作物育種學(xué)（總論）

1、勤奮學(xué)習(xí)腳踏實(shí)地奔向目標(biāo),主要參考書： 1、蔡旭主編，植物遺傳育種學(xué)，第二版，1988，科學(xué)出版社 2、中國(guó)大百科全書；1990，農(nóng)業(yè) 3、劉后利主編，作物育種研究與進(jìn)展（第一集，1993 ，第二集，1994，）中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社。 4、Simmonds,N. W. Principles of crop improvement. 1979,Longman Grop Limited London. 5、 John M. Poehlman and David A. Sleper Breeding Field Crops. 1995,243-255 Iowa State University Press

2、/Amessss. 6、Borojevic,S . Principles and methods of plant breeding ,1990 ,Elsevier,Amsterdam 7、Forbes,J.C. and R.D.Watson Plant in agriculture .Cambridge University Press., Cambridge,England,作物育種學(xué)（總論,緒論 (Introduction,1 作物育種學(xué)概念與內(nèi)容,一、定義：作物育種學(xué)是一門綜合利用多種學(xué)科知識(shí)與技術(shù)，研究選育和繁殖作物優(yōu)良品種的理論與方法的科學(xué),二、作物育種學(xué)所涉及的學(xué)科示意圖,1 作

3、物育種學(xué)概念與內(nèi)容,phytology,genetics,plant physiology,phyto-biochemistry,phyto-geography,agroecology,biochemical genetics,cytogenetics,agricultural entomology,bioclimatology,biostatistics,phytopathology,molecular biology,Plant breeding,三、作物總產(chǎn)的提高的原因：種植區(qū)域的擴(kuò)大和單產(chǎn)的提高 四、 作物育種的作用 30%-50%(FAO) 1、 提高適應(yīng)性，擴(kuò)大了種植區(qū)域。 2、

4、提高了產(chǎn)量潛力及穩(wěn)產(chǎn)性，提高了單產(chǎn)。 3、改善了作物生長(zhǎng)條件，提高了單產(chǎn) 4、提供了特定生長(zhǎng)條件，擴(kuò)大了種植區(qū)域,1 作物育種學(xué)概念與內(nèi)容,五、作物育種學(xué)的任務(wù)： 1、選育適于生產(chǎn)需要的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗（耐）病蟲害及環(huán)境脅迫、生育期適當(dāng)，適應(yīng)性廣的優(yōu)良品種、雜種及新作物。 2、在其繁殖推廣過(guò)程中保持和提高其種性，提供足夠量的、高質(zhì)低成本的生產(chǎn)用種,1 作物育種學(xué)概念與內(nèi)容,六、作物育種學(xué)的內(nèi)容： 1、育種目標(biāo)的制訂及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的策略； 2、種質(zhì)資源研究； 3、選擇方法研究； 4、創(chuàng)造新變異的途徑、方法與技術(shù)； 5、雜優(yōu)利用； 6、性狀遺傳規(guī)律研究； 7、田間試驗(yàn)技術(shù)； 8、新品種的審定與與應(yīng)

5、用,1 作物育種學(xué)概念與內(nèi)容,一、作物育種學(xué)的性質(zhì)： 饒有興趣、值得研究、有許多未知區(qū)域有待探索，還不是一門很成熟的科學(xué)。 二、育種者成功的公式： 育種者成功的機(jī)會(huì)=育種者的理論基礎(chǔ)+材料基礎(chǔ)+付出的勞動(dòng)+機(jī)遇,2 作物育種學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)況,三、作物育種學(xué)發(fā)展的三個(gè)階段： 1、原始自發(fā)選種階段(無(wú)固定計(jì)劃，憑感觀選擇)； 2、計(jì)劃選種階段 選種方法為系統(tǒng)育種和雜交系譜法育種； 3、現(xiàn)代育種階段 方法多種多樣 4、不同作物所處的育種水平：有仍處在原始自發(fā)選種階段，如南瓜,2 作物育種學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)況,一、進(jìn)化的定義： 由原始植物演變成現(xiàn)在的植物，由野生植物演變成栽培植物即作物的過(guò)程稱之為進(jìn)化。 二、進(jìn)化

6、的基本因素 ： 變異、遺傳和選擇,3 進(jìn)化與育種的關(guān)系,三、三個(gè)基本因素的作用： 遺傳變異：內(nèi)因和基礎(chǔ)， 選 擇：進(jìn)化方向 理由： 1、變異性使得生物得以適應(yīng)新的環(huán)境。 2、遺傳性使得生物把已獲得的有利變異通過(guò)選擇鞏固起來(lái)并傳給后代,3 進(jìn)化與育種的關(guān)系,自然變異+人工變異 人工選擇+自然選擇,四、進(jìn)化類型,自然變異 自然選擇,自然進(jìn)化,人工進(jìn)化,3 進(jìn)化與育種的關(guān)系,作物進(jìn)化的一般模式: 漸變式和突發(fā)式,AA,重組與選擇,地理學(xué)分化,雜交,地理小種,自然加倍,AAAA,重組與選擇,地理學(xué)分化 雜交,地理小種,AA X,ZZ,AZ,AAZZ,二倍體化與分化,地理小種,3 進(jìn)化與育種的關(guān)系,4

7、遺傳學(xué)與育種學(xué)的關(guān)系,1、時(shí)間先后：育種研究先于遺傳研究。 2、遺傳與育種的關(guān)系：似父子關(guān)系。遺傳學(xué)研究滯后于育種學(xué)研究。 3、遺傳研究與育種研究層次比較： （1）過(guò)去100年，遺傳學(xué)研究是從高等生物低等生物，從宏觀微觀，而育種卻開始了微觀宏觀研究,2）遺傳學(xué)研究的三個(gè)層次即分子水平、細(xì)胞水平和個(gè)體群體水平。 a.分子水平。此水平上的問題解決得較多，較易闡明，諸如共用同一套定碼，遵從復(fù)制一轉(zhuǎn)錄翻譯模式。重復(fù)序列（內(nèi)含子）的存在及其與進(jìn)化程度的關(guān)系,4 遺傳學(xué)與育種學(xué)的關(guān)系,b.細(xì)胞水平 染色體組 單個(gè)細(xì)胞，此水平存在諸多問題,4 遺傳學(xué)與育種學(xué)的關(guān)系,c.個(gè)體群體水平。此水平上遺傳學(xué)研究進(jìn)行得

8、最不夠，方法亦很原始。相比前兩個(gè)層次，此水平是最難的，風(fēng)險(xiǎn)亦是最大的，到現(xiàn)在為止，還沒有人能從遺傳上闡明個(gè)體發(fā)育進(jìn)程中的基因活動(dòng)規(guī)律及不同個(gè)體的基因活動(dòng)情況間的相互關(guān)系。而現(xiàn)代育種卻主要在這個(gè)層次上進(jìn)行。因此有人認(rèn)為，在很大程度上，育種還是一門藝術(shù)，而不是一門科學(xué)，要使它變成一門科學(xué)，還要待到遺傳學(xué)解決個(gè)體、群體水平上的難題,4 遺傳學(xué)與育種學(xué)的關(guān)系,1、定義：品種是人類為滿足自己的需要，在一定的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)條件下創(chuàng)造出來(lái)的某種作物的一種群體， 2、品種必備的生物學(xué)特性： DUS，遺傳學(xué)上具有相對(duì)穩(wěn)定性(stability)，在形態(tài)學(xué)、生物學(xué)和經(jīng)濟(jì)性狀上具有相對(duì)一致性(uniformity)，與

