山西农业大学作物育种学总论.docx

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山西农业大学作物育种学总论

作物育种学总论复习资料

绪论

1、作物育种学：

是研究选育及繁殖作物优良品种的理论与方法的科学。

2、作物品种：

是人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作

物的一定群体；这种群体具有相对稳定性的遗传特性，在生物学、形态学及经济学性状上的相对一致性，与同一作物的其他群体在特征，特性上有所区别；这种群体在相应的地区和耕作条件下种植，在产量、抗性、品质等方面都有符合生产发展的需要。

3、品种：

是指某种一栽培作物适应于一定的自然生态和生产经济条件具有相对的稳定的遗传性和充分一直的生物学特性与形态学特征，并以此与同一作物的其他类似群体相区别的生态类型。

第一章作物的繁育方式及品种类型

1、说明作物繁殖方式的种类和各类作物群体遗传特点及代表作物：

（1）作物繁殖的方式有：

有性生殖和无性生殖。

（2）有性繁殖植物主要有自花授粉作物、异花授粉作物和常异花授粉作物：

A、自花授粉是指痛一朵花的花粉传到同一花朵的雌蕊柱头上，代表的作物有水稻、大麦、小麦、大豆、豌豆、花生、烟草、绿豆亚麻等，自花授粉作物的自然异交率一般低于1%，不超过4%。

B、异花授粉是雌蕊柱头接受异株或异花花粉授粉的，代表作物有玉米、黑麦、向日葵、白菜型油菜、甘蔗、甜菜、大麻、三叶草等，异花授粉的自然异交率至少在50%以上。

C、常异花授粉是指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，代表作物有棉花、甘蓝型油菜、芥菜型油菜、高粱、蚕豆等，常异花授粉的天然异交率在5%——50%之间。

（3）无性繁殖的营养繁殖，即是利用营养体繁殖后代的方式，代表作物有甘薯、马铃薯、木薯、甘蔗等。

2、论述作物品种的类型和各类作物的育种特点：

（1）类型：

A、自交系品种；B、杂交系品种；C、群体品种；D、无性系品种。

（2）育种特点：

A、自交系品种：

a、自花授粉加单株选择的育种方法；b、拓展遗传变异范围，在大群体中进行单株选择。

B、杂交系品种：

a、包括自交系育种和杂交组合育种两个育种程序，贯穿于两个程序之间的关键问题是自交系间的配合力测定；b、对影响亲本繁殖和配制杂种产量的性状必须加强选择；c、需要建立相应的种子生产基地和供销体系。

