第四章作物的遗传改良课件

第四章作物的遗传改良§4.1作物的遗传改良§4.2作物遗传改良的遗传学基础§4.3作物的繁殖方式与育种特点*§4.4作物育种的方法§4.5作物种子生产与管理第四章作物的遗传改良§4.1作物的遗传改良1§4.1作物的遗传改良一、作物品种的概念二、作物育种目标的内容及制定原则三、种质资源§4.1作物的遗传改良一、作物品种的概念2一、作物品种的概念（一）作物品种(variety,cultivar)：是人类在一定的生态条件和经济条件下，按照一定的目标，在自然选择的基础上，经人工选择培育而成的具有一定经济价值，主要性状相对一致，能生产出符合人类要求的产品的一个作物群体。一、作物品种的概念（一）作物品种(variety,cult3一、作物品种的概念（二）作物品种的DUS特性特异性（distinctness）一致性(uniformity)（生物学、形态学、农艺性状和经济性状）稳定性(stability)作物品种有其适应的地区范围和栽培条件，要符合时代的要求和特定的文化背景。一、作物品种的概念（二）作物品种的DUS特性4（三）

优良品种（良种）（superiorvariety）：指在一定的条件下有较高的产量和较好的品质，并且有较大应用前景的品种。

生产上的所谓良种，既要有优良的种性，又要有优良的种子质量。

优良品种的优良是相对的，受栽培目的、地域性、时间性等条件的限制。（三）

优良品种（良种）（superiorvariety）5二、制定育种目标的原则育种目标：（breedingobjective）是指一定地区的自然、耕作及经济条件下新品种应具备的一系列优良性状的指标，也称品种改良的目标。1．高产（highyield）在适宜的气候条件和适当的栽培条件下，优良品种容易获得高产。2．优质(superiorquality)3.稳定性好（goodstability）4．适应性强（goodadaptation）二、制定育种目标的原则育种目标：（breedingobje6三、制定育种目标的原则（一）

考虑国民经济当前需要和生产发展的前景（二）

考虑农业生产实际与现有品种有待提高和改进的重要性状（三）明确需改良的具体目标和具体性状（四）品种的合理搭配三、制定育种目标的原则7三、种质资源（一）种质资源（germplasmresource）：是指一切具有特定种质或基因，可供育种、栽培及其它生物学研究的各种生物类型的总称。种质：指农作物亲代传给子代的遗传物质，它往往存在于特定的品种之中。三、种质资源（一）种质资源（germplasmre8四、种质资源（二）种质资源的类型*1．本地种质资源：包括地方品种（又称农家品种，是在当地经过长期的自然进化和人工选择而形成的作物群体。）和改良品种（是指用科学的方法选育并已在当地推广应用的品种。）2．外地种质资源：特别是来自起源中心或次生起源中心的品种，往往集中地反映了该作物的遗传多样性。3.野生种质资源：主要指该作物的近源野生种，也泛指一切可利用的野生物种。野生植物资源的成功利用经常能在育种中取得重大突破，因为其往往具有某些特殊性状（基因）。4．人工创造的种质资源：人工远源杂交、诱变、细胞融合、基因导入等技术创造的植物新类型。四、种质资源（二）种质资源的类型*9（三）种质资源的收集与保存1．收集：征集、交换2．材料的整理：确定收集材料的植物学分类地位和生态类型（三）种质资源的收集与保存10（三）种质资源的收集与保存3．种质资源的保存：数量、生活力和原有的遗传变异性。（1）种植保存：分原地和异地保存，异地保存时要防止人为差错、天然杂交、生态条件的改变；（2）贮藏保存：短期库、中期库和长期库保存；低温、干燥和低氧的环境要求；（3）离体保存：细胞全能性原理，细胞或组织培养保存不同器官或组织，繁殖速度快，避免病虫害；顽拗型作物：种子含水量小于12%时，死亡；寿命短，不耐贮藏。（4）基因文库技术：利用人工的方法，从动、植物中抽取大分子量DNA，再用限制性内切酶把DNA切成许多片段，之后转移到繁殖速度快的大肠杆菌中去，通过大肠杆菌的无性繁殖产生大量的、生物体中的单拷贝基因。（基因文库指某一类生物类型全部基因的集合）。（三）种质资源的收集与保存11§4.2作物遗传改良的遗传学基础一、遗传学的基本概念二、生物性状遗传的基本规律三、数量性状及其遗传§4.2作物遗传改良的遗传学基础一、遗传学的基本概念12一、遗传及其物质基础（一）