9、同一作物的其它群體在特征特性有所區(qū)別即特異性(distinctness)。 3、經(jīng)濟(jì)學(xué)特性：作物品種是人工進(jìn)化的結(jié)果，是重要的生產(chǎn)資料，具有一定的適應(yīng)性、區(qū)域性，利用時(shí)間性。不同于植物分類學(xué)上的變種(variety)(其是自然選擇、自然進(jìn)化的產(chǎn)物,5 品種的形成與類別,4、作物品種在生產(chǎn)中的作用： （1）提高了單產(chǎn)。 （2）改進(jìn)了品質(zhì)。 （3）保持了穩(wěn)產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)。 （4）擴(kuò)大了種植面積。 （5）改善了耕作制度，提高了復(fù)種指數(shù)及勞動(dòng)生產(chǎn)率。 5、品種的必備條件：具備DUS外還必須滿足以下條件即符合生產(chǎn)要求；有直接利用價(jià)值；在生產(chǎn)上廣為種植，有法定身份,5 品種的形成與類別,5、品種的類型 地方

10、品種 改良品種 純系品種 無(wú)性繁殖系品種 雜種品種,5 品種的形成與類別,一、成就 1.種質(zhì)資源研究 2.育種途徑、方法與技術(shù) （雜優(yōu)利用，ms利用，倍性育種、非整倍體利用、花培，外源基因?qū)氲?6 育種成就與展望,3.目標(biāo)性狀得以改良，選育出了一大批新品種。 4.建立了多種良種繁育體系。 “四自一輔”（自選、自繁、自留、自用輔以調(diào)劑）“四化一供”（種子生產(chǎn)專門化，加工機(jī)械化，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，布局區(qū)域化，以縣為單位統(tǒng)一供種,6 育種成就與展望,二、展望 1.資源研究有待加強(qiáng)。 2.注重基礎(chǔ)理論和育種方法研究。 3.加強(qiáng)抗性、抗逆性育種及品質(zhì)育種。 4.注重育種的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)合，使育種工作

11、社會(huì)化、市場(chǎng)化。 5.建立更完善的良種繁育體系,6 育種成就與展望,1 作物育種目標(biāo)內(nèi)容 1、育種目標(biāo)的定義：在一定的綜合環(huán)境(自然、栽培、經(jīng)濟(jì)、人文)條件下，所要育成品種應(yīng)具備的哪些優(yōu)良的特征特性,第一章 育種目標(biāo)(Breeding Objective,2、確定育種目標(biāo)的作用： 確定育種方案的基礎(chǔ)，育種目標(biāo)發(fā)生偏差，會(huì)導(dǎo)致育種效率降低，育種的社會(huì)效果下降。 3、育種目標(biāo)的內(nèi)容：即生物學(xué)目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)，生物學(xué)目標(biāo)包括生物量，分配率和品質(zhì)，經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)則包括得益和利益,1 作物育種目標(biāo)內(nèi)容,4、生物學(xué)目標(biāo)(biological objective) 高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適應(yīng)性是育種的基本生物學(xué)目

12、標(biāo)。 （1）產(chǎn)量(yield)與產(chǎn)量潛力 提高產(chǎn)量潛力是育種者的目的。產(chǎn)量=生物量 *分配率 （2）生物量(bio-mass)與生物量潛力 生物量是由環(huán)境和遺傳因子共同決定的，一個(gè)品種的生物量總是一定的，但不一定能表達(dá)出來(lái)，育種者工作就在于通過(guò)育種手段，提高生物量潛力。所謂生物量潛力是指在適宜環(huán)境條件下的生物量。也就是潛在的生物量,1 作物育種目標(biāo)內(nèi)容,3）提高生物量潛力的途徑： a.改變或改進(jìn)季節(jié)適應(yīng)性，在農(nóng)業(yè)可接受的范圍內(nèi)擴(kuò)大生長(zhǎng)季節(jié)。 b.提高對(duì)不良環(huán)境因子的容忍能力。(早、寒、澇、熱、酸、堿、風(fēng)等)。 c.提高抗病蟲能力。 d.提高光合效率,1 作物育種目標(biāo)內(nèi)容,4）分配率(parti

13、tion) 分配率是控制產(chǎn)量的一個(gè)因子，等于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量除以生物量 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系：研究表明，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)降低 到還可以進(jìn)行生殖生長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生營(yíng)養(yǎng)向生殖生長(zhǎng)的補(bǔ)償，分配率提高,1 作物育種目標(biāo)內(nèi)容,5）產(chǎn)量育種水平與一些想法：產(chǎn)量是一復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)性狀，至今尚無(wú)明確的指標(biāo)和非常有效的選擇方法，也就是說(shuō)，產(chǎn)量育種還是處在一個(gè)比較低的理論水平上，很大程度上靠育種者的經(jīng)驗(yàn)。有人提出，高光效育種，株葉型育種，理想株型概念（Donald，1968）使生物產(chǎn)量和分配率都增至最大的株型。 (6) 品質(zhì)(quality) 品種品質(zhì)與產(chǎn)品質(zhì)量不是一回事，但有關(guān)聯(lián)，品種的品質(zhì)是產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)在品質(zhì)(因?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品可能因加

14、工而改進(jìn)或降低質(zhì)量)，育種者的任務(wù)是調(diào)整產(chǎn)品的潛在品質(zhì)，使之符合人類需求，品質(zhì)性狀可分為四組，即感官的、化學(xué)的、機(jī)械的、生物學(xué)的,1 作物育種目標(biāo)內(nèi)容,5、.經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)(Economical objective （1）定義：經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)簡(jiǎn)單的說(shuō)就是通過(guò)所育成品種所能獲得的社會(huì)效益和育種投資者所得的經(jīng)濟(jì)利益。 （2）經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)的基本要求：不同的國(guó)度，經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)有差異，但總體上都是以增加社會(huì)效益和育種投資者的經(jīng)濟(jì)利益為前提的。一個(gè)新品種的成功推廣必然會(huì)給社會(huì)的某一部人帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，然這種利益是非常廣泛分散的，經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)的確定是很困難的，由于育種常帶有很大的風(fēng)險(xiǎn)，因而投資者常非常謹(jǐn)慎選擇(指私營(yíng)者)，

15、經(jīng)濟(jì)學(xué)目標(biāo)常依育種投資者的目的和投資回報(bào)計(jì)算來(lái)確定,1 作物育種目標(biāo)內(nèi)容,一、原則 1.符合當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要和生產(chǎn)發(fā)展前景。 2.針對(duì)當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件、栽培水平及存在 的主要問題。 3.把生物學(xué)目標(biāo)具體落實(shí)到某些性狀上。 4.要考慮到品種(組合)搭配，考慮全年的經(jīng)濟(jì)收益 5.要符合育種經(jīng)費(fèi)來(lái)源單位的經(jīng)濟(jì)效益及總體社會(huì)效益,2 制訂育種目標(biāo)的原則與方法,二、方法 1.研究當(dāng)前推廣品種的優(yōu)缺點(diǎn)與系譜，針對(duì)性地提出改良措施。 2.注重品種(組合)的綜合性狀，選突出性狀。 3.研究主要性狀的遺傳規(guī)律和病蟲害及逆境的發(fā)生發(fā)展特點(diǎn)及規(guī)律，增加育種目標(biāo)的預(yù)見性。 4.研究當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件、栽培水平、生活經(jīng)

