作物育種學重點(免費).doc

作物育種學：研究選育和繁殖作物優(yōu)良品種的理論與技術(shù)。作物育種學的基本任務(wù):1、研究作物的性狀及其遺傳規(guī)律2、搜集和創(chuàng)造種質(zhì)資源3、培育農(nóng)作物的新品種4、研究良種繁育的方法與技術(shù)作物育種學的性質(zhì)：1、人工進化的科學2、以遺傳學、進化論為主要基礎(chǔ)理論的綜合性科學3、應(yīng)用科學進化：現(xiàn)有的作物，都屬于栽培植物，是由野生植物演變來的，這種演變發(fā)展過程，稱為進化進化的基本因素：變異、遺傳、選擇作物育種學的主要內(nèi)容：1.育種目標的制訂及實現(xiàn)目標的相應(yīng)策略。2.種質(zhì)資源搜集、保存、研究、利用和創(chuàng)新。3.選擇的理論與方法。4.人工創(chuàng)造變異的途徑、方法和技術(shù)。5.雜種優(yōu)勢利用的途徑與方法。6.目標性狀的遺傳、鑒定及選育方法。7.育種各階段的田間試驗技術(shù)8.新品種的審定推廣和種子生產(chǎn)。作物育種學的特點：1、綜合多個優(yōu)良基因，同步改良農(nóng)作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性水平；2、工作量大，定向改良有一定隨機性；3、育種既是科學又是技術(shù)。作物育種的發(fā)展動向的主要表現(xiàn)：1、育種目標要求提高；2、種質(zhì)資源受到重視；3、新品種的選育效率提高；4、育種途徑多樣化。作物品種是人類在一定的生態(tài)和經(jīng)濟條件下，根據(jù)自身的需要所選育的某種作物的某種群體；這種群體具有相對穩(wěn)定的遺傳特性，在生物學、形態(tài)學及經(jīng)濟性狀上的相對一致性，而與同一作物的其他群體在特征、特性上有所區(qū)別；這種群體在一定的地區(qū)種植，在產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)等方面等符合生產(chǎn)發(fā)展的需要。 品種具有地區(qū)性和時間性。農(nóng)作物的品種的3個基本特征：特異性、一致性和穩(wěn)定性。品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用：1、提高單位面積產(chǎn)量 2、改善產(chǎn)品品質(zhì)3、減輕和避免自然災(zāi)害4、擴大種植面積 5、有利于耕作制度的改革和復(fù)種指數(shù)的提高 6、促進農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展及提高勞動生產(chǎn)率7、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益育種新途徑有：（1）雜種優(yōu)勢利用（2）遠緣雜交（3）理化誘變（4）組織培養(yǎng)（5）細胞融合（6）基因工程有性繁殖：指通過雌雄配子結(jié)合，經(jīng)過受精過程，最后形成種子繁衍后代的繁殖方式。特殊的有性繁殖方式：自交不親合性：具有完全花，可形成常雌雄配子，但缺乏自 花授粉結(jié)實能力。雄性不育性：植株花粉敗育，不能產(chǎn)生有功能的雄配子的特性。授粉方式：自花授粉、異花授粉、常異花授粉，自花授粉作物：指在自然條件下，同一株或同一朵花的花粉授于雌蕊而繁殖后代的作物。主要作物：水稻、小麥、大麥、燕麥；大豆、花生、豌豆等豆類；芝麻、煙草、馬鈴薯、亞麻。異花授粉：雌蕊柱頭接受異株或異花花粉授粉的稱為異花授粉。以這種方式繁衍后代的作物稱為異花授粉作物。主要作物：雌雄異株：菠菜、石刁柏、大麻、蛇麻 雌雄同株異花：玉米、黃瓜、甜瓜、南瓜、西瓜、蓖麻 雌雄同花自交不親和：黑麥、甘薯、白菜、蘿卜、洋白菜、白菜型油菜雌雄同花不同熟或雌雄蕊異長：蕎麥、向日葵、蔥、洋蔥、芹菜、 胡蘿卜、甜菜、萵苣。常異花授粉作物：同時依靠自花和異花授粉兩種方式繁殖后代的作物。主要栽培作物：高粱、棉花、谷子、蠶豆、甘藍型油菜、芥菜型油菜。無性繁殖：是利用植物體的某一部分營養(yǎng)器官（如塊根、塊莖等）來繁殖后代，形成與先代相似的個體。