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1、作物育种学期末复习讲解学习作物育种学期末复习 绪论作物品种的概念：作物品种是指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的遗传特征。品种的三个基本特性：DUS 特异性 Distinctness 与同一作物的其他群体有所区别 一致性 Uniformity 指相对一致的性状表现 稳定性 Stability 指相对稳定的遗传特性进化的三要素：变异、遗传和选择作物品种：纯系品种、杂交种品种、综合品种、无性系品种优良品种：是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。它在农业生产中的作用主要体现在以下五个方面1、提高单位面积产量

2、 2、改进产品品质 3、保持稳产性和产品品质 4、扩大作物种植面积 5、有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高。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。主要内容：育种目标的制定及实现目标的相应策略；种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；选择的理论与方法；人工创造新变异的途径、方法及技术；杂种优势利用的途径与方法；目标性状的遗传、鉴定及选育方法；作物育种各阶段的田间试验技术；新品种的审定、推广和种子生产。常规育种：育种家将由遗传物质变异（基因突变、染色体结构变化、）常规育种的技术特点：1、 综合多个优良基因，同步改良农作物的产量、品质和

3、抗性水平。2、 盲目性比较大。3、 育种既是科学又是艺术。和常规育种相比，基因工程有三大显著的优点：1、 源于生物的有利基因在人、动物、植物、微生物四大系统内可进行随意交换。2、 基因工程可以获得生物的定向变异。3、 基因工程是使个别目的基因转移的技术。第一章作物的有性繁殖不同作物的授粉方式：自花授粉作物（天然异交率=4%）: 水稻、小麦、大豆、大麦等 异花授粉作物（天然异交率50%100%）: 玉米、黑麦、甘薯、白菜型油菜 常异花授粉作物（5-50%）: 棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆等常异花授粉作物品种群体中至少包含三种基因型：品种基本群体的纯合同质基因型；杂合基因型；非基本群体的纯合基因型

4、天然异交是相对于人工杂交而言，是指同作物不同品种间的自然杂交。自交不亲和性：具有完全花并可形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。雄性不育：植株的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性称为雄性不育。1、 细胞核雄性不育性（GMS）2、 细胞质雄性不育性（CMS）无性繁殖：1.营养体繁殖; 2.无融合生殖：植物的雌雄性细胞甚至雌雄配子体内的某些单、二倍体细胞，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。自交的遗传效应1、自交使纯合基因型保持不变2、自交使杂合基因型的后代发生性状分离3、自交引起异花授粉作物后代生活力衰退异交的遗传效应1、异交形成杂

5、合基因型2、异交增强后代的生活力作物品种的类型：农作物的品种，一般都具有三个特征：特异性、一致性、稳定性（DUS）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。杂种品种：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群体。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。但基本符合品种的三个基本特性。包括：1 异花授粉作物的自由授粉品种2异花授粉作物的综合品种 3自花授粉作物的复合品种 4自花授粉作物的多系品种无性系品种：是由一个无性系或几个遗传上近似的无性系经过营养器官繁殖而成的。他们的基因型由母体决定，表现型与

6、母体相同。自交系品种的育种特点：1、自花授粉加单株选择的育种方法2、拓宽遗传变异范围，在大群体中进行单株选择杂交种品种育种特点：（1）自交系间的配合力是杂种品种选育的关键 杂交种育种的两个基本程序 1亲本自交系育种 2杂种品种育种 （2）对影响亲本繁殖和配制杂种产量的性状必须加强选择 亲本性状：母本产量 花期相遇（3） 需要建立相应的种子生产基地和供销体系第二章 种质资源种质资源：指具有特定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型。种质资源在育种上的作用：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性的作用3.新的育种目标的能否实现决定于所拥有的种质资源4.种质资

7、源是生物学理论研究的重要基础材料5.现代农业对各种作物品种的共同要求：6.高产、稳产、优质、适应机械化。作物起源中心： 根据变异类型特点及近缘野生种情况可以把起源中心分为初生中心和次生中心。瓦维洛夫的作物起源中心学说：物种变异多样性与分布不平衡。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。遗传多样性： 起源中心的两个特征：基因多样性 显性基因高频率原生起源中心：作物最初始的起源地标志：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。次生起源中心：当作物的源生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

