第四章引种与选择育种

1、第四章 引种与选择育种,第一节 作物的引种与驯化 第二节 引种的重要作用 第三节 引种的基本原理和规律 第四节 引种的一般程序和方法 第五节 系统育种,上一章,下一章,总目录,第一节 作物的引种驯化 一、作物引种与驯化的概念及意义 （一）引种与驯化的概念 （二）作物驯化的意义 二、作物驯化的机制 三、驯化的方法,章目录,下一节,引种 (Introduction of Plants) （1）狭义引种(Narrow Sense) 作为育种途径之一，指将外地区或外国的品种、品系，经过简单的试验，证明适合本地区栽培后，直接引入并在生产上推广应用的方法。,（2）广义引种(Broad Sense) 指泛指

2、以外地区，外国引进新植物、新作 物、新品种以及遗传育种等有关理论研究所需 的 各种种质资源 。,驯化 (Domestication of Plants) （1）栽培驯化(Wild Plants) 将野生植物驯化为栽培作物。,返回,（2）引种驯化(Introduced Plants) 将外地或外国的品种（系）选择培育 成本地推广的作物种的措施和过程。,“ 引种驯化 ” 和 “ 引种栽培 ” 区别： “ 引种驯化 ” ： 一般至少要经过由种子（播种） 到种子（开花结实）的过程，也就是说在本 地 基本上能正常的生长发育；,返回,“ 引种栽培 ” ： 则是从外地引进种子或种苗， 虽 然已应用于生产栽培

3、，但不能达到或产品收获 时还未达到开花、结实阶段，如黄麻。,植物驯化的意义,返回,1. 便于农作物的传播 如甘薯，玉米从南美引入；陆地棉从墨西哥引入； 2. 直接用于生产可提高产量。岱字15号 掖单12、13号，农大108等。 3. 特殊种质的引进是育种取得突破性进展的关键。Bt gene,作物驯化,栽培驯化,引种驯化,野生植物栽培作物,外来作物新品种,返回,返回,作物驯化机制,栽培作物与品种,人工保护栽培 培育和定向选择 逐步迁移驯化,返回,植物驯化的方法,第二节 引种的重要作用 一、引进新作物、新品种 二、获得新的种质资源，丰富育种材料 三、利用生育期的变化提高产量,章目录,上一节,下一节

4、,我国引进作物： 玉米（1511年） 甘蓝型油菜（30年代自欧洲） 甘薯（明万历年自菲、越） 其它：棉花、马铃薯、芝麻、花生、烟草等。 水稻、玉米、小麦的世界引种传播（图）,返回,1、小麦“南大2419”：30年代引自意大利 2、脱字棉、爱字棉：30年代引自美国 3、玉米“金皇后”：30年代引自美国 4、“胜利油菜”（Brassica napus L.)：日本、 欧洲,返回,墨西哥 “矮杆”小麦（绿色革命） 美国 “奥帕克”、“弗洛里”高赖氨酸 优质玉米（O-2、flr 基因) 加拿大 “双低”油菜（Canola rape) 中国 “野败型”水稻雄性不育系、 矮杆水稻（矮脚南特等）,返回,我国

5、麻类引种经验： 南种北引，营养生长延长，生殖生长延迟，麻皮产量提高。,返回,返回,第三节 引种的基本原理和规律 一、气候相似论 二、作物的生态类型 三、作物生态类型与引种,章目录,上一节,下一节,1、气候因素 在引种地和引入地之间，主要气候因素要应相似，足以使引种的作物能够正常生长与发育，引种才易于取获得成功。换句话说，在气候条件或主要气候因素相同或相似的地区之间相互引种，容易获得成功。,气候相似论,下一页,气候相似论,2、纬度与海拔 在纬度和海拔相似的地区之间，由于主要气候因素相似，引种易于获得成功。 纬度与日照和温度： 高纬度的北方: 冬季温度低，夏季日照长-有利 于低温长日作物的生长发育

6、（如小麦、大麦） 低纬度的南方: 冬季温度高，夏季日照短-有利 于高温短日作物的生长发育（如水稻、玉米）,下一页,返回,返回,返回,气候相似论,海拔与日照和温度： 高海拔: 温度低，降水少，日光紫外线强作物生育期延长，植株变矮。 低海拔: 温度高，降水多，日光紫外线减少作物生育期缩短，植株增高。,返回,1、作物的生态环境和生态因素 2、作物的生态地区：具有大致相同生态环境的地区称为作物的生态地区。 如：小麦冬麦区、春麦区、冬播春麦区等 3、作物的生态类型：具有基本相同的生态特性，与一定地区生态环境相适应的品种或类型，称为作物生态类型（如小麦生态类型分布）。,二、作物生态类型,下一页,作物的生态

