作物育种学课件

作物的繁殖方式

及品种类型第一节作物的繁殖方式

有性繁殖：凡是由雌雄配子结合，经过受精过程，形成种子繁衍后代的。无性繁殖：凡是不经过两性细胞受精过程而繁殖后代的。第一节作物的繁殖方式

一.有性繁殖sexualreproduction二.无性繁殖asexualreproduction一.有性繁殖sexualeproduction自花授粉：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。异花授粉：雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。自花授粉作物一朵花内的花粉传粉繁殖后代。天然异交率：0-4%作物又分为：常异花授粉作物同时依靠自花授粉和异花授粉繁殖后代。天然异交率5-50%异花授粉作物异株或异花的花粉传粉繁殖后代。天然异交率50-100%自花授粉作物

self-pollinationcrop主要栽培作物：禾谷类：水稻、小麦、大麦、燕麦豆类：大豆、花生、豌豆、菜豆、绿豆、小豆、豇豆其他作物：芝麻、烟草、马铃薯、茄子、辣椒、番茄、胡麻、亚麻2.异花授粉作物

cross-pollinationcrop①雌雄异株(dioecious)：菠菜、石刁柏、大麻、蛇麻②雌雄同株异花(monoecious)：玉米、黄瓜、甜瓜、南瓜、西瓜、蓖麻③雌雄同花自交不亲和（self-incompatibility）：黑麦、甘薯白菜、萝卜、洋白菜、白菜型油菜④雌雄同花不同熟（dichogamy）或雌雄蕊异长（heterogony）：荞麦、向日葵葱、洋葱、芹菜、胡萝卜、甜菜、莴苣3.常异花授粉作物

oftencross-pollinationcrop主要栽培作物：高粱、棉花、谷子蚕豆甘蓝型油菜、芥菜型油菜自交不亲合性和雄性不育性自交不亲合性：具有完全花，可形成正常雌雄配子，但缺乏自花授粉结实能力。有性繁殖还包括：雄性不育性：植株花粉败育，不能产生有功能的雄配子的特性。无性繁殖

asexualreproduction营养体繁殖vegetative:利用植物营养器官繁殖后代无融合生殖apomixes：植物性细胞的雌雄配子，不经过正常受精、两性配子的融合过程，形成种子繁殖后代的方式营养体繁殖vegetative营养繁殖的器官有：根、茎、叶、芽、块根、块茎、匍匐茎、球茎、鳞茎等。营养繁殖的作物有：甘薯、马铃薯、甘蔗、草莓、洋葱、大蒜等营养繁殖的方法有：分根、扦插、压条、嫁接、组织培养等无融合生殖apomixes1.无孢子生殖2.二倍体孢子生殖3.不定胚生殖4.孤雌生殖5.孤雄生殖6.单倍体无配子生殖

自花授粉（小麦、大麦、燕麦、大豆、花生、芝麻、烟草、马铃薯）有性繁殖异花授粉（玉米、向日葵、甘薯、蓖麻、黑麦、白菜型油菜）常异花授粉（棉花、高粱、蚕豆繁殖方式谷子）营养体繁殖（甘薯、马铃薯、甘无性繁殖蔗、草莓）

无融合生殖第二节自交和异交的遗传效应一.自交的遗传效应二.异交的遗传效应一.自交的遗传效应1.自交使杂合基因型逐渐趋向纯合

AaAAAaaa杂合基因型比例1/2AAAaaa杂合基因型比例1/22

纯合基因型比例1-1/2r2.自交引起杂合基因型的后代发生分离，杂合基因型的个体，自交以后，由于等位基因纯合，一些隐性基因表现出来。3.自交引起杂合基因型的后代生活力衰退二.异交的遗传效应1.异交形成杂合基因型2.异交增强后代的生活力第三节不同繁殖方式作物

群体遗传特点自花授粉作物群体遗传特点二.异花授粉作物群体遗传特点三.常异花授粉作物群体遗传特点四.无性繁殖作物群体遗传特点一.自花授粉作物群体遗传特点

1.基因型纯合，基因型和表现型基本一致♀AbcDfE♂AbcDfE2.遗传性相对稳定3.自交不退化AAbbccDDffEE二.异花授粉作物群体遗传特点1.基因型杂合，表现型多种多样，基因型和表现型不一致。

对于个体来说，基因型是杂合的，基因型和表现型不一致。AbcD×aBcDAaBbccDD

对于群体来说，是一个复杂的群体，表现型是多种多样的。AbcD×aBcDAaBbccDDAbcD×ABCdAABBCcDd2.在没有其它因素干扰下，可保持群体遗传平衡。3.自交生活力衰退，杂交产生杂种优势。三.常异花授粉作物群体遗传特点1.主要性状是同质结合的，群体多为异质群体。表现型基本一致，但又包含不同比例的变异个体。2.自交后代性状分离不严重。3.自交后代生活力衰退不严重。四.无性繁殖作物群体遗传特点1.无性繁殖的后代，表现型与母体相似，没有分离。2.同一无性繁殖系内的植株遗传基础相同。3.无性繁殖作物，没有经过自交纯化，如果来自杂交的后代，个体的基因型是杂合的，若用种子繁殖，后代出现分离。第四节作物的品种类型

及其特点一.对农作物品种的基本要求二.作物品种类型三.各类品种的育种特点一.对农作物品种的基本要求1.特异性：本品种具有一个或多个不同于其它品种的形态和生理特性。

