作物育种学总论考试资料 仅做参考资料.docx
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作物育种学总论考试资料仅做参考资料
作物育种学总论期末考试资料
第1章绪论
1、作物品种：
指某一栽培作物适应于一定的自然生态和生产经济条件，具有相对稳定的遗传性和相对一致的生物学特性和形态特征，并与同一作物的其它类似群体相区别的生态类型。
2、农作物的品种一般具有三个基本特征：
特异性、稳定性和一致性，即DUS。
3、所有生物的进化决定于三个基本因素：
变异、遗传和选择。
4、自然进化与人工进化的特点：
自然进化是自然变异和自然选择的进化；而人工进化则是人类为了发展生产的需要，人工创造变异并进行人工选择的进化，其中也包括有意识地利用自然变异和自然选择的作用。
自然进化一般较为缓慢，而人工进化则较为迅速。
自然进化的方向决定于自然选择，人工进化的方向决定于人工选择。
5、作物育种学的性质和任务
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。
其基本任务是在研究和掌握作物性状遗传变异规律的基础上，发掘、研究和利用各有关作物资源；并根据各地区的育种目标和原有品种基础，采用适当的途径和方法，选育适于该地生产发展的高产、稳定、优质、抗病虫害及环境胁迫，生育期适当，适应性较广的优良品种。
第2章作物的繁殖方式及品种类型
1、自交和异交的遗传效应
1）自交的遗传效应：
自交使纯合基因型保持不变；自交使杂合基因型的后代发生性状分离；自交引起异花授粉作物后代生活力衰退。
2）异交的遗传效应：
异交形成杂合基因型；异交增强后代的生活力。
2、各类品种的育种特点
1）自交系品种的育种特点：
自花授粉加单株选择的育种方法；拓宽遗传变异范围，在大群体中进行单株选择。
2）杂种品种的育种特点：
自交系间的配合力是杂种品种选育成功的关键；对影响亲本繁殖和配制杂种产量的性状必须加强选择；建立相应的种子生产基地和供销体系。
3）群体品种的育种特点：
使群体品种具有广泛的遗传基础和基因型的多样性；使群体品种能够保持广泛的遗传基础和基因型的多样性。
4）无性系品种的育种特点：
利用无性系迅速固定优良性状和杂种优势；选择优良芽变培育新的优良无性系品种。
第3章种质资源
1、种质资源：
是指经过长期自然演化和人工创造而形成的一种重要的自然资源，它在漫长的生物进化过程中不断得以充实和发展，积累了及其丰富的遗传变异，蕴藏着控制各种性状的基因，形成了各种优良的遗传性状及生物类型。
2、瓦维洛夫作物起源中心学说的主要内容包括：
1）作物起源中心特点：
基因的多样性和显性基因的频率较高。
2）原生起源中心（作物最初的起源地）有4个标志：
有野生祖先、有原始特有类型、有明显的遗传多样性、有大量的显性基因。
3）次生起源中心：
当作物由原始起源中心地向外扩散到一定范围时，在边缘地点又会因作物本身的自交和自然隔离形成新的隐性基因控制的多样化地区。
特点：
无野生祖先、有新的特有类型、有大量的变异、有大量的隐性基因。
4）同源系列规律：
在一定的生态环境中，一年生草本作物在遗传性状上存在一种相似的平衡现象。
5）原生作物：
是人类有目的地驯化的植物，如小麦、大麦、棉花等。
此生作物：
与原生作物伴生的杂草，当其被传播到不适宜于原生作物而对杂草生长有利的环境时，被人类分离而成为栽培的主体，如燕麦、黑麦。
第4章育种目标
1、制定作物育种目标的原则：
立足当前，展望未来，富有预见性；
突出重点，分清主次，抓住主要矛盾；
目标明确具体，性状指标落实；
必须面向特定的生态地区和栽培条件。
2、高产育种策略
三个阶段：
矮杆育种、理想株型育种、高光效育种。
理想株型育种：