遗传、变异和选择1．遗传（heredity）：指生物的亲代和子代的相似现象。“种瓜得瓜，种豆得豆”2．变异(variation)：指同一种群中的生物不同个体间性状的差异。分为可遗传变异和非遗传变异。3.选择（selection）：指改变不同个体的生存机会和留下后代的机会。

遗传、变异和选择是生物进化的三要素，也是作物育种的先决条件。一、遗传及其物质基础（一）

遗传、变异和选择13(二)遗传的物质的组成、结构与功能要点1．DNA：脱氧核糖核酸，为核心遗传物质，是由4种脱氧核苷酸首尾相连组成的长链分子，主要存在于细胞核内的染色体上。2．四种脱氧核苷酸的区别仅在于其中的碱基不同，其分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。3.染色体是由两条DNA长链通过碱基配对形成双螺旋结构，配对的规则是A对T，G对C。4．正是这种碱基的配对规则使得DNA自我复制时每条单链都能准确地指导另一条单链的合成，保证了DNA在世代传递中具有稳定性。(二)遗传的物质的组成、结构与功能要点1．DNA：脱氧核14(二)遗传的物质的组成、结构与功能要点5．DNA的自我复制（duplication）：由一条DNA链指导合成另一条DNA链的过程。6．

遗传信息的转录（transcription）：DNA通过碱基编码配对合成核糖核酸RNA的过程。7．RNA：由四种核苷酸首尾相连组成的单链分子。分为信使核糖核酸(mRNA）、转运核糖核酸（tRNA)和核糖体核糖核酸(rRNA)。8．遗传信息的翻译（translation）：在（tRNA)和(rRNA)配合下由mRNA指导合成蛋白质的过程。(二)遗传的物质的组成、结构与功能要点5．DNA的自我复15(二)遗传的物质的组成、结构与功能要点9．

遗传的中心法则（centraldogma）：遗传信息DNA通过RNA传递到蛋白质，间接地控制着生物的所有生理生化活动和性状表现的规律。10．

三联体密码(geneticcode)：mRNA上能够编码一种氨基酸的三个相邻的碱基集合体。11．

DNA——mRNA——蛋白质，DNA结构的改变引起蛋白质形态或功能的改变，最终导致生理生化过程和性状的改变。(二)遗传的物质的组成、结构与功能要点9．

遗传的中心16(三)主要遗传学名词概念1．

基因(gene)：指携带有特定遗传信息DNA功能片段，是遗传和变异的基本单位。2．

相对性状(comparativetraits)：指同一性状的不同表现。3.等位基因(allele):位于同一基因位点(locus)，控制相对性状的基因互为等位基因。4．

显性(dominance)和隐性(recessive)：具有相对性状的两个纯合亲本杂交，F1代个体表现的性状为显性，不表现的性状为隐性。(三)主要遗传学名词概念1．

基因(gene)：指携带有175．

显性基因(dominancegene)和隐性基因(recessivegene)：控制显性性状的基因为显性基因；控制隐性性状的基因为隐性基因。6．

纯合(homogeneous)与杂合(heterogeneous)：同一位点上两个等位基因相同的现象为纯合，，基因纯合的个体为纯合体；同一位点上两个等位基因不同的现象为杂合，基因杂合的个体为杂合体。7．

基因型(genotype)和表现型(phenotype)：个体的遗传组成为基因型；个体的表现特征为表现型。表现型是基因型和环境共同作用的结果。8．

群体(population)：指具有一定亲缘关系、享有共同的基因库(genepool)的生物个体的集合。5．

显性基因(dominancegene)和隐性基因(r189．

基因频率(genefrequency)和基因型(genotypefrequency)频率：群体内不同基因所占的比例称为基因频率；群体内不同基因型个体所占的比例为基因型频率。10．随机交配(randommating)：指群体内每个个体都能以相同的机会与其余任何个体交配的现象。11．突变(mutation)：指因DNA碱基序列的变化导致的遗传变异。12．自交(inbred)和杂交(crosshybridization)：同一个体的自我交配为自交，也泛指基因型相同的个体之间的交配。不同基因型个体之间的交配为杂交。9．