16、濟(jì)條件及發(fā)展前景與市場(chǎng)動(dòng)向，增加育種目標(biāo)的先進(jìn)性。 5.進(jìn)行成本一利益分析，提高育種目標(biāo)的可行性與實(shí)用性,2 制訂育種目標(biāo)的原則與方法,1）成本利益分析內(nèi)容：成本利益分析在作物育種方案中的地位越來(lái)越重要，育種者的產(chǎn)品(品種)要參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，必須要進(jìn)行利益成本分析，只有這樣，才不致于被市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)所淘汰。 （2）育種家?guī)?lái)的利益估算：新品種帶來(lái)的社會(huì)利益是毫無(wú)疑問的，但要正確估計(jì)出這種得益卻很困難(因?yàn)槔孢^(guò)于分散)，目前有兩種方法予以估算，即估計(jì)由于價(jià)格降低而使消費(fèi)者增加的額外收入和以生產(chǎn)者的目的為出發(fā)點(diǎn)，考慮能節(jié)約的土地材料、機(jī)械、勞力等。 （3）育種逐漸市場(chǎng)化：我國(guó)也可能會(huì)象西方國(guó)家一樣出現(xiàn)國(guó)

17、家和民間雙重并行之軌,也有可能實(shí)行植物品種權(quán)利(P-VR)，該權(quán)利賦予育種家在該品種上的“權(quán)利和所有權(quán)”即只有育種家本人(品種擁有者或單位)和其代理商才能生產(chǎn)和銷售該品種的種子,2 制訂育種目標(biāo)的原則與方法,4）期望利潤(rùn)估算：資金使用具有時(shí)間性，可由折現(xiàn)率度量。成本和收入之差即為凈現(xiàn)在值(NPV)，當(dāng)NPV0時(shí)，計(jì)劃才有意義，但由于現(xiàn)在人力過(guò)剩，NPV=0時(shí)仍有意義(因?yàn)槠涮峁┝司蜆I(yè)機(jī)會(huì))，也就是說(shuō)，當(dāng)NPV0時(shí)，該育種計(jì)劃就可進(jìn)行，0即不能進(jìn)行。 成本方面：人工、設(shè)備、土地、租金、地方稅、國(guó)家稅、動(dòng)力費(fèi)、雜支、股東利息。 收入方面：特許收入、種子銷售、其他酬金,2 制訂育種目標(biāo)的原則與方法,

18、第二章 作物的繁殖方式及品種類型 1 作物的繁殖方式 一、方式 self-pollination 1、有性繁殖 cross-pollination (sexual often-cross-pollination reproduction) self - incompatibility male sterility,vegetative propagation(營(yíng)養(yǎng)體繁殖) 2、 無(wú)性繁殖 （asexual reproduction） apomixis (無(wú)融合生殖)（apomixia,1 作物的繁殖方式,二、有性生殖（通過(guò)有性過(guò)程產(chǎn)生的雌雄配子結(jié)合(受精過(guò)程)而繁衍后代的形式） 此類作物依花器

19、構(gòu)造、開花習(xí)性、傳粉情況以及開花與環(huán)境條件的關(guān)系，可分為五類。 (一)自花授粉作物 又稱自交作物（autogamous species）同一朵花的花粉傳播到同一朵花的雌蕊柱頭或同株的花粉傳播到同株的雌蕊柱頭上都稱之為自花授粉（遺傳上的定義）。育種上定義為異交率小于5%（有人提4%）典型的應(yīng)小于1%。大麥、水稻、小麥、燕麥、豌豆、大豆、花生、煙草、亞麻均屬此類。 其花器和開花習(xí)性如下：雌雄同花，花瓣一般無(wú)鮮艷色彩，雌雄同期成熟，花開放時(shí)間短，花器保護(hù)嚴(yán)密，柱頭多不外露，外來(lái)花粉不易侵入,1 作物的繁殖方式,二)異花授粉作物(Allogamous species) 通過(guò)不同植株花朵的花粉進(jìn)行傳粉而

20、繁殖后代（遺傳上的定義 ），育種上定義為異交率50%，其分為三種類型： 1.雌雄同株異花 玉米、蓖麻 2.雌雄異株 大麻、蛇麻、菠菜、刁石柏 3.雌雄同花 自交不親和性如黑麥、白菜型油菜、向日葵、甘芋等 即屬于此類。 其花器特點(diǎn)如下：雌蕊比雄蕊長(zhǎng)，伸出花器，雌雄蕊不同期成熟；花瓣多有鮮艷色彩，分泌蜜汁，有香味，花器保護(hù)不嚴(yán)密，花粉多，容易飛揚(yáng)，開花時(shí)間長(zhǎng),1 作物的繁殖方式,三)常異花授粉作物(often cross-pollination crop) 異交率小于50%而大于5%的作物 如棉花、高梁、蠶豆、栗、甘藍(lán)型、芥菜型油菜等。 花器和開花習(xí)性特點(diǎn)：雌雄同花，花瓣多有鮮艷色彩，能分泌蜜汁，

21、雌雄蕊不等長(zhǎng)或不同期成熟，雌雄蕊外露率高，花開放時(shí)間長(zhǎng)，易接受外來(lái)花粉。 (四)自交不親和性(self-incompatibility) 具有完全花并可形成正常雌雄配子，但缺乏自花授粉結(jié)實(shí)能力的一種自交不育性。過(guò)去多把其歸在異花授粉范疇。如甘芋、黑麥、白菜型油菜、向日葵、甘藍(lán)、白菜、甜菜等,1 作物的繁殖方式,五)雄性不育（male sterility） 1、定義 ： 花粉敗育，但雌蕊具正常接受花粉能力的雄性不育性)。 2、類型： 雄性不育的類型很多可分為nucleic male sterility (N ms) , nucleo-cytoplasmic male sterility (N c

22、 ms)，cytoplasmic male sterility (C ms), genetic-environmental male sterility(G-E ms)(N-E ms(光敏、溫敏、光溫敏) NCEMS, CEMS)，此種特性在雜優(yōu)利用上有特殊意義，祥見雜優(yōu)利用章節(jié),1 作物的繁殖方式,三、無(wú)性繁殖（asexual reproduction） 1、定義：不通過(guò)有性過(guò)程即不通過(guò)雌雄配子核融合而產(chǎn)生后代的繁殖方式稱之為無(wú)性繁殖。 2、類型： （1）.營(yíng)養(yǎng)體繁殖(vegetative propagation) 定義：由營(yíng)養(yǎng)體繁殖的后代稱為營(yíng)養(yǎng)系或無(wú)性系(clone)。 （2）無(wú)融合生殖

23、（Apomixis, agamospermy） 定義：產(chǎn)生雌雄配子，但雌雄配子不發(fā)生核融合而產(chǎn)生后代的繁殖方式。 類型：孤雌、孤雄生殖、無(wú)孢子生殖，二倍體孢子生殖，不定胚生殖，半配生殖（棉花上），多胚生殖，無(wú)配子生殖 作用：即加快育種進(jìn)程和固定雜種優(yōu)勢(shì)。但實(shí)際上并不是所有無(wú)融合生殖都具備此二作用，實(shí)際上，具備固定雜利優(yōu)勢(shì)作用的無(wú)融合生殖類型很少，只有那些非減數(shù)分裂產(chǎn)物者,1 作物的繁殖方式,幾種無(wú)融合生殖的定義： 無(wú)孢子生殖（Apogamy）胚由非卵核發(fā)育。 無(wú)配子生殖（apospory）因大孢子母細(xì)胞或幼胚囊敗育而由胚珠體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂直接形成二倍胚囊。 二倍體孢子生殖（diplospor