C、群体品种：

a、使群体品种具有广泛的遗传基础和基因型的多样性；b、使用群体品种能够保持广泛的遗传基础和基因型的多样性

D、无性系品种：

a、利用无性系迅速固定优良性状和杂种优势；b、选择优良芽变，培育新的优良品种。

第二章种质资源

1、论述种质资源的概念和重要性：

概念

广义：

种质资源是指一切具有一定种质或基因，可供育种及相关研究利用的各种生物类型，也称为遗传资源、基因资源。

狭义：

种质资源是指用于选育新品种的原材料，也称育种的原始材料。

重要性

（1）种质资源是现代育种的物质基础；

（2）稀有特异种质对育种成效具有决定行的作用；

（3）新的育种目标能否实现决定于拥有的种质资源；

（4）种质资源是生物学理论研究的重要基础材料；

2、起源中心地（瓦维洛夫于1935年提出作物起源中心）

（1）中国--东亚中心该中心包括中国中部和西部山岳及其毗邻的低地。

主要起源的作物有黍、稷、粟、高粱、裸粒无芒大麦、荞麦、大豆、茶、大麻、苎麻等。

（2）印度中心该中心包括缅甸和阿萨姆（印度东部的省）。

主要起源作物有水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘蔗、芝麻、红麻等。

2A印度一马来亚补充区该中心包括马来亚群岛，一些大岛屿如爪哇、婆罗州、苏门答腊以及菲律宾和中南半岛。

起源作物有薏苡、香蕉等。

（3）中亚西亚中心该中心包括印度西北部（旁遮普、西北边区各省）、阿富汗、塔吉克斯坦和乌兹别克斯坦及天山西部。

起源作物如小麦、豌豆、蚕豆、非洲棉等。

（4）西亚中心该中心包括小亚细亚、外高加索、伊朗和土库曼斯坦高地。

起源作物如一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄、石榴、胡桃、无花果、苜蓿等。

（5）地中海起源中心许多蔬菜作物，包括甜菜和许多古老的牧草作物都起源于此，其为小麦、粒用豆类的次生起源地。

（6）埃塞俄比亚中心主要农作物有高粱、豌豆、亚麻、芝麻、蓖麻，大麦有多种类型，小麦有硬粒、圆锥、二粒、波斯小麦等。

（7）南美和中美起源中心该中心包括安的列斯群岛。

存在着大量玉米变异类型。

陆地棉起源于墨西哥南部。

甘薯、番茄也起源于此。

（8）南美（秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚）中心该中心有多种块茎作物，包括马铃薯的特有栽培种。

8A智利中心该中心重要的种有木薯、花生和凤梨。

8B巴西一巴拉圭起源中心该中心主要有花生、可可、橡胶树等特有种。

3、种质资源的保存方法

①种植保存②贮藏保存③离体保存④基因文库技术

第三章育种目标

1、育种目标：

是指根据一定地区，在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育的新品种提出应具备的优良特征特性，也就是对育成品种在生物学和经济学性状上的具体要求。

2、现代农业对农作物品种有何要求：

共同要求：

高产、稳产、优质、适应机械化。

3、珠心育种：

高光效育种：

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。

第四章引种和选择育种

1、引种：

广义上是指从外地、外国引进新植物，新作物的新品种有关理论研究所需的各种种质资源；狭义上是指作物育种途径之一，指从外地或外国引进的品种（品系），经过本地试种鉴定试验，从中选出适宜本地栽培的品种，直接应用于生产或利用它们的某些优良性状作为育种的原始材料，间接地加以利用。

2、气候相似论：

原产地与引进地区之间，影响作物生产的主要因素应尽可能相似，以保证品种互相引种成功的可能性。

3、生态因素：

对作物的生长发育有明显影响和直接为作物所同化的因素。

4、生态环境：

生态因素有气候的、土壤的、生物的，这些起综合性作用的一些生态因素的复合体。

5、生态类型：

一种作物对一定地区的生态环境具有相应的遗传适应性，具有相似遗传适应性的一个品种类群。

6、选择育种：

根据育种目标，从现有品种群体中直接利用自然变异，选择出优良的变异单株，进行性状鉴定，选择并通过一系列试验，培育作物新品种的育种途径。

7、生态区：

对一种作物具有大体相似的生态环境的地区。

8、引种的两大规律（基本原理）

（一）引种的气候相似性原理

（二）引种的生态条件和生态相似性原理

9、引种的基本步骤

（一）引种计划的制定和引种材料收集

（二）引种材料的检疫

（三）引种材料的试验鉴定和评价

①观察试验②品种比较试验和区域试验③栽培试验

10、影响引种成功的因素是：

影响因素：

（1）温度；

（2）光度；（3）纬度；（4）海拔（主要影响日照长度和温度）；（5）栽培水平、耕作制度、土壤情况。

11、高温短日照作物和低温长日照作物南种北引，生育期如何变化？

引什么品种好？

（1）高温短日照作物南种北引时，若是春播品种，则生育期变晚，植株增高，营养器官变大，在适宜条件下，穗粒多，和可能增产；若是引夏、秋播品种，则生育期变晚，甚至抽穗结实，所以应引进早熟品种好。

（2）低温长日照作物南种北引时，若引的是春性、弱冬性品种，则可能发生冻害，不结实；若引冬性、强冬性品种，则会因温度降低，日照变长，因此变现为早熟，所以应引进晚熟品种好。