8、和自然隔离而形成的隐形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。原生作物：人类有目的驯化的植物。次生作物：与原生作物伴生的杂草，当期被传播到不适宜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。八大起源中心：中国东亚中心：大豆、高粱、无芒大麦，茶印度中心： 水稻、甘蔗中亚细亚中心：小麦西亚中心：黑麦、葡萄埃塞俄比亚中心：南美和中美起源中心：玉米、甘薯、番茄南美中心：马铃薯地中海中心：蔬菜地方品种：一般指在局部地区栽培的品种，多未经过现代育种技术的修遗传修饰，所以又称农家品种。种质资源研究的主要内容:育种上的应用途径？搜集、保存、鉴定、创

9、新和利用 种质资源的保存方式：种植保存；贮藏保存第3章 育种目标育种目标：指在一定的自然、栽培和经济条件下，计划选育的新品种应具备的优良特性特征，也就是对育成品种在生物学和经济学性状上的要求。高产、稳产、优质和适应机械化是现代农业对各种作物品种的共同要求生物产量经济产量收获指数（经济系数）：生物产量转化为经济产量的效率。高产育种策略：1）矮秆育种：矮秆品种的增产作用是通过降低个体的植株高度，增加密度，降低茎秆所占比重，从而提高收获指数。另一方面，株高降低也可减少倒状。2）理想株型育种：除矮杆外，按照人们的经济要求把植株的形态特征和生理特性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，

10、并能将光合产物最大限度地输送到子粒中去，通过提高收获指数而提高子粒产量。3）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。第四章 引种与选择育种引种：从生产的角度来讲，引种系指从外地引进作物新品种，通过适应性试验直接在本地推广种植。训化：是人类对植物适应新的地理环境能力的利用和改造。引种栽培：由外地引入种苗或种子后，虽然已经用于生产栽培，但不能达到开花结实阶段，或者根本就不能留种。引种规律：低温长日照植物（小麦、大麦、油菜）、高温短日照植物（水稻、玉米、大豆）生态条件：生态型：低温长日作物的引种规律:高温段日的引种规律:选择育种：对现有品种群体中出现

11、的自然变异进行性状鉴定、选择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。选择的基本方法：混合选择：适合于常异花授粉作物和异花授粉作物单株选择：适合于自花授粉作物第五章 杂交育种 杂交育种按照指导思想可分为两类：组合育种、超亲育种 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机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。 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同一个体中，形成在该性状上超越亲本的类型。杂交选配亲本的原则：1、 双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上优点和缺点尽可能互补。2、 亲本之一最好是能适

12、应当地条件、综合性较好的推广品种。3、 注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，亲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。杂交方式：是指一个杂交组合里要用多少亲本，以及各亲本间如何配置的问题。单交或成对杂交：两个亲本进行的杂交 AB或A/B原理：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。复交：先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。原理：复交的杂交亲本至少有一个是杂种，F1就表现出性状分离。复交比单交产生的杂种更能提供更多的变异类型，并能出现良好的超亲类型，但性状稳定较慢，所需育种年限较长。复交的原则：综合

13、性状好，适应性较强并有一点丰产性的亲本应安排在最后一次杂交。复交一般在下列情况下使用：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；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补偿时。三交：3个品种间的杂交A/B/C双交：指两个单交的F1再杂交，参加杂交的可以是两个或三个亲本。两个单交的F1再杂交，参加杂交的可以是三个亲本或四个亲本。三亲本双交：C/A/C/B四亲本双交：A/B/C/D五交、六交依此类推，最后一个杂交的亲本遗传比重占50%，所以应当将拥有最多有利性状、综合性状好的亲本放在最后一次杂交。聚合杂交：育种目标性状增加，可采用聚

14、合杂交，利用最大重组原理和超亲重组原理。杂种后代两种选择方法的工作要点和优缺点：系谱法；混合法。系谱法：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行进行产量试验。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。工作要点：1、 杂种一代（F1）将杂种种子按杂交组合排列，点播以加大种子繁殖数量，同时便于拔除假杂种等操作的进行。相应播种对照品种及亲本以便比较。2、 杂种二代（F2）或复交一代，按照杂交组合点播。F2代或