是除矮杆育种外，按照人们的经济要求，把植株的形态特征和生理特征的优良性状都集中在一个植株上，使其获得最高的光能利用率，并能将光合产物最大限度地输送到籽粒中去，通过提高收获指数而提高籽粒产量。
高光效育种：
通过提高作物本身的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。
3、作物的产量包括生物产量和经济产量，生物产量转化为经济产量的效率称为收获指数。
4、高产品种的重要特征：
1）生育前期：
早生快发，建立较大的营养体，为生物产量打好基础。
2）生育中期：
营养器官和产品器官健壮而协调生长，以积累大量的有机质并形成具有足够数量的贮藏光合产物的器官。
3）生育后期：
功能叶多，叶面积指数高，叶片不衰老，保证有充足的有机质向产品器官转运。
5、育种目标：
在一定自然、栽培和经济条件下，对选育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。
6、生物产量（biomass）:
作物整个生育期间,通过光合作用和生产积累有机物的总量（有机物质90％~95％,矿物质占5％~10％）
7、经济产量（economicyield）：
栽培目的所需要的经济价值的那部分产量（子粒、块根、块茎等）。
第5章引种与选择育种
1、引种：
广义的引种指从外地或外国引进新植物、新品种、品系以及供研究用的各种遗传资源材料。
2、不同类型作物引种后的生长变化规律
1）对长日照植物而言：
品种原产区
引种区
高纬度区
低纬度区（不满足低温和光长），生育期延长，甚至不能抽穗开花，但营养器官加大
低纬度区
高纬度区（满足温度和光照），生育期缩短
冬播区春性品种
春播区作春用，有的适应，且表现早熟、粒重提高，甚至比原产地还长得好
春播区春性品种
冬播区冬播,有的表现迟熟,结实不良,易遭冻害
高海拔区冬作物品种
平原区不适应。
平原区冬作物品种引到高海拔区春播，有可能适应
2）对于短日照植物而言：
品种原产区
引种区
高纬度区
低纬度，缩短生育期，提早成熟，株、穗、粒变小。
如延迟播种，营养生长期缩短，株、穗、粒更小，产量很低
低纬高温短日春播品种
高纬度区表现迟熟，营养器官变大
低纬高温短日夏、秋播品种
高纬度地区，延迟成熟，株、穗较大
高海拔地区
平原地区表现早熟，有能否高产的问题
平原地区的品种
高海拔地区延迟成熟，有能否成熟的问题
3、选择育种：
直接从现有品种群体中选择出现的自然变异进行性状鉴定，并通过品系比较试验、区域试验和生产试验培育农作物新品种的育种途径。
4、选择育种的方法及程序
1）系统选择法：
通过单株选择，株行试验和品系比较试验到新品种育成的一系列过程，单株选择更适合自花授粉植物。
程序如下：
A）从原始品种群体中选择优良单株，当选的单株分别脱粒，各株种子分别种成行系，以原品种为对照，选择优良株行，即株行比较试验。
B）当选的各株行的种子分别脱粒，各行系种子分别种于小区，设置对照小区，选择优系，即品系比较试验。
C）当选的品系种子进行区域试验、生产试验、种子田。
D）经审定合格的品系称为品种即可大面积推广。
2）混合选择育种：
是从原始品种群体中，按育种目标的统一要求选择一批个体，混合脱粒，所得的种子下季与原始品种的种子成对种植，从而比较鉴定。
混合选择更适合于常异花授粉作物和异花授粉作物。
程序如下：
第6章杂交育种
1、杂交育种（breedingbyhybridization）：
不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代进行选择以育成符合生产要求的新品种，称杂交育种。
2、杂交育种中的亲本选配原则是什么？
（一）双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上优缺点尽可能互补
