作物育种学总论整理.docx

1、作物育种学总论整理作物育种学总论整理作物育种学总论整理绪论1.作物品种的概念：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。具有三性（DUS）：特异性（Distinctness) 、一致性(Uniformity)、稳定性(Stability)。2.作物品种类型：纯系品种、杂种品种、综合品种、无性系品种。3.优良品种：指在一定地区和耕作条件下能符合生产发展要求，并具有较高经济价值的品种。生产上所谓的良种，包括具有优良品种品质和优良播种品质的双重含义。第一章 作物的繁殖方式与品种类型 1. 不同作物的授粉方式： 自花授粉作物（50%）: 玉米、黑麦、甘薯、白菜型油菜

2、 常异花授粉作物（5-50%）: 棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆等2.自交不亲和性：具有完全化并可形成正常雌雄配子，但却上自花授粉结实能力的一种自交不育性。3.雄性不育性：植物的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性。4.无性系：由营养体繁殖的后代。5.无融合生殖：植物的雌雄性细胞不经过正常受精和两性配子的融合过程而直接形成种子以繁衍后代的方式，包括无孢子生殖、二倍体孢子生殖、不定胚生殖、孤雌生殖、孤雄生殖。6. 自交的遗传效应保持纯合基因型使杂合后代基因型趋于纯合、并发生性状分离 Xmn=(1-1/2n)m 自交引起杂合基因型的后代生活力衰退7. 异交的遗传效应异交形成杂合基因型（杂交

3、）异交增强后代的生活力8.自交系品种（纯系品种）：突变或杂合基因型连续自交和选择育成的基因型同质纯合群体。9.杂交种品种：在严格选择亲本（自交系）和控制授粉的条件下生产的杂交组合的F1植株群体。10.群体品种:遗传基础复杂、群体内植株基因型有一定程度的杂合或异质性的一群植株群体。11.无性系品种：由一个或几个近似的无性系经过营养器官的繁殖而成的一个群体。第二章 种质资源1. 种质资源：具有特定种质或基因、可供育种或相关研究利用的各种生物类型的总称。2. 重要种质资源在育种上的作用种质资源是现代育种的物质基础种质资源是人类开发新作物的物质基础种质资源可以保护遗传多样性、避免遗传脆弱性种质资源是基

4、础理论研究的重要材料种质资源保护与知识产权3.作物起源中心：遗传类型有很大的多样性、比较集中、具有地区特有的变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区。两个特点：基因多样性、显性基因高频率。野生植物最先被人类栽培利用（原生起源中心）或产生大量栽培变异类型（次生起源中心）的独立农业地理中心。4.重要作物的起源地：中国-东亚（大豆、高粱）、印度（水稻、甘蔗）、中亚（普通小麦）、西亚（一粒小麦、二粒小麦）、南美-中美（玉米、陆地棉、甘薯、番茄）、南美（马铃薯、花生）5.主栽品种：经现代育种技术改良过的品种。6.地方品种：局部地区栽培的未经现代育种技术改良的品种。7. 核心种质：采用一定方法，选择部分种质

5、，以最小的资源数量和遗传重复，最大程度的代表种质多样性。8.种子资源的方针：广泛收集、妥善保存、深入研究、积极创新、充分利用。9.原生作物：是人类有目的驯化的植物。次生作物：与原生作物伴生的杂草。第三章 育种目标1.育种目标：指在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育某种作物的新品种提出应具备的优良特征特性。2.目标性状：产量、品质、抗病虫性、抗倒伏。3.生物产量：中有机物质占干物质的90%95%，因此作物有机物质的生产和积累是形成产量的主要物质基础。 经济产量：是生物产量的一部分，是作物有价值器官部分的产量。经济系数（收获指数）：经济产量与生物产量的比值。 4.理想株型育种：集中形态特征和

6、生理特性的优良性状，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。 5.高光效育种：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。6.稳产性是指优良品种在推广的不同地区和不同年份间产量变化幅度较小，在环境多变的条件下能够保持均衡的增产作用。包括抗病虫性、抗旱耐瘠、抗倒伏性、适应性。7.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，抓主要矛盾；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。8.作物育种的主要目标：高产；优质；稳产；生育期适宜；适应机械化需要。第四章 引种和选择

