很难出现的新基因源。
（2）改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较因难.
●—般点突变都是使某一个基因发生改变，所以可以改良推广品种的个别缺点，但同时改良多个性状较困难。
●诱变育种可以有效地改良品种的早熟、矮秆、抗病和优质等单一性
●诱变育种所产生的突变体大部分是不理想的，有时选到的理想突变体还很可能带有不理想的附带效应
（3）性状稳定快，育种年限短诱发的变异大多是一个主基因的改变，因此稳定较快．一般经3—4代即可基本稳定，有利于较短时间育成新品种。
（4）诱发突变的方向和性质尚难掌握诱变育种很难预见变异的类型及突变频率，必须扩大诱变后代群体，以增加选择机会，这样就比较花费劳力和物力。
2、诱变剂（mutagen）诱发植物发生突变的因素.典型的物理诱变剂是不同种类的射线,常用的是紫外线、X射线、Y射线和中子等。
3、物理诱变剂处理方法
（1）诱变处理的材料
种子有性繁殖植物最常用的处理材料是种子.
优点是：
操作方便、能大量处理便于运输和贮藏；
种子对环境适应能力强，可以在极度干燥、高温、低温或真空以及存在氮气或氧气等条件中进行处理，适于进行诱变效应等研究
缺点是：
所需剂量较大，要求强度大的放射源；
种子生理状态、环境条件以及处理后的贮存时间对诱变效应都有一定影响，须注意控制
绿色植株可以进行整体照射，还可以局部照射，照射花序、花芽或生长点，可以在整个生育过程连续照射，也可以只处理某个发育时期。
花粉处理花粉的优点是不会形成嵌合体，花粉受处理后—旦发生突变，雌雄配子结合为异质合子，由合子分裂产生的细胞都带有突变。
但是处理花粉时要求采粉、诱变处理、授粉在较短时间内完成。
子房照射子房可以引起卵细胞突变，还可以诱发孤雌生殖，此法对雄性不育植株更为简便
合子和胚细胞合子和胚细胞处于旺盛的生命活动中，辐射诱变效果较好，特别是照第一次有丝分裂前的合子，可以避免形成嵌合体，提高突变频率。
营养器官无性繁殖为主的作物，有的有性世代较长，或者很难进行有性繁殖，隐性突变的纯化和显现比较困难，需要较长时间
离体培养中的细胞和组织用于诱变处理的组织培养物有单细胞培养物、愈伤组织等
4、辐射处理的方法辐射处理主要有两种方法，即外照射和内照射。
（1）外照射指被照射的种子或植株所受的辐射来自外部某一辐射源，这种方法操作简便，处理量大，是最常用的处理方法。
（2）内照射将辐射源引入生物体组织和细胞内进行照射的一种方法
其特点是：
内照射是一种慢性照射进人植物体内的放射性元素在衰变过程中不断放出射线作用于植物体；
放射件元素在体内的分布极不均匀，一般在生长点、形成层放射性较高；
放射性元素不断衰变，
内照射的主要方法有：
浸泡法。
将种子或嫁接的枝条浸人一定强度的放射性同位素溶液内浸泡。
注入法。
将放射性溶液注入植物的茎秆、枝条、叶芽、花芽或子房内
施人法。
将放射性同位索溶液施人土壤中使植物吸收。
合成法。
供给植物14CO2，使植物通过光合作用将放射性的14C同化到代谢产物中引起变异。
5、辐射处理的剂量
（1）不同的作物和品种对辐射教感性差异很大
（2）作物的器官、组织以及发育时间和生理状况不同，其敏感性也不同
（3）处理前后的环境条件也影响诱变效果.种子含水量是影响诱变效果的主要因素之一；
在较高水平的氧气条件下照射，会增加幼苗损伤和提高染色体畸变频率，以致相对地提高了突变率。
第三节化学诱变剂及其处理方法
1、化学诱变剂的特点有：
1诱发突变率较高，而染色体畸变较少。
诱变剂的某些碱基类似物与DNA的结合而产生较多的点突变，对染色体损伤轻而不致引起染色体断裂产生畸变。
2对处理材料损伤轻，有的化学诱变剂只限于DNA的某些特定部位发生变异。
3大部分有效的化学诱变刑较物理诱变剂的生物损伤大，容易引起生活力和可育性下降；
4化学诱守剂使用所需的设备比较简单，成本牧低，诱变效果较好，应用前景较广阔。
5但化学诱变剂对人体更具有危险性．必须选择不影响操作人员健康的有效药品
2、化学诱变剂的类别与性质
（1）烷化剂是指具有烷化功能的化合物。
它带有一个或多个活性烷基，该烷基转移到一个电子密度较高的分子上．可置换碱基中的氧原子，这种作用称为烷化作用。
烷化剂可以将DNA的磷酸烷化。
（2）叠氮化钠是一种动植物的呼吸抑制剂，它可使复制中的DNA碱基替换发生，是目前诱变率高而安全的—种诱变剂。
（3）碱基类似物与DNA中碱基的化学结构相类似的一些物质，它们能与DNA结合，又不妨碍DNA复制.当与DNA结合时或结合后，DNA再进行复制时它们的电子结构有了改变，而导致配对错误，碱基置换，产生突变.
