教案-水稻的繁殖及其遗传特点

1、水稻种子生产技术教案模板授课题目水稻的繁殖及其遗传特点知识点技能点1、水稻的繁殖方式2、水稻的雄性不育性3、水稻自交的遗传效应4、水稻异交的遗传效应教学目标了解水稻的繁殖方式，为水稻种子生产准备理论指导教学重点水稻的繁殖方式教学难点水稻的雄性不育系及异交遗传效应教学方式与分析讲授 探究 问答 实验 演示 练习本节课程包含4个知识点，本节最好结合实训基地教学田及遗传模型教学。授课类型理论课 讨论课 实验课 练习课 演示 练习 参考资料1胡晋.种子生产学M.北京：中国农业出版社，2009.2邓华风杂交水稻知识大全M北京：中国科学技术出版社，2014.3刘爱民，肖层林超级杂交水稻制种技术北京：中国农

2、业出版社，2011.4程式华，曹立勇，占小登杂交水稻制种技术北京：金盾出版社，2004.5王建华，张春庆种子生产学M北京：高等教育出版社，2006.6郝建平，时侠清等种子生产与经营管理M北京：中国农业大学出版社，2004.知识点1 水稻的繁殖方式作物的繁殖方式和授粉方式决定了后代群体的遗传结构，决定了原种和生产用种的生产程序和保纯防杂的生产技术。特别是在杂种优势广泛应用的现代种子生产中，在很大程度上讲，就是人为控制授粉的技术。一、作物的繁殖方式作物的繁殖方式可分为两类：第一类是有性繁殖(sexual reproduction)。凡由雌雄配子结合，经过受精过程，最后形成种子繁衍后代的，统称为有性

3、繁殖。在有性繁殖中，因雌雄配子是来自同一亲本植株或不同亲本植株，又分为自花授粉(selfpollination)、异花授粉(crosspollination)和常异花授粉(often cross pollination)3种授粉方式。此外，还包括两种特殊的有性繁殖方式，即自交不亲和性和雄性不育性。第二类是无性繁殖(asexual reproduction)。凡不经过两性细胞受精过程的方式繁殖后代的统称为无性繁殖。其中又分植株营养体无性繁殖和无融合生殖无性繁殖。 二、水稻的繁殖方式水稻的繁殖方式是有性繁殖方式，是通过授粉受精过程，使雌雄配子结合成受精卵，由受精卵发育成种子的胚，携带遗传物质和信息

4、。 水稻的授粉方式有两种，一种是自花授粉，主要是常规水稻；另一种是雄性不育性，主要是杂交水稻不育系。 1、自花授粉繁殖 同一朵花的花粉传播到同一朵花的雌蕊柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上都称为自花授粉。由同株或同花的雌雄配子相结合的受精过程称为自花授粉，通过自花授粉方式繁殖后代的作物是自花授粉作物，又称自交作物。 水稻花是两性花，雄蕊6枚，着生于子房基部，由花丝和花药两部分组成；雌蕊1枚，分为子房、花柱、柱头三部分。常规水稻自花授粉后可以结实。 2、水稻雄性不育性（1）细胞质雄性不育性 这类雄性不育性是受细胞质的育性基因与细胞核中相对应的育性基因互作决定的，实际上是质核互作控制的雄性

5、不育性，在三系杂交水稻中广泛应用。 （2）细胞核雄性不育性 这类雄性不育性是受核基因控制的，多为隐性，水稻中发现了光、温敏核雄性不育性，在两系杂交水稻中广泛应用。 实用型光温敏两用核不育系的温光反应是：在高温长日照时，表现雄性不育；在低温短日照时，表现可育。 知识点2 水稻的雄性不育性应用雄性不育系是水稻杂种优势利用的基本途径和必要条件。 我国杂交稻的成功最早开始于野败不育细胞质的发现和应用，20世纪70年代育成了第一批三系不育系，其保持系均为浙江等地的早籼优良品种，还有一些利用日本常规粳稻作保持系的BT型不育系。 20世纪80年代研究发掘了更多的不育细胞质源，育成D型、冈型、红莲型、印尼水田

6、谷型、滇型等多种不育系，其保持系大多是杂交选育获得。 20世纪90年代由于科技政策的导向使两用核不育系发展迅速。 进入21世纪以后三系不育系逐渐复苏，形成了与两系不育系共同发展局面。 一、水稻雄性不育性的概念植株的花粉败育、不能产生有功能的雄配子的特性称为雄性不育性（male-sterility）。利用雄性不育性有利于避免自交，提高自然异交率，增强植物种的生活力和适应性。 用雄性不育的植株作母本，通过异花授粉，可以得到大量的杂交种子，是利用杂种优势极其宝贵的性状和亲本资源，现已广泛应用于水稻杂交水稻种子生产中。二、雄性不育性的分类 植物受遗传控制的雄性不育性分为两大类：1、细胞质雄性不育性（c

