作物育种教案

育育 种种 学学 部部 分分 绪绪 论论 计划学时 2 学时 属累计学时 31 32 学时 教学目的 让学生了解作物育种和良种繁育学的概念及任务 我国作物育 种工作和良种繁育工作的主要成就 掌握优良品种在农业生产中的作用 教学重点 作物育种和良种繁育学的概念及任务 掌握优良品种在农业生 产中的作用 教学难点 我国作物育种工作和良种繁育工作的主要成就 教学方法 讲授法 教学过程 A 组织教学 B 讲授新课 一 作物育种和良种繁育的概念及任务 1 概念 作物育种和良种繁育学是研究选育和繁育作物优良品种的理论与 技术的科学 2 任务 研究改良遗传性状的基本规律 搜集创造和研究育种资源 培育 优良品种以及生产优良种子 实现品种良种化 种子标准化 充分发挥优良品 种的增产性能 3 育种和良种繁育的关系 是作物育种过程中两个连续的阶段 当良种选育成功后 必须有计划地 系统地进行良种繁育工作 以保证良 种种子及时 大量地满足农业生产发展需要 而在良种繁育过程中 又会从中 选出新的变异类型 从而推动育种工作的进一步发展 4 与其它学科的关系 作物育种和良种繁育学是一门涉及面很广 综合性 很强的科学 如 生物进化论是作物育种的基本理论 生物进化的三大要素 变异 遗传 选择是作物育种工作中创造 稳定 选择优良变异的主要理论依据 作 物育种学又称为人工进化的科学 遗传学是作物育种的重要基础理论之一 根据作物遗传变异的规律 可以提高育种工作的预见性和科学性 作物生态学 是制定育种目标 进行品种资源搜集 研究和引种的重要理论之一 另外随着 抗性育种 品质育种 株型育种日益受到重视 育种工作者还要熟悉植物学 生物化学 植物生理学 植物病理学 农业昆虫学 农业气象学 作物栽培学 等方面的知识 近几年 由于育种方法已发展到诱变育种 倍性育种 体细胞 突变 细胞杂交 基因工程等水平 这就要求育种工作者还要熟悉分子生物学 生物物理学和细胞学等 在对育种结果进行分析时 还要能应用数理遗传学和 生物统计学等知识 二 良种在农业生产中的地位和作用 良种是指优良品种和优良种子两种含义 地位表现在 良种是农业生产上 重要的生产资料 是扩大再生产的物质基础 农作物都是靠种子繁殖 没有种 子就无法进行再生产 生产实践证明 优良品种在一定的环境中 可以充分利用有利的自然条件 和耕作条件 克服各种不利的因素 发挥良种增产 优质 抗逆性强 适应性 广等作用 具体表现在 1 提高产量 据联合国粮食组织统计 近 25 年来 世界粮食产量翻了一番 75 来自提 高单产 其中种子的增产作用就占 30 35 而且随着生产条件的改善和种 子技术的发展 种子的作用将更为重要 优良品种一般丰产潜力较大 如 近几年在楚雄中海拨地区推广的滇粳优 1 2 号 合系系列 楚粳系列等优良品种都表现出高产 500 600 公斤 亩 的特性 从而保证了我州粮食生产的稳定 2 改进产品品质 如 优质玉米品种的选育提高了籽粒蛋白质和赖氨酸含量 显著提高了饲 用价值 三低 低芥酸 亚麻酸和硫代葡萄糖甙 油菜品种的选育 甜菜 甘蔗和各种水果的含糖量的选育 使产品品质得到明显的提高 促进了我国由 数量农业向质量农业的转变 也适应了国际和国内市场的需求 3 增强抗逆性 保证稳产 优良品种对减轻或避免某些自然灾害和抵抗病虫害方面造成的损失有着特 殊的意义 如 南方稻区育成的矮秆水稻品种 对台风引起水稻倒伏所造成的 损失有所减轻 杂交玉米新品种的育成对减轻西南地区大小斑病 黑穗病的为 害有很重要的作用 北方育成的大批小麦抗锈病品种 在提高产量上也有明显 效果 4 扩大栽培区域 选育适应性广的作物品种 可使作物的栽培区域不断扩大 如 玉米原产 南美洲 是喜温作物 由于育成了早熟 抗寒 高产的杂交种 使加拿大的玉 米向北扩张了 150 公里 而在法国 50 年代玉米只在南部和西南部种植 现 已延伸到北部和西南部 面积扩大了 7 倍 由粮食进口国转为出口国 在我国 水稻向北扩张 也是由于采用了抗寒 早熟的优良粳稻品种 并配合相应的栽 培管理措施 使北纬 50 度的黑龙江省很多地区成功地成为了水稻高产地区 5 改革耕作制度 增加复种指数 随着人口的增加 耕地面积不断减少 解决粮食生产的途径之一就是要提 高复种指数 这就要选育在熟期 株型 抗性 长势等方面与之相适应的新品 种 才能获得理想效果 如 西南地区推行的小麦 玉米 甘薯耕作制度 对 小麦 玉米不仅要求适宜的熟期 株叶型 还要求玉米在小麦共生期内苗势强 对栽培管理要求地弹性大 否则便达不到高产 稳产的要求 三 我国作物育种工作的现状与成就 建国以来 我国作物育种和良种繁育式作取得了很大的成绩 通过地方品 种评选 新品种选育和杂种优势利用 主要农作物品种一般更换了 4 5 次 每 次品种更换都使产量有较大的增长 目前 各种农作物良种面积占总面积的 90 以上 其主要成就体现在三个方面 1 品种资源的征集 保存 研究和利用工作 我国地跨寒 温 热三带 分布着各种作物类型和野生植物类型 为发挥 这些资源的作用 50 年代 在全国范围内开展了品种资源的征集 保存 研 究和利用工作 已收集了 50 种作物近 20 万份珍贵的品种资源 79 年中国农 科院又补充了 10 万多份 同时还通过多种途径从国外引进农作物种质资源 7 万多份 有的在生产上直接利用推广 