（二）亲本之一最好是当地推广品种
（三）杂交亲本间在生态型和亲缘关系上差异较大
（四）杂交亲本应具有较好的配合力
3、杂种后代的选择
1）系谱法
主要特点:
自杂种第一次分离世代（单交F2、复交F1）开始选株，分别种成株行（系统），以后各世代均在优良系统中继续选择单株，直至选育出性状优良一致的系统时升级进行产量试验。
在选择过程中，各世代都予以系统的编号，以便查找系统历史与亲缘关系，故称系谱法（Pedigreemethod）。
工作要点：
综上所述，系谱法可概括为：
F1代看（看组合优劣）
F2代找（找重点组合中的优良单株）
F3代定（定系统的好坏）
F4代促（促系统的稳定）
系谱法的优缺点
优点：
具有定向选择的作用；每一系统有案可查，易掌握它的优、缺点；系统间的亲缘关系清楚，有助于互相参证；及早集中优良系统；有计划加速繁殖和多点试验。
缺点：
F2严格选择，中选率低，特别对多基因控制的性状，效果更差；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。
2）混合法：
自花授粉作物的杂种分离世代开始，组合内混种混收，不加选择，直到杂种后代基因型纯合达到80%以上时（F5--F8），才开始选择一次单株，形成株系，从中选择优系升级进入产量试验。
混合法的理论依据：
混合法的优缺点
优点：
①早代不选，混收混种工作简便；②多基因控制的优良性状不易丢失。
缺点：
①类型丢失现象：
早熟、耐肥、矮秆等类型；②单株难选：
因缺乏历史的观察和亲缘参照，优良类型不易确定；③延长育种年限。
4、杂交育种的三个基本因素：
正确的亲本选择、合适的杂交方式、合理的处理杂种后代的方法。
第7章回交育种
1、回交育种（Backcrossbreedingmethod）：
两品种杂交后，以F1回交于亲本之一，从回交后代中选择特定植株仍回交于该亲本，如此连续进行若干次，再经自交选择育成新品种的方法。
2、回交育种的遗传效应：
（1）在回交育种杂合基因群体中，杂合基因型逐渐减少，纯合基因型相应地增加。
不加选择的回交产物为轮回亲本，选择可得到非轮回亲本目标性状+轮回亲本综合性状后代；
（2）有利打破连锁。
每回交一次，即可增加一次基因置换的机会而增加重组型在群体中的比率，具有打破连锁的作用。
3、回交育种亲本的选择
轮回亲本：
农艺性状好（适应性强、产量高、综合性状好等）,只有个别缺点改造，当地推广品种最好。
非轮回亲本:
（1）具有改进轮回亲本缺点的基因,输出的性状经回交数次后仍保持足够的强度，其他性状未有严重的缺陷;
（2）目标性状不与不利性状基因连锁;（3）被转移的性状由显性基因控制;（4）回交转育质量性状，应选择一个其他性状和轮回亲本尽可能类似的非轮回亲本，以减少回交次数。
4、回交与自交遗传效应的异同
相同点：
通过连续多代进行，都使后代群体基因型趋于纯合，且纯合率公式也相同。
不同点：
（1）纯合基因型种类:
回交是轮回亲本一种纯合基因型，而自交有2n种纯合基因型；
（2）纯合进度:
回交比自交快得多，因回交中的纯合率（A%）是指轮回亲本一种纯合基因型的所占的比例;而自交后代中的A%是2n种纯合基因型的纯合率的总和。
5、回交育种法的遗传特性及其局限性：
第8章诱变育种
与物理诱变剂相比，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。
2）对处理材料损伤轻。
3）大部分有效的化学诱变剂较物理诱变剂的生物损伤大，容易引起生活力和育性下降。
4）使用化学诱变剂所需的设备比较简单，成本较低，诱变效果较好，应用前景广泛，但化学诱变剂对人体更危险。
第9章远缘杂交育种
1、远缘杂交：
