作物育种学总论

作物育种学总论整理绪论作物品种的概念：是人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的一定群体。具有三性特异性（Distinctness)、一致性(Uniformity(Stability)。作物品种类型：纯系品种、杂种品种、综合品种、无性系品种。优良品种：种。生产上所谓的良种，包括具有优良品种品质和优良播种品质的双重含义。第一章作物的繁殖方式与品种类型1.不同作物的授粉方式：自花授粉作物（<4%）:水稻、小麦、大麦、大豆等异花授粉作物（>50%）:玉米、黑麦、甘薯、白菜型油菜[常异花授粉作物（5-50%）:棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆等自交不亲和性：交不育性。雄性不育性：植物的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性。无性系：由营养体繁殖的后代。无融合生殖：殖。自交的遗传效应①保持纯合基因型②使杂合后代基因型趋于纯合、并发生性状分离Xmn=(1-1/2n)m③自交引起杂合基因型的后代生活力衰退异交的遗传效应①异交形成杂合基因型（杂交）~②异交增强后代的生活力自交系品种（纯系品种）体。杂交种品种：在严格选择亲本（自交系）和控制授粉的条件下生产的杂交组合的F1群体。群体品种体。无性系品种：由一个或几个近似的无性系经过营养器官的繁殖而成的一个群体。第二章种质资源种质资源：具有特定种质或基因、可供育种或相关研究利用的各种生物类型的总称。重要种质资源在育种上的作用①种质资源是现代育种的物质基础|②种质资源是人类开发新作物的物质基础③种质资源可以保护遗传多样性、避免遗传脆弱性④种质资源是基础理论研究的重要材料⑤种质资源保护与知识产权作物起源中心：两个特点：基因多样性、显性基因高频率。野生植物最先被人类栽培利用（原生起源中心）或产生大量栽培变异类型（次生起源中心）理中心。重要作物的起源地：（大豆、高粱）、印度（水稻、甘蔗）、中亚（麦）、西亚（一粒小麦、二粒小麦）（玉米、陆地棉、甘薯、番茄）、南美（马铃薯、花生）主栽品种：经现代育种技术改良过的品种。地方品种：局部地区栽培的未经现代育种技术改良的品种。核心种质：代表种质多样性。种子资源的方针：广泛收集、妥善保存、深入研究、积极创新、充分利用。原生作物：与原生作物伴生的杂草。!第三章育种目标育种目标：具备的优良特征特性。目标性状：产量、品质、抗病虫性、抗倒伏。生物产量：中有机物质占干物质的90%～95%，因此作物有机物质的生产和积累是形成产量的主要物质基础。济系数（收获指数）：经济产量与生物产量的比值。理想株型育种：能将光合产物最大限度地输送到籽粒中去，通过提高收获指数而提高籽粒产量。高光效育种：育种方法。稳产性条件下能够保持均衡的增产作用。包括抗病虫性、抗旱耐瘠、抗倒伏性、适应性。抓主要矛盾；明确具体性状，指标落实；必须面向特定的生态地区和栽培条件。高产；优质；稳产；生育期适宜；适应机械化需要。★第四章引种和选择育种】引种：引进外地或外国的种质资源。引种栽培：经过试验证明适合本地区栽培后，直接在生产上推广种植。引种驯化：合本地区推广种植的新品种。引种改良：外来品种的某个（些）优良性状用于改良本地品种。引种原理：气候相似性原理、生态相似性原理。影响引种的因素外因：温度、光照、纬度、海拔、栽培和土壤内因：作物发育特性温阶段，然后是长日照阶段温阶段，然后是短日照阶段中间性作物：如番茄对光温要求不严格$作物的引种规律①低温长日照作物（冬作物）：高纬度到低纬度：表现生育期延迟、营养器官加大、不能开花结实。低纬度到高纬度：表现生育期缩短、植株矮小、产量低、春季可能冻害。冬播区春性品种引到春播区春播：早熟、高产。春播区春性品种引到冬播区冬播：迟熟、冻害（视品种和引种地情况）。②高温短日照作物（夏作物）原产低纬度的品种：春播（次生生态型）、夏播（原始生态型）和秋播春播品种（感温）：引到高纬度地区春播种植，由于温度低，表现生育期延长、营养器官增大。但只要积温满足，可以获得高产。而长光照对发育影响小。夏播品种（感光）：引到高纬度地区种植，由于光照长，不能满足对短光照的要求，表现植株高大、迟熟、后期可能冻害。