12、高温短日照作物和低温长日照作物北种南引，生育期如何变化？

引什么品种好？

（1）高温短日照作物北种南引时，生育期变短，植株变矮，抽穗早，穗粒小，粒重降低，经济性状不好，应引晚熟品种好。

（2）低温长日照作物北种南引时，生育期延迟，若是半冬性品种，即使通过春化，也会延迟拔节，甚至不能抽穗，应引进春性、弱冬性品种较好。

13、引种的工作环节（程序）

（1）根据生产需要确定引种目标；

（2）收集引种材料；

（3）加强检疫工作；

（4）引种必须经过试验。

14、选择的基本方法及特点；单株选择与混合选择在方法和效果上有什么不同？

（1）单株选择：

即品种群体中选择优良的个体，分别脱粒保存，翌年分别种一小区（行），根据个小区植株的变现来鉴定上年当选的个体优劣，并根据此淘汰不良个体的后代。

特点：

选择效果好，得到纯和的系统，但工作量大，适合于自花授粉作物。

（2）混合选择：

即从品种群体种选择目标性状基本相似的个体，混合加以繁殖，与愿品种进行比较，从而培育新的品种。

特点：

选择特点不如单株选择，但可保持群体异质性和遗传多样性，避免繁殖引起生活力衰退，因此，混合育种选择更适合于常异花授粉作物和异花授粉作物品种群体的改良，增加群体内优良基因或基因型的频率。

15、系统（纯系）育种和混合选择育种的程序：

系统育种程序：

（1）优良变异个体的选择；

（2）株行比较试验；（3）品系比较试验；（4）区域试验和生产试验；（5）品种审定与推广。

混合选择育种的程序：

（1）从原始品种群体中进行混合选择、混合脱粒、混合选择；

（2）比较试验；（3）繁殖和推广。

16、品种产生自然变异的原因

（一）自然异交引起的基因重组

（二）自然变异

（三）新育成品种群体中的变异

17、目标性状鉴定方法

（一）直接鉴定和间接鉴定

（二）田间鉴定和实验室鉴定

（三）自然鉴定和诱发鉴定

（四）当地鉴定和异地鉴定

第五章杂交育种

1、杂交育种：

利用不同基因型的品种或类型杂交，创造变异，并从中进行鉴定选择，培育成符合生产的新品种。

2、组合育种：

是将分属于不同品种的、控制不同性状的优良基因随时结合后形成各种不同的基因组合，通过定向选择育成集双亲优点于一体的新品种，其遗传机理主要是基因重组和互作。

3、超亲育种：

是将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂种个体中，形成在该性状上超过亲本的类型，其遗传机理主要在于基因累加和互作。

4、常用的杂交方式：

要求会写单双交程序

（1）单交：

两亲本进行一次杂交，以A*B或A/B表示；

（2）复交：

三个或三个以上的亲本，要进行两次或两次以上的杂交；

a、三交：

三个品种间的杂交，以（A*B）*B表示；b、双交：

两个单交杂种再杂交（三个品种双交用（A*C）*（B*C）表示，四种品种双交用（A*B）*（C*D）表示）。

c、四交：

四个亲本先后杂交，用{（A*B*C）}*D表示。

（3）回交：

双亲杂交F1与亲本之一再杂交的方式，（A*B）*A表示；

（4）多父本混合授粉：

用几个父本品种的混合花粉，对一个母本品种的去雄花授粉，A*（B*C*D），常用在棉花育种上。

5、亲本选配的原则及其原理：

（1）双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要形状上优缺点尽可能互补。

其原理是：

基因的分离和自由组合。

（2）亲本之一最好是能适应当地条件，综合性状较好的推广品种。

其原理是：

品种对外界条件的适应性事影响丰产、稳产的重要因素，杂种后代能否适应当地条件和亲本的适应性关系很大。

（3）注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，情缘关系较远的亲本材料相互杂交。

（4）杂交亲本应具有较好的配合力。

6、杂种后代处理的方法、程序及各种方法的优缺点：

杂种后代处理的方法有：

（一）系谱法：

从杂种的第一次分离时代（单交F2，复交F1）开始，进而进行连续性的单株选择，直到选得优良而又整齐一致的系统，进入产量比较试验。

程序：

亲本选配，配置组合—→点播，组合编号，淘汰不好组合，去除假杂种、杂株、劣株；分组混合收获、脱粒—→按组合点播品，选优良单株，分株收获和脱粒→F2中选择单株点播种或株行；选出优良系统再从中选择优良单株，分株收获和脱粒—→按系统把中选单株播成系统，选优良单株，分株收获脱粒，少量稳定品系，进行产量试验—→边实验边选择—→稳定品系、进行生产试验、繁殖种子、示范推广。