将植物分类学上用于不同种（spacies）、属（genus）或亲缘关系更远的植物类型间进行的杂交,称为远缘杂交（widecross或distanthybridization）。
2、远缘杂交在作物遗传育种与科学研究中的作用和意义是什么？
（一）培育新品种和种质系
打破种属间界限，促进基因渐渗和交流，把不同生物的独特性状结合于杂种个体中，创造新品种；
品种资源无法满足育种目标要求，引入异属（种）的有利基因，培育出具有优异性状的新品种；
高产、优质、早熟和抗病虫抗逆境等性状的突破
（二）创造新作物类型
小黑麦—普通小麦（AABBDD）与黑麦（RR）杂交，经F1染色体加倍育成八倍体小黑麦AABBDDRR）；
（三）创造异染色体系
导入异源染色体或片段,创造异附加系（alienadditionline），异替换系（aliensubstitutionline）和易位系（translocationline）用以改良现有品种。
（四）诱导单倍体
远缘花粉在异种母本上不能受精，刺激母本卵细胞分裂，诱导孤雌生殖，产生母本单倍体；
两个远缘亲本因细胞分裂周期不同，其杂种会排除亲本之一的染色体，产生单倍体植株。
（五）利用杂种优势
利用远缘物种细胞质差异发掘细胞质雄性不育系；
细胞质不育与核恢复基因相伴而存，无法在表型上识别。
通过远缘、亚远缘杂交、回交可将细胞质不育与核不育结合在一起，获得核质互作雄性不育。
（六）研究生物的进化
许多物种是通过天然的远缘杂交演化而来的。
如普通小麦（由二粒小麦与山羊草）
意义：
根据远缘杂交的可交配性、细胞遗传学（染色体配对）、DNA同源性、性状互补程度等方面的研究，判断物种的进化和确定物种间的亲缘关系，有助于进一步阐明某些物种或类型形成与演变的规律。
3、杂交不亲和性及克服方法
1）远缘杂交不亲和的原因：
双亲受精因素的差异、双亲基因组成的差异。
2）克服远缘杂交不亲和性的方法：
亲本选择与组配、染色体预先加倍法、桥梁法、采用特殊的授粉方法（混合花粉授粉、重复授粉、提前或延迟授粉、射线处理）、外源激素处理、植物组织培养（柱头嫁接技术、子房受精、试管受精、体细胞杂交）
第10章倍性育种
1、多倍体育种：
利用人工诱变或自然变异等，通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料，用以选育符合人们需要的优良品种。
2、单倍体育种：
利用花药培养等方法诱导产生单倍体，并使其一的染色体各自加倍成对，称为有活力，能正常结实的纯合体，从而选育新品种。
3、单倍体的鉴定：
细胞学鉴定（检查体细胞中的染色体数及花粉母细胞中的染色体数目及配对情况）、形态学鉴定（单倍体与相应的双倍体相比，有明显的“小矮化”特征，细胞及器官变小，植株矮小，此外单倍体还是高度不育的）、花粉的育性。
一般情况下，上述3个方面均要进行鉴定才能确定。
第11章杂种优势利用
1、杂种优势：
一般指杂种在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于亲本的现象。
2、杂种优势表现的复杂多样性
杂种优势是由双亲基因互作和与环境条件互作的结果，是一种复杂的生物学现象。
1）从作物种类看，不同作物的杂种优势有很大的差异。
二倍体作物间的杂种优势往往大于多倍体作物；2）从亲本基因型纯合度看，亲本纯合度高的自交系间的杂种优势往往强于纯合度低的自由授粉作物品种间的杂种优势；3）从亲本亲缘关系远近看，亲本亲缘关系远的自交系之间的杂种优势往往强于亲缘关系近的自交系之间的杂种优势。
4）从杂交组合看，不同自交系组合间的杂种优势也有很大的差异。
一般来说，双亲性状之间的互补对杂种优势表现有明显影响。
3、亲本选配
1）对杂种亲本的要求：
纯度高、具有较高的一般配合力、具有优良的农艺性状、亲本自身产量高、开花习性符合制种要求。
2）选育自交系的原始材料：