24、y）由大孢子母細(xì)胞不經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂而進(jìn)行有絲分裂，直接產(chǎn)生二倍體胚囊而形成種子。 不定胚生殖(adventitious embryony )由胚珠或子房壁的二倍體細(xì)胞經(jīng)有絲分裂而形成胚、由正常胚囊中的極核發(fā)育成胚乳而形成種子（具體作用祥見雜優(yōu)利用章節(jié),1 作物的繁殖方式,四、判定作物繁殖方式的方法 判斷作物屬于何種類型的繁殖方式，通常要做以下工作： 1、研究花器構(gòu)造、開花習(xí)性、傳粉方式、花粉活力 2、隔離單株繁殖、強(qiáng)制自交 3、測(cè)定其自然異交率 4自然異交率測(cè)定常用標(biāo)志性狀法測(cè)定,1 作物的繁殖方式,一、自交的遺傳效應(yīng) 1.自交使雜合的基因型逐漸趨向純合 2.自交引起雜合基因型后代發(fā)生性狀分離

25、3.自交引起雜合基因型的后代生活力下降 二、異交的遺傳效應(yīng) 1.異交形成雜合基因型 2異交增強(qiáng)后代的生活力,2 作物繁殖方式與遺傳特點(diǎn)的關(guān)系,三、自花授粉作物品種的遺傳特點(diǎn) 自花授粉作物長(zhǎng)期靠自交繁殖，雌雄配子遺傳基礎(chǔ)相同，因而產(chǎn)生的合子是同質(zhì)結(jié)合體，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然選擇和人工選擇，保留下有利于種子生存的自交結(jié)實(shí)和自交不退化或退化緩慢的特性，歸納起來(lái)，自花授粉作物的遺傳特點(diǎn)有三： 1.表現(xiàn)型和基因型一致。群體內(nèi)個(gè)體間差異小(依地方品種、純系品種而異) 個(gè)體內(nèi)表現(xiàn)純合。 2.在一定時(shí)間內(nèi)和一定條件下其遺傳行為表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。 3.自交不退化或退化緩慢，雜交有優(yōu)勢(shì),2 作物繁殖方式與遺傳特點(diǎn)的關(guān)系,四、

26、異花授粉作物的遺傳特點(diǎn) 由于長(zhǎng)期的自由授粉，雌雄配子遺傳基礎(chǔ)不同，由此而產(chǎn)生的合子高度異質(zhì)(雜合)，群體內(nèi)個(gè)體間差異較大，個(gè)體內(nèi)表現(xiàn)異質(zhì)性，外觀上表現(xiàn)多樣性。其主要遺傳特點(diǎn)有三，即： 1.基因型與表現(xiàn)型不一致 2.后代總是出現(xiàn)性狀分離，遺傳行為不穩(wěn)定 3.自交導(dǎo)致生活力顯著衰退，雜交產(chǎn)生優(yōu)勢(shì),2 作物繁殖方式與遺傳特點(diǎn)的關(guān)系,五、常異花授粉作物的遺傳特點(diǎn) 由于常異花授粉作物表現(xiàn)自花授粉占優(yōu)勢(shì)，因此它的遺傳特點(diǎn)偏同于自花授粉作物，其偏度依異交率而定，異交率越低，偏向自花授粉作物的遺傳特點(diǎn)越多。主要特點(diǎn)如下： 1.主要性狀處在同質(zhì)結(jié)合的性態(tài)，即基因型表現(xiàn)型大體一致 2.自交退化現(xiàn)象不顯著。 3.自

27、交后代有分離性狀但不明顯，遺傳行為基本穩(wěn)定,2 作物繁殖方式與遺傳特點(diǎn)的關(guān)系,六、無(wú)性繁殖作物的遺傳特點(diǎn) 對(duì)營(yíng)養(yǎng)體繁殖作物而言，其遺傳特點(diǎn)可概述如下(無(wú)融合生殖的遺傳行為較復(fù)雜，不能概述成一種類型，這里暫不討論，放在雜優(yōu)利用中討論)。 1.表現(xiàn)型與基因型一致，且與母體相同。一個(gè)無(wú)性系內(nèi)的所有植株在遺傳基礎(chǔ)上都是相同的。 2.后代不分離、不退化(無(wú)突變發(fā)生、無(wú)性生殖時(shí)) 3.發(fā)生的體細(xì)胞突變(如芽變)能用無(wú)性繁殖法使之快速、穩(wěn)定的傳下去。 4.無(wú)性繁殖作物在進(jìn)行有性繁殖時(shí)，通過(guò)雜交育種，可得到優(yōu)良的雜合個(gè)體，通過(guò)無(wú)性繁殖法可使之成為新的無(wú)性系,2 作物繁殖方式與遺傳特點(diǎn)的關(guān)系,農(nóng)作物品種，一般都

28、有三個(gè)基本要求即distinctness, uniformity, stability (DUS)，依品種的遺傳基礎(chǔ)、繁殖方式、種子生產(chǎn)方法、育種特點(diǎn)和利用形式，可把作物品種分為三大類型。 一、自交系品種（純系品種）line cultivar 遺傳背景相同的（同質(zhì)純合型）、基因純合的一群植株。一般要求具有親本純合基因型的后代植株數(shù)在87%以上（即理論親本系數(shù)）。自花授粉作物的常規(guī)品種，異花、常異花授粉作物的自交系。 常用的育種方法：系統(tǒng)育種、雜交系譜法、誘變,3 作物的品種類型及特點(diǎn),二、雜交種品種hybrid cultivar (同質(zhì)雜合型) 品種群體的個(gè)體間基因型相同，但個(gè)體內(nèi)基因型高度雜

29、合。 常用育種方法：雜交系譜法培育自交系、利用ms、群體改良,3作物的品種類型及特點(diǎn),三、群體品種（population cultivar） 依遺傳組成不同，可分為異質(zhì)純合型、異質(zhì)雜合型 1.異質(zhì)純合型品種 品種群體由多個(gè)純系混合而成，個(gè)體內(nèi)的基因型是純合的，個(gè)體間可有差異。如自花授粉作物的地方品種，多系品種。 2.異質(zhì)雜合型品種 品種群體個(gè)體間差異存在，個(gè)體內(nèi)基因型雜合，如異花授粉作物的地方品種，綜合種，雜交合成的群體（composite cross population）、雙交種、三交種,3 作物的品種類型及特點(diǎn),五、遺傳組成不同的品種群體比較 類別個(gè)體間基因型 個(gè)體內(nèi)基因型 繁殖方式 遺

30、傳情況 育種方法 同質(zhì)純合 相同 純合自交為主 穩(wěn)定 系統(tǒng) ，雜交，誘變 同質(zhì)雜合 相同 雜合自交系或 無(wú)性穩(wěn)定 純系間雜交 有性不穩(wěn)，雜優(yōu)利用 無(wú)性繁殖 異質(zhì)純合 相同和相異并存 純合自交 穩(wěn) 定 系統(tǒng)，雜交，群體改良 異質(zhì)雜合 相異 雜合異交自交衰退，多種 異交(自由交配下） 群體表現(xiàn)穩(wěn)定,3作物的品種類型及特點(diǎn),一、種質(zhì)資源概念 一、定義：germplasm resources, genetic resources, gene resources 都是一個(gè)概念，是指具有不同種質(zhì)，可供研究和利用的各種生物類型，包括地方品種、改良品種、新選育的品種、引進(jìn)品種、突變體、野生種、近緣植物及人工創(chuàng)