基因频率(genefrequency)和基因型(ge19二、遗传的三大规律（一）

分离规律(segregationlaw)内容要点：（1）遗传因子(基因)在体细胞内通常成对出现，而在配子（性细胞）中只含有其中的一个。（2）相对性状的遗传因子中有一个是显性的，另一个是隐性的。（3）纯合体杂交F1代的基因型都是杂合体，表现出显性性状。F2代基因型产生了分离，显性个体与隐性个体的比例为3:1。从细胞学上看，控制相对性状的两个等位基因各自位于可在减数分裂中配对的同源染色体（homolog）之一上。二、遗传的三大规律（一）

分离规律(segregation20（二）独立分配规律(independentassortmentlaw)、自由组合规律（freecombinationlaw)孟德尔实验：黄色圆粒（YYRR）* 绿色皱粒理论比例：黄圆：黄皱：绿圆：绿皱=9：3：3：14种配子，随机交配，4种表现型个体。

内容要点：位于非同源染色体上的基因，在减数分裂后期随着非同源染色体随机分往两极，导致配子中携带不同基因的染色体自由组合，形成了独立分配。（二）独立分配规律(independentassortme21（三）连锁遗传规律(linkagegeneticlaw)继孟德尔发现上述规律后，许多人做类似试验但未能得出上述结果。摩尔根于20世纪初以果蝇为材料试验发现了连锁遗传规律。内容要点：同一亲本所具有的两个性状，在F2有连在一起遗传的倾向，称其为连锁遗传，造成连锁遗传的原因是连锁的两个基因位于同一染色体上，减数分裂时不能独立行动并形成比例相同的配子。染色体片段交换——基因重组——重组表现型；交换值(crossovervalue)：重组类型的配子占所有类型配子的比值，也叫重组值。从细胞学上看，交换值反映了同一染色体上基因之间的相对距离。交换值越小，连锁基因之间的相对距离越近。交换值在0~0.5之间变化，独立分配的基因之间的交换值为0.50。（三）连锁遗传规律(linkagegeneticlaw)22三、数量性状遗传1．质量性状（qualitativetrait）：表现非连续变异的性状。特征：受环境条件影响小，变异易于识别，可以明确分组。如豌豆花冠颜色、子叶颜色，棉花种子短绒有无等，遗传的三大规律都是针对质量性状而言。三、数量性状遗传1．质量性状（qualitativetr23三、数量性状遗传2．数量性状（quantitativetrait）：表现连续变异的性状。特征：受环境条件影响大，变异不易识别，难以明确分组，多为经济性状。三、数量性状遗传2．数量性状（quantitative243．多基因学说(polygenetheory)（1）数量性状的遗传受多对基因共同决定。每对基因的效应微小，一般彼此效应相差不大且可相加，称为微效基因。（2）微效基因存在于染色体上，每对微效基因的遗传行为符合三大定律。（3）数量性状的表现受环境影响较大，多数还存在着基因型与环境的互作。因此在表现上呈连续或近似连续的变异，很难觉察不同基因型之间的差异。3．多基因学说(polygenetheory)25数量性状的遗传比较复杂，不能仅用三大定律来描述。数量性状是许多生化过程的最终结果，因此必然有许多酶也即许多基因参与了其形成。有些生化过程需要多个酶的参与，也有些酶参与了多个生化过程。有些基因还可能同时影响多个数量性状甚至质量性状。所以，微效基因与控制质量性状的主基因的区别不是绝对的，不同数量性状之间的关系或数量性状与质量性状之间的关系也是复杂的。数量性状的遗传比较复杂，不能仅用三大定律来描述。26§4.3作物的繁殖方式与育种特点*一、作物的繁殖方式二、不同繁殖方式作物的育种特点§4.3作物的繁殖方式与育种特点*一、作物的繁殖方式27一、作物的繁殖方式（一）