2.一致性：同一品种内，植株之间性状整齐一致。

3.稳定性：繁殖或再组成本品种时，品种的特异性和一致性保持不变。二.作物品种类型1.纯系品种（自交系品种）2.杂交种品种3.群体品种4.无性系品种1.纯系品种（自交系品种）纯系品种：由一个变异单株经过多代自交、选择、育成的品种。纯系品种群体的遗传组成特点：①个体基因型是纯合的。②群体同质。③自交不退化。2.杂交种品种在严格选择亲本和控制授粉的条件下，产生的各类杂交组合的F1植株群体。杂交种品种群体的遗传特点：①个体基因型高度杂合，表现出很高的生产力。②群体同质，表现型整齐一致。③近交分离，只利用F1的杂种优势3.群体品种主要包括以下四种：（1）异花授粉作物的自由授粉品种（2)异花授粉作物的综合品种（3）自花授粉作物的杂交合成群体（4）多系品种（1）异花授粉作物的自由授粉品种遗传特点：①个体基因型是杂合的。②群体是异质的。（2）异花授粉作物的综合品种

是由多个自交系，采用人工控制授粉，或在隔离区多代随机授粉组成的遗传平衡群体。遗传特点：①个体基因型是杂合的。②群体是异质的，但具有一个或多个代表本品种特征的性状，以区别与其它品种。（3）自花授粉作物的杂交合成群体

是由两个以上的纯系品种杂交后，繁殖出的分离的混合群体，把它种植在特别的环境下，主要靠自然选择，促使群体发生遗传变异，随着这种变异类型的不断增加，逐渐形成一个较稳定的群体。遗传特点：①个体基因型纯合。②群体是异质的。遗传特点：①个体基因型纯合。②群体是异质的。（4）多系品种

由若干纯系品种或品系、近等基因系的种子、按一定比例混合成的播种材料。

遗传特点：①个体基因型纯合。②群体是异质的。4.无性系品种

由一个无性系或几个近似的无性系经过营养器官的繁殖而成。由孤雌生殖、孤雄生殖产生的种子，最初繁殖的后代，也属于无性系品种。遗传特点：基因型由母体决定，表现型与母体相同。三.各类品种的育种特点1.纯系品种的育种特点2.杂交种品种的育种特点3.群体品种的育种特点4.无性系品种的育种特点1.纯系品种的育种特点（1）对纯系品种的基本要求：①基因型高度纯合。②性状优良而且整齐一致。（2）育种特点：①利用自然变异，采取自花授粉和单株选择相结合的育种方法。②创造丰富的遗传变异，在性状分离的大群体中进行单株选择。2.杂交种品种的育种特点（1）对杂交种品种的基本要求：①基因型高度杂合。②性状相对一致。③具有较强的杂种优势。（2）育种特点：①选育重点是选择杂交亲本（自交系、三系或两系）②配合力测定是杂交种品种选育的重点内容。③除了对杂交种品种本身的性状有一定要求外，对影响亲本繁殖、配制杂交种种子的一些性状也有相应的要求。④要建立相应的种子生产基地和供销体系3.群体品种的育种特点①创建和保持广泛的遗传基础及基因型的多样性。②对后代群体一般不进行选择。③对异花授粉作物群体，要在隔离条件下，多代自由授粉，以打破基因链锁，达到遗传平衡。4.无性系品种的育种特点①采用有性杂交和无性繁殖相结合的方法，固定优良性状和杂种优势②利用芽变培育新品种。第一节诱变育种的特点1.提高突变率，扩大突变谱2.有效地改良个别单一性状3.缩短育种年限4.诱变的方向和性质难以控制5.在一个突变体中，很难出现多个理想性状的变异。第二节诱变的方法一.物理诱变

用不同种类的射线处理，引起基因突变或染色体变异。1.物理诱变剂的种类和性质2.辐射处理的剂量单位（1）放射强度居里（Ci）:放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰变为1居里通常用mCi(10-3Ci)μCi(10-8Ci)（2）照射剂量伦琴（R）:1g空气中吸收83尔格（erg）的能量。是X、γ射线的剂量单位。库仑（Coulomb）/千克（1库仑/千克=3.876×103R）（3）吸收剂量拉特（Rad）1g受照射物质吸收100尔格的能量戈瑞（Gray）（1戈瑞=100Rad=1焦耳/千克）（4）中子流量每平方厘米的中子数n/cm2（5）剂量率单位时间内所受的剂量。伦/小时伦/秒（1）测定辐射敏感性的指标：①生长受抑制的程度半致矮剂量(D50)②植株成活率致死剂量（LD100）辐射引起植株全部死亡剂量半致死剂量（LD50）辐射引起50%植株死亡剂量临界剂量辐射后植株存活40%的剂量3.作物对辐射的敏感性③植株不育程度（不育株%）④幼苗根尖和幼芽细胞分裂时染色体畸变率⑤以细胞分裂间期细胞体积、染色体体积作指标。①不同科、属、种、品种辐照敏感性不同豆科>禾本科>十字花科②不同倍数植物辐照敏感性不同二倍体>多倍体③不同器官、组织、细胞、成分辐照敏感性不同植株>种子；根>叶；分生组织>其它组织性细胞>体细胞；卵细胞>花粉细胞；（2）作物对辐射敏感性的差异④不同发育时期、不同生理状态辐照敏感性不同幼龄植株>老龄植株；未成熟种子>成熟种子湿种子>干种子；萌动芽>休眠芽⑤外界条件无氧空气中辐照，幼苗损伤和染色体损伤少外照射和内照射。外照射：有机体接受的辐射来自外部的辐射源内照射：将放射性元素引入到植物的组织细胞内进行照射。常用的方法有浸泡法、注射法。放射性元素应用较多的有P32S354.辐射处理的方法1.化学诱变剂的种类和性质常用的化学诱变剂有：①烷化剂具有烷化功能的化合物。它带有一个或多个烷基，能转移到其它电子密度较高的分子中，置换碱基中的氢原子。二.化学诱变常用的几种烷化剂：甲基磺酸乙脂EMS乙烯亚胺EI亚硝基乙基尿烷ENU(NEU)亚硝基乙基脲ENH(NEH)硫酸二乙脂DES②碱基类似物胸腺嘧啶类似物5-溴尿嘧啶（5-BU）