有的用来培育新品种或作为遗传育种研 究材料 近年来 对野生大麦 野生稻 野生大豆和小麦的近缘野生种等进行 了搜集 研究和利用 发现了不少珍贵稀有的资源材料 如 小麦太谷核不肓 水稻光敏核不肓 兼抗 4 5 种病的水稻新材料等等 对提高作物肓种水平 提 高品质 抗病性和丰产性有重大意义 2 在优良品种的选育和育种新技术的应用 建国 50 多年来 我国在粮 棉 油 麻 药等方面的品种选育工作取得了 很大进展 据不完全统计 1949 1985 年 全国 40 多种作物育成并用于生产 的品种 3400 多个 在优良品种的选育方面 突出表现在 1 我国是世界上选育和推广矮秆稻种最早的国家 水稻的矮杆肓种早在 1956 年便通过系统肓种的方法 肓成了第一个矮杆品 种矮脚南特 同年 通过杂交方法以选育矮杆稻种的研究也在我国兴起 60 年代后 南方各省育成了一批高产稳产的矮杆品种 如 珍珠矮 矮南早 1 号 先锋 1 号 广陆矮 4 号等 代替了原有的高杆品种 从而解决了当时高杆品种 不耐密植和高肥 易倒伏减产等问题 据大面积统计 矮杆品种比高杆品种增 产 30 40 左右 2 水稻杂种优势利用居于领先地位 60 年代推广玉米杂交种 使玉米单产提高了 1 5 倍 之后相继在高梁 油 菜等异花授粉作物上利用杂种优势获得成功 在 1973 年在水稻上实现了 三 系 配套 在理论上修正了 水稻是自花授粉作物 杂交没有优势 的观点 从而使水稻产量得到大幅度提高 此项成果在国际上居于领先地位 3 在诱变育种技术的应用上发展较快 诱变育种是指利用物理和化学的方法诱发作物产生变异 然后从变异群体 中选择符合育种目标的个体 进而育成新世界品种的方法 其中 用射线诱变 进行育种的方法 称为辐射育种 用化学药剂诱变进行育种的方法 称为化学 诱变育种 我国开展辐射育种比较晚 但进展快 效果较好 据 1987 年统计 当时我 国育成品种数居世界各国辐射诱变品种 247 585 个 的首位 4 生物技术在育种中的应用得到迅速发展 随着生物技术的迅速发展 组织培养技术和遗传工程等在育种工作中的应 用越来越普遍 组织培养技术是应用无菌操作的方法 培养植物的一个离体器 官 组织或细胞 并控制其生长发育的一门技术 它可为现代育种创造新的变 异体 脱毒原种 繁殖体及从远缘种 属中导入优良基因提供可能和条件 在 组织培养工作方面 70 年代以来 在水稻 玉米 甘蔗 甜菜 烟草等作物 的花粉单倍体植株在我国首先培育成功 不少已选育成品种在生产上应用 目 前 我国组织培养技术在原生质体培养 体细胞杂交 突变体筛选 去除病毒 次生代谢物发酵生产等方面都有了进步 这些发展基本与国际潮流相吻合 在 这个领域 我国的研究成果正跻于世界先进行列 遗传工程就是对遗传物质进行直接操纵 改组 重建 实现遗传性定向改 造的技术 它既可在染色体水平上进行 称为染色体工程 也可在基因水平上 进行 称为基因工程 染色体工程是对细胞中的染色体进行有目的有计划的添 加 消除 代换使其重组 以达到消除不利性状 增添有利性状的目的 基因 工程是目前研究的主要方向 它是把生物细胞中的 DNA 提取出来 在体外经 过切割 搭配 重组 然后再导另一物种的细胞中 整合到基因组中的技术 以达到改变生物细胞遗传结构 使之产生有利性状的目的 另外 随着我国航空事业的不断发展 航天育种技术也越来越受到育种学 家的重视 这是因为航天育种可缩短育种周期 通过传统技术培育出一个新品 种平均需要 10 年左右的时间 而航天育种只需 5 年左右的时间 另外在太空 中植物基因变异率高 能够更快得到有利于人类的变异品系 如 太空黄瓜亩 产比普通黄瓜高 20 口感好 抗病性强 6 远缘杂交育成了生产上有用的新物种 在远缘杂交方面 找到了能有效克服杂交不孕性的方法 如 生物技术 诱变技术的应用等 选出了一些生产上有用的且有推广价值的优良品种 如 小偃麦 小冰麦 小黑麦等良种已在生产上推广应用 在蛋白质含量 饱满度 结实率 发酵性能 抗逆性等方面有了很大进展 在西南高寒山区种植很受欢 迎 3 在良种繁育技术方面 在良种繁育技术方面 找到了很多有效的加速良种繁育的技术措施 近十 年来 北方的夏播作物和春麦及各省的水稻等利用冬 春季南繁 南方的春性 冬麦和油菜进行北繁 此外还利用单株留种 剥蘖分植等技术措施提高繁殖系 数 这对加速良种繁殖 迅速推广良种 保持良种优良特性 起到了很大的促 进作用 C 小结 作物育种和良种繁育学的概念及任务 掌握优良品种在农业生产 中的作用 第一章第一章育种目标和品种资源育种目标和品种资源 第一节第一节 品种和品种标准品种和品种标准 计划学时 2 学时 属累计学时 33 34 学时 教学目的 让学生掌握品种的概念 了解品种标准的内容和作用 掌握育 种目标的内容和制定的原则 教学重点 品种的概念 品种类别 育种目标的内容和制定的原则 教学难点 种子和品种的概念 品种标准的内容 教学方法 角色互换法 教学过程 A 组织教学 B 复习提问 C 讲授新课 一 品种的概念及类别 古代劳动人民在长期生产实践中探索到种子的奥秘 掌握其作物种子的选 留技术 由此创造了许多新品种 一 概念 作物品种是人类在一定的生产和经济条件下 根 据需要而创造的作物群体 它包含了三个方面的内容 1 品种是人类长期劳动的产物 人类为满足生活的需要 