优点：

（1）能较早集中精力于优良株系，可及时组织试验、示范、繁殖；

（2）系统间的亲缘关系十分清楚，便于查源，便于研究。

缺点：

（1）中选率低，多基因控制的性状易丢失；

（2）工作繁重。

（二）混合法：

程序：

亲本选配、配置组合—→混合播种、混收、混脱粒—→F1—→F2—→F3—→混合播种、开始选株单收、脱粒—→F5入选单株、种成株行—→产量试验、繁种。

优点：

（1）早代不选，混收混种，工作简单；

（2）与系谱法比，多基因控制的优良性状不易丢失。

缺点：

（1）可能丢失早熟、耐肥、矮杆等类型；

（2）单株难选，因对单株的上下代历史关系不清楚，不能进行比较，优良类型不易确定，评定取舍较难；

（3）选育年限较长。

7、原始材料圃和亲本圃、选种圃、鉴定圃

第六章回交育种

1、回交育种：

两种亲本杂交后，以F1回交亲本之一，根据育种目标从回交后代中选择特定植株回交于该亲本，如此连续进行若干次，再经自交选择育成新品种的方法，就称为回交育种。

表达方式{（A*B）*A}*A···非轮回亲本只在第一次杂交时用的亲本，是目标性状提供者，又称共体亲本。

2、回交育种的作用：

作用：

（1）用于改良品种的个别缺点，而保持其优良性状，是抗病育种的有效手段；

（2）在杂种优势作用中，用来改良自交系，选育不育系和恢复系；

（3）用于远缘杂交，克服杂种不育和分离世代过长等问题；

（4）打破基因连锁；

（5）用于选育近等基因系和多系品种。

3、回交育种的特点：

第七章诱变育种

1、诱变育种：

在人为地条件下，利用物理，化学等因素，诱发生物产生突变，从中选择，培育成动植物和微生物地新品种

2、诱变育种的特点

（一）提高突变率，扩大突变谱

（二）改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难

（三）性状稳定快，育种年限短

（四）诱发突变的方向和性质尚难掌握

3、诱变育种的程序及后代的处理方法：

程序：

处理材料的选择—→诱变剂量的选择—→处理群体的大小—→后代种植和选择方法。

后代的处理方法：

（1）系谱法；

（2）混合法。

4、诱变剂的种类：

物理诱变剂：

紫外线、γ射线、粒子辐射、X射线、其他物理诱变剂如中子束、激光等

化学诱变剂：

烷化剂、重氮化钠、碱基类似物、其他化学诱变剂如抗菌素、亚硝酸等。

5、诱变剂量（P107）

第八章远缘杂交

1、远缘杂交：

不同种、属或亲缘关系更远的物种间杂交，就称为远缘杂交。

双重杂交优势（P118）

2、远缘杂交的四大困难及其克服方法：

（一）困难：

（1）杂交不亲和性；

（2）杂种夭亡、不育；（3）杂种后代的分离。

（二）克服远缘杂交不亲和的方法有：

（1）注意亲本的选择与组配；注意：

a、以栽培种做母本；b、以染色体数目多的做母本；c、花粉渗透区小的做母本。

（2）媒介法（桥梁法）：

当远缘亲本直接杂交不易成功时，可寻找能分别与双亲杂交的第三种作物作媒介，使杂交获得成功；

（3）采用特殊的授粉法，如混合花粉授粉、重复授粉、提前授粉或延时授粉；

（4）染色体预先加倍法；

（5）理化因素处理，如温度、紫外线、电离辐射等，提高杂交和性；

（6）利用柱头手术，子房受精与试管受精等。

克服杂种夭亡及不育的方法有：

（1）幼胚的分离培养；

（2）杂种染色体加倍法；

（3）回交法；（4）延长杂种的生育期；（5）其他方法，如嫁接。

克服杂种后代分离的方法有：

（1）F1染色体加倍；

（2）回交法；（3）诱导单倍体；（4）诱导染色体异位。