5-溴脱氧尿核苷（5-BUDR）腺嘌呤类似物2-氨基嘌呤（2-AP）③叠N化物

NaN3（1）诱发点突变多，染色体畸变少（2）具有迟效作用①潜在损伤②残留物的后效作用③化学活性基团的再诱变作用（3）处理材料损伤轻，在某种程度上可进行特异性诱变（4）使用方便，经济，不需要特殊设备2.化学诱变剂作用的特点方法有：浸渍法、滴液法、注射法、涂抹法、施入法、熏蒸法。注意：诱变剂浓度、处理时间、温度、PH、种子含水量。3.化学诱变剂处理的方法第三节诱变育种的方法与程序一.处理材料的选择1.综合性状良好，只存在个别缺点的品种2.杂交材料3.单倍体4.多倍体1.种子2.绿色植株3.花粉4.子房5.合子6.营养器官7.组织培养物二.处理部位的选择1.M1的种植与选择（1）M1的种植按不同处理点播或稀条播如果处理的是种子，多采用密植（2）M1的选择

M1不选择三.诱变处理后的选育其原因：①M1存在着生物学损伤，植株生长较差。②突变往往发生在个别细胞中，植株是由变异和不变异的细胞组成的嵌合体。③突变多是隐性突变，形态上不易显露出来。2.M2的种植与选择（1）M2的种植：根据收获种子的方式按处理点播（2）M2的选择：是选择的关键世代。3.M3及以后世代的种植与选择（1）种植：入选突变株种成株行（2）选择：稳定的株行可混收分离的株行继续选株。第四节提高诱变育种效率的方法一.衡量诱变效果的指标1.突变率某一突变类型个体数占调查群体总数的%M2发生突变的株数突变率（%）=—————————×100M2种植的总株数2.诱变效率突变率诱变效率=———————

生物损伤3.诱变效果突变率诱变效果=———————

诱变剂量4.诱变功效有用突变率诱变功效=——————

诱变剂量1.选择适宜的育种材料。2.确定适宜的诱变剂和诱变剂量。3.采用适宜的处理时间。4.可采用综合诱变处理。5.与其它育种方法相结合。二.提高诱变育种效率的方法第一节杂交育种的意义一、杂交育种的意义杂交育种是通过品种间杂交，创造变异，选育新品种的方法。杂交育种是目前国内外应用最普遍、最有成效的一种育种方法1.基因重组综合双亲优良性状早熟不抗病AAbb×晚熟抗病

aaBBAaBbA-B-(AABB)AabbaaBBaabb二、杂交育种的遗传原理2.基因互作产生新的性状

感病品种×感病品种

RRssrrSSRrSsR-S-RRssrrSSrrss9抗:7感3.基因积累产生超亲性状

早熟×早熟

AabbaaBBAaBbA-B-AAbbaaBBaabb更早早晚

9：6：1超亲育种：将双亲控制同一性状的不同微效基因积累于同一杂种个体中，形成在该性状上超过亲本的类型。根据遗传原则，将杂交育种分为两类：组合育种：将双亲控制不同性状的优良基因随机结合，通过定向选择，育成集双亲优良性状于一体的新品种。遗传机理：组合育种：基因重组和互作超亲育种：基因累加和互作第二节亲本选配一.亲本选配工作的重要性亲本选配关系到育种工作的成败。胜利麦×燕大1817农大183华北187石家庄407等13个品种洛夫林10号×矮杆早冀麦10号冀麦18号冀麦25号二.亲本选配的一般原则：1.亲本优点多，缺点少，而且没有突出的缺点，双亲的优缺点能够互补。2.选用当地推广品种作为亲本之一。3.选用生态类型差异较大，亲缘关系较远的材料作亲本。①具有不同的遗传基础和优缺点，杂交后，分离范围广，会出现很多的变异类型或产生超亲类型。②双亲产生在不同的生态条件下，杂交后，容易出现适应性好、适应范围广的后代。③有可能引进当地没有的新种质，克服当地材料的缺点。④亲本的遗传差异大，后代的杂种优势就大，出现的变异类型就多，选择的机会就多。4.选用一般配合力好的材料作亲本。一般配合力：一个亲本品种与其他若干品种杂交后，杂交后代在某个数量性状上表现的平均值。第三节杂交方式和技术一、杂交方式二、杂交技术一、杂交方式1.单交2.复交3.回交4.多父本授粉1.单交：两个亲本成对杂交。甲×乙甲//乙甲/乙特点：①只进行一次杂交，简单易行。②分离时间短，稳定的快。③杂交的数量和后代群体规模小。2.复交：两个以上的亲本先后多次杂交。复交三交（A×B）×CA/B//C双交（A×B）×（C×D）A/B//C/D

（A×B）×（A×C）A/B//A/C四交[（A×B）×C]×DA/B//C/3/D五交{[（A×B）×C]×D}×EA/B//C/3/D/4/E聚合杂交

[（A×B）×（C×D）]×[（E×F）×（G×H）]复交的特点：①遗传基础丰富。②分离早，分离时间长，类型多。③杂交的数量和后代群体规模相对大

注意安排亲本的组合方式和亲本在各次杂交中的先后顺序（A×B）×农艺亲本（A×农艺亲本）×（B×农艺亲本）3.回交：两个亲本杂交后，子一代再与双亲之一重复杂交。4.多父本授粉：将二个或两个以上父本品种的花粉混合起来，给一个母本品种授粉。

A×（B+C+D）A/（B+C+D）二、杂交技术①调节花期。使父母本花期相遇，对于开花难的无性繁殖作物，要采取措施诱导开花。调节花期的方法：分期播种对有明显春化阶段的作物，进行春化处理延长或缩短光照地膜覆盖，剪大蘖等。②控制授粉。使母本接受杂交计划内亲本的花粉。③授粉后的花要挂牌作标记，并注意田间管理。第四节杂种后代的处理杂种后代的处理方法有：

一.系谱法二.混合法三.派生法一.系谱法1.方法：自杂种第一次分离世代(单交F2复交F1)开始选株，分别种成株行，每株行成为一个系统（株系），以后各世代在优良系统中连续选单株，直到选出优良一致系统，升级进行产量试验。在选择过程中，各世代都给以系统的编号，以便查找系统史和血缘关系。F2