7、因素和生态环境,生态因素 是指对作物的生长发育有明显影响的和直接为作物所同化的各种因素，包括气候、土壤、生物等因素。 生态环境 有各种生态因素合在一起所构成的相互影响、相互制约的符合体，称为生态环境。,返回,4、作物生态类型的划分 1） 气候生态型的划分 不同地理气候生态型(温度、光照、水分) 籼稻、粳稻 冬小麦、春小麦 不同季节气候生态型（早熟、中熟、晚熟 ） 2） 土壤生态型划分 按土壤条件适应性：水稻、陆稻 3） 共栖生态型划分 抗病型，抗虫型，耐病、虫型等,作物生态类型,下一页,作物生态类型,5.作物的生态类型与生态适应性 (1)作物生态适应与不适应的反应 生物学上：适 应正常生长和发

8、育 不适应生长好，发育差；或 发育快而生长不良 (2)作物品种生态类型与适应性关系 1） 早熟品种光温反应不敏感，适应性较广 2） 中熟品种居于二者之间 3） 晚熟品种光温反应敏感，适应性较窄,返回,作物生态类型与引种,不同生态类型品种对生态条件的反应： 低温长日作物小麦、大麦、油菜 高温短日作物水稻、玉米、棉花 早熟品种生态反应不敏感 中熟品种生态反应中等敏感 晚熟品种生态反应很敏感 思考：下列引种的反应如何？ * 玉米、水稻南种北引 * 小麦、大麦北种南引,返回,纬度、作物的发育特征与引种的关系, 纬度相近的东西地区之间比经度相近的南北之间的引种有较大的成功可能性 同纬度的高海拔地区与平原

9、地区之间相互引种，不易成功； 而低纬度的高海拔地区与高纬度的平原地区的相互引种，成功的可能性较大。,4、作物对环境 反应的敏感程度与引种,根据作物对环境反应的敏感程度不同，可以将短日照作物分为3类：,敏感型作物 如大豆等引种范围小 迟钝型作物 如甘薯，花生等引种范围大 “胜利100号”甘薯， 广东的“白沙”花生品种在河南广泛种植； 中间型作物 如玉米，水稻，棉花等,三 作物引种规律,(一) 低温长日照作物的引种规律,(二) 高温短日照作物的引种规律,（一）低温长日照作物引种规律（小麦为例）,1. 生育特性低温长日照 春小麦：分布于浙江温州以南（1月平均 等温线4以南） 冬小麦：淮河以北（一月平

10、均等温线0 以北）。,（1）北种南引：若为冬性品种则不能通过春化阶段，半冬性品种即使通过了也会延迟拔节，甚至不能抽穗。因此，不能长距离引种。生育期延长,（2）南种北引：将南方春性或半春性小麦北引，则往往因北方严冬寒冷不能安全越冬。 生育期缩短。 若作春麦栽培，则春化阶段可能通过，但因日照变长，光照阶段很快完成，因此表现早熟。 春小麦的短日低温性不强，春化阶段短，要求的温度范围较宽，适应性强，引种范围较广，如墨西哥育成的春小麦品种，在世界上有二、三十个国家种植，产量都较高。,（二）高温短日照作物,例一：水稻 1. 生育特点： （1）短日照作物： 早稻感光性弱 中稻感光性弱中等 晚稻感光性强 （2

11、）喜温作物：温度高促进抽穗，低温延迟发育，早、中、晚稻在感温性上没有明显差别，但总的来说以晚稻最强，中稻次之，早稻最弱。,2. 南北引种： （1）南种北引：日照由短变长；温度由高变低；生育期延长； 引早熟种； 引早稻作中稻或晚稻； 晚稻引种距离不宜太大，引早熟种；,（2） 北种南引： 生育期缩短，出穗早，穗粒小，粒重降低，经济性状变差； 还有北方温差大，积累多，南方则反之； 故总的说来北种南引不好，采用早播种、早追肥、密植等措施有的也能高产。,（3） 高低海拔引种： 主要是温度的差别，还有光质的问题。,例二： 黄麻、红麻： 短日喜温作物 南种北引，生育期延长，植株高大，增产，但因不利于生殖生长