31、制的植物類型。 基因庫(kù)，基因銀行(gene bank，gene pool)儲(chǔ)備的具有形形色色基因資源的各種材料。 種質(zhì)親代傳給子代的遺傳物質(zhì),第三章 種質(zhì)資源（Germplasm resources） 1種質(zhì)資源的重要性,二、種質(zhì)資源在作物育種工作中的重要性 1.已有種質(zhì)資源具有育種所需要基因的絕大多數(shù)，是現(xiàn)代育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有不同育種目標(biāo)所需要的多樣化基因，缺少種質(zhì)資源，新品種難以獲得。 2.不同品種資源分別具有特異基因，稀有種質(zhì)具有決定性作用。如：早熟、矮稈、抗性、優(yōu)質(zhì)基因的發(fā)現(xiàn)與利用 3.育種上大的突破性成就決定于關(guān)鍵性基因資源的發(fā)現(xiàn)與利用，如矮稈基因，矮腳南特、矮籽占，低腳烏尖，雄不

32、育基因，野敗胞質(zhì) 光敏不育基因 4.新的育種目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)決定于所擁有的基因資源,1種質(zhì)資源的重要性,一、vavilov 的起源中心學(xué)說(shuō) 1.內(nèi)容： 該學(xué)說(shuō)是vavilov經(jīng)過(guò)近20年的考察分析（1922-1938）工作得出的，該學(xué)說(shuō)1951年提出（發(fā)表在The origin ,variation ,immunity and breeding of cultivated plants上）,其要點(diǎn)如下：植物物種在地球上的分布是不平衡的，所有物種都是由多少不等的遺傳類型所組成，它們的起源是與一定的環(huán)境條件和地區(qū)相聯(lián)系的，凡遺傳類型有很大的多樣性而且比較集中、具有地區(qū)特有變種性狀和近親野生類型或栽培類型

33、的地區(qū)，即為起源中心。根據(jù)變異類型特點(diǎn)及近緣野生植物有無(wú)分為初生中心與次生中心,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,2.三個(gè)概念 起源中心：野生植物最先被人類栽培利用或產(chǎn)生大量栽培變異類型的比較獨(dú)立的農(nóng)業(yè)地理中心。 初生中心(Primary center of origin)：當(dāng)?shù)匾吧愋婉Z化的區(qū)域。 其有4個(gè)標(biāo)志（判定初生中心準(zhǔn)則）： 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,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,次生中心(Second center of origin)： 遠(yuǎn)離初生中心，在新的環(huán)境下通過(guò)雜交或突變而產(chǎn)生的新類型的地區(qū)。 同初生中心相比，其亦有4個(gè)特點(diǎn)： 無(wú)野生

34、祖先； 有新的特有類型（如高梁，初生中心在非洲，但在中國(guó)形成糯質(zhì)高梁，中國(guó)即為其次中心）； 有大量的變異； 有大量的隱性基因,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,3. vavilov學(xué)說(shuō)的出源 Vavilov的學(xué)說(shuō)在De candolle (1886)的觀點(diǎn)上發(fā)展起來(lái)的。De candolle通過(guò)植物學(xué)、歷史學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等方面的考證提出每一種作物都起源于一定的地點(diǎn)，且起源地廣泛分布于全世界。 4.vovilov的8個(gè)中心 vavilov1935年提出了8個(gè)起源中心，祥見P25,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,Vavilov的作物 起源8個(gè)中心示意圖,5. vavilov學(xué)說(shuō)的發(fā)展與補(bǔ)充 在vavil

35、ov學(xué)說(shuō)提出之后，不少學(xué)者對(duì)他的觀點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充和修正，有人主張用遺傳多樣性中心代替起源中心，用擴(kuò)散中心代替起源中心(其理由是遺傳多樣性中心。不一定就是起源中心，初生中心不一定是最多樣性的基因中心，次生中心有時(shí)比初生中心具有更多的特異種質(zhì))。以后A.C.zeven(1970)，如考夫斯基等提出了12個(gè)起源中心，并稱為12個(gè)大基因中心(megagene Center)祥見p26,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,6.vavilov學(xué)說(shuō)在作物育種上的意義 指導(dǎo)選擇優(yōu)良材料。起源中心存在著各種基因，且在一定條件下趨于平衡，與復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境建立了平衡生態(tài)系統(tǒng)，各種基因并存、并進(jìn)，從而使物種不至于毀滅，因此

36、在起源中心能找到所需的材料。 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。因此，可在起源中心得到抗性材料與恢復(fù)基因。 指導(dǎo)引種，避免毀滅性災(zāi)害,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,二、Harlan, J 的有關(guān)作物起源的觀點(diǎn) 1.中心和非中心體系(center and non-center system) 要點(diǎn)：農(nóng)業(yè)是分別獨(dú)立地開始于三個(gè)地區(qū)，存在著由一個(gè)中心和一個(gè)非中心組成的一個(gè)體系；在一個(gè)非中心內(nèi)，當(dāng)農(nóng)業(yè)傳入后，土生的許多植物物種才被栽培化，在非中心栽培化的一些主要作物可能在某些情況下傳播到它的中心。 Harlan的中心是農(nóng)業(yè)起源中心，它不同于vavilov的作物起源中心，他是從

37、人類文明進(jìn)程和作物進(jìn)化進(jìn)程在時(shí)間和空間上的同步和非同步角度上來(lái)說(shuō)明作物起源的,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,中 心 非 中 心 A1近東 A2非洲 B1中國(guó) B2東南亞 C1中美 C2南美,Harlan的三個(gè)中心非中心體系,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,2.地理學(xué)連續(xù)統(tǒng)一體學(xué)說(shuō) (Geographical continuum) 1975年，Harlan對(duì)他的中心非中心論進(jìn)行了修正，出了地理學(xué)連續(xù)統(tǒng)一體學(xué)說(shuō) 其要點(diǎn)如下：任何有過(guò)或有著農(nóng)業(yè)的地方，都發(fā)生過(guò)或正在發(fā)生著植物馴化和作物進(jìn)化，每種作物的地理學(xué)歷史都是獨(dú)特的，但作物的馴化、進(jìn)化活動(dòng)是一個(gè)連續(xù)統(tǒng)一體，不是互不相關(guān)的中心,2 作物的起源中

38、心學(xué)說(shuō)及起源地,其依據(jù)如下： 1、很難把起源中心說(shuō)成是相對(duì)小的范圍，明確的區(qū)域，進(jìn)化的開始階段就好象已散布到較大的或很大的地區(qū)，作物隨著人類遷移而遷移，并在移動(dòng)中進(jìn)化。 2、不存在具有突出進(jìn)化活力的8個(gè)或12個(gè)地區(qū)，東西兩半球都是發(fā)展農(nóng)業(yè)的一個(gè)地理學(xué)連續(xù)統(tǒng)一體。 3、野生祖先源，馴化地區(qū)，進(jìn)化多樣性地區(qū)三者間無(wú)必然聯(lián)系，有的只是二者或三者間的巧合而已。 三、論中心假想 依據(jù)地理學(xué)大陸板塊漂移理論提出，其認(rèn)為物種原來(lái)分布在整塊大陸的各部分上，由于大陸變化，而使之處在不同位置上，從而使得物種分布不平衡(各處的氣候條件發(fā)生變化,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,四、主要農(nóng)作物的起源地 水稻 中國(guó)* 印