7、ytoPlasmic nucleic male sterility） 这类雄性不育性是受细胞质的育性基因与细胞核中相对应的育性基因互作决定的，实际上是质核互作控制的雄性不育性。质核互作雄性不育性的遗传有下列3种基本模式：当水稻的一个品系具有细胞质雄性不育基因（s)和相对应的细胞核隐性雄性不育基因（rfrf）时，其基因型为S（rfrf），表现型为雄性不育，就是细胞质雄性不育系（male sterile line）。当一个品系具有正常的细胞质基因（N）和雄性不育系相同的隐性核基因（rfrf）时，其基因型为N（rfrf），表现型为雄性可育。用它的花粉对雄性不育系的雌花授粉，结果为：S（rfrf）&#

8、215;N（rfrf） S（rfrf），所产生的后代仍保持雄性不育性，称之为保持系。当水稻的一个品系的细胞核具有与细胞质不育基因相对应的育性显性恢复基因（RfRf），不论它是正常细胞质或是不育细胞质，其基因型为N（RfRf）或S（RfRf），表现型均为雄性可育。用它的花粉对雄性不育系授粉，结果是：S（rfrf）×N（RfRf）或s（rfrf） S（Rfrf），所产生的后代恢复雄性可育，称之为恢复系。2、细胞核雄性不育性（nucleic male sterility） 这类雄性不育性是受核基因控制的，多为隐性，水稻中发现了光、温敏核雄性不育性。石明松发现的湖北光敏感核不育水稻（phot

9、operiod sensitive genic male sterile rice），经研究表明，它的雄性不育性是受一对隐性基因控制，其光敏感性则受12对基因控制，因而湖北光敏感核不育水稻材料具有在长日照条件下诱导雄花不育，在短日照条件下诱导雄花可育，而杂交F1又全部可育的特性。同一品系既可能作母本配制杂交种，又可自己繁殖后代，做到一系两用，是一种十分宝贵的雄性不育资源。但由于自然光、温条件的复杂性，不同年度和地区间，光、温条件的变化以及不同遗传背景的影响等，都可能造成育性的波动，所以在育种和种子生产上有较大难度。目前实用型光温敏两用核不育系的育性可以从可育转成半不育、不育，从不育转成可育，这

10、种现象称为育性转换。导致两用核不育系育性发生转换的原因是外界温度与光照的变化。 实用型光温敏两用核不育系的温光反应是：在高温长日照时，表现雄性不育；在低温短日照时，表现可育。 知识点3 水稻自交的遗传效应一、自交使杂合的基因型逐渐趋向纯合 以一对杂合基因型Aa的个体为例，在没有选择的前提下，经过连续自交，后代中纯合基因型AA和aa的个体出现的频率将有规律地逐渐增加；同时，杂合基因型Aa的个体则逐代减少，以至基因型接近完全纯合状态。从右图1中可见F1（S0）全部是杂合基因型个体（Aa）,在不经选择的前提下，连续自交到F7（S6）时，其中纯合的基因型个体（AA或aa）已占总数的98%以上，杂合的个

11、体（Aa）的比率已低于2%。由于基因型逐代纯合，其后代群体的各性状表现稳定一致，所以自交对品种保纯和物种的相对稳定是十分重要的。 二、自交引起杂合基因型的后代发生性状分离 自交后，由于个体内等位基因的纯合个体间基因型的分离，一些被掩盖的隐性性状因隐性基因纯合而表现出来，使后代出现性状分离，因而导致群体中表现型的多样化。性状分离以单基因和少数主效基因控制的质量性状最为明显，如芒的有无、叶鞘颜色、稃尖颜色等有可能在杂合基因型的自交后代中出现性状分离，为育种者提供选择的依据和条件。三、自交引起杂合基因型的后代生活力衰退 杂合基因型的作物，自交后代的生活力衰退，称为自交衰退。表现为生长势下降，繁殖力、

12、抗逆性减弱，一况下自交代数愈高，衰退程度愈重。有的个体甚至衰退到不能正常生长和繁殖的地步，而自然淘汰。 知识点4 水稻异交的遗传效应一、异交形成杂合基因型 异交是基因型不同的两亲配子结合受精。异交产生的后代具有杂合的基因型。两亲的基因型差异愈大，则其后代基因型杂合程度愈大，即杂合的等位基因位点愈多；反之，两亲的基因型差异不大，其后代基因型杂合程度也不大。杂合基因是产生基因交换、重组和产生新基因型的基础。 有选择的异交（人工杂交）是创造遗传变异的一种主要方法。 1970年，袁隆平的助手李必湖与冯克珊在海南岛崖县的野生稻自然群落中找到野生稻（O.rufipogon）雄性败育株，当时袁隆平就把它命名为“野败”,后续两年的研究发现其是能100%保持遗传的雄性不育，为杂交水稻研究成功打开了突破口。 二、异交增强后代的生活力异交使后代的生活力增强，主要表现在生长势、繁殖力、抗逆性等性状的增强和产量提高。即数量性状方面比亲本明显提高，称为杂种优势。 杂种优势的强弱与基因型的杂合程度相关联。在杂交亲和的情况下，一般基因型的杂合程度愈大，则杂种优势愈强，反之，则杂种优势较弱。因此，利用异交增强后代生活力的效