第三章 育种目标.ppt

1、第三章 育种目标,作物的育种目标是指在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育的新品种提出应具备的优良特征特性，也就是对育成品种在生物学和经济学性状上的具体要求。,制订育种目标是任何一项育种计划都要首先解决的头等大事，犹如工程设计蓝图一样，它要指明计划育成的新品种在哪些性状上得到改良，达到什么指标。 育种目标正确与否直接关系到育种工作的成败，这是因为它直接涉及原始材料的选择、育种方法的确定以及育种年限的长短，而且与新品种的适应区域和利用前景都有密切关系。,如高产育种要选择具有高产基因的原始材料，而抗病育种则要选择具有抗源的原始材料。 由于改良性状的遗传基础不同，采用的育种方法也有很大差别，如改

2、良的性状是单基因决定的质量性状，则可采用回交或诱变育种的方法；如果改良的性状是多基因控制的数量性状，则可采用杂交育种或轮回选择的育种方法。 不同的育种方法所需要的年限是不同的。一般来说，诱变育种常较杂交育种稳定得快，因而育成新品种所需的年限就较短。,育种目标是动态的，这是因为生态环境的变化，社会经济的发展以及种植制度的改革等都要求育种目标与之相适应。同时，育种目标在一定时期内又是相对稳定的，它体现出育种工作在一定时期的方向和任务。,第一节 现代农业对作物品种的要求,高产、稳产、优质、适应机械化是现代农业对各种作物品种的共同要求，是国内外作物育种的主要目标，也是作物优良品种必备的基本条件。但它们

3、的重要性并不是并列的，而是因年代、地区和作物种类的不同有主次之分。,一、高 产 高产是指单位面积产量高。作物的优良品种首先应该具备相对较高的产量潜力(yield potentia1)，这是作物育种的首要目标。一个新品种必须具备高产特性才有种植意义，这与其他人均耕地多或人口少的国家是明显不同的。当然，这里讲的高产是相对的，是在保证一定品质的前提下获得较高的产量，从而获得较高的经济效益。,二、稳 产 作物品种的稳产性是指优良品种在推广的不同地区和不同年份间产量变化幅度较小，在环境多变的条件下能够保持均衡的增产作用。 影响作物品种稳产性的因素很多，但就其主要因素来讲，可分为气候的、土壤的和生物的三大

4、因素。如干旱、高温的气候因素，盐碱含量高的土壤因素以及病虫害等生物因素。虽然这些不利的环境因素可以采取多种措施加以控制，但最经济有效的途径还是利用作物品种的遗传特性与不利的环境条件相抗衡，即选育抗不良环境的优良品种。因此，稳产性涉及的主要性状是作物品种的各种抗耐性和适应性，它决定着品种推广的面积和使用寿命。,三、优 质 品质优良是现代农业对作物品种的基本要求，这是由经济的发展和市场的需求决定的。 作物品种的品质已经成为突出的育种目标。 如水稻已实施了优质米育种计划。 在其他作物上，也都根据不同的用途，实施了优质麦育种、优质蛋白玉米育种等。 特别是有些农产品进入国际市场，对品质的要求更加严格，如

5、我国是产棉大国，亟待提高棉纤维品质以适应纺织高档棉纱和纺织品，适应外销创汇的要求。 优良的作物品种不但要营养丰富，而且还要具有符合要求的加工品质、卫生品质以及商业品质等。,目前我国要求发展高产、优质、高效农业，联系到作物育种目标，产量、品质与高产、优质是对应的，这两者都与提高效益有关。此外，当有些作物的单产已经达到相当高的水平时，再提高产量比较困难，而改善品质的育种则潜力较大。,四、适应机械化 目前我国国民经济正处在高速发展时期，要提高农业生产率，使农民增收，农业机械化势在必行。我国东北、西北的一些省区，地广人稀，进行机械化种植，要求品种必须适应机械化作业的需要。从我国广大农村来看，随着产业结

6、构的调整，经营规模的不断扩大，种田专业大户将不断出现，种地实现机械化也是势在必行。,第二节 制订作物育种目标的原则,作物的育种目标是针对一定的生态地区和经济条件以及种植制度而制订的，因此它是一项包括多方面内容的复杂工作。不同作物不同地区在制订的育种目标上有很大差异。对育种家来说，要有效地制订出切实可行的育种目标，不仅要熟悉育种过程，懂得改良性状的遗传特点，而且还必须了解农业生产以及市场需求等。,在实际工作中，首先要做好调查分析，要调查当地的自然条件、种植制度、生产水平、栽培技术以及品种的变迁历史等。但无论什么作物，也无论哪一地区，尽管育种目标千差万别，育种目标的制订，一般都要掌握以下几项基本原