營養(yǎng)體繁殖:利用植物營養(yǎng)器官繁殖后代。 營養(yǎng)繁殖的器官有：根、莖、葉、芽、塊根、塊莖、匍匐莖、球莖、鱗莖等。營養(yǎng)繁殖的方法有：分根、扦插、壓條、嫁接、組織培養(yǎng)等營養(yǎng)繁殖的作物有：甘薯、馬鈴薯、甘蔗、草莓、洋蔥、大蒜等無融合生殖：植物性細胞的雌雄配子，不經(jīng)過正常受精、兩性配子的融合過程，形成種子繁殖后代的方式種類：1.無孢子生殖；2.二倍體孢子生殖；3.不定胚生殖；4.孤雌生殖；5.孤雄生殖6.單倍體無配子生殖作物自然異交率的測定：自然異交率在 4% 以下的是典型的自花授粉作物 ； 自然異交率在 50-100% 的是典型的異花授粉作物 ； 常異花授粉作物的自然異交率介于二者之間。確定作物授粉方式的方法：（1）根據(jù)花器構(gòu)造等：根據(jù)花器構(gòu)造、開花習性、傳粉方式、花粉發(fā)芽與雌蕊柱頭的關(guān)系等初步斷定。（）單株隔離：用套袋或其他措施，強迫自交，觀察其結(jié)實是否正常及后代表現(xiàn)。若結(jié)實不正常或后代顯著退化則為 異花授粉。（3）遺傳試驗確定自然異交率：方法步驟： 父本 顯性標志性狀; 母本 相應(yīng)隱性性狀; 父母本間行種植或父本種在母本周圍; 收母本植株種子，播種，統(tǒng)計。天然異交率()(F1中具顯性性狀的植株數(shù)/F1代總植株數(shù))100 自交的遺傳效應(yīng)：自交使純合基因型保持不變；自交使雜合基因型的后代發(fā)生性狀分離；自交引起異花授粉作物后代生活力衰退。自花授粉作物遺傳特點：（1）一致性：群體同質(zhì)，基因型純合；（2）遺傳性相對穩(wěn)定；（3）自交不退化自花授粉作物的基因型：個體間的基因型是同質(zhì)的、純合的，表現(xiàn)型是整齊一致的，表現(xiàn)型和基因型是一致的。常異花授粉作物遺傳特點 ：自花授粉為主，天然異交率較高，群體存在異質(zhì)性和雜合個體。但農(nóng)藝經(jīng)濟性狀基本一致；較耐自交：無明顯自交衰退現(xiàn)象。常異花授粉作物的基因型： 品種基本群體的純合同質(zhì)基因型； 雜合基因型； 非基本群體的純合基因型。 異交的遺傳效應(yīng)：異交形成雜合基因型；異交增強后代的生活力異花授粉作物的遺傳特點：異質(zhì)性；分離不穩(wěn)定；自交顯著退化異花授粉作物的基因型：開放授粉條件下：品種群體的基因型是高度雜合的，群體內(nèi)個體間的基因型是異質(zhì)的，在一個封閉系統(tǒng)中：將保持遺傳平衡狀態(tài)。雜種優(yōu)勢：后代的生長勢、繁殖力、抗逆性等性狀的增強和產(chǎn)量的提高，即數(shù)量性狀方面比親本明顯提高，稱為雜種優(yōu)勢。作物品種類型：純系品種（自交系品種）、雜交種品種、群體品種、無性系品種純系品種：是對突變或雜合基因型經(jīng)過連續(xù)多代的自交加選擇而得到的同質(zhì)純合群體。純系品種群體的遺傳組成特點：個體基因型是純合的。群體同質(zhì)。自交不退化。雜交種品種：在嚴格選擇親本和控制授粉的條件下，產(chǎn)生的各類雜交組合的F1植株群體。雜交種品種群體的遺傳特點：個體基因型高度雜合，表現(xiàn)出很高的生產(chǎn)力。 群體同質(zhì)，表現(xiàn)型整齊一致。 近交分離，只利用F1的雜種優(yōu)勢。 群體品種：（1）異花授粉作物的自由授粉品種遺傳特點：個體基因型是雜合的。群體是異質(zhì)的。（2）異花授粉作物的綜合品種：是由多個自交系，采用人工控制授粉，或在隔離區(qū)多代隨機授粉組成的遺傳平衡群體。遺傳特點：個體基因型是雜合的；群體是異質(zhì)的，但具有一個或多個代表本品種特征的性狀，以區(qū)別與其它品種。（3）自花授粉作物的雜交合成群體（復(fù)合品種）遺傳特點：個體基因型純合。群體是異質(zhì)的。（4）多系品種：由若干近等基因系的種子、按一定比例混合成的播種材料。 遺傳特點：個體基因型純合。群體是異質(zhì)的。無性系品種：由一個無性系或幾個近似的無性系經(jīng)過營養(yǎng)器官的繁殖而成。