（4）其他化学诱变剂虽也能引起一定的基因突变，但在诱变育种中的实用价值较低
3、化学诱变剂处理方法
（1）浸泡法：
把种子、芽和休眠的插条浸泡在适当的诱变剂溶液中
（2）滴液法：
在植物茎上作一浅的切口，然后将浸透诱变刑溶液的棉球经过切口浸人，此法可用于完整的植株或发育中完整的花序
（3）注射涂抹法：
用诱变剂进行注射、浸泡或涂抹
（4）施入或共培养法：
在培养基中用较低浓度的诱变剂浸根或花药培养。
（5）熏蒸法：
在密封而潮湿的小箱中用化学诱变剂蒸气熏蒸铺成单层的花粉粒。
4、化学诱变剂剂量及其确定
（1）化学诱变剂性质对剂量的影响化学诱变剂的有效浓度受其在溶液中的溶解度及其毒性的限制
（2）处理浓度不同的植物对诱变剂的敏感性不同，因此处理时要求的浓度亦不同
（3）处理时间处理持续的时间必须使受处理组织完成水合作用以及能被诱变剂所浸透；
（4）处理温度诱变剂溶液的温度对化学诱变剂的水解速度有很大影响，但对诱变剂的扩散速度影响不大
第四节诱变育种程序
1、处理材料的选择
（1）诱变育种一般选择高产、优质、综合性状优良和适应性广的推广品种为材料，通过诱变改良个别性状的缺点。
（2）高世代稳定的优良品系，通过诱变改良后即可直接推广
（3）多倍体可以忍受染色体畸变的能力，减少了突变体的死亡率，使突变体的后代获得较多的变异．
（4）花药培养的愈伤组织，即使是隐性突变都能在处理当代显现出来，易于识别和选择，并可缩短育种年限。
（5）体细胞培养产生的愈伤组织也是良好的诱变处理材料
2、M1的种植与处理
经过诱变处理的种子或营养器官所长成的桓株或直接处理的植株均称为诱变一代（M1）。
通常M1不进行选择,M1所产生的突变是否能遗传到后代，还决定于
1发生突变的细胞应参与形成生殖器官的过程中，使产生的种子也带有突变的性状。
2所产生的种子必须收获并种植获得M2的植株。
3隐性突变必须经纯合后而显示出来。
3、M2及其后代的种植和选择
（1）系谱法一般情况M1是不加选择，但必须收获主穗从Ml收获的每个单穗（M2）种成穗行，未照射处理的亲本作对比。
系谱法的特点是建成穗行，根据穗行的表现较易察觉变异植株，再通过后代的鉴定、选择，只是工作量较大。
（2）混合法将M1每株主穗上收获几粒种子，混合种植成M2，或将M1全部混收后随机选择部分种子混合种成M2，从中再选择单株和产量鉴定这种方法较省工，只是选择突变体较困难，不易注意到一些微突变。
（3）单籽传等杂交后代的选择方法．所不同的是辐射育种中的M4代的性状已稳定即可以进行产量鉴定。
4、诱变育种存在的问题及对策
（1）提高植物辐射诱变效率
利用教感材料提高诱变频率研究表明，植物品种辐射敏感性的强弱与辐射后代的突交频率有相关
性，敏感性强的品种，其诱发突变频率也高。
改进处理方法提高谤变频率采用诱变效率高的射线和适宜的诱变处理方法是提高诱变率、改进综
合技术的重要环节。
采用先进筛选技术提高选择效率采用准确、快速、有效、易行的突变体鉴定筛选技术是提高植物
遗传改进效果的又一重要环节。
（2）调整育种目标，拓宽应用范围
（3）加强诱变育种与其他育种方法的结合
（4）加强诱变育种与遗传工程的结合
第八章远缘杂交育科
1、远缘杂交（widecross）：
通常将植物分类学上用于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间所行的杂交，称为远缘杂交又可区分为种间杂交与属间杂交。
2、远缘杂交育种的重要性
（1）培育新品种和种质系远缘杂交在一定程度上打破了物种间的界限，人为地促进个同物种的基因渐掺和交流，从而把不同生物类型各自所具有的独特性状，程度不同地结合于—个共同的杂种个体中，创造出新的品种。
当一个种内各品种间存在不可弥补的缺点或现有品种资源无法满足日新月异的育种目标要求时，引人异属、异种的有利基因，可培育出具有优异性状的新品种．尤其是在培育高产、优质、早熟和高度抗逆等突破性品种时，更具有重要作用。
（2）创造新作物类型通过导入不同种、属的染色体组，可以创造新作物类型和新的物种。
（3）创造异染色体系通过远缘杂交，导入异源染色体或其片段，可创造出异附加系、异替换系和易位系，用以改良现有品种。
用这些材料可以把人们所需要的野生种的个别染色体或其片段所控制的优良性状转育到栽培品种中去，并避免异种（属）其他染色体所控制的不良性状的影响，在育种上有重要的实用意义。
（4）诱导单倍体远缘花粉能刺激母本的卵细胞自行分裂，诱导孤雌生殖，产生母本单倍体。
亲缘关系较远的两个亲本因细胞分裂周期不同等原因，其杂种会排除亲本之一的染色体，产生单倍体植株。
（5）利用杂种优势远缘杂交也可直接利用其杂
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