挑选野生植物经长期的栽培 驯化和人工选择选 育而成的产物 2 品种应具备遗传稳定性和形态一致性 品种是具有一定经济价值的生产资料 而在作物生产上是以群体为单位生 产的 因此无论种植面积大小 品种必须具有相对稳定的遗传性 同一品种必 须保持生物学和形态学上的相对一致性 在生产上才有利用价值 3 品种的适应性有地区性 品种是在一定的生态环境和栽培条件下选育而成的 因此每个品种主要的 特征特性都是适应某个一定栽培地区的环境条件和耕作制度的 注意 品种和植物学上的种是不同的概念 种是植物学上的分类单位 品 种是育种学上的概念 是农业生产上特有的术语 用来区分同一作物不同类型 的特有名称 如 楚粳 17 号和合系 22 号在生产上是两个不同品种 但在植物 学上同属于禾本科 稻属 稻种 二 类别 1 地方品种 农家品种 是在一定地区内 经过长期选择和培育而成的 品种 对当地的生态条件和生产条件具有最大的适应性 农家品种一般是同若 干不同类型组合成的复杂群体 可用作选育磨擦品种的原始材料 2 改良品种 是育种工作者通过科学的育种方法培育而成的品种 有突出 的优良综合性状 可大幅度提高产量 品质和抗性 当前生产上广泛应用的都 是这一类品种 3 杂交种 指根据杂种优势的原理 选用父母本杂交产生的杂交种 F1 代 三 品种标准 所谓标准是指衡量事物的准则 在现代化农业生产中 农业标准化是一个 重要的组成部分 其中最重要的是实现种子标准化 这是因为种子是最基本的 生产资料 是获得高产 优质的前提 种子标准化的具体内容包括了品种标准化和种子质量标准化两方面 所谓 品种标准化是指大田推广的品种必须符合选育单位制定的品种标准 一 品种标准的概念及内容 1 概念 品种标准就是对某个品种的主要特征特性及栽培要点进行准确的 说明 作出科学的技术规定 简单的说就是衡量某个品种的生产用种是否达标 的准则 2 内容 以具体材料说明 1 品种来源 2 品种的植物学特征及生物学特性 植物学特征指从外表观察得到的形态特征 如株高 株型 穗型 粒型 叶形 叶色等 生物学特性指在一定生态条件下的生长发育特性 如熟期 丰 产性 抗逆性 呼吸强度 对光照的反应 蛋白质含量等 3 生产性能 4 栽培技术要点 注 如果是杂交种还要说明制种技术 二 品种标准的作用 以课本第 13 14 页进行讲解 第二节第二节 育种目标育种目标 一 育种目标的意义 育种目标就是对新品种性状上的具体要求 也就是在一定的自然 栽培和 经济条件下 要选育的品种应该具有那些优良的特征特性 国内外育种实践证明 育种目标的正确与否 关系到能不能选育出好的品 种 是育种成败的关键 在进行育种工作之前 要制定好明确的育种目标 有 了明确的育种目标 才能有目的的搜集原始材料 有计划地选用亲本 恰当地 确定育种方法 选择方向及选择标准 可见 育种目标是育种工作的依据和指 南 二 育种目标的内容 农业现代化对品种的要求是 一 高产 高产是农作物育种的首要目标 根据育种实践 高 产品种应具有合理的株型和良好的光合效率 1 株型 合理株型是高产品种的基础 近年来国内外比较重视两个 重要因素 矮秆和叶片的合理配置 1 矮秆 矮秆品种的选育是株型改良的重要指标 矮秆品种抗倒伏 适 合于合理密植 还能提高经济系数 即收获指数 经济产量 生物学产量 有 效地利用肥 水 提高同化物质转化成经济产量的效率 丰产潜力大 但并不是越矮越好 因为株高的改变会影响品种群体与环境和品种群体内 部个体之间的关系 如果处理不当 不会得到高产 一般认为 水稻品种以 90 100 cm 小麦以 70 90 cm 玉米以 120 150 cm 比较理想 如果过矮 会造 成叶片丛生 互相遮蔽 带来严重缺点 2 叶片配置 指叶形 叶色 叶姿 叶片大小和叶片分布等的合理配置 合理的叶片配置能形成良好的株 叶形态结构 有利于群体通风透光 提高光 能利用率和便于光合产物的运转 提高营养物质积累 增加产量 2 高光效率 合理株型是高产品种的形态特征 高光效率是高产 品种的生理原因 高光效率品种表现为有较强的能力合成碳水化合物和其他营 养物质 并将其更多地运转到籽粒中 而呼吸消耗较低 从高光效率育种的角 度 可将决定产量的几个因素归纳如下 经济产量 光合能力 光合时间 光合效率 呼吸消耗 经济系数 以上前三项的乘积 反映了作物光合作用的总产物 这些产物一部分被呼 吸消耗 剩下是生物学产量 在生物学产量中又只有一部分形成人类所需要的 产品 即经济产量 可见 高产品种应选择光合性能好 光合时间长 光能利 用率高的品种为目标 鉴定高光效率品种的标准是 形态特征上有矮秆 叶片上举 色深 分布 合理 绿叶时间长等 生理特性有光补偿点低 二氧化碳补偿点低 光呼吸少 光合产物运转率高 对光不敏感等 二 稳产 稳产的品种对不良的自然条件和病虫害都有较强的抗性 抗性的范围较广 如抗病虫 抗寒 抗旱 耐湿 耐瘠等特性 可分为以下两方面 1 抗病虫性 病虫害的危害是高产和稳产的严重威胁 在大量 施用农药 造成环境污染的情况下 选用抗病虫品种显得较为重要 目前以选 育对多种病害都具有抗性的品种为育种方向 2 抗逆性 指 对不良的自然 栽培条件有抗逆性性 如抗 寒 抗旱 耐湿 耐瘠等特性 我省的耕地大部分分布在半山区 山区和高寒 山区 这些地区气候条件 土壤条件十分复杂 不少地区有明显的旱季和雨季 