15、复交一代群体应尽可能大些，原则是种植F2植株数量必须确保获得育种目标所要求的基因重组和性状的几率要高。F2所选单株的优劣在很大程度上决定其后代表现的好坏。3、 杂种三代（F3）按组合排列，将入选的F2单株点播成行，或称为从F3代 起按系统（株系）进行种植。在田间均匀分布对照品种行，以便比较和选择。F3系统（株系）的主要性状表现趋势已较明显，（系统内部变异度校）。4、 杂种四代（F4）及其以后世代，种植方法同F3，来自同一F3系统（即属于同一F2植株的后代）的F4诸系统称为系统群，系统群内部各系统之间互为姊妹系。优点：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；每一

16、系统的历年表现都有案可查，比较容易全面掌握它的优、缺点，而且西系统间的亲缘关系十分清楚，有助于互相参证。缺点：F2代起进行严格选择，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；工作量大，占地多，受人力、土地的限制往往不能够种植足够大的杂种群体，使优异类型丧失了出现的机会。混合法：工作要点：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（约在F5F8），才开始选择一次单株，下一代成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验。优点：可以处理较大的杂种群体，从而可能保存大量的有利基因和基因型，并提供在以后世代中继续重组的机

17、会。缺点：典型的混合法在早代不进行人工选择，而是受自然选择的影响。在自然选择作用下，有利于发展其抗逆性和适应性，使群体向适应当地生态条件的方向发展。但另一方面，由于基因的竞争或其他的影响，一些不是作物本身所要求，但为人类所需要的经济性状可能被削弱，这种类型的个体在群体中将逐渐减少。衍生系统法：由F2或F3代一个单株所繁衍的后代群体分别称之为F2或F3的衍生系统。这一方法是在F2或F3代进行一次株选，以后各代分别按衍生系统混合种植，而不加选择。对衍生系统法进行测产，测定结果只做参考，淘汰明显不良的衍生系统，直到产量及其他有关性状趋于稳定的世代（F5F8），再从优良衍生系统内选择单株，下一年种成株

18、系，从中选择优良系统，进行产量比较试验，直至育成品种。单籽传法：（SSD法）用两个亲本杂交，得到F1，经自交得到F2，在F2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，再用相同方法进级到F5、F6代，直到所需要的世代。杂交育种的程序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 回交育种回交育种：当A品种具有许多优良性状，而个别性状有缺陷时，可选择具有A所缺性状的另一品种B和A杂交，F1及以后世代又用A进行多次回交和选择，准备改进的性状借助选择以保持，A品种原有的优良性状通过回交而恢复。轮回亲本A（受体亲本）：用于多次

19、回交的亲本。非轮回亲本B（供体亲本）：只有第一次杂交时应用的亲本。非轮回亲本（供体）的选择：必须具有改进轮回亲本缺点所必需的基因，要求所要输出地性状必须经过反复回交数次后，仍能够保持足够的强度。非轮回亲本的目标性状最好不与某一不利性状连锁。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。回交育种法的用途：近等基因系的培育：为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。同时也可以了解不同遗传背景对同样基因的影响。回交育种

20、的步骤（见课本）第七章 诱变育种r射常用“钴60”和“铯137”诱变育种。辐射处理主要有两种方法：外照射和内照射诱变育种的特点：1提高突变率，扩大突变谱2改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难3性状稳定快，育种年限短4诱发突变的方向和性质尚难掌握半致死剂量（LD 50）：照射处理后，植株能开花结实存活一半时的剂量。临界剂量：照射处理后植株成活率约40%的剂量。化学诱变：烷化剂：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，称为烷化作用。叠氮化物：呼吸抑制剂。它可使复制中的碱基发生替换，可以诱导基因突变而极少出现染色体断裂。碱基类似物 与DNA碱基的化

