作物育種學(xué)-緒論精講

作物育種學(xué)內(nèi)容作物育種學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)作物育種學(xué)發(fā)展品種的概念和作用我國作物育種的成就如何學(xué)習(xí)作物育種學(xué)？現(xiàn)代農(nóng)作物生產(chǎn)的主要投入要素

當(dāng)今世界提高糧食產(chǎn)量的主要因素是什么？

水、肥、病蟲害控制、品種外因和內(nèi)因

水

肥作物增產(chǎn)的環(huán)境因素

病蟲害

品種

作物本身的遺傳潛力1.作物育種學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)1.1什么是作物育種？作物育種學(xué)是以研究作物經(jīng)濟(jì)性狀遺傳改良為目的的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科,是研究選育和繁殖農(nóng)作物優(yōu)良品種的理論與技術(shù)的科學(xué)（研究選育和繁育新品種理論與技術(shù)的科學(xué)）。Cropbreedingistheartandscienceofchangingheredityofcropstoimprovetheireconomicutilitytoman.1.2作物育種的主要任務(wù)發(fā)掘,研究和利用各有關(guān)作物種質(zhì)資源；選育適于不同地區(qū)生產(chǎn)發(fā)展需要的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆、熟期適當(dāng)、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)良品種、雜交種以及新作物；提供數(shù)量多,質(zhì)量好,成本低的生產(chǎn)用種；并在推廣新品種的過程中，不斷地保持和提高其種性，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)用種良種化，種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。1.3作物育種的主要內(nèi)容育種目標(biāo)的制訂及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的相應(yīng)策略種質(zhì)資源的搜集,保存,研究評價,利用及創(chuàng)新選擇的理論與方法，人工創(chuàng)造變異的途徑,方法及技術(shù)雜種優(yōu)勢利用的途徑與方法目標(biāo)性狀的遺傳、鑒定及選育方法作物育種各階段的田間試驗(yàn)技術(shù)新品種的審定、推廣和種子繁育等1.4作物育種的意義到2030年，我國糧食單產(chǎn)要求比現(xiàn)在（290公斤/畝）提高45%～50%。要求全國主要農(nóng)作物品種更換4～5次。提高作物產(chǎn)量的諸項(xiàng)農(nóng)業(yè)技術(shù)措施(如品種，肥料，灌溉，栽培技術(shù)等)中，良種的貢獻(xiàn)占30%--60%。我國目前只占30%左右。從作物生產(chǎn)成本上看，種子的成本投入只占5-10%左右。

1.4作物育種的意義選育和推廣農(nóng)作物良種是從根本上改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的有效途徑。

成績：“雙低”油菜，高油玉米，

問題：南方早秈，優(yōu)質(zhì)小麥選育和推廣農(nóng)作物良種還是增強(qiáng)作物抗病蟲能力和抗逆性、減少產(chǎn)量損失，并進(jìn)一步提高對養(yǎng)分資源利用效率的有效途徑。每年因病蟲草鼠害造成的產(chǎn)量損失達(dá)10%以上(棉鈴蟲，玉米病毒病，小麥紋枯病等)旱、澇、鹽堿地占全國耕地面積的一半以上我國磷肥、鉀肥資源十分短缺

1.4作物育種的意義育種材料和方法上的創(chuàng)新及應(yīng)用能夠帶動育種水平上的突破。

“矮孟?！保?B/1R小麥親本，水稻“野敗”不育系，玉米Mo17自交系

雜種優(yōu)勢利用－20世紀(jì)農(nóng)業(yè)上的

“曼哈頓工程”造就現(xiàn)代種子企業(yè)的核心關(guān)鍵技術(shù)

隆平高科

登海種業(yè)四倍體小麥（AABB，AAGG）HMW--GS的SDS圖譜1--7為四倍體小麥（染色體組為AABB）8--15為提莫菲維小麥（染色體組為AAGG）袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司（隆平高科）緊緊圍繞新時期農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，遵循“創(chuàng)造無限、惠及人類”的經(jīng)營理念，致力于雜交水稻、雜交辣椒、雜交棉花、雜交玉米、雜交油菜和優(yōu)質(zhì)西甜瓜、蔬菜新品種（組合）的選育創(chuàng)新、快速擴(kuò)繁和推廣銷售。截止2011年底，總資產(chǎn)達(dá)到18億，銷售收入突破12億元。山東登海種業(yè)股份有限公司是著名的玉米育種和栽培專家李登海研究員創(chuàng)建的農(nóng)業(yè)高科技企業(yè)。公司注冊資本8800萬元，2005年4月18日，公司向社會公眾發(fā)行股票2200萬股，在深圳證券交易所中小企業(yè)板成功上市。雜交玉米之父身價超11億（2005-04-20）