7、育种1.引种：引进外地或外国的种质资源。2.引种栽培：经过试验证明适合本地区栽培后，直接在生产上推广种植。3.引种驯化：外地种质引入种植，由于生态条件改变而表现出新的性状，经过选择育成适合本地区推广种植的新品种。4.引种改良：外来品种的某个（些）优良性状用于改良本地品种。5.引种原理：气候相似性原理、生态相似性原理。6.影响引种的因素外因：温度、光照、纬度、海拔、栽培和土壤内因：作物发育特性低温长日照作物：起源于高纬度地区，它们的生活周期主要在秋冬到春夏，先经过一个低温阶段，然后是长日照阶段高温短日照作物：起源于低纬度地区，它们的生活周期主要在春夏到秋冬，先经过一个高温阶段，然后是短日照阶段中

8、间性作物：如番茄对光温要求不严格7.作物的引种规律低温长日照作物（冬作物）： 高纬度到低纬度：表现生育期延迟、营养器官加大、不能开花结实。 低纬度到高纬度：表现生育期缩短、植株矮小、产量低、春季可能冻害。 冬播区春性品种引到春播区春播：早熟、高产。 春播区春性品种引到冬播区冬播：迟熟、冻害（视品种和引种地情况）。高温短日照作物（夏作物）原产低纬度的品种：春播（次生生态型）、夏播（原始生态型）和秋播春播品种（感温） ：引到高纬度地区春播种植，由于温度低，表现生育期延长、营养器官增大。但只要积温满足，可以获得高产。而长光照对发育影响小。夏播品种（感光）：引到高纬度地区种植，由于光照长， 不能满足对

9、短光照的要求，表现植株高大、迟熟、后期可能冻害。原产于高纬度地区的品种（感温） ：引种到低纬度地区种植，由于高温高，容易满足温度要求，表现生育期缩短、营养器官变小、产量低。原产于高海拔地区的品种（感温）：引到同纬度平原，早熟低产。8.选择育种（系统育种）：对现有品种中出现的自然变异，通过个体选择和后代鉴定试验而选育新品种的方法。对于自花授粉作物可称纯系育种 。9.选择育种程序纯系育种程序：通过单株（个体）选择、株行（系）试验和品系比较试验到新品种育成。混合选择育种程序：从群体中选择目标性状基本上相似的优良个体（单株）经室内鉴定并加以混合繁殖，使群体得到改良的一种育种方法。集团混合选择育种程序

10、改良混合选择程序第五章 杂交育种1.杂交育种：通过两个或更多个亲本品种（系）杂交获得杂种，进一步从杂种后代的自交分离群体内选择培育新品种的育种方法。2.组合育种：将分属于不同品种的、控制不同性状的优良基因在分离世代随机重组结合，形成各种不同的基因组合，再通过定向选择，育成集合双亲优点于一体的新品种。3.超亲育种：将分属于不同品种的、控制同一性状的不同微效基因积累于同一杂种个体，通过对分离世代的随机重组和选择，育成该性状上超过亲本的新品种。4.杂交亲本选配的原则：双亲必须具有较多的优点、较少的缺点，其优缺点能互补，不能有严重的缺点；亲本之一最好为当地推广的优良品种；考虑亲本间的遗传差异；杂交亲本

11、应具有较好的配合力。5.配合力：亲本和其他亲本杂交，在杂种后代中产生优良个体的能力。一般配合力：某一亲本与其他若干亲本杂交，杂种后代在某数量性状上的平均表现；特殊配合力：两个特定材料杂交组配后代在某个数量性状的表现。6.杂交技术：花期调节（分期播种、光温处理、再生植株、肥控）；控制授粉（母本防止自花授粉和天然杂交）；授粉后管理。7.杂交方式：单交或成对杂交（亲本在杂种和后代群体遗传成分各占50%）；复交（包含三个或三个以上亲本，进行两次或两次以上的杂交）（最后杂交的亲本遗传组份最大50%）8.杂种后代的处理的方法有：系谱法、混合法、衍生系谱法和单籽传法。 9.系谱法：从第一次分离世代开始选择单

12、株，分别种植成株行，以后在优良系统中选择优株，直至 选出优良稳定一致的系统。各世代各系统均编号，可查各株系历史与亲缘。优点：遗传力较高性状，早代选择可靠；尽早集中掌握少数优良系统；便于比较，控制规模；及时升级试验、审定、推广；缺点：中选率低；多基因控制的性状的选择效果差；早代工作量大；10.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。优点：遗传力低数量性状高代选择可靠；保留更多的优良基因型和重组类型；早代工作量相对较少；缺点：混合世代群体规模大；选择世代的工作