且常受寒流的侵袭 土壤肥力低 需要选育抗寒 抗旱 耐湿 耐瘠的品种 以适应不良的生态条件 三 优质 随着生活水平的提高 农业生产也由过去的 数量农业 转为 质量农业 品质育种成为重要的目标 突出表现在改良加工品质和营养品质两方面 营养 品质指农产品营养成分和含量 加工品质指农产品直接或间接地影响其加工工 业产品的产量 质量和生产成本的品质特征 目前 国内外在高产品种突破后 出现了以提高禾谷类作物蛋白质和敕氨 酸含量为主的营养品质育种 在蔬菜瓜果类作物上则提出以保健 美容 有药 用价值 抗癌 抗衰老 降血压等 为主的营养品质育种 通过改良使作物增 加营养成分 而降低有毒物质 如 油菜品种的芥酸和亚麻酸 高梁品种的单 宁 烟草品种的焦油等 这些物质如果含量高 会影响影响人身体健康 另外 为使农产品经过加工形成产品进入国际市场 也必须重视加工品质 如 棉花品种的纤维长度 细度 强度 光泽等性状 会影响纺织工业的产量 品质和生产成本 小麦籽粒的蛋白质 面筋含量和质量会影响食品工艺 粮料 作物的含糖量 油料作物的含油量 甘薯品种的切干率等会影响加工的产量和 质量 四 早熟 随着耕作制度改革 复种指数提高和作物栽培区域扩大 由于早熟品种可 以克服连作的季节矛盾 缩短套种作物的共生期 缓和争肥 争水 争光的矛 盾 避免灾害或减轻受害程度 早期育种已成为国内外普遍重视的课题 我省 高海拔地区无霜期限短 一些地区又常有周期性的低温冷害 选用生育期短的 高产品种就可避免或减轻其危害 农作物的早熟品种能不能高产 是一个有争论的问题 一般认为早熟品种 与高产有矛盾 所以各地适宜的成熟期决定于当地无霜期和复种指数 以充分 地利用当地的光 热资源 避开或减轻自然灾害 又能适于当地耕作制度 不 宜片面地强调早熟 才能获得高产 五 适应农业机械化 随着农业生产现代戏化的进展 农作物的栽培 管理和收获必将逐步实现 机械化 以提高农业劳动生产率 所以育种工作应在高产的基础上 选育适合 于机械化生产的新品种 要求新品种既有良好的丰产性 又有适应于机械化生 产的性状 如水稻 小麦品种应该是株高一致辞 株型 紧凑 茎杆坚韧不倒 伏 生长整齐 成熟一致 不易落粒 才能适应于机械化栽培和收获 综上所述 优良品种应具有的优良性状是 1 对当地条件有较大适应性 表现丰产性 2 对当地的不利条件有一定的抗御能力 表现稳产性 3 品质优良 营养价值高 4 栽培管理容易 低成本 5 适应机械化作业 三 制定育种目标的一般原则 一 适应当前农业生产的需要 预见农业生产发展的前景 制定育种目标应根据本地当前农业生产实际情况及经济需要而定 但育成 一个品种需要一定时间 品种推广后在生产上也需要保持合作一定的年限 因 此 在制定育种目标时既要解决当前的主要矛盾 以必须预见到品种育成时的 生产水平和各种条件的特点 这样新育成的品种才不会赶不上时代的要求 才 可避免 品种育成之日就是淘汰之时 的命运 目前从农业生产发展上看 不仅要选育适应当前大面积生产急需的品种 而且还要预见农业生产近期的发展 选育矮杆 抗病 抗逆性强 不易落粒和 品质优良 丰产潜力大的品种 以适应于在较高肥力条件下栽培和机械化作业 二 根据当地的自然 栽培条件 分清主次 抓住主要矛盾 品种具有地区性 品种的丰产潜力只有地适宜的自然条件和栽培条件下才 能充分发挥获得高产 因此 在制定育种目标时 应充分考虑当地的有利条件 和不利条件 抓住主要矛盾 在解决主要矛盾的基础上解决其它矛盾 如 在高产育种中 水稻 小麦等作物的品种应选用穗重型品种 分蘖力 中等 穗大粒多粒重 还是选用穗数型品种 分蘖力强 成穗率高 就需要 根据当地的自然气候和栽培条件对植株的高度和产量因素进行分析 然后明确 选育的目标 一般在肥力条件高 生长季节常有大风雨 种植密度过大易倒伏 和孳生病虫害的地区 应选用穗重型品种 在病虫害种类多 流行严重的地区 就要首先抓早熟 抗病虫能力强的品 种 这样才能保证丰产丰收 可见 要选育一个十全十美的品种是不可能的 只有抓住主要矛盾 集中 力量解决好 在此基础上再兼顾次要矛盾 才能获得适合于当地推广的优良品 种 三 育种目标要明确 并落实到性状上 育种目标必须对所城解决的问题及其影响因素 进行具体分析 明确育种 目标 确定新选品种的具体特征特性 不能笼统地提高产 早熟 抗病等 如 早熟不是越早越好 而要根据当地自然条件和耕作制度 确定品种的 生育期 明确多少天才好 高产要对产量因素具体落实 明确应选育留的性状 及其具体要求 如水稻 小麦的产量因素是穗数 每穗粒数和千粒重构成 若 要选育一个亩产 600 650 公斤的水稻新品种 就应具体提出株高 每亩基本 苗数 单株分蘖成穗数 每穗平均粒数 千粒重等指标 抗病性的选育要求不 但要明确哪种常发病 而且应落实到抗哪几种生理小种 D 小结 育种目标的内容和制定的原则 第三节第三节 品种资源品种资源 计划学时 2 学时 属累计学时 35 36 学时 教学目的 让学生掌握品种资源的类别 了解品种资源收集 整理 保存 和利用 教学重点 品种资源的类别 教学难点 品种资源的收集 整理 保存和利用 教学方法 讲授法 教学过程 A 组织教学 B 复习提问 C 讲授新课 一 品种资源的概念及重要性 一 概念 品种资源又称种质资源或基因资源 所谓种质指亲代传递给子代的遗传物 质 即基因 