3、杂种夭亡、不育的原因

（1）核质互作不平衡

（2）染色体不平衡

（3）基因不平衡

（4）生理代谢不平衡

4、远缘杂种后代性状分离的特点

（1）分离无规律

（2）分离类型丰富、并有向两亲分化的倾向

（3）分离世代长、稳定慢

5、远缘杂交育种的重要性

①培育新品种和种质系②创造植物新类型③创造异染色体体系④诱导单倍体⑤利用杂种优势⑥研究生物的进化

第九章倍性育种

1、染色体组：

各种植物为了维持其生活机能的最低限度数目的一组染色体。

2、单倍体：

含有配子体染色体的个体。

3、多倍体：

含有三个或三个以上染色体组的个体。

4、倍性育种：

是指以人工诱发植物染色体数目发生变异后所产生的遗传效应为基础的育种技术。

5、多倍体育种的程序：

①选用合适的二倍体原始材料；②扩大诱导范围；③采用合适的诱导方法；④适宜的倍性水平；⑤嵌合体问题；⑥多倍体群体的选育；⑦与其他育种手段结合。

6、单倍体的产生的途径：

①细胞和组织离体培养；②远缘杂交；③染色体消失；④异质体；⑤孪生苗；⑥半配合生殖；⑦辐射诱导；⑧化学药物诱导

7、单倍体育种的特点

（一）缩短育种年限

（二）克服远缘杂交的不亲和性（三）提高诱变育种的效率（四）合成育种新材料

第十章杂种优势利用

1、杂种优势：

指两个或几个遗传特征性不同的亲本杂种所产生的杂种一代在长势、生活力、抗逆性、产量、品种等诸方面优于其亲本的现象。

2、一般配合力：

指一个被测系（自交系、休系）在一系列的杂交组合中的平均产量或其他经济性状的表现。

3、特殊配合力：

指被测系与一特定的系（自交系或基因型组合的品种）杂交F1的平均产量（或其他经济性状）的表现。

4、单交种：

是用两个自交系组配而成，例如A×B

5、双交种：

是用四个自交系组配而成。

先配成两个单交种，再配成双交种，组合方式为（A×B）×（C×D）

6、作物杂种优势表现的特点

特点：

（1）杂种优势的普通性，主要表现为一下几个方面：

a、生长势和营养体；b、抗逆性和适应性；c、生理功能方面；d、产量和产量因素方面；e、品质方面；f、生化表现方面。

（2）杂种优势变现的复杂多样性：

因为杂种F2及后代杂种优势会逐渐衰退，所以在生产上需每年都重新育种，否则F2代会发生性状分离，造成产量降低。

7、杂种优势的度量

（1）中亲优势或相对优势

（2）超亲优势（3）超标优势或竞争优势（4）杂种优势指数

8、杂种优势利用的基本条件：

基本条件：

（1）要有强优势的杂交组合（品种）；

（2）异交结实率高；（3）繁殖和制种技术简单易行。

9、测定配合力的方法有几种？

测定方法有：

顶交法、双列杂交法和系X测验系法。

10、杂交品种的类型

（一）品种间杂种品种

（二）品种----自交系间杂种品种（三）自交系间杂种品种：

①单交种②三交种③双交种④综合杂交种（四）雄性不育杂种品种：

①胞质雄性不育杂种品种②细胞核雄性不育杂种品种③光温敏雄性不育杂种品种（五）自交不亲和系杂种品种（六）种间与亚种间杂种品种（七）核质杂种

11、利用作物杂种优势的方法

（一）人工去雄生产杂种种子

（二）利用标志性状生产杂种种子（三）化学去雄生产杂种种子（四）利用自交不亲和性生产杂种种子（五）F2剩余杂种优势的利用（六）雄性不育性的利用

第十一章雄性不育及其杂种品种的选育

1、雄性不育性：

是指雄蕊发育不正常，不能产生有功能的花粉，失去生殖功能，而雌蕊发育正常，可接受正常的花粉受精结实的特性。

、

2、光温敏核不育：

3、三系：

（1）雄性不育系：