13、量较大；可能丢失群体弱势性状；育种周期相对较长；无从考查系统间关系。11.衍生系统法：兼具系谱法和混合法的优点，克服了两种方法的缺点：在早代，主要遗传力高的性状进行一次选择，中选数量上可以比系谱法多，保留较多的基因型；按株行种植，在株行内可以及早获得优良株系。12.单籽传法：从分离世代开始，每株收获一粒种子；之后按组合每年混合种植，每株收获一粒种子；F5或F6世代群体中选择单株，种成株行；选择优良株行升级成品系进入产量试验。稳定的单粒传群体也被称为重组自交系群体。13.杂交育种程序：原始材料圃、亲本圃、选种圃、鉴定圃、品种比较试验、生产试验和多点试验。第六章 回交育种1轮回亲本：有许多优良性状

14、，而个别性状有欠缺需要改造的品种。非轮回亲本：具有甲品种欠缺的优良性状的品种。轮回亲本基因恢复的频率为1-1/2r+1 纯合个体频率 (1-1/2r)n2.回交育种法：非轮回亲本与轮回亲本杂交，F1及后代用轮回亲本品种进行多次回交和选择，轮回亲本品种原有的优良性状通过回交而恢复，同时导入了原欠缺的性状，获得性状改进的新品种。3.近等基因系：不同基因型在相同遗传背景下的各个品系4.回交育种特点优点：控制育种发展方向（保持轮回亲本基本性状）；增添非轮回亲本的目标性状；小群体，便于加代；有利于打破基因连锁；便于生产上推广应用。缺点：多个性状改良育种年限长（尤其是逐步回交）；一般仅用于个别主基因性状改

15、良，数量性状改良困难；回交工作量大；目标基因的一因多效问题。5.质量性状的回交转育： 显性单基因或隐性单基因数6.量性状的回交转育控制目标性状的基因数目：控制转育性状的基因越多，回交后代中出现的理想基因型频率越低。环境对基因表现的作用：环境条件对数量性状影响大，鉴定选择可靠性差。第七章 诱变育种1.诱变育种：利用理化因素诱发植株发生变异，再通过后代的鉴定和选择育成新品种的方法。 2.物理诱变电磁辐射：引起生物DNA损伤或断裂，修复时发生错误拼接与复制，辐射后代表现型产生变异，对于可遗传的变异可以加以选择。包括：紫外线、X 射线、r 射线。粒子辐射：射线、航天育种3.化学诱变：烷化剂、叠氮化钠、

16、碱基类似物4.诱变育种的特点：提高突变率，扩大突变谱、改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难、 性状稳定快，育种年限短 、诱发突变的方向和性质难于掌握。第八章 远缘杂交育种1.远缘杂交：不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间进行的杂交。包括：种间杂交、属间杂交、亚种间的杂交。2.异附加系：在某物种染色体组的基础上，增加数量不等的异源染色体。为非整倍体。3.异置换系：物种的一对或几对染色体被另一物种的染色体所取代4.易位系：某物种的一段染色体与其它物种的染色体段发生交换。5.远缘杂交不亲和性的原因：双亲受精因素的差异（生理差异、花器结构差异）和双亲基因的差异（控制可交配性基因、基因互补的致死

17、基因）6.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（媒介）法、特殊的授粉方法 、外源激素处理、柱头手术和子房受精、植物组织培养。7.杂种夭亡、不育的原因：核质互作不平衡；染色体不平衡；基因不平衡；组织不协调。 8.杂种夭亡、不育的克服方法：幼胚的离体培养；杂种染色体加倍法；回交法；延长杂种的生育期；嫁接法。9.杂种后代的分离特点：分离规律不强；分离类型、生殖丰富、并有向两亲分化的倾向；分离世代长、稳定慢。第九章 倍性育种1.异源多倍体：含有不同的染色体组的多倍体。特点：染色体配对正常，配子育性正常；比二倍体具有更强的抗逆性、适应性。2.同源多倍体：体细胞中染色体组相同

18、的多倍体。3.人工多倍体：诱导体细胞染色体加倍。方法有物理诱导：辐射、温度的激变、切断-愈伤组织法等；化学诱导：秋水仙素。4.人工诱导单倍体产生：组织培养、远缘杂交、染色体的消失、半配合生殖、理化因素诱导5.单倍体的育种利用：缩短育种年限： F1花药培养、加倍处理、稳定，2年；克服远缘杂交不亲和；提高诱变育种效率：利用单倍体材料诱变；合成育种新材料：远缘杂种产生多元单倍体，加倍获得异源多倍体。第十章 杂种优势利用1.杂种优势：F1杂种表现出的某些性状或综合性状优越于其亲本品种(系)的现象。2.显性假说：杂种F1集中了控制双亲有利性状的显性基因，每个基因都能产生完全显性或部分显性效应，由于双亲显