选择：选择优良单株，淘汰不良组合收获：分单株收获，分别脱粒，编号F3

种植：按组合排列，入选单株点播株行选择：鉴定株系，优良组合中选优良株系，优良株系中选优良单株收获：按组合、系统分株收获，编号F4及以后世代：种植：同F3。来自同一个F3株系的F4株系，称为系统群或株系群。株系群内的各株系互称姊妹系。选择：从优良的系统群内选优良的株系收获：稳定株系，选几株，其余混收，不稳定株系，选株，分别收获二.混合法1.工作要点：在杂种分离世代，按组合代代混合种植，不选择，直到遗传性趋于稳定，纯合个体达80%以上，选择，下年种成株系，选择优良株系，升级产量比较试验。2.理论依据：①许多重要性状是数量性状，早代选择可靠性差。②早代纯合个体少，选择容易丢失好的类型。③不进行人工选择，但受自然选择的影响，容易形成较强的适应性。3.混合法和系谱法的比较：①对于质量性状和简单遗传的数量性状，系谱法早代选择，能较早集中精力选择优系。混合法高代选株，选择数量大，后期工作量大，需要的年限也较长。②系谱法对家系记载清楚，针对历史表现评定取舍。混合法无法考证历史，评定取舍比较困难。③系谱法F2起严格选株，中选率低，易丢失好类型，混合法在同一个组合内保留多种类型，有更多的机会选到优良的株系。④系谱法年年选择，工作较繁琐。混合法则比较简单。三.派生法1.派生系统法（衍生系统法）2.单粒传法3.集团混合法1.派生系统法（衍生系统法）（1）方法：在F2或F3进行一次单株选择，以后各世代均按单株衍生系统种植，淘汰不良系统，不再选株，直到有希望系统主要性状趋于稳定时，再选株次年种成株系，选择优良株系进行产量比较试验。（2）优点：①对遗传力高的性状进行早代选择，能较早地掌握优良材料；中后期混播，产量性状又不易受排斥。②在两次选株之间进行选系，其遗传力和可靠性高于系谱法的选株，同时，比系谱法工作简单。③吸取了混合法能保留多样类型的优点，又克服了混合法自然选择某些性状被消弱的缺点。④和混合法相比，能集中精力选择优系，可减轻后期大量选株的麻烦，并能提早世代，缩短育种年限。2.单粒传法

（1）方法：从F2开始，各世代淘汰不良单株，其余按组合每株采收一粒或几粒种子，混合繁殖，直到F5或F6代，再选株，下年种成株系，选择优系参加产量比较试验。（2）优缺点：优点：①保持组合内株间变异，保留群体丰富遗传基础。②各世代从每株采收等量种子，使不同类型在群体中维持稳定比例，适应性弱的性状，不易被自然选择所淘汰。③每株收一粒种子,种植规模小,利于温室异地加代。缺点：①缺乏历史记载，评定取舍比较困难。②后期进行一次选择,保留类型多,工作量大。3.集团混合法

方法：在F2选株，每个组合按类型分为若干集团，以后世代按集团混播，待性状基本稳定后，从各集团中选株，下年种成株行（系），以后选优系进行产量比较试验。优点：保留丰富的变异类型，减少不同类型间的互相干扰。第五节杂交育种程序和加速育种进程的方法一.杂交育种程序原始材料圃和亲本圃选种圃鉴定圃品系比较试验圃二.加速育种进程的方法1.加速世代进程2.改进育种程序3.加快种子繁殖第一节.回交育种的意义

及遗传效应一.回交育种的意义（1）回交和回交育种

回交：两亲本杂交以后，子一代和双亲之一重复杂交。

回交育种：从回交后代中选择特定的植株，再回交于该亲本，如此循环进行若干次，再经自交，选择育成品种。（2）轮回亲本和非轮回亲本轮回亲本（受体亲本）：用于多次回交的亲本。非轮回亲本（供体亲本）：只在第一次杂交时应用的亲本。（3）回交的表达方式

[（A×B）×A]×A;A3×B;A×3/BBC1

回交一次BC1F1

回交一次的一代

BC2

回交二次BC1F2

回交一次自交一次二代A×B

F1×ABC1F1×A

BC2F1BC2F2二.回交育种的遗传效应①回交显著增加轮回亲本的基因频率回交一次轮回亲本75

回交二次轮回亲本87.5②回交可以控制某种基因型纯合率提高

AaAa×aaAAAaaa¼Aaaa1/2第二节.回交育种方法A×B

F1×ABC1F1×A

BC2F1×ABC3F1×ABC4F1

（1）轮回亲本的选择①具有良好的农艺性状，只存在个别缺点②改良后有发展前途（2）非轮回亲本的选择①具有轮回亲本需要的目标性状②目标性状要突出③目标性状遗传传递力强，受少数基因控制④目标性状最好是显性一.亲本选择二.回交育种程序及要点杂交回交自交稳定混系比较

性状优良的系统混合，与轮回亲本比较。3.混系比较

多数情况回交4-6次根据实际情况可灵活掌握：①双亲差异小时，回交的次数可少些；②目标性状基因与不良基因连锁时，增加回交次数；③回交过程中，增加对轮回亲本性状的选择可减少回交次数。4.回交次数5.回交株数log(1-α)m≧——————log(1-p)m——回交株数

α——机率平准

p——杂交群体中合乎要求的基因型期望比例需要转移的基因数123带有转移基因植株的期望比例1/21/41/8机率平准0.954.310.422.40.996.616.034.5三.回交育种的灵活运用1.逐步回交改良法

