作物育种学（刘裕强）第四章 引种与选择育种.ppt

刘裕强刘裕强 理科楼理科楼A508 A508 第四章 引种与选择育种 一、引种和驯化的概念： 1、广义的引种：指从外地或外国引进新植物、新 作物、新品种、品系以及供研究用的各种遗传资源 材料。生产上的引种：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。 2、驯化：人类对植物适应新的地理环境能力的利 用和改造。 第一节 引种和驯化 “引种和驯化的关系” 引种是驯化的前提，没有引种，便无所谓驯化; 驯化是引种的 客观需要, 没有驯化, 引种便不能彻底完成使命。引种和驯化 既有联系又有区别，是一个整体的两个方面。 1、引进适宜栽培的作物，丰富了我国的作物种类 及种质资源类型。 目前我国的主要栽培植物大约有600种，大约有近300种原产我国，另一半， 即约300多种是陆续从国外引进的；我国现有栽培蔬菜约209种，原产于我国 只有41种。苹果、葡萄、甜橙、番木瓜、芒果、石榴、核桃、香蕉、菠萝、 草莓、甘薯、马铃薯、蚕豆、黄瓜、番茄、向日葵、可可、咖啡、烟等都是 因为历史上的国外引种。 2、引进综合性状好, 适应性强的作物优良品种, 经试验示范后，可在生产中直接利用，有效地提 高我国的作物产量和品质，并能迅速产生经济效 益。 二、引种的意义： (一)引种的气候相似性原理 理论要点: 原产地区与引进地区之间，影响作物 生产的主要因素，应尽可能相似，以保证品种互相 引种成功的可能性。 二、引种的基本原理 1、一般来说，生态条件相似的地区引入品种是易于成功的。 生态条件：是指与作物品种形成及生长发育有密切关系的环 境条件。生态条件可以分为若干类生态因子，如气候生态因 子、土壤生态因子等。 2、在相同生态型之间相互引种比较容易成功，不同生态型 之间相互引种有一定的困难。 生态型是指在同一物种变种范围内，在生物学特性、形态特 征等方面均与当地的主要生态条件相适应，遗传结构也基本 相似的作物类型。作物生态型按生态条件可分为气候生态型 、土壤生态型和共栖生态型。如籼稻、粳稻。 (二) 引种的生态条件和生态型相似性原理 三、影响引种成功的因素 (一)温度: 一般来说，温度升高能促进生长发育，提早成熟； 温度降低，会延长生育期。小麦 (二)光照: 植物对光照长短和强弱反应有的比较敏感，有的比 较迟钝。 (三)纬度: 在纬度相同或相近地区间的引种，易获成功. (四)海拔：海拔每升高100m，日平均气温要降低0.6，因此, 同一纬度不同海拔高度地区引种要注意温度生态因子。 (五)栽培水平、耕作制度、土壤情况: 引入品种的原栽培、耕 作、土壤等情况与引入地区相似时，容易成功。 (六)植物的发育特性: (六)植物的发育特性: 在植物的发育过程中，存在着对温度、日 照反应不同的发育阶段，即感温(春化)阶段和感光阶段。 1、感温阶段:植物要求有一定温度、水分、空气、营养物质等条 件的总体作用。其中，温度条件起着主导作用。根据植物通过 感温阶段所需温度和时间不同，可将其分为四种类型。 (1)冬性类： 05、3070d； (2)半冬性类： 315、2030d； (3)春性： 520、315 d； (4)喜温类： 2030、57 d。 (1) 长日照作物：这类作物在通过感光阶段时，要求日照时间 在12 h以上，而且光照连续时间越长，就越能迅速通过感光 阶段,使抽穗、开花时间提早。当日照时间在12 h以下时， 就不能通过感光阶段，导致抽穗开花时间推迟，甚至不能抽 穗成熟。 (2) 短日照作物：这类作物要求在12 h以下的日照日照时间越 短，黑暗时间越长，感光阶段通过就越快，它们的抽穗开花 期也就越早，而在长日照条件下，则不能通过感光阶段。 (3) 中间性作物：对日照长短要求不严格，反应不敏感，日照 长短对抽穗开花影响不明显。 