7、则。,(一)立足当前，展望未来，富有预见性 从作物的育种程序来看，育成一个新的品种至少需要56年，多则10年以上的时间。育种周期长的特点，决定了育种目标制订必须要有预见性，至少要看到56年以后国民经济的发展，人民生活水平和质量的提高以及市场需求的变化。为此，在制订育种目标时要了解作物品种的演变历史，同时对社会和市场的发展变化也要做调查，这样才可以掌握该作物的发展趋势，才有可能制订出正确的育种目标，做到育种工作有的放矢。,(二)突出重点，分清主次，抓住主要矛盾 生产和市场上对品种的要求往往是多方面的。但是在制订育种目标时，对诸多需要改良的性状不能面面俱到，要求十全十美，而是要在综合性状都符合一定

8、要求的基础上，分清主次，突出地改良一两个限制产量和品质的主要性状，这就是抓主要矛盾的出发点。,例如东北的沈阳稻区，目前推广的品种都具有一定的高产潜力，稻田种植也有丰富经验，每公顷水稻产量达9000kg左右，成为世界上有名的高产稻区。但近些年来稻曲病十分严重，不仅直接影响丰产性，而且对人们的身体健康有严重威胁，虽然采用药剂防治可以减轻病害的程度，但这种防治方法既增加成本，又污染环境。面对这种情形，抗稻曲病就成为沈阳稻区水稻育种的主要目标之一。,(三)明确具体性状，指标落实 抓住主要矛盾，确定主攻方向的同时，在育种目标中不能只一般化地提出高产、稳产、优质、多抗等作为重点改良的目标，还必须对这些有关

9、的性状进行具体分析，确定改良的具体性状和要达到的具体指标。,例如，选育早熟品种生育期应该比一般品种提早多少天? 以抗病性作为主攻目标时，不仅要指明具体的病害种类，而且有时还要落实到生理小种上。同时要用量化指标提出抗性标准，即抗病性要达到哪一个等级或病株率要控制在多大比例之内。,(四)必须面向特定的生态地区和栽培条件 我国地域广大，跨越几十个纬度，气候、土壤差异很大。就一个省的气候、土壤、海拔也有很大差异。每个特定基因型的品种对环境条件的良好适应范围总是有限的。当然不同的作物品种表现不同，大豆品种一般只能适应两个纬度。玉米的适应范围较广，丹玉13可从吉林省一直种到广西，如此广泛的分布在其他作物上

10、是少见的。因此，在制订育种目标时要针对具体的生态地区确定相应的目标，要做到这一点，又必须对特定的生态地区的生态条件详细了解，才能制订正确的育种目标。,此外，就同一个地区而言，还有多种不同的种植形式。例如，间种、套种、复种等，每一种种植方式都需要具有在特征特性上与之相适应的品种。间种，要求品种的株形紧凑，边行优势大；复种要求品种的生育期短等。这些都要求在制订育种目标时必须具有针对性，才能提高育种成功的几率。,第三节 作物育种的主要目标,育种目标涉及的性状很多，一般来说，凡是通过遗传改良可以得到改进的经济性状都可以列为育种的目标性状。通常一个作物的育种目标包括产量、品质、生育期、抗病性、抗虫性、抗

11、倒性，以及对多种不良环境条件，如干旱、渍水、高温、低温、盐碱等的抗耐性、适应性等。,但对于这些目标，特别是实现这些目标的具体性状，在不同地区、不同作物以及经济和生产发展的不同时期，要求的侧重点和具体内容是不一样的；采用不同的育种方法和不同的种质资源实现这些目标的途径也是不一样的。因此，这里仅就一般育种目标普遍涉及的项目以及实现这些目标的可能途径概述如下。,一、高 产 在保证一定品质的前提下，高产是所有作物育种的基本目标。 (一)产量的形成 作物产量的形成是一个很复杂的问题，受多种因素支配。它是品种的各种遗传特征特性与环境条件共同作用的结果。通过高产育种仅仅是获得了提高作物品种的生产潜力，它的实

12、现还有赖于品种和自然、栽培条件的良好配合。,1生物产量与经济产量 作物的产量包括生物产量和经济产量。生物产量中有机物质占9095，矿物质占510。可见，有机物质的生产和积累是形成产量的主要物质基础。经济产量只是生物产量的一部分。生物产量转化为经济产量的效率称为经济系数或收获指数，即经济产量与生物产量的比值。收获指数高，说明有机物质利用率高。要获得较高的经济产量，不仅要求作物品种的生物产量高，而且要求收获指数也高。,2高产品种的重要特征特性 高产品种应该是：生育前期早生快发，建立较大的营养体，为生物产量打好基础；生育中期，营养器官与产品器官健壮而协调生长，以积累大量的有机物质并形成具有足够数量的