A×BAB×C

F1×AF1×ABBC1F1×ABC1F1×AB

BC2F1×ABC2F1×ABABABC

A×BF1×ABC1F1×A

BC2F12.回交系谱法A×BA

×C

F1×AF1×ABC1F1×ABC1F1×A

BC2F1×ABC2F1×AAB×AC3.聚合回交法第三节.回交的特点及其应用价值1.回交育种的有利性（1）控制杂种群体按确定的目标方向发展（2）只要目标性状可以显现，在任何环境下都可以对目标性状进行选择。又由于种植规模小，为利用温室、异地、异季加代提供了有利条件。（3）有利于打破目标性状基因与不良基因连锁。（4）育成的品种与原轮回亲本相近,不必进行繁琐复杂的产比试验。（1）只限于改良单一性状，不能获得重大突破（2）要求被转移的性状受少数基因控制，属于数量遗传的性状不易导入。（3）每回交一次需要做大量的杂交工作，工作量大，费时费工。2.回交育种的局限性

（1）用于改良现有品种（2）用于雄性不育系杂种优势利用（3）用于远缘杂交（4）培育多系品种

A×BA×CA×DA×EF1×AF1×AF1×AF1×AABACADAE3.回交的用途第一节种质资源工作的重要性

一.种质资源的概念：具有一定种质或基因的生物类型，称为种质资源。（基因资源、基因库、基因银行）1.种质资源是育种工作的物质基础。2.育种工作突破性的成就，取决于关键性基因资源的发掘与利用。3.种质资源是不断发展新作物的主要来源。4.实现新的育种目标，必须拥有更多的基因资源。5.种质资源是理论研究的重要材料。二.种质资源工作的重要性第二节作物起源中心学说一、瓦维洛夫的作物起源中心学说学说的内容：1.作物起源中心有两个主要特征：基因的多样性和显性基因频率高，又名为基因中心或多样化变异中心。2.最初始的起源地为原生起源中心。瓦维洛夫的作物起源中心学说显性基因变异选择隐性基因变异二级起源中心原生起源中心（次生起源中心）引出起源中心的标志原生起源中心次生起源中心①有野生祖先②有原始特有类型③有明显的遗传多样性④有大量的显性基因①无野生祖先②有新的特有类型③有大量的变异④有大量的隐性基因

瓦维洛夫的作物起源中心学说3.在一定的生态环境中，一年生草本作物间在性状的遗传变异上存在一种相似的平行现象。4.根据驯化的来源，将作物分为两类，原生作物：人类有目的驯化的植物次生作物：与原生作物伴生的杂草，当有一定的利用价值时，就被人类分离而成为栽培的主体。瓦维洛夫的作物起源中心学说1.中国中心。中国中西部山区及相邻的低地。

谷、黍、荞麦、高粱、大豆。2.印度中心。缅甸、印度东部、马莱西亚群岛、菲律宾、印度支那。

水稻、甘蔗、亚洲棉。3.中亚细亚中心。印度西北部、阿富汗、前苏联的塔吉克、乌兹别克、天山西部

普通小麦、草棉作物起源的八大中心：瓦维洛夫的作物起源中心学说4.近东中心。土耳其、伊朗的西北部、外高加索、土库曼等

一粒小麦、二粒小麦、苜蓿。5.地中海中心。地中海沿岸的南欧和北非地区。

甜菜、黑麦。6.阿比西尼亚中心。以埃塞俄比亚高原为中心。

小麦、大麦。瓦维洛夫的作物起源中心学说7.墨西哥南部和中美中心

玉米、菜豆、甘薯、陆地棉。8.南美中心。秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚、智利、巴西、巴拉圭等。

烟草、马铃薯、花生、海岛棉。二.作物起源中心学说的发展1.哈伦对作物起源中心学说的发展根据作物扩散面积的远近和大小，分为5种类型：①土生型②半土生型③单一型④有次生中心⑤无中心将作物起源中心扩大为12个中心：1.中国—日本中心2.东南亚洲中心3.澳大利亚中心4.印度中心5.中亚细亚中心6.西亚细亚中心7.地中海中心8.非洲中心9.欧洲—西伯利亚中心10.南美中心11.中美和墨西哥中心12.北美中心2.齐文和茹考夫斯基对起源中心学说的发展第四节种质资源工作内容一.种质资源的类别和特点二.种质资源的搜集三.收集材料整理四.种质资源的保存五.种质资源的鉴定与研究六.种质资源的利用一.种质资源的类别和特点

种质资源根据亲缘关系进行分类，Harland等，将基因库分为：初级基因库：同一种内的材料。次级基因库：种间材料或近缘野生种、近缘属植物。三级基因库：远缘种属。杂交不实和杂种不育现象十分严重的材料。

按照来源分类，种质资源分为四类：本地种质资源外地种质资源野生种质资源人工创造种质资源

古老的地方品种和当前推广的改良品种。

特点①对当地自然条件和生态特点具有高度适应性。②反映了当地人民生产和生活的需要。③类型丰富，并具有独特的优良性状。④古老的地方品种，不耐肥水，产量较低，抗病性较差。（一）本地种质资源由其他国家或地区引入的作物品种和植物类型。特点：①能反映各自原产地区的自然条件和生产特点②多数外地种质资源对本地条件适应性差（二）外地种植资源：是指各种作物的近缘野生种和有价值的野生植物。特点：由于它是在特定的条件下，经过长期自然选择形成的，往往具有栽培作物所不具备的重要性状。（三）野生种质资源

通过各种途径（杂交、理化诱变等）产生的各种突变体和中间材料。

特点：人工创造的种质资源是多种多样的，它的特点随创造的资源类型有所不同。（四）人工创造种质资源二.种质资源的搜集直接考察收集征集单位之间彼此交换转引三.收集材料整理1.及时进行归类，将同种异名者合并，同名异种者区分开。并进行统一的编号。2.进行简单的分类，确定材料的植物学地位、生态类型、亲缘关系和生育特性。四.种质资源的保存1.种植资源保存应掌握一定的原则：①种植资源经过保存后，必须保持各样本的生活力。②保持原有的遗传变异度。③维持样本的一定数量。2.种质资源保存范围①用于应用研究和基础研究的种质。②可能灭绝的稀有种和已经濒危的种质，特别是栽培种的野生祖先。③具有经济利用潜力但尚未被利用的种质。④普及教育有用的种质。3.保存的方式（1）种植保存（2）贮藏保存（3）试管保存(离体保存）（4）基因文库技术（1）种植保存