遺傳特點：基因型由母體決定，表現(xiàn)型與母體相同。自交系品種的育種特點：利用自然變異，采取自花授粉和單株選擇相結(jié)合的育種方法。 拓寬遺傳變異范圍，在大群體中進行單株選擇。雜種品種的育種特點：包括自交系育種和雜交組合育種兩個育種程序。 對影響親本繁殖和配置雜種產(chǎn)量的性狀必須加強選擇。 需要建立相應(yīng)的種子生產(chǎn)基地和供銷體系群體品種的育種特點：創(chuàng)建和保持廣泛的遺傳基礎(chǔ)及基因型的多樣性。對后代群體一般不進行選擇。對異花授粉作物群體，要在隔離條件下，多代自由授粉，以打破基因鏈鎖，達到遺傳平衡。無性系品種的育種特點：采用有性雜交和無性繁殖相結(jié)合的方法，固定優(yōu)良性狀和雜種優(yōu)勢；利用芽變培育新品種。根據(jù)品種群體內(nèi)個體同源染色體等位基因以及個體間基因型情況可將不同品種歸納為： （1）同質(zhì)純合：品種群體的個體間基因型基本相同，個體內(nèi)各個等位基因位點基本上均是高度純合的，如自花授粉作物的純系品種，異花作物的自交系。表現(xiàn)型整齊一致。 （2）同質(zhì)雜合型：品種群體的個體間基因型基本相同，但個體內(nèi)的基因型是高度雜合的。自如異交作物自交系間的單交種，無性繁殖作物的優(yōu)良無性系。 （3）異質(zhì)雜合型：品種群體中，個體間基因型不一致，個體內(nèi)基因型也是雜結(jié)合，但群體的主要性狀，如生育期、株高等是 基本一致的和穩(wěn)定的。如異交作物的地方品種頂交種、雙交種、和綜合種均屬此類。 （4）異質(zhì)純合型：異質(zhì)純型的品種群體是多個純系的混合體，個體基因型有一致的，也有不一致的，個體內(nèi)的基因型屬純合型。如自交作物的地方品種及多系品種，屬于這一類的品種。種質(zhì)資源：具有一定種質(zhì)或基因的生物類型。（基因資源、基因庫、基因銀行） 種質(zhì)資源工作的重要性：1 種質(zhì)資源是現(xiàn)代育種的物質(zhì)基礎(chǔ)作物育種的核心: 將現(xiàn)存的各種有利基因進行新的重組。2 稀有特異種質(zhì)對育種成效具有決定性的作用 3 新的育種目標能否實現(xiàn)決定于擁有的種質(zhì)資源4 種質(zhì)資源是生物學理論研究的重要基礎(chǔ)材料 瓦維洛夫的作物起源中心學說作物起源中心：凡遺傳類型有很大的多樣性且較集中、具有地區(qū)特有變種性狀和近親野生(栽培)類型的地區(qū)（基因中心或變異多樣性中心）。作物起源中心有兩個主要特征：基因的多樣性和顯性基因頻率高。最初始的起源地稱為原生起源中心。當作物由原生起源中心地向外擴散到一定范圍時，在邊緣地點形成次生起源中心。原生起源中心的特征（標志）：有野生祖先；有原始特有類型；有明顯的遺傳多樣性；有大量的顯性基因次生起源中心的特點：無野生祖先；有新的特有類型；有大量的變異；有大量的隱性基因瓦維洛夫提出8個作物起源中心：（1）中國 東部亞洲中心：起源作物：黍、高粱、大麥、大豆（2）印度中心：起源作物：水稻、甘蔗 2a.印度 馬來亞補充區(qū)：起源作物：香蕉（3）中亞細亞中心：起源作物：普通小麥（4）西部亞洲中心：起源作物：一粒小麥、二粒小麥、黑麥、葡萄、苜蓿等。 （5）地中海中心：起源作物：甜菜（6）埃塞俄比亞中心：小麥、大麥的變種類型多種多樣 。 （7）南美和中美中心：起源作物：玉米、甘薯。（8）南美中心：起源作物：馬鈴薯、木薯8a. 智利中心：重要的有木薯、花生和鳳梨等 。 8b. 巴西巴拉圭中心：特有花生、可可、橡膠樹。 作物起源中心學說在作物育種上的意義：（1）指導(dǎo)特異種質(zhì)資源的收集。（2）起源中心與抗源中心一致，不育基因與恢復(fù)基因并存于起源中心。（3）指導(dǎo)引種，避免毀滅性災(zāi)害。種植資源按育種按實用將價值分類：（1）地方品種（農(nóng)家品種）：在局部地區(qū)內(nèi)栽培的品種，多未經(jīng)過現(xiàn)代育種技術(shù)的遺傳修飾 特點：有明顯的缺點但具有獨特的可利用的特性。 （2）主栽品種：指經(jīng)過現(xiàn)代育種技術(shù)改良過的品種，包括自育或引進的品種。