具有雄性不育特性的品系或自交系，遗传组成S（rr），其雄花不育，但雌蕊发育正常，能接受外来花粉受精结实，在制种时用作母本。

（2）雄性不育恢复系：

正常可育，用其花粉给不育系授粉，其后代恢复正常育性的品种或品系，遗传组N（RR）或S（RR）。

（3）雄性不育保持系：

正常可育，用其花粉给不育系授粉，后代仍能保持雄性不育特性的品种或品系。

4、不育系和保持系选育

（一）胞质雄性不育材料的获得

（二）不育系和保持系选育的方法：

①远缘杂交核置换②回交选育③人工制保（三）不育系和保持系的具体要求

5、恢复系的选育

（一）恢复基因的发掘

（二）恢复系选育的方法：

①测交筛选法②杂交选育法③回交转育法④人工诱变法（三）优良恢复系的选育标准

6、优良“三系”的要求（技术指标）（优良三系应该具备哪些条件？

）

不育系：

（1）不育度高且稳定，不育度和不育率达到或接近100%；

（2）具有良好的开花习性，雌性器官发育正常，花期长，每朵花开放时间长，柱头外露等，有利于接受父本花粉，提高制种产量。

（3）综合性状良好，配合力高，品质好，抗性强，易配置出强优势组合。

恢复系：

（1）恢复系是一个群体整齐性状一致结实正常的纯系；

（2）它能使不育系的不育性完全恢复正常；

（3）它的恢复性不因世代的增加或环境的改变而变化；

（4）恢复力强，配合力好，具有高产潜力，优良性状多

（5）遗传基础丰富，能与不育系保持较大的遗传距离；

（6）株高稍高于不育系，花期较长，花粉量大，有利于异交结实

（7）品质好，抗性强。

7、显性、隐性核不育（3种）

第十二章抗病虫育种

1、垂直抗病性：

又称小种特异性抗病性或专化性抗性，即寄主品种对病原菌某个或少数生理小种免疫或高抗，而对另一些生理小种则高度感染。

如果将具有这类抗病性的品种对某一病原菌不同生理小种的抗性反应绘成柱形图时，可以看到各柱顶端的高低相差悬殊，所以称为垂直抗病性。

2、水平抗病性：

又称非小种特异性抗病性和非专化性抗性，即寄主的某个品种对所有生理小种的反应是一致的，对病原菌的不同小种没有特异性反应或专化反应。

若把具有这类抗性的品种对某一病原菌不同小种的抗性反应绘成柱形图时，各柱顶端几乎在同一水平线上。

3、问题，如何解决？

第十四章群体改良与轮回选择

1、群体改良采用的方法

2、群体改良的原理

（一）Hardy–Weinberg定律（遗传平衡定律）

（二）选择和重组是群体进化主要动力

3、轮回选择：

首先从基础群体中选择优株进行自交测交，以取得相当数量（一般不少于100）的S1系和测交组合。

经过测交组合鉴定后，选出优良组合的相应优系合成第一轮改良群体，这一整个过程称为一个轮回（周期）。

4、轮回选择的作用

（1）为育种家提供改良了的种质

（2）提高育种群体中的有利基因频率（3）改良外来种质的适应性，拓展和创造新的种质来源。

第十五章细胞工程与作物育种

1、生物技术育种的特点

第十七章分子标记辅助选择育种

1、各类分子标记属什么类型？

应用

（一）以分子杂交为基础的DNA标记技术，主要有限制性片段长度多态性标记；

（二）以聚合酶链式反应为基础的各种DNA指纹技术；

（三）随着技术的发展新开发的一些分子标记，如单核苷酸多态性、扩增序列酶切多态性等。

第十九章种子生产与管理

1、品种混杂：

是指品种里混有非本品种的个体。

2、品种退化：

是指品种在产量和品质方面生产力降低或丧失的一种现象。

3、品种更换：

就是用新选育出的优良品种，替换生产上表现不良的另一品种。

4、品种更新：

指用本品种纯度高的种子替换生产上已混杂退化的种子。

5、三年三圃、二年二圃……