12、，种子不能成熟，故留种有困难，需年年调种。 如广东的圆果种黄麻引到江苏、浙江，比当地种增产745%；浙江的黄麻引到江苏、山东，比当地正常开花结实的品种增产3781%。,北种南引生育期变短，早花，减产； 低海拔引到高海拔，生育期延长、增产； 高海拔引到低海拔，生育期缩短，减产；,第四节 引种的一般程序和方法 一、引种材料的搜集和检疫 二、引种试验和选择,章目录,上一节,（一） 搜集：引种目标(要引什么样的品种，与当地条件适应， 解决问题。 )，引种地区（多样 性中心） （二） 检疫：本地没有的有害生物（病、虫、杂草等） 引种常是病虫害和杂草传播的重要途径 新引进的品种材料还必须通过特设的检疫圃，

13、隔离种植，若在鉴定过程中发现有 新的危 险性的病虫害，就要采取根除的措施，通过这样途径繁殖而得的种子，才能用于试验。,返回,（一） 观察试验 （二） 品比试验 （三）栽培试验,返回,观察试验,在引种地区范围内选择几个有代表性的地点同时进行观察试验，综合各点的观察结果，评价引进品种的利用价值和推广前途。,返回,品种比较试验和区域试验,选择观察试验中表现优良的引进品种，参加正规品种比较试验：小区面积较大、有重复、随机区组排列。经2-3年品比试验后，将个别表现优良的品种送往参加区域试验。通过区域试验的品种，将进行生产示范、繁殖、推广。,返回,栽培试验,对影响品种产量的主要栽培因素，如播期、密度、施肥

14、量等，进行试验研究。做到良种良法一起推广。,返回,引种材料的选择：,品种被引进新的区后，由于生态条件的 变化，常常会产生变异，所以必须进行选 择，以保持其种性，也可能从中选出新品 种。 途径有 ： a. 去杂去劣 b. 选优去劣,返回,第五节 系统育种 一 系统育种的意义和成效 二 系统育种的基本原理 三 系统育种的程序和方法 四 性状鉴定与选择,上一章,下一章,总目录,一 系统育种的意义和成效,章目录,（一）系统育种的概念 （二）系统育种的特点 （三）选择的基本方法 （四）成效卓著,下一节,（一）系统育种的概念,系统育种法（Pedigree Selection)是根据育种目标，从现有品种群体

15、的变异类型中选出优良的变异个体，种植成株系，通过试验鉴定，育成新品种。又称为单株选择法、一株传选择法、一穗传选择法。,1. 利用自然变异，方法简单，实用范围广。 2. “优中选优”，“连续选优”，易于获得生产 上推广的品种。 例：鄱阳早南特号南特 16 号矮脚南 特青子金早 3. 简便快速： 立足于选： 省去人工创造变异的环节； 纯合快： 所选个体一般为同质结合； 推广应用快：只 在原推广品种基础中选 改进了部分性状 适应性强。,（二）系统育种的特点,有一定局限性： 依靠自然变异，不能有目的的创新； 个别性状上改进，综合性状上较难突破,（二）系统育种的特点,（一）自然突变； （二）自然异交；

16、（三）新育成品种群体的变异：有些品种育成时，有些性状并未纯合，尤其是一些多基因控制的数量性状，以致在推广后仍然发生一些分离；有些性状在推广到新地区后，在新的生态条件下暴露出其中的变异。,产生自然变异的原因,（一）单株选择法 这是最基本的选择方法之一。 1、 基本操作：个体选择； 单株成系； 分系比较； 择优去劣 。 根据选株次数有 一次单株选择（用于从地方品种中选择） 多次单株选择（用于杂种后代选择） 2、 优点与缺点 优点： （1）能较准确地把优良基因型个体选留下来。 （2）可按多方向选择，形成不同的新品种或新类型。 缺点： （1）程序较复杂。 （2）选育时间较长。,选择育种的种类,一个单株

17、的种子下一代种成一行，称为株行； 该株行的种子混合收获后，下一代种成一片，称为株系； 株系的种子混收，下一代称为品系。,（二）混合选择法 1、基本操作：从选择群体中根据育种目标，选择外部形态基本一致的 优良个体混合脱粒，下一代混合鉴定。（个体选择; 混合种植 ; 混合鉴 定; 决定取舍 ） 根据选择次数分： 一次混合选择 多次混合选择,2、优点与缺点： 优点：（1）选择程序简单 （2）节省劳力 （3）育成新品种时间短 缺点： （1）不能对单个后代进行鉴定，群体中含有较多的不良基因，优良程 度降低，选择效果较差。 （2）不能追溯优良后代的历史系统，不利于积累育种经验。 （3）一些与生物学性状有矛