39、度支那 西非 小麥 近東(2x 4x 6x) 中亞* 棉花 近東(2x) 印度(2x)中美州（陸地棉4x）南美西部(海島棉4x 中國(guó)*2x 玉米 中美州 大豆 中國(guó)(2x) 大麥 地中海東部，中國(guó)* 近東* 花生 南美中部(4x) 蕎麥 東亞(2x) 燕麥 伊比利亞（2x） 埃塞俄比亞（4x）歐州(6x)高梁 熱帶非州（2x） 黑麥 近東（2x） 豌豆 近東 (2x) 蠶豆 近東（2x） 小黑麥 墨西哥、 加拿大6x 中國(guó)8x,2 作物的起源中心學(xué)說(shuō)及起源地,一、地方品種在局部地區(qū)內(nèi)栽培的品種 多未年經(jīng)現(xiàn)代育種技術(shù)的改進(jìn)。其多有明顯的缺點(diǎn)和稀有有用特性。其適應(yīng)性強(qiáng)(指對(duì)本地條件)生產(chǎn)力較低，耐

40、肥力差，多有一技之長(zhǎng)。 二、主栽品種經(jīng)現(xiàn)代育種技術(shù)改良過(guò)的品種（自育或引進(jìn)的）。豐產(chǎn)性好、適應(yīng)性廣。 三、原始栽培類型具有原始農(nóng)業(yè)性狀的類型，多為現(xiàn)代栽培作物的原始種或參與種。其多有一技之長(zhǎng)，但不良性狀遺傳力高?，F(xiàn)在存在的已很少，多與雜草共生，如小麥的二粒系原始栽培種，一年生野生大麥。 四、野生近緣種作物的野生近緣種（多為雜草）。有一定的特有有用特性，如抗性，但不良特性居多，且難改造。 五、人工創(chuàng)造的種質(zhì)資源-雜交后代、突變體、遠(yuǎn)緣雜交、合成種等。具有一定的育種潛力,3 種質(zhì)資源的類別及特點(diǎn),六、Harlan的三級(jí)基因庫(kù) 1.初級(jí)基因庫(kù)(gene pool 1) 其內(nèi)各資源材料間能相互雜交，正

41、常結(jié)實(shí)，無(wú)生殖隔離。 2.次級(jí)基因庫(kù)（gene pool 2） 此類資源間的基因轉(zhuǎn)移是可能的。但存在一定的生殖隔離，雜交不實(shí)?；螂s種不育，必須借助特殊育種手段才能實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移。如大麥與球莖大麥。 3 三級(jí)基因庫(kù)（gene pool 3） 親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的類型。彼此間雜交不實(shí)，雜種不育現(xiàn)象更明顯,3 種質(zhì)資源的類別及特點(diǎn),一、種質(zhì)資源研究工作緊迫性 1.實(shí)現(xiàn)新的育種目標(biāo)必須有更豐富的種質(zhì)資源。 2.為滿足人類需求，必須不斷地發(fā)展新作物。 3.不少寶貴資源大量流失，急待發(fā)掘保護(hù)。 4.避免新品種遺傳基礎(chǔ)的貧乏，必須利用更多的種質(zhì)資源，克服遺傳脆弱性(genetic vulnerability,4 種

42、質(zhì)資源工作內(nèi)容,二、種質(zhì)資源的收集、保存 1 .收集方法 直接考察收集 征集 轉(zhuǎn)引 交換 2 保存方法 （1）種植保存 為保存種質(zhì)資源的生活力并不斷補(bǔ)充其數(shù)量,每隔一定時(shí)間種植一次,即種植保存。 （2）貯藏保存(低溫低濕) 短期庫(kù) (20 相對(duì)濕度45%) 中期庫(kù) (4 相對(duì)濕度45%) 長(zhǎng)期庫(kù) (-10 相對(duì)濕度30,4 種質(zhì)資源工作內(nèi)容,4 種質(zhì)資源工作內(nèi)容,離體保存 植物體的每一個(gè)細(xì)胞都具有全套遺傳信息，可用試管保存離體細(xì)胞。 基因庫(kù)技術(shù) 提取DNA DNA片段克隆化 大腸桿菌大量繁殖,三、種質(zhì)資源的鑒評(píng)定義：鑒定就是對(duì)育種材料作出客觀的科學(xué)評(píng)價(jià)。鑒定方法：依性狀、鑒定條件和場(chǎng)所分為 1

43、.直接鑒定(direct evaluation)和間接鑒定(indirect evaluation)。 根據(jù)目標(biāo)性狀的直接表現(xiàn)進(jìn)行鑒定謂之直接鑒定，根據(jù)與目標(biāo)性狀高度相關(guān)性狀的表現(xiàn)來(lái)評(píng)定該目標(biāo)性狀謂之間接鑒定，如小麥的面包品質(zhì)的鑒評(píng)。 2.自然鑒定和控制條件鑒定(誘發(fā)鑒定)，對(duì)病蟲害，抗逆性的鑒定。 3.當(dāng)?shù)罔b定和異地鑒定,4 種質(zhì)資源工作內(nèi)容,第四章 引種和選擇育種 1 引種與訓(xùn)化(introduction and domestication) 一、引種馴化與引種栽培 引種將外地(國(guó))的品種(系)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)證明適合本地區(qū)栽培后，直接引入并在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的方法(狹義)，或收集各種種質(zhì)資源

44、的手段及過(guò)程（廣義）。 引種馴化使外地或外國(guó)作物和品種經(jīng)選擇培育成本地推廣的作物品種的措施和過(guò)程。其特點(diǎn)是種子自產(chǎn)。 引種栽培引入外地或外國(guó)作物品種在本地栽培種植，其特點(diǎn)是不能自留種子如大麻、亞麻的南種北引,二、引種的意義 1.引進(jìn)新作物，直接改變了當(dāng)?shù)氐淖魑锝Y(jié)構(gòu)，改善了人民的生活，如蠶豆、芝麻、黃瓜、核桃均從西域引入中土（漢代），明朝從越南引入甘芋，清末引入陸地棉。 2.引進(jìn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種，大大提高了當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)量，如棉花（30年代從USA引入脫字棉、愛字棉、岱字棉15、40-50年代的地中海沿岸國(guó)家小麥品種的引入，小麥南大2419、中農(nóng)28、玉米中單2號(hào)，水稻汕優(yōu)2號(hào)的父本；農(nóng)墾58,1 引種

45、與訓(xùn)化,3.節(jié)省了大量的時(shí)間和人力、財(cái)力。 4.充實(shí)、豐富了當(dāng)?shù)氐挠N遺傳基礎(chǔ)，擴(kuò)大變異范圍。 5.利用生育期變化規(guī)律，提高了產(chǎn)量和效益，如南麻北種（增產(chǎn)甚多）。 6.為系統(tǒng)育種提供了寶貴的原始材料，因?yàn)榛虻谋磉_(dá)與環(huán)境條件有密切關(guān)系，在新的條件下一些原來(lái)沒有表現(xiàn)或表現(xiàn)不充分的基因型會(huì)顯示出來(lái),1 引種與訓(xùn)化,三、作物生態(tài)類型與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系 （一）幾個(gè)術(shù)語(yǔ) 1.Crop ecology研究作物與環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)。 2.Ecological factor對(duì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育有明顯影響和直接為生物所同化的因素。 3.Ecological Environment處于相互影響，相互制約的各種生態(tài)因子