有性繁殖指有雌雄配子结合，经过受精过程，最后形成种子来繁衍后代的繁殖方式。1．自花授粉：指一朵花的花粉传播到同一朵花的雌蕊柱头上，或一株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上的授粉方式。自花授粉作物又称自交作物，其自然异交率一般低于1%，个别可高达1%~4%。一、作物的繁殖方式（一）

有性繁殖28自交的作用：（1）自交使杂合的基因型逐渐趋于纯合。理论上经过n代自交，后代中杂合体的比例将为1/2n，当n足够大时，基因型接近完全纯合。（2）自交引起杂合基因的后代发生性状分离，导致群体中表现型的多样化，并可淘汰有害个体。（3）杂合体的自交可以导致遗传性状的稳定。（4）自交引起杂合基因型的后代生活力衰退。（近亲繁殖）表现为生长势下降，抗逆性减弱，产量降低。自交的作用：292．异花授粉：雌蕊的柱头接受异株或异花花粉的授粉方式。异花授粉作物又叫异交作物，其中玉米、蓖麻、瓜类为雌雄同株异花，也叫异花授粉作物；大麻、菠萝等为雌雄异株，为完全的异花授粉；甘薯、向日葵和甜菜等雌雄同花，但存在自交不亲和性。异花授粉的作用：（1）产生杂合基因型。有选择的异交（杂交）是创造遗传变异的一种主要方法。（2）增强后代生活力。生长势、抗逆性、产量等方面优于亲代，称为杂种优势。2．异花授粉：雌蕊的柱头接受异株或异花花粉的授粉方式。30一、作物的繁殖方式（一）

有性繁殖3．常异花授粉：一种作物同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式繁殖后代的方式。常异花授粉作物（常异交作物），仍以异花授粉为主，如棉花、高粱、蚕豆等，其花冠张开后才散粉，异交率常因作物种类、品种、生长地环境等有变化。一、作物的繁殖方式（一）

有性繁殖31一、作物的繁殖方式（二）无性繁殖1．营养体繁殖：（1）根、茎、叶、块根、球茎、鳞茎、匍匐茎、地下茎等。（2）繁殖方式：分根、扦插、压条、嫁接等。2．无融合生殖：由雌雄配子不经过正常受精、未发生两性配子的融合形成种子，而繁殖后代的方式。如孤雌生殖、孤雄生殖、无孢子生殖、二倍体孢子生殖、不定胚生殖等。其共同特点是未经过受精过程，只具有母本或父本一方的遗传物质，仍属于无性繁殖的范畴。一、作物的繁殖方式（二）无性繁殖32二、作物的品种类型及育种特点*根据作物的繁殖方式、商品种子的生产方法、种子的遗传基础等将其划分为四种类型：（一）自交系品种：指由遗传背景相同且基因型纯合的植株所组成的群体，是来自于一株优良的纯合基因型后代。异花授粉作物由于其异花授粉特性和基因的杂合性，必须采用连续多代自交结合单株选择的方法，才能育成自交系品种。其一般不直接用于大田生产，而是作为配制杂交种的亲本使用。无论何种类型的自交系品种，都要求具有优良的农艺性状。因此，应拓宽育种资源，采用多种育种方法，引起基因重组和突变，，从中选择优良植株。二、作物的品种类型及育种特点*根据作物的繁殖方式、商品种子33二、作物的品种类型及育种特点（二）杂交组合：由一群杂合的，并且在一定程度上同质的基因型植株组成，是自交系间杂交或自交系与自由授粉品种间杂交产生的F1。优良杂交组合三要素：（1）基因型高度杂合；（2）表现型相对一致；（3）较强的杂种优势。由此决定了杂交育种应包括两个育种程序：（1）自交系育种；（2）杂交组合育种。其关键是自交系和自交系间的配合力测定。F1杂交种子生产的难易是生产上利用杂交组合的主要限制因素。二、作物的品种类型及育种特点（二）杂交组合：由一群杂合的，34（三）群体品种：指遗传基础比较复杂，群体内植株间的基因型不同的品种。1．自花授粉作物的杂交合成群体：是用自花授粉作物的两个以上的自交系品种杂交后繁殖出的分离的混合群体。自然选择…多种纯合基因型混合的群体。2．自花授粉作物的多系品种：是若干自交系品种的种子混合繁殖的后代，可以用自花授粉作物的几个近等基因系的种子混合繁殖成为多系品种。多系品种可保存自交系品种的大部分性状，而在个别性状上得到改进。3．异花授粉作物自由授粉品种：品种内植株间随机授粉，也经常与相邻种植的异品种授粉,但保持本品种的主要特征。4．异花授粉作物的综合品种：是由一组选择的自交系品种，采用人工控制授粉和在隔离区多代随机授粉组成的遗传平衡的群体。特点：（1）基因型：遗传基础复杂，每一个体具有杂合的基因型；（2）表现型：个体性状差异较大，但具有一个或多个代表本品种特征的性状。