19、性基因的互补作用，从而产生杂种优势。3.超显性假说：杂种优势是由于双亲基因型的异质结合所引起的等位基因间的相互作用的结果，等位基因间没有显隐性关系。杂合等位基因相互作用大于纯合等位基因的作用，同时存在非等位基因之间互作。4.两个假设的局限性：只考虑核基因水平上杂种优势；忽略了染色体组间互作（同源多倍体与异源多倍体差异）；忽略了细胞质基因组。5.对杂种亲本的基本要求：纯度高；一般配合力高；优良农艺性状；亲本（尤其是母本）产量高，开花习性符合制种要求 6.从这些原始材料中选育的自交系称为一环系；自交系间杂交种后代中选育的自交系称为二环系。7.配合力指一个亲本与另外的亲本杂交后杂种一代的生产力的大小

20、。一般配合力（GCA）：是指一个自交系亲本与其它若干个自交系杂交的F1在某个数量性状上的平均表现。特殊配合力（SCA）：是指两个特定亲本所组配F1在某种数量性状上的表现。8.测验自交系配合力所进行的杂交叫测交；测交所用的共同亲本称为测验种；测交所得的后代F1称为测交种。9.测配方法：顶交法（选用遗传基础广泛的品种群体作为测验种测定自交系的配合力。）、双列杂交、多系法（系测验系法）。10.杂种品种的亲本选配原则：配合力高、亲缘关系相对较远、综合性状良好，双亲间性状互补、亲本自身产量高，花期相近，易于授粉。 11.杂种品种的类型：品种间杂种品种、品种-自交系间杂种品种、自交系间杂种品种、雄性不育杂

21、种品种、自交不亲和系杂种品种、种间与亚种间杂种品种、核质杂种。 12.利用作物杂种优势的方法：人工去雄生产杂种种子、利用自交不亲和性生产杂种种子、利用标志性状生产杂种种子、化学杀雄生产杂种种子、F2剩余杂种优势的利用 雄性不育性利用。第十一章 雄性不育与杂交种品种选育 1.雄性不育（male sterility）：是指雄性器官发育不良，失去生殖功能，导致不育的特性。分为：质核互作不育、核不育。2.质核互作雄性不育是受细胞质不育基因和对应的细胞核不育基因共同控制的不育类型常被简称为胞质不育（CMS）。不育系S（rr）、保持系N（rr）、恢复系N（RR）S（RR）3.孢子体不育：是指花粉育性的表现

22、由孢子体（母体植株）的基因型控制，与配子体（花粉）本身的基因无关。4.配子体不育：是指不育系的花粉败育发生在雄配子体阶段，花粉的育性受配子体本身基因型控制。4.不育系和保持系选育的方法：远缘杂交核置换、回交转育、人工制保5.恢复系选育的方法：测交筛选法、杂交选育法、回交转育法、人工诱变 6.杂种品种的亲本选配原则：选遗传差异大的亲本配组；选择产量高、配合力好的亲本配组；选优良性状多并能互补的亲本配组；选有利于异交的亲本配组7.显性核雄性不育：不育性受一对显性基因（MsMs）控制，但在自然界中通常以杂合基因型（Msms）形式存在。雄性不育株（Msms），与可育株（msms）杂交，后代1：1（可育

23、：不育）分离。8.两系制种法：由于核不育系内有不育株和可育株两种，采用系内同胞交，不育株上收的种子，后代1：1分离，故在制种时必须在开花前将母本内约50%的可育株拔去。9.“三系化”制种法：纯合型不育株MsMsmfmf与纯合型可育株msmsmfmf杂交，可以获得杂合型的全不育系（Msmsmfmf）这种不育系只能利用于制种而不能由msmsmfmf可育系继续繁殖，故称msmsmfmf可育系为临时保持系。10.育性的转换：不育的光温满足时，植株的不育率和不育度都可达到100%。可育的光温满足时，植株的可育率可达到100%。11.光温敏核不育杂种品种的选育（水稻为例）杂种品种的选育包括：核不育系的选育