地方品种和推广品种、各类杂种品种、综合品种或人工合成的群体。
一环系：
从品种群体和品种间杂种选育的自交系
二环系：
从自交系间杂种选育的自交系
一环系和二环系的特点：
一环系选育时间长，性状分离较大，获得综合性状良好的材料比较困难，但是获得突破性材料的可能性大。
因此，是保持和扩充自交系种质资源的重要途径，是长期育种目标中所必不可少的
二环系是在一个高起点选择自交系，效率高、时间短，选育的自交系容易获得优良组合，但二环系的性状很难突破双亲性状的限制。
它是短期育种目标实现的重要途径
一环系和二环系选育的结合及改良。
3）自交系的选育方法：
人工套袋自交技术、自交系农艺性状的选择。
4）自交系的改良
目的：
有些自交系，存在个别缺点,为了提高其利用价值，有必要对有个别缺点进行改良，在保持自交系全部或绝大部分优良性状和高配合力特性的前提下，改良其不良性状。
方法：
回交改良法。
4、配合力及测定
1）配合力：
又称组合力，是衡量亲本系在其所配的F1中生产力或某些其他性状的好坏或强弱的指标，包括一般配合力和特殊配合力。
一般配合力（generalcombiningability，GCA）：
一个纯系（自交系）和其它若干自交系组配的杂交组合在某个数量性状上的平均表现，由加性效应决定（有利基因位点），可遗传。
特殊配合力（specificcombiningability，SCA）：
两个特定亲本系所组配杂交种在产量上的表现，基因间的互作决定，不可遗传。
5、杂种优势表现的遗传机理假说：
显性假说、超显性假说、上位假说。
6、配合力测定的方法：
顶交法、双列杂交、系×测验系法。
7、自交不亲和性：
同一植株上机能正常的雌、雄两性器官和配子，因受自交不亲和基因的控制，不能进行正常交配的特性，称为自交不亲和性。
1）配子体自交不亲和性：
其自交不亲和性受配子体基因型控制，表现在雌雄配子之间的相互抑制作用。
配子体不亲和花药能够正常萌发并进入柱头，但花粉进入柱头组织或胚囊后，遇到卵细胞产生的某些物质，表现出相互抑制而无法受精。
2）孢子体自交不亲和:
其自交不亲和性受花粉亲本的基因型控制，表现在花粉粒及花粉壁成分与柱头上的柱头毛乳突细胞之间，即雌雄二倍体细胞之间的相互抑制作用，因而花粉管不能进入柱头。
第12章雄性不育及其杂种品种的选育
1、雄性不育：
两性花植物中，雌性器官功能正常而雄性器官（表现退化、畸型）丧失授粉功能的现象。
2、孢子体不育：
花粉育性表现由孢子体（母体植株）的基因型控制，与花粉（配子体）本身的基因无关
配子体不育：
花粉的育性由配子体本身的基因型控制
3、CMS：
由细胞质雄性不育基因和对应的细胞核雄性不育基因互作共同控制的不育类型，简称为胞质不育（CMS）。
4、GMS：
单独由细胞核基因控制的雄性不育类型称为核不育（GMS），育性与细胞质无关。
5、CMS三系的概念
雄性不育系：
由可遗传的雄性不育株选育而成的不育性稳定的系统称为雄性不育系，简称为不育系或A系。
S（rr）
雄性不育保持系：
用来给不育系授粉，能使后代保持其不育性的品种或自交系叫雄性不育保持系，简称保持系或B系。
N（rr）
雄性不育恢复系：
用来给不育系授粉，能使不育系正常结实，并恢复F1正常生育能力的品种叫雄性不育恢复系，简称恢复系，或R系。
S（RR）；N（RR）
6、回交法选育不育系及保持系
7、光温敏感型雄性不育：
雄性育性随生殖生长特定时期的光照长短或（和）温度高低的变化而呈现有规律的变化的雄性不育类型。
8、核置换法（种间杂交或类型间）选育不育系
9、回交转育法培育不育系
10、回交转育培育新恢复系程序
●两系杂种品种的选配及利用
12、兄妹交繁殖不育系
13、显性核不育系的选育和利用
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