5．近等基因系：指具有相似的遗传背景，只在个别性状上有差异的一系列自交系品种。群体品种育种的基本目的是创建和保持广泛的遗传基础和基因型多样性。（三）群体品种：指遗传基础比较复杂，群体内植株间的基因型不同35二、作物的品种类型及育种特点（四）无性系品种用营养体繁殖的无性系品种的基因型受作物种类及来源而定。如甘薯为异花授粉作物,可以采用有性杂交和无性繁殖相结合的方法进行育种。二、作物的品种类型及育种特点（四）无性系品种36§4.4作物育种的方法一、引种二、选择育种三、杂交育种四、杂种优势利用五、其它育种方法六、生物技术在作物育种中的应用§4.4作物育种的方法一、引种37一、引种（一）概念及意义1．指从外地区和外国引进新植物、新作物、新品种以及各种遗传资源材料。2．意义：丰富品种引进地的种质资源种类，为新品种培育奠定物质基础，扩大原物种的栽培种植区域，对濒危植物起到一定的保护作用。直接应用于大田生产的引进良种，在本地栽培条件下会出现许多有利的新变异，而成为系统育种的宝贵原始材料。一、引种（一）概念及意义38（二）引种的理论与规律1．作物的生态类型一种作物生态类型的品种对本地区的生态条件具有最大的适应性，生态类型相似的品种，也必然具有相似的生态适应性。引种时，必须根据作物的适应性，引入适合特定生态类型的品种。2．气候相似论由法国林学家迈依尔提出，主要内容：两个地区间的生态环境，应相似到足以保证相互引种成功的程度。其主要理论依据是：气候因素是生态环境的决定因素。（二）引种的理论与规律393．纬度、海拔与引种的关系纬度主要影响日照长度和温度。长日照作物和短日照作物自我国北方向南方引种，生育期的变化趋势截然相反。海拔主要影响温度。一般每升高100m，年均温度降低0.65℃，活动积温减少200-300℃，约相当于增加一个纬度。4．植物的阶段发育与引种（1）春化阶段是指作物对温度高低的反应，表现为某一个时期需要一定的温度条件。（2）光照阶段是指作物对日照长短的反应。作物进入光照阶段后，要求一定的光照条件，如果光照条件得不到满足，作物就不能开花结实。3．纬度、海拔与引种的关系40（三）引种的程序和方法1．

可行性分析；2．检疫和隔离种植；3．引种试验；4．栽培试验；5．引种与选择相结合，不断防杂保纯和选育新品种。（三）引种的程序和方法41二、选择育种（一）概念选择育种是从现有品种群体中出现的自然变异类型中，选择优良变异个体（单株、单穗、单铃），分别脱料和播种，每一个个体的后代形成一个系统，经过后代鉴定，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，对典型的自花授粉作物又可称为纯系育种。二、选择育种（一）概念42二、选择育种（二）选择育种的作用1．是简单有效选育新品种的好方法，是育种工作中最基本的方法之一。2．是利用自然变异，进行优中选优，不断改良和提高现有品种的有效途径。3．在遭受病虫害或其它不良环境条件灾害的地区或时期，选拔表现抗性的单株，进行选择育种，能够育成抗性品种。二、选择育种（二）选择育种的作用43（三）