46、的復(fù)合體。 4.Ecotope（生態(tài)地區(qū)）對(duì)某一生物具有大致相同的生態(tài)環(huán)境的地區(qū),1 引種與訓(xùn)化,5.Ecotype,ecological form一種生物在一定生態(tài)地區(qū)范圍內(nèi)，通過(guò)自然選擇和人工選擇形成與該地生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)要求相適應(yīng)的品種類型（群）。生態(tài)類型又可根據(jù)起主導(dǎo)作用的生態(tài)因子分為氣候生態(tài)型、土地生態(tài)型和共棲生態(tài)型。 6.Climate ecotype由日照、雨量、濕度、溫度等決定。 7.Soil ecotype由土壤物理化學(xué)性質(zhì)，PH、含水量、含鹽量、土壤微生物等決定。 mensal ecotype某種生物與其它生物（如病蟲害）間的不同的共棲關(guān)系，由此影響而形成的生態(tài)型。如病蟲害常

47、發(fā)生區(qū)有較強(qiáng)耐病、抗病類型,1 引種與訓(xùn)化,二)生態(tài)環(huán)境與作物生態(tài)類型間關(guān)系 1、作物生態(tài)類型形成于特定的生態(tài)環(huán)境，生態(tài)環(huán)境決定生態(tài)類型 2、典型例子： 我國(guó)華北北部的冬麥區(qū)的小麥生態(tài)類型春化階段長(zhǎng)，光照反應(yīng)敏感，分蘗力強(qiáng)，耐寒耐旱，南方麥區(qū)小麥春化階段短，光照反應(yīng)不敏感，不太耐寒、耐旱， 又如水稻原產(chǎn)低緯度地區(qū)，濕生、喜溫短日照，擴(kuò)散到高緯度地區(qū)后形成與當(dāng)?shù)厝照?，溫度、雨量相適應(yīng)的類型, 再如大麥,原產(chǎn)青藏高原區(qū)、近東地區(qū)，其日照強(qiáng)度大，日照時(shí)間長(zhǎng),其光合效率低,光合系統(tǒng)進(jìn)化慢，擴(kuò)散到內(nèi)地及美州、歐州后，其日照強(qiáng)度、時(shí)間值均比原產(chǎn)地區(qū)少，其光合效率就提高了（捕光能力上升了）形成了另外的類群,

48、1 引種與訓(xùn)化,三）生態(tài)區(qū)劃與生態(tài)類型在引種、育種上的意義 1.確定育種目標(biāo)的依據(jù)之一。研究所在地區(qū)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)類型有助于制訂明確的育種目標(biāo)，使育成的品種具備本地區(qū)生態(tài)類型所固有基本生態(tài)特性，以而使之穩(wěn)產(chǎn)。 2.引種工作的基本依據(jù)。劃分生態(tài)區(qū)和生態(tài)類型有助于引種成功。原產(chǎn)地生態(tài)區(qū)的生態(tài)環(huán)境和生態(tài)類型與本地生態(tài)環(huán)境，生態(tài)類型的差異的大小往往決定引種的成敗,1 引種與訓(xùn)化,四、引種的一般規(guī)律 1、氣候相似論要點(diǎn)： 地區(qū)之間，在影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要?dú)夂蛞蜃由?，?yīng)相似到足以保證作物品種相互利用成功。也就是說(shuō)，引和被引地區(qū)的氣候因子應(yīng)相似到使雙方的作物品種在對(duì)方都能正常生長(zhǎng)發(fā)育。如美國(guó)的棉花品種，意

49、大利的小麥品種在長(zhǎng)江流域，浙、鄂、川間的大小麥品種相互引種，青藏高原的大麥品種與北美品種可相互利用,1 引種與訓(xùn)化,2、緯度、海拔和引種的關(guān)系 緯度、海拔與氣候相關(guān)密切（溫度、日長(zhǎng)），實(shí)踐表明，緯度相近地區(qū)間引種易成功。氣象學(xué)研究表明，海拔每增加100米，相當(dāng)于緯度增加1度。因此可把引入和被引兩地此二因子綜合起來(lái)進(jìn)行考慮，用一氣候指數(shù)（climatic Index）來(lái)衡量?jī)傻氐臍夂蛳嗨菩浴?引地CI引入地CI 相互引種易成功,1 引種與訓(xùn)化,3.作物起源地與引種的關(guān)系 （1）起源于高CI值地區(qū)的作物多為長(zhǎng)日照作物如大麥、小麥，由低CI 高CI，熟期提早，產(chǎn)量性狀變劣，由高CI 低CI，熟期推遲

50、，產(chǎn)量性狀變優(yōu)。 （2）起源于低CI值地區(qū)的作物多為短日照作物如水稻、玉米、高梁，由低CI向高CI引，熟期推遲，產(chǎn)量性狀變優(yōu)，由高CI低CI，生育期變短，產(chǎn)量性狀變劣,1 引種與訓(xùn)化,五、引種的主要環(huán)節(jié)（四步曲） 1、.盡可能多地收集有關(guān)引種對(duì)象的資料 包括兩地的生態(tài)環(huán)境差異，品種生態(tài)型，選育歷史、主要遺傳特點(diǎn)，兩地的CI，日照，雨量、病蟲害等情況。 2、.進(jìn)行嚴(yán)格的檢疫（杜絕檢疫對(duì)象流入） 引種是傳播病蟲害和雜草的一個(gè)重要途徑，為了避免屬檢疫對(duì)象的病蟲害和雜草的流入，必須進(jìn)行檢疫,1 引種與訓(xùn)化,3.對(duì)引種材料做必要的選擇 常用的選擇方法有三，即： 去雜去劣 混合選擇 單株選擇,1 引種與訓(xùn)

51、化,4、做引種試驗(yàn) 必須做以下三個(gè)試驗(yàn)，即觀察試驗(yàn)、多點(diǎn)品比試驗(yàn)和栽培試驗(yàn)，一般以當(dāng)?shù)鼐叽硇缘牧挤N為對(duì)照種（CK）。 （1）觀察試驗(yàn) 小面積（2-3行）種植，初步鑒定出符合本地區(qū)生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)需求的材料，對(duì)個(gè)別優(yōu)異單株提供供系統(tǒng)育種之用 （2）多點(diǎn)品比（區(qū)域試驗(yàn)） 多點(diǎn)（5點(diǎn)以上）、二年以上品試，選拔出優(yōu)良品種。 （3）栽培試驗(yàn) 提出關(guān)鍵性栽培措施，克服控制其不良性狀在本地的表現(xiàn)，提高其利用價(jià)值,1 引種與訓(xùn)化,一、概念 依育種目標(biāo)，對(duì)自然變異材料進(jìn)行個(gè)體選擇（單株、單穗、單鈴、單粒），由此育成新品種的方法謂之選擇育種，又稱系統(tǒng)育種或純系育種。又叫系統(tǒng)育種（Line Pedigree Bre