根据不同作物种子和营养体生活力的长短，隔一定的时间在田间种植一次。材料多时，可进行轮换种植。种植保存需要注意两点：①种植条件尽可能与原产地条件相似，以减少由于生态条件的改变而引起变异。②尽可能避免和减少天然杂交和人为混杂，以保持原品种或类型的遗传特点和群体结构。（2）贮藏保存

用控制贮藏条件（温度和湿度）的方法保持种质资源的生活力。温度30-0℃，每降低5℃，种子的寿命延长1倍。种子含水量14-4%，每减少1%，种子的寿命延长1倍。种质资源的保存资源库温度湿度种子贮藏在短期库10℃50%纸袋中可保存5年。中期库０～5℃40-50%密闭容器内保存20年。长期库-10--15℃〈35%真空包装中保存70年。（3）试管保存(离体保存）

用试管保存植物的组织和细胞的培养物。常用的培养物有：愈伤组织、悬浮细胞、幼芽生长点、花粉、花药、体细胞、原生质体、幼胚等。利用试管保存的优点：①所需空间小②可以解决常规方法不易保存的种质资源。③繁殖时不受季节限制，繁殖速度快。④培养物不带病虫害，便于种质交流。（4）基因文库技术从动、植物或微生物中提取DNA用限制性内切酶切成片段连接到载体转移到大肠杆菌细胞无性繁殖，产生大量单拷贝基因需要某个基因时，“钩取”。五.种质资源的鉴定与研究种质资源鉴定和研究的主要内容有：①特征、特性的观察与鉴定②性状遗传特点研究。六.种质资源的利用1.通过杂交、诱变及其它手段创造新种质2.直接从中选择优良个体培育新品种3.通过杂交、诱变等，从后代中选择优良变异个体，培育成新品种第四节电子计算机在种质资源

管理中的应用著名的种质资源数据库：①芬兰、瑞典、挪威、冰岛、丹麦共同建立的北欧五国作物种质资源数据库②前民主德国建立的欧洲大麦数据库③前联邦德国建立的作物品种资源数据库④前捷克斯洛伐克的作物种质信息系统⑤前苏联的农作物种质资源数据库⑥日本农林水产省的作物种质资源信息系统⑦美国农业部的作物种质资源信息网络系统⑧中国国家作物种质资源数据库系统⑨菲律宾国际水稻所的国际水稻种质资源数据库一.种质资源数据库的目标与功能1.目标：满足育种家和研究人员对种质资源信息需求。2.功能：①查询定向培育的有用基因②查找亲本③追踪品种系谱二.种质资源数据库的建立数据收集数据分类和规范化处理数据库管理系统设计第一节抗病虫育种的意义和特点一.抗病性、抗虫性的概念二.抗病虫育种意义与作用三.抗病虫育种的特点

1.作物的抗病性

广义的抗病性：某一作物品种不感染或不发生某一病害，或发生病害，但程度较轻，或产量损失较小。

狭义的抗病性：当作物遭到病害侵袭后，能够产生一种能动地反映，去战胜病原菌，或减轻其为害。一抗病性、抗虫性的概念2.作物的抗虫性：寄主植物所具有的能抵御或减轻某些虫害侵袭或危害的能力。即某一作物品种在相同虫口密度下，比其它品种获得高产优质的能力。二.抗病虫育种意义与作用

选育抗病虫品种是行之有效的防治措施。1.选育和推广抗病虫品种，可以起到保产的作用。2.与其它防治措施相比，选育抗病虫品种经济有效，简单易行，效果稳定，而且不污染环境，不会造成人、畜中毒。三.抗病虫育种的特点与高产、优质育种相比，具有以下特点：①了解作物本身的遗传特性；②了解病原菌或害虫的遗传特性；③了解作物和寄生物之间的相互作用；④了解作物和寄生物对环境的敏感性。第二节品种的抗病性及其鉴定一.病原菌致病性的遗传与变异二.作物抗病性的类别、机制和遗传三.作物抗病性鉴定一.病原菌致病性的遗传与变异1.病原菌的致病性：病原菌危害寄主引起寄主病变的能力。在抗病育种中:病原菌侵染某一特定品种，并在其上生长、繁殖的能力。致病性常表现在毒性和侵染力两个方面毒性：病原菌能克服某一品种的专化抗病基因，侵染这个品种的能力。侵染力：病原菌在侵染寄主的前提下，病原菌在寄主中生长繁殖的速度和强度。

植物病理学上，把种内或变种内由一种生物型或一群生物型所有组成的能侵染某个特定作物品种的病原菌群体称为生理小种。2.病原菌的生理小种（毒性小种）3.生理小种的鉴定与鉴别寄主用一套抗病能力不同的作物品种来区分，这套品种成为鉴别寄主。

对鉴定寄主的要求：①鉴别力强，②病症反应稳定，③具有不同的抗病基因，④是有代表性的纯系品种。

优势小种：小种分化明显的病原菌群体，它是由若干毒性不同的小种组成，其中比例较大的小种，称为优势小种。其余的为次要小种。

小种组成：组成病原菌群体的各个小种的种类和比例。4.生理小种的消长

随着作物品种、自然、栽培条件而变化。当生产上大面积推广某一品种时，就会对当时的病原菌群体产生一种选择压力，这种压力筛选的结果，造成生理小种组成比重发生变化。优势小种和次要小种的消长

感染这个品种的生理小种就逐渐繁殖，积累，传播，数量逐渐增大，成为优势小种，因此，这个品种就成为这个生理小种的哺育品种。而原来的优势小种，由于失去了最优的寄主条件，就转为次要小种。当感染哺育品种的小种上升到绝对优势时，这个品种就会丧失抗病性。5.致病性的遗传