原产于高纬度地区的品种（感温）：引种到低纬度地区种植，由于高温高，容易满足温度要求，表现生育期缩短、营养器官变小、产量低。.原产于高海拔地区的品种（感温）：引到同纬度平原，早熟低产。选择育种（系统育种）选择育种程序纯系育种程序：通过单株（个体）选择、株行（系）试验和品系比较试验到新品种育成。混合选择育种程序：从群体中选择目标性状基本上相似的优良个体（单株）经室内鉴定并加以混合繁殖，使群体得到改良的一种育种方法。集团混合选择育种程序改良混合选择程序★第五章杂交育种杂交育种：通过两个或更多个亲本品种（系）分离群体内选择培育新品种的育种方法。组合育种：形成各种不同的基因组合，再通过定向选择，育成集合双亲优点于一体的新品种。超亲育种：通过对分离世代的随机重组和选择，育成该性状上超过亲本的新品种。应具有较好的配合力。?配合力：材料杂交组配后代在某个数量性状的表现。杂交技术：花期调节（分期播种、光温处理、再生植株、肥控）；控制授粉（自花授粉和天然杂交）；授粉后管理。杂交方式：单交或成对杂交（亲本在杂种和后代群体遗传成分各占50%）；复交（包含三个或三个以上亲本，进行两次或两次以上的杂交）（最后杂交的亲本遗传组份最大8系谱法、混合法、衍生系谱法和单籽传法。系谱法：株，直至选出优良稳定一致的系统。各世代各系统均编号，可查各株系历史与亲缘。优点：遗传力较高性状，早代选择可靠；尽早集中掌握少数优良系统；便于比较，控制规模；及时升级试验、审定、推广；缺点：中选率低；多基因控制的性状的选择效果差；早代工作量大；混合法代基因型纯合达到80%以上时（F5--F8），才开始选择一次单株，形成株系，从中选择优系升级进入产量试验。优点：遗传力低数量性状高代选择可靠；保留更多的优良基因型和重组类型；早代工作量相对较少；缺点：混合世代群体规模大；选择世代的工作量较大；可能丢失群体弱势性状；育种周期相对较长；无从考查系统间关系。衍生系统法：兼具系谱法和混合法的优点，克服了两种方法的缺点：在早代，主要遗传在株行内可以及早获得优良株系。(单籽传法：F6重组自交系群体。杂交育种程序：点试验。第六章回交育种1．轮回亲本非轮回亲本：品种欠缺的优良性状的品种。轮回亲本基因恢复的频率为1-1/2r+1纯合个体频率(1-1/2r)n2.回交育种法：及后代用轮回亲本品种进行多次回交和选择，轮回亲本品种原有的优良性状通过回交而恢复，同时导入了原欠缺的性状，获得性状改进的新品种。近等基因系：不同基因型在相同遗传背景下的各个品系回交育种特点优点：控制育种发展方向（保持轮回亲本基本性状）；增添非轮回亲本的目标性状；小群体，便于加代；有利于打破基因连锁；便于生产上推广应用。缺点：多个性状改良育种年限长（尤其是逐步回交）；一般仅用于个别主基因性状改良，数量性状改良困难；回交工作量大；目标基因的一因多效问题。显性单基因或隐性单基因数量性状的回交转育…控制目标性状的基因数目：控制转育性状的基因越多，回交后代中出现的理想基因型频率越低。环境对基因表现的作用：环境条件对数量性状影响大，鉴定选择可靠性差。第七章诱变育种诱变育种：法。物理诱变电磁辐射：引起生物DNA损伤或断裂，修复时发生错误拼接与复制，辐射后代表现型产生变异，对于可遗传的变异可以加以选择。包括：紫外线、X射线、r射线。粒子辐射： 射线、航天育种化学诱变：烷化剂、叠氮化钠、碱基类似物诱变育种的特点：—第八章远缘杂交育种远缘杂交间杂交、♘种间的杂交。异附加系：在某物种染色体组的基础上，增加数量不等的异源染色体。为非整倍体。异置换系：物种的一对或几对染色体被另一物种的染色体所取代易位系：某物种的一段染色体与其它物种的染色体段发生交换。双亲受精因素的差异（生理差异、花器结构差异）因的差异（控制可交配性基因、基因互补的致死基因）克服远缘杂交不亲和性的方法：亲本选择与组配、染色体预先加倍法、桥梁（媒介）特殊的授粉方法、外源激素处理、柱头手术和子房受精、植物组织培养。核质互作不平衡；染色体不平衡；基因不平衡；组织不协调。的生育期；嫁接法。分离世代长、稳定慢。{第九章倍性育种异源多倍体比二倍体具有更强的抗逆性、适应性。同源多倍体：体细胞中染色体组相同的多倍体。人工多倍体组织法等；化学诱导：秋水仙素。人工诱导单倍体产生导单倍体的育种利用：缩短育种年限：F1交不亲和；提高诱变育种效率：利用单倍体材料诱变；合成育种新材料：远缘杂种产生多元单倍体，加倍获得异源多倍体。