13、贮藏光合产物的器官；生育后期，功能叶片多，叶面积指数高，叶片不早衰，保证有充足的有机物质向产品器官运转。,也就是说，高产品种不仅要同化产物多，运转能力强，而且要有相应的贮藏产品的器官。这就是所谓的“源、流、库”学说，或称“源、流、库协调”学说。在高产育种和高产栽培中，源、流、库三方面都要符合高产要求，即源要足，库要大，流(运转)要畅，三者协调。,3作物产量的构成因素 不同作物经济产量构成因素不同，禾谷类作物一般是单位面积穗数、穗粒数和粒重；棉花是单位面积株数、株铃数、铃重和衣分；大豆、油菜是单位面积株数、株荚数、荚粒数和粒重。各产量因素的乘积就是该类作物的理论经济产量。对禾谷类作物而言，在其他

14、因素不变的条件下，提高其中的一个或两个因素，或三个因素同时提高，均可提高单位面积的产量水平。不同地区，不同栽培条件，应该有各自不同的产量因素最佳组合。,(二)高产育种策略 在育种策略上，为达到高产这一目的，似乎可将作物育种分为三个阶段，即矮秆育种、理想株型育种和高光效育种。,1矮秆育种 20世纪50年代，我国率先在世界上通过矮秆育种选育出矮脚南特籼稻品种。此后，60年代，国际水稻研究所利用我国台湾的低脚乌尖为矮源，又育成了IR8号籼稻品种，接着国际小麦玉米改良中心又以日本的农林10号为矮源，育出墨西哥小麦，使当时世界稻麦产量大增，被誉为“绿色革命”。矮秆育种在玉米和高梁等作物上也都起到了明显作

15、用。,矮秆品种的增产作用是通过降低个体的植株高度，增加密度，降低茎秆所占比重，从而提高收获指数。另一方面，株高降低也可减少倒伏。但植株高度也不是越矮越好，一般认为水稻株高080095m为宜，小麦可着重选育0，70090m的品种，高粱以1如一200m、玉米以200250m为宜。,2理想株型育种 理想株型育种是除矮秆外，按照人们的经济要求，把植株的形态特征和生理特性的优良性状都集中在一个植株上，使其获得最高的光能利用率，并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。在禾谷类作物上，如株型紧凑、叶片窄而短、挺直上冲，叶与茎的夹角小，叶色深，叶绿素含量高，比叶重(单位面积的叶

16、片重量)大等。理想株型的育种研究在水稻和小麦上开展得比较多。,超级稻株型设计示意 1. 产量1213t / hm2 2. 产量15t / hm2 3. 产量15t / hm2 以上,3高光效育种 高光效育种是指通过提高作物本身光合能力和降低呼吸消耗的生理指标而提高作物产量的育种方法。 从生理学上分析，作物的产量可分解为： 经济产量生物产量收获指数 净光合产物收获指数 =光合能力光合面积光合时间-光呼吸消耗)收获指数 由此可见，高产品种应该具有较高的光合能力(强度)，较低的呼吸消耗，光合机能保持时间长，叶面积指数大，收获指数高等特点。,由于矮秆育种和理想株型育种使作物群体的LAI和收获指数已有了

17、很大提高。如水稻的最大LAI已达到9，小麦为6，玉米和高梁也已达到5左右，再继续提高潜力不大。因为随着LAI的增大，作物群体郁蔽，茎秆细弱，发生倒伏，又易受病虫害侵染。再从收获指数来看，水稻已达到0.5左右，玉米和高粱的杂交种也都在0.40.45的水平上，要再进一步提高也是困难的。这样看来，虽然通过LAI和收获指数的提高还可使产量有所提高，但潜力似乎已经不大了。因此，人们把提高产量的注意力渐渐地转移到提高光合强度方面来，选育高光效品种。,玉米、高粱、甘蔗、谷子和籽粒苋等作物属C4植物，有较强的光合强度；而小麦、水稻、大豆、棉花等作物属于C3植物，光合强度较低。C4和C3植物的更大差异是表现在光

18、呼吸上C3植物光呼吸消耗的光合产物占光合产物的30，而C4植物的光呼吸是很低的，甚至为零。因此，像玉米这类作物主要是选择光合能力强的基因型，而水稻和小麦等作物主要是筛选CO2补偿点低、光呼吸低的高光效品种。,同一作物的不同品种在光合强度上有一定差异，据此，人们提出选择光合强度高与株形良好的品种杂交，从后代中选出高光效品种。在大豆上已经选育出光合强度优于双亲中高值亲本的新品种，这向我们展示了提高光合强度育种的前景。,二、优质 优质育种目前在我国已成为主要的育种目标之一。农作物产品的品质依据作物种类和产品用途而异，一般可分为营养品质、加工品质、卫生品质和商品品质等。它必须根据市场以及人民生活的需求