21、学结构类似的一些物质，它们能与DNA结合。其他化学诱变剂：抗菌素、亚硝酸等物理诱变剂：紫外线、X射线、 射线、中子等化学诱变剂比物理诱变剂的特点：1、 诱变突发率高，染色体畸变较少；2、对材料损伤轻；3、大部分化学有效的化学诱变剂较物理诱变剂的生物损伤大，对人体更具有危险性。诱变一代：（M1）大多数突变都是隐性突变，少量是显性突变，而植株本身又是嵌合体，在形态上不易暴露出来（除非是显性突变），因此通常M1不进行选择，需要密植。M3是选择微突变的关键世代。问答题：诱变育种与其他育种（如杂交育种）在后代处理上有何异同经过诱变处理的种子或营养器官所长成的植株或直接处理的植株均为诱变一代（M1）。一般

22、说来禾谷类作物的主穗突变率比分蘖穗为高，第一次分蘖穗比第二次分蘖穗高。分蘖穗是含生长点部分的分生组织细胞群，因此出现突变几率相对地比较少一些。因此，M1往往采取密植等方法控制分蘖，只收获主穗上的种子。第八章 远缘杂交育种远缘杂交育种的重要性：1、 培育新品种和种质系；2、 创造新作物类型；3、 创造异染色体系：异附加系、异替换系、易位系；4、 诱导单倍体；5、 利用杂种优势；6、 研究生物的进化。远缘杂交不亲和性的原因及其克服方法：原因：1.双亲受精因素的差异 2.双亲基因组成的差异方法：1、 亲本选择与组配 （1以栽培种为母本 2以染色体多的物种作母本 3以品种间杂种作亲本 4广泛测交，选择

23、适当亲本组配）2、 染色体预先加倍法3、 桥梁（媒介）法4、 采用特殊的授粉法5、 外源激素处理6、 植物组织培养杂种夭亡、不育的原因及其克服方法：原因：（1）质核互作不平衡（2）染色体不平衡（3）基因不平衡（4）生理代谢不平衡方法：1、幼胚的离体培养2、杂种染色体加倍法3、回交法4、延长杂种的生育期5、嫁接法远缘杂种后代性状分离的特点：1、分离规律不强2、分离类型丰富，并有向两亲本分化的倾向3、分离世代长、稳定慢易位系：异替换系：指某物种的一对或几对染色体被另一物种的一对或几对染色体所取代而成的新类型个体。异附加系：在某物种染色体组的基础上，增加一个、一对或二对其他物种的染色体，从而形成一个

24、具有另一物种特性的新类型个体。单体附加系：附加一条外源染色体二体附加系：附加一对外源染色体双单体附加系：附加两条不同的染色体第9章 倍性育种多倍体：是指体细胞中有3个或3个以上染色体组的植物个体。单倍体：指具有配子染色体组的个体。多倍体的类别：1.同源多倍体：指体细胞染色体中染色体组相同的多倍体。如(RRRR)2.异源多倍体：是染色体组来源于两个或两个以上二倍体的物种，由不同种、属间个体杂交得到的F1经染色体加倍形成。如（AABBDD）同源多倍体与二倍体的区别：1、 生物学性状变化：细胞增大，细胞生长速率相对较慢。2、 育性的变化：同源多倍体常导致育性降低。化学因素诱导多倍体：秋水仙素、富民隆

25、多元单倍体：由异源多倍体植物产生的单倍体，其体细胞中有几个染色体组，称为多元单倍体。多倍体的运用：（1）谷类作物：四倍体黑麦 （2）三倍体甜菜 （3）三倍体西瓜单倍体在育种上的应用价值：1、 缩短育种年限2、 克服远缘杂交不亲和性3、 提高诱变育种的效率4、 合成育种新材料第10章 杂种优势的利用杂种优势：生物界的一种普遍现象，一般指杂种在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于其亲本的现象。杂种活力：即杂种优势，异花授粉有利、自花授粉有害。一般来说，双亲性状之间的互补对杂种优势表现有明显的影响。亲本纯合度高的自交系之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