作物的品种资源指具有不同种质 可供研究和利用的各种作物品 种和类型 包括古老的地方品种 改良品种 新选育的推广品种 引入品种 各种作物的突变体 野生种 近缘植物以及人工创造的植物类型 二 重要作用 品种资源是不断发展新品种 新作物的重要来源 是育种工作的物质基础 实践表明 作物育种工作的成就 是在明确育种目标的前提下 准确的选 择原始材料 通过科学的育种方法将原始材料中的优良基因有效地加以综合而 育成新品种 例如 50 年代我国首先在水稻矮煞费苦心育种上取得成功 关 键在于导入矮 脚南特和矮他占的矮源基因 60 年代国际水稻研究所由于导入 我国台湾省的低脚乌尖的矮源 便育成了一第列矮秆高产良各 70 年代 我 国水稻育种工作在取得矮化育种世界领先之后 又在杂交水稻的生产利用上走 在世界前列 这也是由于在广东省崖县发现了野生稻的细胞质雄性不育基因 从而转育成功 又如 日本利用我国粳稻地方品种 育成了一系列抗稻瘟病的 高产品种 以及利用无芥酸甘蓝来培育无芥酸油菜等 以上这些都说明突破性品种的育成 几乎无一不决定于优异遗传资源的发 现与利用 显然 将来谁在拥有和利用品种资源方面占有优势 谁就可能在农 业生产及发展上占有优势 所以 近年来各国都在想尽办法搜集资源 丰富自 己的基因库 基因库的数量和质量已成为衡量育种工作发展水平的重要标志 二 品种资源的类别 一 本地品种资源 包括本地原产的地方品种和推广的改良品种 其特点 对当地的自然和栽培条件 以及耕作制度具有较强的适应力 而 且对当地特殊的自然 病虫灾害具有较强抗性和耐性 利用上 在杂交育种 上往往利用其作为亲本 以增强新品种的适应性 育 种实践证明 许多在生产上应用于的推广良种都是从本地品种通过系统选育或 用其用为杂交亲本培育而成 二 外地种质资源 指由国内外其它地区引入的类型和品种 特点 它们原产于不同的生态环境 具有不同的遗传性状 其中有些是本 地资源不具备的优育性状 具有遗传多样性 在利用上 1 外地品种资源有的虽然可能并不适应当地的自然 栽培条件 但由于具有不同的优良性状 在育种上可用作杂交亲本 将有利的基因导入改 良品种 或利用地理上远距离的品种或类型杂交 创造综合优良性状的新品种 2 有的外地品种通过试验鉴定 能适应当地条件的也可直接推广利用 三 野生种质资源 包括各种作物的野生种和有利用价值的近缘野 生植物 特点 这类资源是长期自然选择的作用下形成的 不适应的类型都已淘汰 留下的类型对不利的环境条件具有较强的适应性 对土壤的要求不严格 而且 具有很强的抗逆能力 如对某些病虫和不利气候 土壤条件的抗性和优良品质 还有培育雄性不育系的基因等 利用上 是选育新品种的重要种质资源 在育种上广泛采用野生植物作为 杂交亲本 可将其优异基因转育到作物品种中 培育优良的新品种 但野生资 源往往伴随低产 易落粒等不利性状 且遗传力很强 与栽培作物杂交后 往 往将不良的野生性状传递给后代 而且不易消除 会延长培育和选择的过程 四 人工创造的种质资源 指通过诱变而产生的各种突变体 远缘 杂交创造的各种新类型 以及育种过程中具有某些优异性状的中间材料 特点 具有多种多样的优良变异基因 但由于在某些方面存在一定缺陷 未能符合生产的需要而直接利用 利用 可用为培育新品种的珍贵资源 由于人工创造种质资源的过程较长 且需要一定的工作条件 所以只有当自然原始材料不能满足育种要求时 才用 人工引变的方法创造原始材料 三 品种资源的收集 整理 保存与利用 一 收集 丰富多彩的作物种质资源是育种工作的基础 不仅可为近期的育种提供资 源 也可为人类长远利用服务 所以广泛搜集和研究种质资源是育种工作者的 首要任务 搜集的方式有 直接考察搜集和从外地转引等 以前者为基本的主要方式 搜集时要自近而远 在搜集过程中 应调查了解和明确记录品种的来源 产地 的自然条件和耕作栽培条件 生产栽培特点 种植面积 主要生物学特性和经 济性状以及群众评价等 写成品种说明书 作为进一步研究和利用时的参考 二 整理 步骤是 1 按作物种类分开 然后将每种作物进行归类 注意 A 同名异种的材料要分别登记保管 B 同种异名的材料要选留最 好的而且典型的一份保管 其他的材料淘汰 C 对于有疑问而暂无法确定的 材料要加以保存 另行编号 不能贸然归入那一类 待田间种植进一步观察鉴 别后再决定 2 经初步整理的材料可按原产地 亲缘关系 品种生态类型进行分类 各 类分别按顺序进行编号登记 随同种子一起搜集到的品种说明书 也按种子登 记号码编号保存 以备查阅 见 24 页登记表 三 保存 保存品种资源不是仅仅保存样本 而是保存各份资料的生活力和其他种性 保存方法有种植保存和贮藏保存 1 种植保存 即每隔一定年限 在田间种植一次 以保持原有性状和 种子高度的生活力 并繁殖一定数量的种子 在种植过程中应尽可能避免天然 杂交和人为的混杂机会 以保持原品种的遗传特点箅群体结构 因此 对异花 授料作物 在种植时应在隔离条件下授料 地段隔离或套袋隔离 其缺点 易造成土地 人力 物力过大的负担 而且会增加差错 混杂 自然杂交的机会 为了延长种植间隔的时间 种植保存应与贮藏保存结合起来 2 贮藏保存 所依据的原理是 种子在低温 干燥条件下 呼吸会受 到抑制 使它长期处于休眠状态 以保持其正常的发芽力 根据这一原理 可 采用控制贮藏条件 主要是温度和湿度 