选择育种的特点1．优中选优，简便有效。2．适合于群众性育种。3．连续选优，品种不断改进提高。（三）

选择育种的特点44二、选择育种（四）选择育种的基本原理与育种程序*1．其理论依据是约翰逊的纯系学说：在基因型纯合但不完全一致的群体里选择一次单株即可奏效，但在基因型纯合一致的纯系内选择无效。2．选择育种的程序和方法（1）选择育种的方法选择的对象选择标准选择的数量选择技术（2）选择育种的程序选择优良变异株（穗、铃）→株（穗、铃）行试验→品系比较试验→区域试验和生产试验→品种审定与推广二、选择育种45三、杂交育种（一）基本概念杂交：不同基因型配子结合或相互交配产生杂种的过程。杂交育种（crossbreeding,hybridizationbreeding）：通过人工杂交的手段，将两个或两个以上亲本的优良性状综合到一个个体上，继而从分离的后代群体中，通过人工选择、培育和比较鉴定，从而获得遗传性相对稳定、有栽培利用价值的定型新品种的育种方法。根据亲本亲缘关系不同，杂交育种可分为近缘杂交和远缘杂交。三、杂交育种（一）基本概念46三、杂交育种（二）常规杂交育种的重要性1．是重要的育种手段之一。2．是与其它育种途径相配套的重要程序。3．杂交育种可同时改良多个目标性状。4．更适于自花授粉植物的品种选育。三、杂交育种（二）常规杂交育种的重要性47（三）杂交育种的原理1．基因重组2．基因累加3．基因互作（四）亲本选配的重要性亲本选配包括杂交亲本选择和杂交组合配置两方面，即决定父母本和多亲杂交时进入杂交的亲本先后顺序。重要性体现在：亲本选配是杂交育种成败的关键；提供了广泛而适宜的遗传基础。（三）杂交育种的原理48（五）亲本选配的原则除了根据育种目标选择亲本之外，还应遵守以下原则：1．互补原则；（亲本的优点多，缺点少，且优缺点互补。）数量性状的微效基因具有累加效应，杂交后代的平均值往往介于两个亲本之间。2．遗传差异原则；（亲本的遗传差异较大）不同遗传基础的亲本杂交后代将出现丰富的遗传变异。（五）亲本选配的原则49（五）亲本选配的原则3．配合力原则；（亲本的一般配合力较高）配合力：亲本在杂交后代中的表现能力，是亲本重要的遗传参数。分为一般配合力(generalcombiningability)：亲本与其他许多亲本的杂交后代的平均表现。特殊配合力（specialcombiningability）：指一个亲本与另一个亲本杂交后代的表现与双亲一般配合力的偏差。亲本的一般配合力取决于遗传基础，与亲本的自身性状的好坏有一定的关系但又不完全一致；特殊配合力的大小与双亲的遗传差异有关，主要表现在F1代。4．

适应性原则；用当地推广品种作为亲本之一，生态适应、综合性状、做母本。（五）亲本选配的原则50（六）杂交的组合形式1．单交（singlecross）:即两个亲本成对杂交，用A*B或A/B表示。2．复交（multiplecross）：指多个亲本之间的杂交。包括三交（（A*B）*C）、双交（（A*B）*（C*D），（A*C）*（B*C））和四交（（（A*B）*C）*D）。双交是特殊的四交。不同复交形式各亲本在后代中占的遗传基础比例不同。一般以当地推广品种或优点较多的品种作为最后一次杂交的亲本。3．回交（backcross,(A*B)*B或（A*B）*A：指两个亲本的杂交后代再与亲本之一重复杂交。用来重复杂交的亲本称为轮回亲本(recurrentparent)。回交主要用于改良轮回亲本的个别性状，还可用于近等基因系和细胞质雄性不育系的培育。（六）杂交的组合形式51三、杂交育种（七）杂交后代的选择*1．系谱选择（pedigreeselection）法：系谱法，用于质量性状效果较好，用于数量性状易丢失有利基因。2．混合选择(bulkselection)法：需要较大的群体，但可以保留丰富的遗传变异，不易丢失有利的数量性状基因。3．衍生系统（derivedline）选择法：在第一个分离世代选择一次单株，由这些单株形成衍生系统。这种方法结合了系谱法和混合法的优点。4．一粒传（singleseeddecent）选择法：是混合法的一种变形。三、杂交育种（七）杂交后代的选择*52三、杂交育种（八）杂交育种的程序*1．原始材料圃和亲本圃：严防不同材料间发生机械混杂和生物学混杂。杂交亲本应分期播种。2．选种圃：有时也将种植F1、F2的地段称为杂种圃。在选种圃内连续选择单株，直到选出优良一致的品系升级为止。小株作物每隔10-20行，中耕作物每隔5-10行种一行对照。3．鉴定圃：将新品系条播，种植密度接近大田生产。4．品种比较试验：小区面积较大，重复4-5次，随机排列，一般参加2年以上。5．区域试验、生产试验和栽培试验：在品种比较试验的同时，将品种送到服务地区内，在不同地点进行生产试验。三、杂交育种（八）杂交育种的程序*53四、杂种优势的利用（一）