19、确定各类作物的品质指标。,(一)谷类作物 从营养品质讲，谷类作物品质育种最受重视的是淀粉、脂肪和蛋白质的含量。如禾谷类作物籽粒中的淀粉有糯和非糯两种，这在水稻、玉米、高粱和谷子等作物中都可以看到。就水稻而言，直链淀粉低于20的为粳稻，而籼稻的直链淀粉则高于20。籽粒中蛋白质的含量，作为食用和饲用一般都有较高的要求，特别是蛋白质中的赖氨酸含量更令人关注，因为它直接关系到蛋白质的品质。,从加工品质来看，涉及水稻的糙米率、精米率等；小麦的出粉率、面筋的含量与质量等。卫生品质包括谷粒的农药残留、重金属含量、有害微生物等。商业品质包括外观、色泽等。这些品质性状虽然在不同的作物和不同的用途中要求不完全一样

20、，但都是应该在相应的育种目标中加以确定。,(二)油料作物 在油用作物上，食用油的脂肪酸组成成分直接关系到油的品质优劣。食用油的品质以油酸含量高为最好，亚油酸富含维生素E，是必需的脂肪酸。而亚麻酸、花生酸和芥子酸是对油用品质不利的脂肪酸，因此，在食用油料作物的选育中要尽力减少这几种酸的含量。,(三)纤维作物 棉花的品质主要是加工品质。它涉及棉纤维的长度、强度、成熟度、细度和整齐度等指标。随着纺织工业机械设备的改善，对棉纤维的品质要求也从强调纤维长度等外观品质转变成强调纤维强度、细度等内在品质。,在以品质作为主要育种目标时，选用专用型品种是一种有效的育种策略。这是因为，首先，对产品品质的要求是由产

21、品的用途决定的。在营养品质方面，并不总是营养成分含量越高越好，啤酒大麦就是以蛋白质含量低为优质性状。其次，许多营养品质性状是呈负相关的，要在一个品种中使多种营养成分同时提高是很困难的。如大豆的蛋白质和油分的含量就是两个呈负相关的品质性状。因此，在大豆育种上要把蛋白质用和油用分别进行，选育高蛋白或高油专用型品种。,在小麦育种上，由于不同的面食对加工的品质要求差异很大，如制作面包要求蛋白质含量高、面筋质量好，强度大；而制作蛋糕和饼干则恰好与之相反，因而就出现了“面包小麦”等专用品种。 玉米由于有几个突变基因与籽粒的碳水化合物成分和蛋白质品质有关，如ae、du、su、sh、wx、02等，因此玉米的专

22、用品种就比较多，有富含支链淀粉的糯玉米品种，富含直链淀粉的高直链淀粉品种，富含水溶性多糖的青食甜玉米品种，赖氨酸含量高的优质蛋白玉米品种，还有旨在提高油分的高油玉米品种。这些专用型品种都是针对某种专门用途而进行的品质改良。,三、稳 产 稳产是优良品种的重要条件。它主要涉及品种对病虫害以及不良的气候、土壤等环境条件的抗耐性。当产量达到较高水平时，保持和提高推广品种的稳产性是非常重要的。,(一)抗病虫性 在世界上没有一种作物不受病虫害威胁的。特别是随着高产栽培的肥水条件改善和矮秆品种使用带来的高密度种植，都加重了病虫害的发生，这就要求品种必须具有较强的抗病虫性。,由于农业生产的现代化，推广改良品种

23、代替农家品种已使生产上应用的品种走向单一化。近年来，由于在许多作物上都育出了一些突破性品种，致使生产上大面积单一种植。如此单一的寄主，无疑会引起流行病害的发生，所以在作物育种中，抗病育种越来越显示出它的重要地位。随着育种的发展，抗病育种已从抗单一病害逐渐向抗多种病害发展，如国际水稻研究所育成的IR28和IR29水稻品种能抗6种病害。我国在抗病育种方面也已育出了一些抗病品种。,在抗虫育种方面过去研究得很少。作物的抗虫性是由非选择性、抗生作用、耐性或补偿性决定的。所谓非选择性是害虫不愿意寄生的特性；抗生作用是不适于害虫发育和繁殖的特性；耐性和补偿性是指即使受到虫害侵袭，但由于恢复和旺盛生长可降低危害程度的特性。抗虫育种往往是以非选择性和抗生作用为目标，其中由抗生作