的方法来保存种质资源 目前我国保存种质资源的方法有三种 1 短期贮藏 试验和育种材料 置于有空气调节的低温 干燥条件下 一般可保持生活力 2 5 年 2 中期贮藏 干燥种子放置于 0 5 度条件下 可保持生活力 10 30 年 3 长期贮藏 榈先经干燥 然后封藏于抽气或不抽气的容呐 放置零下 20 度条件下 可贮藏 30 年以上 四 品种资源的研究和利用 研究方法 1 田间观察鉴定 首先在一般田间试验条件下系统考查材料的生育期 抗病性 抗逆性 植 株形态 适应性 产量性状等 初步确定其利用价值 及早加以利用 2 实验室测试分析 种质资源的研究鉴定仅经过田间观察鉴定是不够的 因为有些性状的测试 需要借助先进的仪器和设备来完成 室内测试分析的内容有 产量因素的分析 品质测定 贮存特性的测定 以及性状的遗传分析等 3 人工模拟试验 是用人工控制的设备 在模拟自然条件下鉴定温 光反应和抗病虫性等性 状的一种试验方法 如 人工气候室 植物生长箱等 这种方法不受季节约束 能加速鉴定进程 利用 1 可提供向国外交换的资源 2 对适应性强 为生产所急需的资 源 可繁殖试种 报请审定用于生产 3 对于一些有优良变异个体的自花授 料作物 相作为系统选育的材料 4 对于不能利用于生产 也不能直接选育 的材料 但具有育种目标所需要的性状 如早熟 抗病虫性 优质等 可作为 杂交亲本或作为诱变材料 培育新品种 从以上可概括出种质资源工作的内容为 广泛搜集 妥善保存 深入研究 积极创新和充分利用 D 小结 品种资源的类别 品种资源收集 整理 保存和利用 实验实习一 主要作物优良品种的识别 计划学时 2 学时 属累计学时 37 38 学时 实验目的 让学生掌握识别品种的方法 初步了解当地主要作物优良品种 的特征 为今后做好原种生产和良种繁育工作打下基础 材料和用具 小麦品种的植株 米尺 天平等 方法 以 4 个学生为一组 在主要作物品种的成熟期 取小麦品种 2 个 每个品种 10 株 按要求逐项观察记载 以掌握各品种的主要形态特征及相互 的主要区别 试验完毕每个小组交一份试验报告 第二章第二章 引引 种种 第一节第一节 引种的理论依据引种的理论依据 计划学时 2 学时 属累计学时 39 40 学时 教学目的 让学生掌握作物的生态环境与生态类型 不同作物对温度和光 照的反应 教学重点 作物的生态环境与生态类型 不同作物对温度和光照的反应 教学难点 作物的生态环境与生态类型 教学方法 讲授法 教学过程 A 组织教学 B 复习提问 C 讲授新课 一 引种的概念及作用 1 概念 就是从不同农业区域 不同国家之间相互引进有利用价值的各种 种质资源 2 作用 育种实践证明 引种虽然不是制造新品种的过程 介它是一种简 而易行 迅速有效的育种方法 具体表现为 1 引进新品种 新作物 发展农业生产 现在世界上广泛种植的各种作物 都是历史上不同年代起源于个别地区 通过引种而逐渐传播到各地栽培的 如 美国种植面积最大的作物玉米 最初 是从中南美引进 而目前正迅速发展的大豆 其原产地则是在中国 我国是多 种作物的发源地 但也有不少作物是先后分别由国处引进的 如 烟草 棉花 玉米 甘薯 花生等 就水稻品种来说 我国从菲律宾水稻研究所引进的国际 8 号 9 号 26 号等 用它们做籼型杂交水稻的恢愎系 表现了出显著的杂种 优势 使我国的籼型杂交水稻取得了突破性进展 成为世界上第一个推广应用 杂交水稻的国家 2 充实种质资源 丰富育种材料 60 年代中期以来 我国已与世界上 80 下班多个国家和地区建立了种质交 换的关系 共引进种类作物种质达 10 万份以上 各地利用引进的种质资源作 为原始材料 充成了大量的优良品种 如 小麦育成的新品种中 70 以上是 用意大利品种作为亲本之一育成 同时我国的种质资源也引到世界各地 为各 国农业生产发展作出了贡献 如 美国从我国引入北京小黑豆 由此育成了抗 美国大豆孢囊线虫病的品种 二 引种的理论依据 主要来自于生态论和植物阶段发育理论 一 作物的生态环境与生态类型 1 作物的生态环境 所谓作物的生态环境是指对作物起综合作物的生态因素的总称 我们知道 在作物整个生活过程中一刻也离不开环境 它需要从环境中吸取养分建造自身 任何一种作物都要生存在一定的环境中 在这个环境中对作物的生长发育有影 响的因素 就称为生态因素 生态因素包括了生物因素 植物 动物 微生物 等 和非生物因素 水 热 气 光等气候方面和土壤方面等 两大类 其中 对作物生长发育影响较大的是气候因素和土壤因素 这些生态因素相互影响 相互制约 相互联系 在一定的地段内构成一个不可分割的统一复合体 通过 复合体对作物起综合作用 这个复合体就是生态环境 不同地区 不同时间生 态环境不同 而一定的地区范围内具有大致相同的生态环境 在一定地区的生态环境中 作物必须具备与之相适应的性状才能正常生长 发育 如 籼稻适合于热带和亚热带种植 而粳稻适合于温带种植 这主要是 由于温度的作用造成对稻种选择 形成了两个不同性状的亚种 以适应不同的 生态环境 作物这种对一定的生态环境表现发育正常的反应 称为生态适应性 一般而言 对生态因素要求不严格的 对不利因素抗逆性性较强的作物或品种 往往具有较强的适应性 如 甘薯品种适应性广 原因是收获的部位是块根 对温 光 成熟期等没有严格界限 2 作物生态类型 