杂种优势（heterosis）现象及其理论基础1．杂种优势及其特点杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种一代，在生长势、生活力、抗逆性、产量、品质等方面优于其双亲的现象。特点：复杂多变；优势与亲本差异及纯度有关；子二代以后退化。

四、杂种优势的利用（一）

杂种优势（heterosis）现54四、杂种优势的利用（一）

杂种优势（heterosis）现象及其理论基础2．测定杂种优势的方法：（%）（1）平均优势=（F1-双亲平均值）/双亲平均值×100（2）

超亲优势=（F1-较好亲本值）/较好亲本值×100（3）

对照优势=（F1-对照品种值）/对照品种值×100（4）

负向超亲优势=（F1-较差亲本值）/较差亲本值×100四、杂种优势的利用（一）

杂种优势（heterosis）现55四、杂种优势的利用（二）杂种优势利用的亲本选配其亲本选配的原则与杂交育种不完全相同。1．配合力高；2．亲缘关系较远；3．性状良好并互补；4．亲本自身产量高，两亲花期相近；四、杂种优势的利用（二）杂种优势利用的亲本选配56(三)杂种优势利用的途径*1．人工去雄：适用于雌雄异花、繁殖系数高、花器较大、易于去雄授粉的作物。如玉米、棉花、瓜类、烟草、番茄。2．化学杀雄：利用花粉与胚囊对化学药剂的耐性不同，选用一些内吸性的化学药剂。如一些雌雄同花而且雄蕊很小的植株的自花授粉的作物，如水稻、小麦、高粱等。3．利用自交不亲和性（self-incompability）：同一植株上机能正常的雌、雄两性器官和配子，因受自交不亲和基因的控制，不能进行正常交配的特性。自交不亲和性广泛存在于十字花科、禾本科、豆科和茄科的多种作物。4．雄性不育性（malesterility）：常见的胞质型雄性不育体系包括种不同的品系。(三)杂种优势利用的途径*57(三)杂种优势利用的途径*（1）雄性不育系：简称不育系（sterileline）.（2）雄性不育保持系：简称保持系（maintainerline）,是雌雄蕊均正常，但其花粉授予不育系后所得后代仍为雄性不育系的品系。（3）雄性不育恢复系：简称恢复系（restoreline）,是雌雄蕊均正常，但其花粉授予不育系后所得后代雄性可育的品系。（“三系法”及“两系法”育种）上述3系在杂种优势利用中主要用于杂交种子的生产。杂交种子生产中还可利用核型不育体系，如水稻的光敏不育体系。(三)杂种优势利用的途径*58五、其他育种方法（一）诱变育种(inducedmutationbreeding)1．定义：是利用物理或化学因素来诱发变异，再通过选择育成新品种的方法。2．物理诱变：主要是利用一些高能量的射线，常用半致死剂量（存活率50%）或临界剂量（存活率40%）进行照射。3.化学诱变：用一些药剂（通常是碱基的类似物）处理试验材料，使得药剂分子碱基能取代正常碱基连接到DNA长链上，再次复制时产生错误配对而形成突变。4．诱变处理的材料及主要目的:材料:种子、花药（粉）、子房或植株等。主要目的：改良质量性状。五、其他育种方法（一）诱变育种(inducedmutat59五、其他育种方法（二）倍性育种1．染色体组（genome）:一个生物属内各个物种所特有的，维持其生活机能的最低数目的染色体。2．染色体基数：一个染色体组里的染色体数目。正常的体细胞内的染色体数目都是染色体基数的整倍数。3.普通二倍体（diploid）、多倍体（polyploid）、同源多倍体（autopolyploid）及异源多倍体：体细胞里具有2个以上染色体组的生物,其中所有染色体组都相同的为同源多倍体。染色体组不都相同的为异源多倍体（allopolyploid）。异源多倍体在遗传上与普通二倍体一样。五、其他育种方法（二）倍性育种60五、其他育种方法（二）倍性育种4．倍性育种：是通过改变染色体数目来创造变异，从中选育新品种乃至新物种的方法。5．单倍体（haploid）与一倍体(monoploid):体细胞里只含有配子染色体数目的生物为单倍体；体细胞里只有一个染色体组的生物为一倍体。育种中主要利用单倍体加倍后形成的纯合二倍体。五、其他育种方法（二）倍性育种61五、其他育种方法（三）远缘杂交育种1．远缘杂交（distanthybridization）：分属于不同的种属乃至更高分类单位的生物之间的有性杂交。2．作用：引入一些本物种没有的特殊基因，以获得一些特殊的性状、创造新物种、诱导产生单倍体和多倍体等。3.远缘杂交的不亲和性（难于得到正常种子，亲本选配、染色体预先加倍、利用桥梁亲本等）、远缘杂种的不育性（杂种幼胚离体培养、杂种体细胞染色体加倍）及其克服方法：五、其他育种方法（三）远缘杂交育种62六、生物技术在育种中的应用（一）细胞和组织培养1．作用：获得培养过程中产生的变异体；克服远缘杂交和多倍体育种的不育性。2．外植体（explant）：用于组织培养的植物材料。愈伤组织（callus）：组织培养初期诱导出的一种未分化的细胞团。六、生物技术在育种中的应用（一）细胞和组织培养63六、生物技术在育种中的应用（二）原生质体培养1.