隨著登海種業(yè)前日在中小板的上市，李登海，這位與世界“雜交水稻之父”袁隆平并稱為“南袁北李”的“雜交玉米之父”第一次被資本市場衡量出身價，并以超過11億的紙上財富，超過袁隆平。

據(jù)悉，作為中小板和詢價發(fā)行以來的第一高價發(fā)行股，登海種業(yè)前日上市后最高攀至25.76元，全天成交均價24.36元，收盤23.91元。僅以收盤價計(jì)算，李登海的紙上財富已達(dá)到11.84億元。2.作物育種學(xué)發(fā)展人類的祖先對植物個體進(jìn)行選擇通過長期自然選擇和人工選擇，野生植物逐漸形成作物，并為人類提供足夠的食物選擇和雜交等與進(jìn)化的關(guān)系（1859-1876）達(dá)爾文在《物種起源》（1859）和《植物界異花受精和自花受精的效應(yīng)》（1876）中所闡明的選擇和雜交等與進(jìn)化的關(guān)系，對以后的育種工作有深刻影響孟德爾定律的重新發(fā)現(xiàn)（20世紀(jì)初）孟德爾定律的重新發(fā)現(xiàn)，使植物育種進(jìn)入一個新的階段。約翰遜的純系學(xué)說（1903）約翰遜的純系學(xué)說不僅為純系育種奠定了理論基礎(chǔ)，也為區(qū)分遺傳變異和環(huán)境變異提供了有力的論據(jù)。綠色革命

20世紀(jì)60年代中期在發(fā)展中國家興起的，以采用農(nóng)作物高產(chǎn)良種為中心的一場技術(shù)革命，其主要內(nèi)容是大規(guī)模地推廣矮稈、半矮稈、抗倒伏、產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣的小麥和水稻等作物優(yōu)良品種，并配合灌溉、施肥等技術(shù)的改進(jìn)。這一農(nóng)業(yè)技術(shù)革命使農(nóng)業(yè)取得了革命性的進(jìn)展，因而被譽(yù)為“第一次綠色革命”。

墨西哥從1960年推廣矮稈小麥，在短短3年時間達(dá)到了占種植面積的95%，總產(chǎn)接近200萬噸，比1944年提高5倍，并部分出口。印度實(shí)施綠色革命發(fā)展戰(zhàn)略，1966年從墨西哥引進(jìn)高產(chǎn)小麥新品種，同時增加了化肥、灌溉、農(nóng)機(jī)等投入，至1980年促使糧食總產(chǎn)量從7235萬噸增到1.5萬噸，翻了一翻，由糧食進(jìn)口國變?yōu)榧Z食出口國。年份70年代80年代末畝產(chǎn)量135公斤221公斤增長率63%推廣綠色革命國家的水稻畝產(chǎn)量變化到1995年，發(fā)展中國家種植小麥1億hm2，其中60%采用綠色革命的研究成果。世界人口人均耕地谷物總產(chǎn)上世紀(jì)初16億0.56hm25.33億噸1987年50億0.29hm218.8億噸綠色革命帶來的變化

1985年至1987年間人均占有糧食由246公斤增至380公斤。1960年至1985年期間糧食增長率達(dá)2.6%，高于人口增長率。雜交水稻1964年，袁隆平在安江農(nóng)校稻田發(fā)現(xiàn)水稻雄性不育株，為雜交水稻研究邁開了第一步；1970年，袁隆平的助手李必湖在海南發(fā)現(xiàn)了“野敗”，為實(shí)現(xiàn)秈型雜交稻“三系”配套立了大功；1987年李必湖的助手鄧華鳳發(fā)現(xiàn)了“安農(nóng)S—1光敏不育系”，為雜交稻由“三系法”過渡到“兩系法”，為實(shí)現(xiàn)秈粳亞種間雜交優(yōu)勢利用創(chuàng)造了重要條件。生物技術(shù)與育種