特點：具有較好的豐產(chǎn)性和較廣的適應(yīng)性 （3）原始栽培品種：指具有原始農(nóng)業(yè)性狀的類型，大多為現(xiàn)代栽培作物的原始種或參與種。特點：多與雜草共生，有一技之長。但不良性狀遺傳率高 （4）野生近緣種：包括作物的近緣野生種和有價值的野生植物。 特點：具有一般栽培作物欠缺的一些重要性狀。尤其是頑強的抗逆性，獨特的品質(zhì)及雄性不育特性等（5）人工創(chuàng)造的種質(zhì)資源：人類通過誘變、雜交等手段創(chuàng)造的各種突變體及其它育種材料。 特點 ：多具有某些缺點，但具有一些明顯的優(yōu)良性狀。 種質(zhì)資源的收集與保存：1 發(fā)掘、收集、保存種質(zhì)資源的緊迫性（1）實現(xiàn)新的育種目標必須有更豐富的種質(zhì)資源。（2）為滿足人類需求，必須不斷的發(fā)展新作物。（3）不少寶貴種質(zhì)資源大量流失，急待發(fā)掘保護。（4）避免新品種遺傳基礎(chǔ)的匱乏克服遺脆弱性。2 收集種質(zhì)資源的方法：直接考察收集：指到野外實地考察收集。征集；交換；轉(zhuǎn)引3 收集材料的整理：歸類；編號；分類4 種質(zhì)資源的保存：種植保存、貯藏保存（原理： 迫使種子處于代謝作用的最低限度）、離體保存（用試管保存植物的組織和細胞的培養(yǎng)物；原理：植物細胞的遺傳全能性）、基因文庫技術(shù)。5種質(zhì)資源鑒定和研究的主要內(nèi)容有： 特征、特性的觀察與鑒定：在田間條件下觀察品種資源的植物學特征和農(nóng)藝性狀及生育特性。 性狀遺傳特點研究：深入研究主要經(jīng)濟性狀的遺傳變異規(guī)律、性狀相關(guān)、甚至進行基因定位 、克隆等。 6 種質(zhì)資源的利用：基因庫（基因銀行）：儲備的具有形形色色基因資源的各種材料作物的育種目標：指在一定的自然、栽培和經(jīng)濟條件下，計劃選育的新品種應(yīng)具備的優(yōu)良特征特性。育種的主要目標：高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和適應(yīng)機械化。制定育種目標的原則：1、立足當前，展望未來，富有預(yù)見性。2、突出重點，分清主次，抓住主要矛盾。3、明確具體性狀，指標落實。4、必須面向特定的生態(tài)地區(qū)和栽培條件育種的主要目標：1、高產(chǎn)基本目標生物產(chǎn)量:作物整個生育期間,通過光合作用和生產(chǎn)積累有機物的總量經(jīng)濟產(chǎn)量：栽培目的所需要的經(jīng)濟價值的那部分產(chǎn)量。 經(jīng)濟系數(shù)或收獲指數(shù)（HI）：生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟產(chǎn)量的效率,即經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比值。 源要足、庫要大、流要暢高產(chǎn)育種策略：（1）矮稈育種：作用：降低植株高度，增加密度，降低莖稈比重，提高收獲指數(shù)；株高降低減少倒伏。（2）理想株型育種：優(yōu)良的形態(tài)特征和生理特性集中在一個植株上,獲最高光能利用率,并將光合產(chǎn)物輸送籽粒中,提高產(chǎn)量。（3）高光效育種：是指通過提高作物本身光合能力和降低呼吸消耗的生理指標而提高作物產(chǎn)量的育種方法。 經(jīng)濟產(chǎn)量=生物產(chǎn)量收獲指數(shù) =凈光合產(chǎn)物收獲指數(shù) =(光合能力光合面積光合時間 光呼吸消耗)收獲指數(shù)2、優(yōu)質(zhì)品質(zhì)：營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、衛(wèi)生品質(zhì)和商品品質(zhì)等3、穩(wěn)產(chǎn)（1）抗病蟲性 抗病育種：從抗單一病害漸向抗多種病害發(fā)展 抗蟲育種：以非選擇性和抗生作用為目標，其中由抗生作用產(chǎn)生的作用在育種上最有希望。