对真菌病害的遗传研究认为，毒性为单基因隐性遗传。侵染力是多基因遗传。6.致病性变异致病性变异的原因：①突变②有性杂交③体细胞重组④适应性变异二.作物抗病性的类别、机制和遗传1.作物抗病性的类别

全生育期抗病性从抗性的表现时期苗期抗病性成株期抗病性

生物学抗病性从抗性机能形态和组织结构抗病性生理生化抗病性避病耐病从表现形式抗病感病

免疫高抗从抗性程度中抗中感高感从抗性的遗传主效基因（单基因、寡基因）抗性微效基因（多基因）抗性从病原菌小种专化性或特异性小种专化性抗性小种非专化性抗性垂直抗性从寄主与小种的关系水平抗性（1）避病感病品种由于某些原因不能受到病原菌的侵袭，未发病。（2）抗病①抗侵入当病原菌侵入寄主前，寄主可以凭借某种障碍，阻止病原菌侵入，或侵入后难以建立寄主关系。2.抗病性的机制②抗扩展当病原菌侵入寄主体内后，会遇到寄主的抑制，难以扩展。主要表现：潜育期长，病斑少而小，病斑扩展慢，产孢量低。

抗扩展的机制：﹡厚壁细胞组织，木栓化组织，胶质层等﹡产生植物保卫素，或者钝化病原菌外酶，或中和致病毒素﹡过敏性坏死（3）耐病（tolerance）当一个品种对某一病害充分感染时，产量损失较小。耐病性不会因小种变异而丧失，但种植耐病品种，会繁殖出大量菌源，对邻近地区会造成一定威胁。（1）抗性的特点

垂直抗病性（小种特异性抗病性，小种专化性抗病性）：对于某些生理小种高度抵抗，对另一些生理小种高度感染。即同一寄主品种对同一病菌的不同生理小种具有“特异”反应或“专化”反应。3.垂直抗病性和水平抗病性

水平抗病性（小种非特异性抗病性，小种非专化性抗病性）：对不同生理小种没有专化反应或特异反应，对各种生理小种的反应大体在一个水平上波动。（2）抗性的表现形式

垂直抗病性：往往是过敏性坏死型，反应表现明显，易于识别。

水平抗病性：过敏性坏死以外的多种抗性，表现不突出，大多为中度水平。（3）抗性的作用

垂直抗病性：使病原菌无法寄生或发展。

水平抗病性：减缓病害发展速度，推迟发病高峰来临的时间。（4）抗性的遗传

垂直抗病性：单基因或少数基因决定质量遗传。

水平抗病性：受微效多基因决定的数量遗传。（5）抗性的利用

垂直抗病性：易于识别利用，但容易丧失抗性。

水平抗病性：不易识别利用，但抗性稳定。5.抗病性的遗传

抗病性遗传的研究方法（1）遗传行为观察与基因分析观察F1、F2、F3及回交后代抗病性的分离比率。

针对寄主方面,每一个垂直抗病基因，在病原菌方面或早或迟也会发现一个相对应的毒性基因。毒性基因只能克服相对应的抗性基因而产生毒性效应。在寄主—寄生物系统中，任何一方的上述基因，都只有在对方相对应基因的存在下，才能被鉴别出来。（3）“基因对基因”学说（Flor1956）三.

作物抗病性鉴定1.控制发病条件①

利用自然病圃②

建立人工病圃，人工接种诱发①

田间鉴定和温室鉴定②

成株鉴定和苗期鉴定③

离体鉴定2.鉴定的方法3.鉴定标准和记载方法反应型：根据侵染点及周围枯死反应的有无或强弱、病斑大小、色泽、产孢量的多少，把病斑分为免疫、高抗至高感等。普遍率：局部病害侵染植株或叶片的百分率。严重度：平均每一病叶或每一病株上的病斑面积占表面积的百分数。

ΣXaX1a1+X2a2+……Xnan病情指数=———=————————————×100nΣ

XnTX0X1…..Xn普遍率a0a1……an病情等级0不发病n最高级T调查总数第三节品种的抗虫性及其鉴定一.抗虫性的类别、机制和遗传二.抗虫性的鉴定一.抗虫性的类别、机制和遗传

1.抗虫性的类别免疫按抗虫性的程度分为高抗低抗易感高感

寄主避免按抗虫性的机能分诱导抗虫性逃避

寄主避免寄主以相当快的生长发育速度，渡过最易被害虫侵害的时期，避免受害。诱导抗虫性通过专门措施，改变土壤水分和肥力水平，使植株暂时增加抗性。逃避寄主具备短暂的条件，偶然无害虫栖息。

不选择性按抗虫性的机制分抗生性耐害性

不选择性作物品种本身具有某些形态或生理特征特性，表现出对某些害虫具有拒降落、拒取食、拒产卵和栖息的特性。

抗生性寄主作物体内含有毒素或抑制剂；或缺乏昆虫生长发育所需要的营养物质，致使昆虫取食后幼虫死亡；或发育和繁殖受到影响。

耐害性一些作物品种遭受虫害后，仍然能够正常生长发育，在个体或群体水平上表现出一定的再生或补偿能力，不至于大幅度减产。按寄主害虫的专化性和非专化性分垂直抗性水平抗性综合抗性和多抗性按不同生育时期的表现分苗期抗性成株期抗性（1）植物形态学抗虫性棉花茎叶上有毛和多毛的品种抗棉蚜、红蜘蛛、蓟马；光叶无毛的品种抗棉铃虫、红龄虫。2.抗虫性的机制（2）植物解剖学抗虫性细胞壁厚、木质化程度高、组织坚硬的害虫难以侵入或取食。（3）植物生理生化特性抗虫性棉株中的棉酚含量高，抗棉铃虫、红龄虫、蚜虫。3.抗虫性的遗传

单基因抗性少基因抗性多基因抗性细胞质抗性二.