1983年第一例轉(zhuǎn)基因植物問世。1998年，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積達(dá)到2780萬公頃，1999年增至3990萬公頃。1999年美國60%以上的大豆已為轉(zhuǎn)基因大豆，轉(zhuǎn)基因棉花占全美植棉面積的30%--50%，轉(zhuǎn)基因玉米占玉米總面積的33%，其中抗除草劑大豆、抗蟲玉米、抗蟲棉花為大宗產(chǎn)品。抗蟲棉主要為單價（Bt）抗蟲棉和雙價（Bt/CpTI）抗蟲棉3.品種的概念和作用品種（cultivar）：

人類在一定的生態(tài)條件和經(jīng)濟(jì)條件下，根據(jù)自己的需要所選育的某種作物的某種群體；該群體具有相對穩(wěn)定的遺傳特性。即該群體在生物學(xué)，形態(tài)學(xué)及經(jīng)濟(jì)性狀上是相對一致的，并以此與同一作物的其他群體相區(qū)別。這種群體在相應(yīng)地區(qū)和耕作條件下種植，在產(chǎn)量，抗性，品質(zhì)等方面都能符合生產(chǎn)發(fā)展的需要。3.1作物品種的概念品種是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料品種不是植物分類的單位品種具有區(qū)域性品種具有時間性特異性（distinctness）一致性（uniformity）穩(wěn)定性（stability）簡稱作物品種的“DUS”

3.2作物品種的三個基本要求或?qū)傩?.3優(yōu)良品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用大幅度提高單位面積產(chǎn)量從根本上改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)減輕和避免自然災(zāi)害的損失擴(kuò)大作物的種植地區(qū)促進(jìn)耕作制度改革和復(fù)種指數(shù)提高促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展，提高勞動生產(chǎn)率提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益4.我國作物育種的成就4.1我國作物育種工作的主要成就搜集、保存了大量品種資源，并進(jìn)行了初步鑒定，研究和利用選育出一大批農(nóng)作物新品種大力普及、推廣良種，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益逐步建立和健全了主要作物的品種區(qū)域試驗(yàn)、品種審定和良種繁育體系水稻育種成就：三系法雜交水稻的研究兩系法雜交水稻的研究超級育種研究玉米育種成就：種質(zhì)的開拓創(chuàng)新轉(zhuǎn)基因工程

小麥育種主要成就：種質(zhì)資源的創(chuàng)新小麥雜種優(yōu)勢的利用優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效小麥新品種的選育雜交玉米雜交旱稻轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與抗蟲楊樹轉(zhuǎn)基因大豆與煙草對育種工作者提出的挑戰(zhàn)現(xiàn)代作物品種要適應(yīng)現(xiàn)代栽培條件的要求現(xiàn)代作物品種要適應(yīng)現(xiàn)代化收獲的要求現(xiàn)代作物品種要抗逆境現(xiàn)代作物品種要優(yōu)質(zhì)今后展望進(jìn)一步加強(qiáng)品種資源工作積極開展育種理論方法的研究以常規(guī)育種為基礎(chǔ)，積極探索新的育種途徑和技術(shù)加強(qiáng)育種策略研究，改革育種機(jī)構(gòu)、體制。擴(kuò)大育種規(guī)模，改進(jìn)育種手段，增加應(yīng)變能力，加速新品種選育進(jìn)一步健全、完善區(qū)域試驗(yàn)、品種審定及良種繁育體系和制度，加強(qiáng)種子立法工作改變重量輕質(zhì)的觀念，把量中求質(zhì)放在重要的地位加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，引進(jìn)高新技術(shù)

5、如何學(xué)習(xí)作物育種學(xué)？

作物育種變異遺傳選擇變異自然變異人工創(chuàng)造的變異引種（拿來主義）選擇育種（靠天吃飯）雜交育種（自力更生）雜種優(yōu)勢利用誘變育種倍性育種遠(yuǎn)緣雜交育種根據(jù)變異的來源不同形成了不同的育種方法利用鏈霉素誘變獲得小麥不育系

可育穗不育穗細(xì)胞工程細(xì)胞和組織培養(yǎng)（細(xì)胞工程）原生質(zhì)體培養(yǎng)及體細(xì)胞雜交（細(xì)胞工程）染色體操作（染色體工程）重組DNA及轉(zhuǎn)基因技術(shù)（基因工程）根據(jù)變異的來源不同形成了不同的育種方法質(zhì)量性狀遺傳（簡單）數(shù)量性狀遺