52、eding） 純系育種（Pure Line Breeding,2 選擇育種（Breeding by Selection,2二、變異的類型與原因 1、分為可遺傳變異和不可遺傳的變異，遺傳變異又分為人工創(chuàng)造的變異和自然變異。 、變異的原因 基因突變 （1）自然變異 染色體畸變 原有微小差異的積累 天然異交 人工雜交 （2）人工創(chuàng)造的變異 人工誘變 （3）不能遺傳的變異 環(huán)境條件變化不導(dǎo)致遺傳基礎(chǔ)變化,2 選擇育種,三、選擇的遺傳學(xué)原理 1、變異和選擇的關(guān)系 育種實(shí)踐和遺傳學(xué)研究表明，變異是選擇的基礎(chǔ)，遺傳是選擇的保證，因?yàn)橹挥性诖嬖谧儺惖那闆r才能進(jìn)行選擇，只有當(dāng)變異能遺傳給后代選擇才有效。為什么有

53、些變異可遺傳給后代而另有一些性狀變異不能傳給后代？如何判定可遺傳的變異，提高選擇效果，這是遺傳學(xué)家和育種工作者非常重視的問題,2 選擇育種,2、基因型、表現(xiàn)型、環(huán)境三者之間關(guān)系 （1）選擇與變異、遺傳的關(guān)系： 變異是選擇的基礎(chǔ)，遺傳是選擇的保證。 （2）人工選擇的目的： 多是根據(jù)表現(xiàn)型來(lái)進(jìn)行的，而育種的最終目標(biāo)是選出符合人類需要的基因型而不是表現(xiàn)型,2 選擇育種,3）基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系： 有聯(lián)系但不是一碼事，有些性狀的變異具有高的傳給后代的能力，有些變異則不能。因遺傳背景變化而產(chǎn)生的變異可以傳給后代，因環(huán)境條件影響所致的差異則不能傳給后代。 （4）基因型、表現(xiàn)型、環(huán)境的關(guān)系： 基因型決定性狀

54、發(fā)育的潛勢(shì)，環(huán)境決定發(fā)育的可能途徑或表現(xiàn)值，表現(xiàn)型則是最終結(jié)果。 基因型 + 環(huán)境 + G E 互作表現(xiàn)型 G + E + G EP 由表現(xiàn)型反推基因型不一定正確，為此必須了解不同性狀的表型遺傳能力（heritability,2 選擇育種,3、遺傳力與選擇效果 定義：衡量遺傳和環(huán)境影響對(duì)表型總變異所起作用的相對(duì)重要性即遺傳力，有H2B和H2N，H2R(Broad heritability, Narrow heritability, Realized Heritabitity )。 遺傳力和選擇（效果）的關(guān)系可概括成： （1）h2決定選擇效果。 （2）h2決定選擇方法和選擇時(shí)期。 （3）h2可用

55、來(lái)預(yù)測(cè)選擇響應(yīng)（在一定選擇強(qiáng)度下，子代比親代可能改進(jìn)的數(shù)量）。 R選擇響應(yīng)（遺傳獲得量）=h2S選擇強(qiáng)度,2 選擇育種,4.Johannsen ,W.L的純系學(xué)說(shuō)（1903年） 品種遺傳基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、一致性總是相對(duì)的，變異總是絕對(duì)的，丹麥植物學(xué)家Johannsen W.L它以菜豆Princess為材料對(duì)此問題做了數(shù)年研究，得出了兩點(diǎn)結(jié)論即純系學(xué)說(shuō) （1）在自花授粉作物原始品種群體中，通過(guò)個(gè)體選擇繁殖，可以分離出許多純系。所謂純系是指自花授粉作物一個(gè)純合體自交產(chǎn)生的后代，又叫同一基因型個(gè)體群。 （2）在同一純系內(nèi)繼續(xù)選擇無(wú)效，因?yàn)橥患兿祪?nèi)各個(gè)體的基因型相同，其表現(xiàn)出的差異為非遺傳因素所致，故選

56、擇無(wú)效。 Johannsen ,W.L純系學(xué)說(shuō)的局限性： 其在理論上是正確的，但由于遺傳基礎(chǔ)的穩(wěn)定性是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的，隨著時(shí)間的推移，任何一個(gè)純系都會(huì)變得不純（突變，天然異交，微少差異的積累），差異一旦出現(xiàn)，繼續(xù)選擇仍然有效,2 選擇育種,四、選擇的方法與方式 （一）方法 1、個(gè)體選擇（一次個(gè)體，多次個(gè)體選擇） 2、混合選擇（一次混合，多次混合選擇） 3.配子選擇法選擇 4.定向連續(xù)選擇 5.歧化選擇(disruptive selection) 6.輪回選擇（群體改良選擇） 7.集團(tuán)混合選擇法 8.SSD(Single seed descent)選擇,2 選擇育種,一次個(gè)體個(gè)體選擇示意圖

57、,* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *,第一年,選擇優(yōu)良單株,第二年,第三年,第四年,分株種植，選擇優(yōu)良株系,ck,ck,ck,分株系種植，選擇優(yōu)良品系,分品系種植（鑒定圃,當(dāng)選優(yōu)良品系,多次個(gè)體選擇示意圖,* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *,選擇優(yōu)良單株,種成株系，優(yōu)系中選優(yōu)株,種成株系，優(yōu)系中選優(yōu)株,種成株系，優(yōu)系中選優(yōu)株,種成株系，選擇優(yōu)系,產(chǎn)量初級(jí)試驗(yàn)

58、（鑒定圃,ck,ck,ck,ck,ck,第一年,第四年,第五年,第七年,第三年,第二年,種成株系，優(yōu)系中選優(yōu)株,ck,第六年,當(dāng)選品系,* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *,原始品種,混合選擇種,對(duì)照種,混合脫粒,第二年,第一年,新品種,一次混合選擇法示意圖,比較鑒定,原始品種,* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

59、 * * * * * * * * * * * * * *,ck,混系繁殖,原始品種,對(duì)照品種,改良混合選擇品種,改良混合選擇法示意圖,* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *,* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *,混合脫粒,混合脫粒,第一輪混合選擇種,第二輪混合選擇種,原始品種,原始品種,多次混合選擇法示意圖,對(duì)照品種,對(duì)照品種,第一輪混合選擇種,新品種,多次定向選擇示意圖,平均數(shù)變 標(biāo)準(zhǔn)差不變,左端,右端,歧化選擇示意圖,新群體,平均數(shù)不變 標(biāo)準(zhǔn)差增大,二）

60、方式 1.順次選擇每次按一個(gè)性狀選擇，直到達(dá)目標(biāo)后再選另一性狀。 2.獨(dú)立淘汰選擇同時(shí)選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的性狀，但對(duì)每個(gè)性狀的選擇是獨(dú) 立，只有當(dāng)各個(gè)性狀都達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才入選 3.指數(shù)選擇同時(shí)選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的性狀，但每個(gè)性狀的選擇不是獨(dú)立進(jìn)行的，而是根據(jù)待選性狀的綜合值來(lái)決定取舍,2 選擇育種,五、影響選擇效果的諸因子 遺傳學(xué)研究表明，以下因子影響選擇效果，為了提高選擇效果，育種工作者必須圍繞這些因子做文章。 1.群體的遺傳組成（決定群體中期望基因型的頻率） 2.群體大小（決定期望基因型絕對(duì)數(shù)量） 3.性狀的遺傳特點(diǎn)（包括h2 ，GE大?。Q定選擇方法、時(shí)期、強(qiáng)度與可靠性）。 4.選擇