作物生态类型就是对一定地区的生态环境 具有相应的遗传适应性的品种 或类型 它是在各种生态因素的综合长期作用下 通过自然选择和人工选择形 成的各种具有相对相同特性的作物群体 一般而言 同一生态类型的个体在光温特性 生长期长短 各种抗逆性方 面都有相似的特性 而不同生态类型各具有不同的性状 它们在生育期长短 阶段发育所要求的条件和抗逆性以及产量因素方面均有差异 如 四川盆地生 态环境的特点是冬季暖和 日照少而雨水多 湿度大 则该地区的小麦品种都 具有共同的特点是 弱冬性或春性 光照反应迟钝 耐湿性较强 植株繁茂 穗大粒大 红皮粉质等性状 我们称为四川盆地小麦品种生态类型 而在华北 北部晚熟冬麦区的小麦类型表现为 春化阶段长 光照反应敏感 分蘖力强 穗小粒小 耐寒 耐用旱性强等特点 综上所述 研究生态环境和作物品种的生态类型 分析品种的生育特性和 各发育阶段对温度和光照等条件的要求以及各种抗性 以作为引种工作的依据 对引种有极大的帮助 引种必须到生态环境相同的地区引进具备本地区生态类 型所固有的生态特性的品种 才能获得成功 二 植物阶段发育理论 由该理论可知 任何植物的生长 发育 都要求一定的外界条件 而植物 个体发育的不同阶段要求的外界条件不同 由于不同作物品种形成的生态环境 条件不同 其阶段发育特点也就不相同 对温度 光照的反应表现很大差异 因此 了解作物个体发育规律 掌握作物品种对光 温反应的特性 对引种工 作有很大的指导作用 一 我国温度和日照的变化 作物的生长发育主要受气候因素和土壤因素的影响 而在气候因素中 温 度和日照是影响作物生长发育的重要因素 1 日照时数的变化规律 从图 2 1 所示 在我国从春分到秋分的夏半年日 照时数长于 12 小时 而且纬度越高日照时数越长 而在从秋分到冬至的冬半 年日照时数短于 12 小时 纬度越高日照时数越短 2 温度的变化规律 从表 2 1 所示 我国南北方在夏半年的温度相差较小 7 月和 9 月 而在冬半年的温度相差较大 1 月和 3 月 且纬度越高 温 度越低 年平均温度也越低 小结 在冬季 高纬度的北方温度低日照短 低纬度的南方温度高日照长 在夏季 南北方温度差异不大 而北方日照更长 二 不同作物对温 光的反应 1 对温度的反应 我们把作物对温度的反应 称为感温性 根据阶段发育理论 作物第一发 育阶段即在种子萌发 出苗或分蘖时 要求有一定的温度才能正常完成发育进 程 这个阶段称为春化阶段或感温阶段 在通过春化阶段时 不同作物对温度 的要求不同 可分为四种类型 见第 33 页表 2 2 象小麦 大麦 燕麦等 这类作物春化阶段对温度反应较敏感 要求低 温 而且同种作物的不同生态类型对春化阶段温度的要求不同 以小麦品种为 例 可分为强冬性 1 3 度持续 50 60 天 冬性 0 7 度 持续 30 50 天 弱 冬性 0 7 度 持续 25 45 天 和春性 0 12 度 持续 5 15 天 四个类型 1 从地理分布看 由南到北 随纬度升高和海拔高度增高 小麦品种冬 性越强 我省当前栽培的小麦品种主要是春性和弱冬性品种 通过春化阶段要 求较高的温度 特别是春性较强的品种 如果播种早 在较高的温度条件下 很快就通过春化阶段 年前就拨节孕穗 开春过早抽穗 易受冷害 结实很少 2 从引种来看 小麦品种在引种时 如果由北向南引 春化阶段处于较 高温度条件下 往往使春化阶段延长 造成晚熟 如温度超过春化阶段要求的 范围 则不能拨节抽穗 一直停滞在分蘖阶段 反之如果由南向北引种 则因 能较快满足其对低温条件的要求 春化阶段缩短 象玉米 水稻 高梁 棉花等作物在春化阶段则要求较高的温度 属喜温 类作物 把这类作物由北向南引种 温度升高 生育期缩短 会提早成熟 由 南向北引种 因温度下降 反而推迟成熟 可见 在引种时要注意引入地区与 原产地温度条件不能相差太大 否则作物就无法正常生长发育 2 对光照的反应 作物在通过春化阶段以后 需要一定时间的光照和黑暗 才能实现由营养 生长向生死生长的过渡转化 否则就不能正常开花结实 这个植物发育阶段称 为感光阶段 根据植物在感光阶段对光照反应的不同 分为三类 1 长日照植物 在感光阶段要求每天有 12 小时以上的光照才能形成花 芽 且光照时间越长 则开花越早 如 冬小麦 大麦 油菜 蚕豆 萝卜等 冬作物 以小麦为例 北方的冬麦区冬性小麦品种感光阶段发育多在越冬期后 翌春气温高于 10 度时开始 此时北方日照时数比南方长 这类作物由北向南 引 由于日照缩短通过感光阶段的时间延长表现晚熟 相反由南向北引种 因 日照时数延长 通过感光阶段的时间缩短表现早熟 尤其北方春麦区 分布在 冬麦区以北 的品种生长季节在夏半年 日照时数是一年中最长的阶段 对日 照长度的要求比冬麦区品种更严格 我省的小麦品种属春性或弱冬性 是在冬 季或早春光照较短条件下进行感光阶段发育 形成了对光照反应迟钝的特性 2 短日照植物 在感受光阶段要求每天有 12 小时以下的光照 且在一 定范围内 日照时间越短 则开花就越早 如果在长日照下只能进行营养生长 而不能开花 如 水稻 玉米 甘蔗 向日葵 棉花等 这类作物生长季节在 夏季 由北方向南引种 由于光照缩短 感光阶段发育加快 能提早成熟 反 之由南向北引种 由于光照延长 感光阶段发育延迟 会造成晚熟 3 中间性植物 对光照无严格要求 在长可短的光照条件下都能通过感 