18、盾的经济性状不易选择。如高蛋白等。,可保持群体 异质性，方法简单; 选择的效果体现现在，目标性状的平均 数得到提高，且比原始群体较为整齐 一致。,3、混合选择法的衍生方法 （1） 集团（混合）选择法 按主要性状分类：如生育期，株高等。在集团内混合选择。 *常用于异花授粉作物和常异花授粉作物，自花作物亦可。 （2） 单粒传选择法 *多用于自花授粉作物杂交早期世代的选择（F2-F4），每代每 株取一粒种子保留。可保留那些竞争力较弱类型。 （3） 轮回选择 基本方法：选择优良单株重组，形成新群体，再从新群体继 续选择。 有多种选择方法：简单轮选法，HS、FS、RRS等 4、改良混合选择法 在混合选择

19、基础上，增加一次株系鉴定。 实际是良种繁育的常用方法。,系统育种成效特大的作物(1950-1970）： 小麦 496 水稻 208 棉花 166 油菜 85,（四）系统育种的成效,二 系统育种的基本原理,章目录,上一节,下一节,（一）基本原理 （二）纯系学说及其意义,1、品种的自然变异及其原因 2、品种群体异质性的形成 3、纯系的分离(纯系学说）,（一）基本原理,系统育种利用的是品种的自然变异。但在某种意义上仍具有创造性。,品种的纯是相对的，变异是绝对的。 变异的原因：天然杂交，自然突变（包括基因突变和染色体畸变），剩余分离等,品种自然变异的原因,品种自然变异、生产栽培条件的变化和天然杂交等，

20、均可能导致品种群体内发生遗传变异。经长时间分离与纯合，即形成异质的品种群体。 如自花授粉作物的地方（农家）品种及多年栽培品种；常异花授粉作物地方（农家）品种及多年栽培品种；异花授粉作物天然异交群体等.,品种异质性的形成,Danmark植物学家Johannsen W L 1903年提出来的。 Johannsen从1901年开始把从市场上买来的菜豆品种princess按籽粒的大小、轻重分成19个类群（纯系），再对它们进行了连续3年的选择，得出2点主要结论： 在自花授粉作物的原始群体中，进行单株选择是有效的； 在同一纯系内继续选择是无效的。,纯系学说（Johannsen, W.L.),正确评价纯系学

21、说,纯系学说的意义 为系统育种提供了遗传学原理，把植物的变异划分为遗传的变异和不遗传的变异，对育种具有重要的指导意义，对近代育种起了重要的推动作用。,纯系学说的局限性 忽视了纯系的相对性和可变性。,三 系统育种的程序和方法 （一）选株单株 （二）株系比较 （三）品比试验,章目录,上一节,1、基础群体：本地或引进的优良品种 2、目标性状：针对当前品种的优缺点和 生产发展的需要 3、区分变异：遗传变异、非遗传变异 4、选择时期：稻麦 抽穗至成熟期 油菜 青荚至成熟期 5、选种株数：因具体情况而异，一般几 十株 。,单株选择方法,每个株系种植1-3行，每隔一定小区设置一对照，对照可以用原始品种，也可

22、以用当前生产主推品种。试验一般不设重复。,株系比较试验,品比试验 12年 区域试验 23年 正规试验设计： 设置 对照 设置 重复，随机排列和小区控制,品比试验及区域试验,返回,四 性状鉴定与选择,（一）原 则 1. 方法简单易行，结果客观准确； 例：稻米 糊化温度测定。 2. 试验地均匀一致，相同条件下鉴定； 3. 设对照，设重复； 例：抗病性鉴定，年份间 病轻、病重，设对照可解决。 4. 育种初期到后期，鉴定的材料由多到少，手 段由粗到精 。,（二） 方 法,1 直接鉴定和间接鉴定 直接鉴定： 根据被鉴定性状本身表现进行鉴 定。测株高等形态特征，接种鉴定发病程 度； 间接鉴定： 根据另一性状与被鉴定性状的相 关关系，如稻米糊化温度； 二者以直接鉴定为基础，可靠性高，在