★第十章杂种优势利用杂种优势：F1显性假说：杂种F1部分显性效应，由于双亲显性基因的互补作用，从而产生杂种优势。超显性假说：时存在非等位基因之间互作。。两个假设的局限性：只考虑核基因水平上杂种优势；忽略了染色体组间互作（体与异源多倍体差异）；忽略了细胞质基因组。：纯度高；一般配合力高；优良农艺性状；亲本（尤其是母本产量高，开花习性符合制种要求一环系二环系。配合力指一个亲本与另外的亲本杂交后杂种一代的生产力的大小。一般配合力（GCA）：是指一个自交系亲本与其它若干个自交系杂交的F1特殊配合力（SCA）：是指两个特定亲本所组配F1测交测验种F1测交种。测配方法：顶交法（选用遗传基础广泛的品种群体作为测验种测定自交系的配合力。）双列杂交、多系法（系×测验系法）。状互补、亲本自身产量高，花期相近，易于授粉。杂种品种的类型：性不育杂种品种、自交不亲和系杂种品种、种间与亚种间杂种品种、核质杂种。人工去雄生产杂种种子、利用自交不亲和性生产杂种种子、利用标志性状生产杂种种子、化学杀雄生产杂种种子、F2剩余杂种优势的利用雄性不育性利用。★第十一章 雄性不育与杂交种品种选育^雄性不育（malesterility）：性。分为：质核互作不育、核不育。质核互作雄性不育被简称为胞质不育。不育系S（rr）、保持系N（rr）、恢复系N（RR）S（RR）3.孢子体不育：是指花粉育性的表现由孢子体（母体植株）的基因型控制，与配子体（粉）本身的基因无关。4.配子体不育：是指不育系的花粉败育发生在雄配子体阶段，花粉的育性受配子体本身基因型控制。：远缘杂交核置换、回交转育、人工制保恢复系选育的方法：测交筛选法、杂交选育法、回交转育法、人工诱变组；选优良性状多并能互补的亲本配组；选有利于异交的亲本配组显性核雄性不育：不育性受一对显性基因控制，但在自然界中通常以杂合基因型（Msms）形式存在。雄性不育株与可育株杂交，后代1：1（不育）分离。两系制种法：由于核不育系内有不育株和可育株两种，采用系内同胞交，不育株上收的种子，后代1：1分离，故在制种时必须在开花前将母本内约50%的可育株拔去。9.“三系化”制种法：纯合型不育株MsMsmfmf与纯合型可育株msmsmfmf这种不育系只能利用于制种而不能由msmsmfmf可育系继续繁殖，故称msmsmfmf育性的转换：不育的光温满足时，植株的不育率和不育度都可达到100可育100%。•光温敏核不育杂种品种的选育（水稻为例）杂种品种的选育包括：核不育系的选育和杂种品种的选配光温敏核不育系有两重性：不育条件下制种和可育条件下繁殖水稻光温敏核不育系为：长日高温不育：13-14小时日照、气温25度以上；短日低温可育：12小时日照、气温23-25度以下技术要求：遗传稳定，性状一致；育性转换明显，不育期间群体不育株率100100%，30%以上；异交习性好；一般配合力高；主要经济性状优良；抗性好。选育途径：杂交转育、系统选育、诱变选育、组织培养等方法。选育程序：810910实情况异地选育（穿梭选育）高不育系(highmalesterileline)种子能够使高不育特性得以遗传。核不育株鉴定方法：F，F的育性表现分：可育、不育、分离。1 1第十二章 抗病虫育种稳定产量、保持品质、保护环境、节本增效\病（虫）害的发生是由寄主遗传、寄生物（病虫）3.生理小种(physiologicalrace):根据对鉴别品种专化性差异划分生理型(physiologicaltype):按品种危害范围划分类型生物型（biotype：田间自然群体致害性不同，可以根据寄主品种区分。寄主抗病性(host-resistance)：品种对这种病害不感染或感染程度较轻，称为作物的抗病性非寄主抗病性(non-host-resistance)：的特性。垂直抗性（小种专化抗病性）：寄主品种对同一种病原菌的一个或数个生理小种（物型）表现高抗甚至免疫，而对其他一些小种则为高感。水平抗性（非小种专化抗病性）：寄主品种对所有的生理小种（生物型）小种特异反应。抗虫机制：拒虫性或不选择性、抗生性、耐害性基因对基因学说性基因只能克服其相应的抗病基因，产生毒性效应。寄主与病原菌体系中，一方基因只能通过另一方相应的基因被鉴定。基因对基因相互关系的模式"病原菌寄主品种及基因型小种基因型病原菌寄主品种及基因型小种基因型甲rrrr1122乙RRrr 丙rrRR1122 1122丁RRRR1