抗虫性的鉴定鉴定方法：1.田间鉴定①在大面积感虫作物中设置试验②在测试材料中，套种感虫品种③种植诱虫田，利用引诱作物或诱虫剂，把害虫引进鉴定试验。④用特殊的杀虫剂，控制其他害虫或天敌，而不杀害测试昆虫，维持适当害虫群体。2.室内鉴定：温室、实验室、生长箱第四节抗病虫品种的选育一.抗源收集二.抗病品种选育方法三.抗病育种中的若干问题一.

抗源收集1.从本地区、本国生产上用过的品种或正在推广的品种中收集。2.从作物起源中心及病害常发区去收集，从抗病育种工作较好国家或地区去收集。3.从育种的后代材料筛选鉴定。4.从近缘种属植物中去收集二.

抗病品种选育方法1.引种2.选择育种3.杂交育种

抗病育种亲本选配（1）在利用垂直抗性的抗源时，一般力求选用抗病程度最高的作为抗病亲本。（2）抗病亲本的抗性稳定，能抗较多的生理小种。（3）抗病性受少数基因控制，最好选用与当时推广品种抗源不同的品种。（4）在优良抗源中,优先使用农艺性状好的品种，避免有害性状的链锁。（5）为了综合多个不同的主效抗性基因于一体，实现多项育种目标要求，可采用复合杂交方法。

杂交后代的选择（1）使用抗病性遗传复杂的亲本时，杂种群体要大。（2）因抗病性有显隐性之分，在F1不要轻易淘汰组合。4.回交法5.轮回选择及双列选择交配法选育由多基因控制的、抗多种病害的品种异花授粉作物可采用轮回选择法。自花授粉作物可采用双列选择交配法。轮回选择法①选用若干个具有水平抗性的亲本系，随机互交，混合授粉，繁殖成综合品种群体。②从中选出若干优株自交。③自交后代按病害类别分成几份，分别种植，接种鉴定，从中再选择具有多抗性的10～20个优系，再互交，混合授粉，组成第一轮改良的多抗群体。④在第一轮的基础上，按上述程序进行第2、

3...轮的选择。双列选择交配法①将一系列中度抗性亲本进行各种可能的双列杂交。②将所得到的F1再进行所有可能的双列杂交。③在双交F1后代中，选择抗性高于各亲本的植株，再彼此间杂交，如此杂交、选择、再杂交，一直进行若干轮回，直到把不同来源的微效抗性基因积累起来。6.远缘杂交7.诱变育种8.生物技术三.抗病育种中的若干问题1.品种抗病性与丰产优质的结合问题2.主要病害与次要病害的兼抗问题3.品种抗性的保持问题品种抗性丧失的原因：①病原菌发生变异②品种抗性基因使用不当如何保持品种抗性稳定与持久（1）抗源的合理利用①抗源轮换②抗源多样化③抗源合理布局第一节群体改良的意义

一.概念群体改良：从改良原始群体入手，使原始群体具有丰富的遗传基础，扩大原始群体的变异范围，使它能连续不断地提供新种质，从中不断地分离出新类型。

二.意义：保持后代遗传基础广泛注重基础群体的改良，使它常用常新。

1.创造新的种质资源

2.选育优良的综合品种

3.改良外来种质的适应性

三.群体改良的途径：轮回选择利用雄性不育性形成不同的变异类型群体第二节群体改良的原理一.群体的概念遗传学上的群体：群体内个体间随机交配形成的遗传平衡群体。二.群体遗传学基因平衡定律

——Hardy-Weinberg定律

1.在一个完全随机交配群体内，如果没有其他因素干扰，则各世代的基因和基因型频率保持不变。

2.在任何一个大群体内，不论基因频率和基因型频率如何，只要一代的随机交配，这个群体就可达到平衡。3.一个群体在平衡状态时，基因频率和基因型频率的关系是

D=p2，H=2pq，R=q2二倍体随机交配群体基因Aa频率pq基因型AAAaaa频率p22pqq2

三.群体改良的原理：利用群体进化的法则，通过异源种质的合成，自由交配、鉴定选择等手段，促进基因重组，不断打破优良基因与不良基因的连锁，提高群体优良基因频率和基因型频率，提高育种效率和育种水平。第三节基础群体的建立一.基础群体的选择二.基础群体的合成一.基础群体的选择开放授粉品种

包括：地方品种和外来品种复合品种

复合杂交品种综合品种

二.基础群体的合成

1.合成群体的方法：①一父多母或一母多父授粉法

②双列杂交法

③等量种子混合种植2.自花和常异花作物基础群体的建立要导入雄性核不育基因建立异交群体做法：杂交回交导入不育基因到每个品系等量种子混合种植第四节轮回选择法一.轮回选择的意义1.概念轮回选择：循环式的选择、杂交、再选择、再杂交，将所需要的基因集中起来，形成一个新群体的育种方法。轮回选择的基本方法包括三个阶段：①从原始群体中产生后代系②根据有重复的小区试验评价后代系③选择最优后代系进行相互杂交，通过重组形成新群体。这是一个轮回，如此循环进行，直到群体的目标性状达到预期的水平。成功地轮回选择应达到的要求：①原始群体得到改良，其平均表现超过原始群体。②改良后的群体的遗传变异范围并不减低。2.意义：①改良后的群体，可作为栽培品种直接用于生产②作为杂交育种的亲本③作为培育自交系、纯系、无性系和合成品系的优良个体来源二.轮回选择的作用1.提高群体内数量性状有利基因频率。2.打破不利基因链锁，增加有利基因间重组的机会。3.使群体不断得到改良，并保持较高的遗传变异水平，增强适应性。4.作为育种工作的战略思想，把短期的、中期的和长期的育种目标结合起来。三.基础群体的培育对基础群体的要求：1.亲本性状优良，亲本间具有不同的亲缘关系2.组成基础群体的亲本数目要适当3.亲本互交的世代数视实际情况而定四.轮回选择的方法

群体内改良：改良单一群体，目的为了培育新品种，供生产直接应用或作为杂