原生质体：指用特殊方法脱去细胞壁后裸露的、有生活力的原生质团。2.

作用：用来进行体细胞杂交（somatichybridization）,克服有性杂交的不亲和性，创造出一些全新的变异类型。又称原生质体融合(protoplastfussion),其产物称异核体（heterokaryon）。六、生物技术在育种中的应用64六、生物技术在育种中的应用（三）DNA重组（DNArecombination）1．基因工程（geneticengineering）：指DNA重组技术，又称基因克隆(geneclone)。2．作用：导入外源DNA，以培育转基因品种。3.基本过程：提取目的基因编码的mRNA片段-反转录成特定的DNA片断-连接到农杆菌Ti质粒并将其与受体细胞（原生质体）共同培养而侵入受体细胞；用基因枪将DNA片断直接射入受体细胞-DNA连接重组、表达、遗传。六、生物技术在育种中的应用（三）DNA重组（DNAre65六、生物技术在育种中的应用（四）分子标记辅助选择1．分子标记（molecularmarker）：指一些特殊的DNA片断，可以为另一些被称为探针（prob）的含有32P的DNA片断识别。2．作用：用于进行遗传选择，改良数量性状，加快育种进程。3.基本过程：提取试验材料的DNA并解离成单链—与探针杂交—检验杂交是否成功六、生物技术在育种中的应用（四）分子标记辅助选择66§4.5作物种子生产与管理一、作物品种审定与推广二、种子繁育与生产体系*§4.5作物种子生产与管理一、作物品种审定与推广67一、作物品种审定与推广（一）品种审定由国家或省级农作物品种审定工作委员会主持。未经审定或审定不合格的品种不能推广。审定程序见下页一、作物品种审定与推广（一）品种审定68一、作物品种审定与推广审定程序：1．申请：提交新品种选育情况、特征特性和拟试验的地区等。2．区域试验：一般一个生态区安排5-7个试验点，连续进行2-3年。3.生产试验：一般一个生态区安排3-5个试验点。主要考察新品种的丰产性和适应性，兼起示范作用。4．品种审查：审查试验结果，审定申请材料。向品种