根据作物对光照长度的要求不同，可分为三种类型： 2、感光阶段：通过感温阶段后，作物就会立刻进入感光 阶段，在此阶段光照和黑暗条件起着主导和决定性作用 。 1、原产高纬度地区的品种引到低纬度地区种植 2、原产低纬度地区的品种引至高纬度地区种植 3、高海拔地区的冬作物品种引到平原地区种植 平原地区冬作物品种引到高海拔地区种植 4、冬播区的春性品种引到春播区作春播 长江流域蚕豆-西藏春播（日照强 早 粒重增加） 春播区的春性品种引到冬播区作冬播 （光照不足、迟熟、 冻害） (一)低温长日性作物的引种规律 四、作物引种后的生长变化规律 1、原产高纬度地区品种引到低纬度地区种植 2、原产低纬度地区品种引至高纬度地区种植 3、高海拔地区的品种引到平原地区种植 4、平原地区的品种引到高海拔地区种植 （二）高温短日性作物的引种规律 五、引种的基本步骤 引种计划的制定和引种材料收集 引种材料的检疫 引种材料的试验鉴定和评价 (一)引种计划的制定和引种材料收集 引入品种材料时，首先从生育期上估计哪 些品种类型能适应本地自然条件和生产要 求，然后确定从哪些地区引种和引入哪些 品种。 (二)引种材料的检疫 引种往往是传播病、虫、草害的一个主要途径。如棉花的枯 、黄萎病都是随国外的引种传入的，此外还有甘薯的茎线虫 病和根腐病。因此，对引入材料要严格检疫，及时清除杂草 杂物。 甘薯的根腐病甘薯的根腐病 1观察试验：将引入的少量种子与当地推广的优 良品种进行比较。 2品种比较试验和区域试验：对于在观察试验中 获得初步肯定的品种进行试验。 3栽培试验：对已确定引入的品种进行栽培试验 (三)引种材料的试验鉴定和评价 六、引种实践 (一)水稻引种： 由南向北引种时，选择早稻早熟品种、中熟品种 或对短日照品种反应迟钝的品种比较容易成功。 北方水稻引至南方时，因遇高温和短日照，使发 育加快，抽穗期提早，生育期缩短，导致减产。宜引 晚熟品种，但一般不能进行引种生产。 将北方的冬小麦引至南方，由于气温偏高日照 变短，往往不能顺利完成感温阶段，导致成熟 期延长，甚至不能抽穗结实 。 将南方的弱冬性小麦品种引种到华北地区，因 越冬前就通过了感温阶段，抗寒性降低，易发 生冻害，不能安全过冬。 北方的春小麦品种的感温阶段短，且要求范围 较宽，适应性强。把它向南引至广东、海南岛 和西藏高原等地，均获得了成功。 (二)小麦引种 南方大豆引至北方，由于日照增长而延迟开 花，但能正常成熟，所以饲料大豆南种北引易 成功。北方大豆引至南方，由于日照缩短而促 其生长发育加快，植株变小，成熟提早，产量 降低，引种价值不大。 玉米、高粱、麻类作物均属短日性作物，它们 引种规律同水稻、大豆。 (三)大豆引种 七、植物驯化的原理和方法 (一)风土驯化学说及驯化方法 1、基本原理: 生物体与其赖以生存的环境之间存在着对 立统一的关系，其核心内容是改造植物的遗传保守特性， 使其适应新的环境。 2、具体做法: 选用植物遗传不稳定、最易动摇的材料作为风土驯 化材料， 采用逐步迁移办法,使其达到驯化的效果。 (二)其他植物引种驯化理论和驯化方法 “生态因子季节节律同步论”；“顺应与改造相结合”理论； “直播育苗、循序渐进、顺应自然、改造本性”的方法； 地理生态生物学特性综合分析法”；“生境因子分析法” 等。 第二节 选择育种 选择育种（breeding by selection）:是指对现有品种群体中出 现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。选择育种 又称系统育种（pedigree breeding method）；对典型的自花 授粉作物又可称为纯系育种（pure line breeding）。选育的 要点是：根据既定的育种目标，从现有品种群体中选择优良 个体，实现优中选优和连续选优。