24、和杂种品种的选配光温敏核不育系有两重性：不育条件下制种和可育条件下繁殖水稻光温敏核不育系为：长日高温不育：13-14小时日照、气温25度以上；短日低温可育：12小时日照、气温23-25度以下（1）技术要求：遗传稳定，性状一致；育性转换明显，不育期间群体不育株率100%。花粉不育率或小花不育率99.5%以上，连续天数能满足制种要求。可育期间群体可育株率100%，自交结实率30%以上；异交习性好；一般配合力高；主要经济性状优良；抗性好。（2） 选育途径：杂交转育、系统选育、诱变选育、组织培养等方法。（3）选育程序： 长江流域控制8月10日左右抽穗，割茬再生鉴定9月10日后抽穗的结实情况异地选育（穿

25、梭选育）12. 高不育系(high male sterile line)是指有少量自交结实的不育系，这种自交结实的种子能够使高不育特性得以遗传。13.核不育株鉴定方法：正常株与不育株杂交获得F1，F1的育性表现分：可育、不育、分离。第十二章 抗病虫育种1.作物抗病虫遗传育种的意义：稳定产量 、保持品质、保护环境、节本增效2.病（虫）害的发生是由寄主遗传、寄生物（病虫）和环境三方面共同决定的。3.生理小种(physiological race): 根据对鉴别品种专化性差异划分 4.生理型 (physiological type): 按品种危害范围划分类型5.生物型（biotype：田间自然群体致

26、害性不同，可以根据寄主品种区分。6.寄主抗病性(host-resistance)：当环境条件适宜而出现某种病害流行时，作物的某些品种对这种病害不感染或感染程度较轻，称为作物的抗病性7.非寄主抗病性( non-host-resistance)：自然条件下，某种作物从不受某种病原菌侵入的特性。8.垂直抗性（小种专化抗病性） ：寄主品种对同一种病原菌的一个或数个生理小种（生物型）表现高抗甚至免疫，而对其他一些小种则为高感。9.水平抗性（非小种专化抗病性）：寄主品种对所有的生理小种（生物型）反应一致，无小种特异反应。10.抗虫机制：拒虫性或不选择性、抗生性、耐害性11.基因对基因学说：针对寄主的某一个

27、抗病基因，病原菌迟早会出现对应的毒性基因；毒性基因只能克服其相应的抗病基因，产生毒性效应。寄主与病原菌体系中，一方基因只能通过另一方相应的基因被鉴定。 12.基因对基因相互关系的模式病原菌 寄主品种及基因型 小种 基因型 甲 r1r1r2r2 乙 R1R1r2r2 丙 r1r1R2R2 丁 R1R1R2R2 0 A1A1A2A2 感 抗 抗 抗 1 a1a1A2A2 感 感 抗 抗 2 A1A1a2a2 感 抗 感 抗 3 a1a1a2a2 感 感 感 感 第十三章 抗逆育种1.抗逆性育种：利用作物本身的遗传特性培育获得逆境条件下能保持相对稳定的产量和品质的新品种。2.作物逆境种类温度胁迫：低

28、温危害（冻害、冷害）、高温危害水分胁迫：干旱（大气、土壤）、湿害、渍害矿物质胁迫：盐碱害、酸性土、铝害3.耐旱性：作物忍受组织水势低的能力，不受伤害或减轻损害。4.耐盐：忍受盐份进入细胞的生理适应过程5.抗寒：作物对低温伤害的抵抗与恢复能力。6.鉴定指标：产量指标、形态指标、生理生化指标7.抗逆性育种程序：资源筛选；选择适当的鉴定方法与指标；利用杂交、远缘杂交、分子标记辅助选择、组织培养、体细胞变异、转基因体细胞杂交等。第十四章 群体改良与轮回选择1.群体改良：通过鉴定选择、人工控制下在群体内自由交配，改变群体基因和基因型频率，增加优良基因重组，提高有利基因和基因型的频率。2.群体改良的意义和

29、作用：通过优良基因的累聚与重组，创造新的种质；提高群体质量水平，选育优良综合品种和自交系品种；改良外来种质，丰富群体基因型。3.群体改良原理：Hardy-Weinberg定律（基因平衡定律；选择与重组是群体改良的动力。不断打破群体基因和基因型平衡，提高有利基因和基因型的频率。4.基础群体的材料选择：开放授粉品种(包括地方品种和外来品种)、复合品种和综合品种、优良品系、杂交后代的合成群体5.群体改良的轮回选择法群体内改良：混合选择法、改良穗行法、自交后代选择、轮回选择法群体间改良（相互轮回选择）：半同胞相互选择、全同胞相互选择符合选择方案6.雄性不育性在轮回选择中的应用显性核不育利用利用显性核不育（Ss）与可育（ss）后代半不育特点隐性核不育在轮回选择中的应用混合法S1选择法