26、势。作物杂种优势利用研究主要集中在以下5个方面：1核质互作雄性不育系的选育 2化学杀雄 3光温敏雄性不育系的选育 4核雄性不育的利用 5核质互作杂种优势利用。杂种优势的度量：中亲优势（相对优势）（%）：(F1MP)/MP100;MP=(P1+P2)/2杂种（F1）的产量或某一数量性状的平均值与双亲（P1与P2）同一性状平均值的差数除以双亲同一性状的平均值。超亲优势（%）：(F1HP)/HP100;HP:高值亲本杂种（F1）的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本同一性状平均值的差数除以高值亲本的。负向超亲优势（%）：(F1LP)/LP100;LP:超低值亲本超标优势（竞争优势）（%）：(F1CK

27、)/CK100;CK:当地推广品种杂种优势指数（%）：F1/MP100杂种优势表现的遗传机理假说：1、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，由于双亲基因的互补作用，从而产生杂种优势。2、超显性假说：杂合等位基因的互作胜过纯合等位基因的作用，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，杂合的等位基因相互作用大于纯合等位基因的作用。3、染色体组-保质基因互作模式假说杂种优势利用的基本条件：1、 强优势的杂交组合（DUS），差异性、相对一致性、相对稳定性；2、 异交结实率高；3、 繁殖与制种技术

28、简单易行。对杂种亲本的基本要求：1、 纯度高。基因型纯合，表现型才能一致；2、 具有较高的一般配合力。配合力高，表明自交系具有较多的有利基因位点；3、 具有优良的农艺性状；4、 亲本自身产量高，开花性符合制种要求。杂种亲本的选育自花授粉作物：直接从品种（系）中筛选常异花授粉作物：经过23代的自交异花授粉作物：必须经过多代自交与选择才能获得纯度高的杂种亲本即自交系。相对于异质群体：1、选育自交系的原始材料（1）地方品种和推广品种（2）各类杂种品种（3）综合品种或人工合成群体。从地方品种、推广品种和品种间杂种品种中选育出的自交系，通称为一环系。从自交系间杂种品种中选育出的自交系，称为二环系。2、自

29、交系的选育方法 （要始终围绕农艺性状优良、一般配合力高和纯度高这三点基本要求）（1）人工套袋自交技术 （2）自交系农艺性状的选择3、自交系的改良配合力：指一个亲本与另外的亲本杂交后杂种一代的生产力或其他形状指标的大小。一般配合力（GCA）：指某一亲本品种和其他若干品种杂交后，杂交后代在某个数量性状上的品均表现。它是由基因的加性效应决定的，为可以遗传的部分。因此，一般配合力的高低是由自交系所含的有利基因位点的多少决定的。特殊配合力（SCA）：指两个特定亲本系所组配的杂交种的产量水平，又称为某一特定组合F1的实测值与其双亲一般配合力得到的预测值之差。特殊配合力是由基因的非加性效应决定的，即受基因间

30、的显性、超显性和上位效应所控制，只能在特定的组合中由双亲的等位基因间或非等位基因间的互作而反映出来，是不能遗传的部分。配合力的测定：测定时期：早代测定、中代测定、晚代测定测交：测验自交系配合力所进行的杂交。测验种：侧交所用的共同亲本。测交种：测交所得的后代。测定方法和各自特点：1、 顶交法选用一个遗传基础广泛的品种群体作为测验种，用来测定自交系的配合力。由于选用的测验种的遗传基础广泛，故可以把测验种看成包含着多个单一基因型成分，因而仅可测出一般配合力。具体做法：以A群体为共同测验种，1、2、3、4、5n各自交系为被测系，组配1A、2A、3AnA等正交组合或相应的A1 、A2、A3 An等反交组合，对测交组合进行产量或其他性状比较，从而计算出各被测系的一般配合力。优点：测配组合少，工作量较轻。但不能测定特殊配合力。2、 双列杂交法（轮交法）自交系既是测验种又是被测系。用一组待测自交系相互轮交，配成可能的杂交组合，继而进行后代测定。方法：采用完全或部分双列杂交法。 完全双列杂交：n(n1)个杂交组合(含正交和反交)；不完全双列杂交：n(n1)/2个杂交组合； 测交组合产量比较试验（随机区组设计）；取得各测交组合产量(或其它数量性状)的平均值后，计算出一般配合力和特殊配合力。优点：在测定一般配合力和特殊配合力的同时，开展组合的筛选；缺点是当被测系数多时，杂交组合