这是作物育种中最基本的 ，简易、快速而有效的途径。 自然变异优中选优 培育新品种 (一)作物品种自然变异现象和纯系学说 一、选择育种的基本原理 作物品种在一定的时间内具有相对的稳定性。但随 着外界环境条件的不断变化而产生的突变(包括碱 基替换、颠换或内源转座子跳跃而导致的碱基重排 )或自然杂交等原因，不断地出现自然变异。因此 ，品种的稳定性是相对的。 纯系学说的主要内容： 1、在自花授粉作物原始品种群体中(各纯系的混合群体)，通过单株选择繁殖， 可以分离出若干个不同的纯系，并且这样的选择是有效的。 2、从同一纯系内继续选择是无效的，因为同一纯系的不同个体的基因型是相同 的，它们之间的差异由环境因素所引起的，是不能稳定遗传的。 能遗传 不能稳定遗传遗传 纯系学说 1、自然异交引起的基因重组。 2、在自然环境条件下，引起作物基因型发生 改变，产生变异。 3、新育成品种群体中的变异。 (二)作物品种自然变异的原因 二、选择育种的方法及程序 1、系统选择育种； 2、混合选择育种； 3、混合选择育种方法的拓展 集团混合选择育种 改良混合选择 （一）系统选择育种 株行比较实验 原始品种群体 品系比较实验 区域实验种子田生产实验 大面积推广 各株种子分别种植成行（系），以原品种为对照行，选择优良株行（系） 当选的各株行（系）的种子分别脱粒 当选的各单株的种子分别脱粒 选择优良单株， 各系种子分别种于小区，设对照小区，进行有重复的实验， 选择优系 当选品系的种子 各系同时进行区试，试种和繁殖 经审定合格的品系成为品种 图4-1 纯系（系统）育种程序 纯系育种或称系统育种，是通过个体选择，株行试验和品系比较试验到新品 种育成一系列过程 （二）混合选择育种 原始品种群体 经混选群体 繁 殖 选择优良而一致的个体，混合脱粒 经混选混合脱粒的种子 经混选的改良群体 与原品种比较试验 经比较确比原品种优越的混选群体的种子 所繁殖的优质种子 原始品种群体 大面积推广 混合选择育种程序 1、集团混合选择育种程序 经比较表现优良的集团种子 原始品种群体 原品种集团2 繁殖种子 集团1集团3 大面积推广 所繁殖的优质种子 各集团与原品种的比较试验 经分别混合选择的不同类型的种子 按类型分别混合选择、分别脱粒 集团混合选择育种程序 （三）混合选择育种的拓展 2、改良混合选择育种 原品种群体 个体选择、分别脱粒 当选个体的种子 系行种植鉴定 分系鉴定 经鉴定合格的各系 分别收获混合脱粒 改良群体与原品种比较试验 表现较优越的群体收获脱粒 原品种改良群体 繁殖推广 改良混合选择育种程序 三、目标性状的鉴定评价 1.直接鉴定和间接鉴定 直接鉴定就是对被鉴定的性状直接进行鉴定。 但对一些生理生化特性往往不易进行直接鉴定或鉴定 方法较麻烦，可根据与目标性状有高度相关的性状表 现来鉴定该目标性状。如抗旱、耐寒 田间鉴定就是将试验材料种于大田，进行各种性状的直接鉴 定。如利用自然田间条件对作物的抗虫性进行鉴定，又如作 物种子纯度的大田鉴定。但品质性状及一些生理生化指标则 需要在实验室内进行。如利用改良聚丙烯酰胺凝胶电泳法测 定大豆种子贮藏蛋白的含量、DNA指纹鉴定玉米杂交种纯度 、电导率法鉴定黄瓜品种的耐热性等都需要在实验室进行。 田间鉴定和实验室鉴定各有优缺点，有些性状需要田间鉴定 与实验室鉴定结合进行。 2.田间鉴定和实验室鉴定 3.自然鉴定和诱发鉴定 对生物胁迫和非生物胁迫的抗（耐）性，如在试验田里经常 反复出现，则可就地直接鉴定试验材料的抗（耐）性；否则 ，就必须人工创造诱发条件，如人工造成干旱、水涝、冷冻 、病虫害等条件，进行抗旱性、抗淹性、抗寒性、抗病性、 抗虫性等诱发鉴定。在诱发鉴定时，要注意创造合适的诱发 条件。若条件过严，则所有材料都严重受害；若条件过宽， 所有材料受