光阶段面开花结实 如 番茄 黄瓜 四季豆 花生等 这类作物适应性广 引种范围大 植物在发育上要求不同的日照长度 这种特性与其原产地的生长季节的日 照长短有密切关系 一般短日照植物起源于低纬度地方 而长日照植物起源于 高纬度地方 但不论是长日照植物或短日照植物 当它们生长在不同的环境条 件下 由于长期受到不同生态条件的影响 在植物的生态适应过程中也会发生 变异 这些变异一旦在遗传上固定下来 就会构成同种植物的不同生态类型 如 在小麦品种中 冬小麦严格要求较长的光照时数 而春小麦则反应较迟钝 在水稻品种中 晚稻严格要求短日照 近似于野生稻 对光照反应敏感 而早 稻和中稻属于光照反应弱或极弱的迟钝型 D 小结 以图 2 2 说明生态条件与作物品种对温度 光照反应特性的关系 第二节第二节 引种的规律引种的规律 计划学时 2 学时 属累计学时 41 42 学时 教学目的 让学生掌握不同纬度地区间 纬度相同的不同地区间引种及生 产条件与引种的关系 了解引种的原则和注意事项 教学重点 不同纬度地区间 纬度相同的不同地区间引种及生产条件与引 种的关系 教学难点 不同纬度地区间 纬度相同的不同地区间引种及生产条件与引 种的关系 教学方法 讲授法 教学过程 A 组织教学 B 复习提问 C 讲授新课 一 不同纬度地区间引种 由于温度和日照影响着植物的阶段发育 而温度和日照又随着纬度高低而 变化 因此为了成功的在不同纬度的地区之间引种 就必须掌握一定的规律 一 长日照作物 以冬小麦品种为例 原产于北方地区的冬 小麦品种 阶段发育要求低温 长日照 如果由北向南引种 由于缺少足够的 低温长日照条件 就会表现营养器官加大 生育期延长 甚至不能抽穗开花 停滞在生长阶段 故北种南引时 应选择早熟 春性品种 才能获得成功 反 之 如果将南方的冬小麦品种引到北方 由于过快的通过春化阶段 会表现生 育期缩短 植株矮小 穗子小产量低 且由于年前就拨节孕穗 过早抽穗 易 受到冻害 结实少 故南种北引时 应选择弱冬性品种 若选择春性品种 则 宜作为晚茬麦栽培 以免受到冻害 春小麦品种春化阶段短 通过春化阶段所要求的温度范围宽 适应性强 引种范围较广 如 我国从意大利 墨西哥分别引进的南大 2419 阿夫 阿 勃 阿瑞雅等春小麦品种都获得了成功 另外要注意春麦区 春季播种 与冬麦区 秋季播种 间引种 冬麦区的 春性或弱冬性品种可引种到春麦区作春麦种植 表现早熟高产 而春麦区的品 种则不能适应南方冬麦区的短日照 一般引种不易成功 二 短日照作物 以水稻为例 水稻的阶段发育要求高温短 日照条件 由北向南引 由于遇高温短日照条件 能迅速满足春化阶段和感光 阶段要求 表现早熟 株 穗 粒变小 产量低 故宜选择生育期长的迟熟品 种 并早播早栽 以延长生育期获得高产 反之 由南向北引 遇长日照低温条件 表现生育期延长 抽穗推迟 株 穗 粒变大 病虫减少的现象 故宜选择对光照反应迟钝的早熟的早 中稻品 种 而不能选择对短日照要求严格的晚稻品种 如 由菲律宾向北引进我国的 IR24 IR26 IR661 等中稻品种 虽然生育期比原产地延长 但表现良好 三 以营养器官为收获产品的作物 1 无性繁殖作物 如 马铃薯 甘薯 甘蔗等 只要引进地区的生长 条件良好 被利用的营养器官产量和品质等经济性状表现良好 就可引种 2 有性繁殖作物 如 黄麻等 属于短日照作物 由南方引种到北方 生育期延长 植株高大 可以获得高产优质 二 纬度相同的不同地区引种 纬度相同 海拨高低不同 对引种也同样有影响 据估计 海拨每升高 100 米 相当于纬度增加 1 度 海拨不同的地区 温度和日照都会不同 因此 海拨同纬度一样对引种具有密切关系 分两种情况来说 一 海拨相同地区间引种 纬度相同 海拨也相同的地区 一般日照长短和温度高低大致是相似的 相互引种成功率就高 如 冬小麦凡量纬度 海拨相近的地区 只要没有特殊 的地理差异 相互引种 都较易成功 如在北京 太原 延安之间 济南 西 安 郑州之间 南京 武汉 重庆之间 相互引种都能适应 另外美国的棉花 日本的水稻 意大利及墨西哥的小麦品种等引进我国 在纬度和海拨相似的地 区种植都获得良好的效果 二 海拨不同的地区间引种 在纬度相同而海拨高度不同的地区 虽然日照长短相似 但温度和光质就 有所差别 据估计 海拨每升高 100 米 气温就下降 0 5 0 6 度 光照强度随 海拨升高而增强 光质随海拨升高短光波量也逐渐增加 光质及光照强度的变 化 对植物的生长发育 生理生化 形态结构等方面同样会发生重要生态作用 因为长期生活在一定光照环境下的植物对光强 光质 日照长度都有一定适应 性 已形成了不同的生态习性 一旦这些条件发生变化 对植物生长发育同样 有影响 如 紫外线具有矮化植物和增厚叶片的作用 同种植物在高山与平原上植 物 高山植物表现为 茎秆短矮 叶面缩小 叶绿素增多 花色鲜艳 生育期 延长 原因是高山上温度较低 光照强 紫外线增多的缘故 根据第 40 页表 2 3 和表 2 4 所示 小结 平原地区的品种引种到高原地 区 长日照作物 如小麦品种宜选择春性品种 短日照作物 如水稻宜选 择早熟的品种 反之 高原地区的品种引种到平原地区 宜选择晚熟品种 并 同时注意平原地区的光照强度能否满足高原品种的要求 如西藏地区的小麦品 种引种到纬度相同的江苏 南京平