第四章-植物的繁殖方式与育种.ppt

1、第四章 植物的繁殖方式与育种,第一节 植物的繁殖方式,一、有性繁殖 sexual reproduction 凡是由雌雄配子结合，经过受精过程，形成种子繁衍后代 的。包括自交、异交、常异交作物。 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% 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% 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%,1.自花授粉作物 self-pollination crop,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。 主要栽培作物： 禾谷类：水稻、小麦、大麦

2、、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,植物学特点,(1)雌雄蕊同花,花瓣无鲜艳颜色,缺少香味 (2)雌雄蕊同期成熟或雌蕊先熟,如菜豆 (3)花器结构严密,闭花或开花授粉 (4)雄蕊紧密包围雌蕊,花药开裂部位紧靠柱 头,如西红柿 (5)开花期短 (6)异交率4%(或5%)以下,2. 异花授粉作物cross-pollination crop,异花授粉：雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。 雌雄异株(dioecious)：菠菜、石刁柏、大麻、蛇麻 雌雄同株异花(monoecious)： 玉米、黄瓜、甜瓜、南瓜、西瓜、蓖麻 雌

3、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 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,异花授粉作物植物学特点,雌雄蕊异株(单性花,如吴茱萸,菠菜,银杏,毛白杨) 雌雄蕊同株异花(如玉米,瓜类) 两性花中雌雄蕊同花但自交不亲和(如白菜,黑麦) 两性花中雌雄蕊不等长(如车前长,细梗香草长) 两性花中雌雄蕊成熟期不一致(如向日葵,胡萝卜) 开花期长(玉兰,一朵花开花时间长达80天) 自然异交率50%以上(人工强迫自交时,异花结实率低),3.常异花授粉作

4、物often cross-pollination crop,主要栽培作物： 高粱、棉花、谷子、蚕豆 甘蓝型油菜、芥菜型油菜,常异花授粉作物植物学特点,雌雄同花; 不少植物花瓣色彩鲜艳,并能分泌密汁引 诱昆虫传粉; 雌雄蕊不等长,或不同期成熟,雌雄蕊外露 容易接受外来花粉; 开花时间较长.,有性繁殖特殊情况还包括：,自交不亲合性和雄性不育性 自交不亲和性（self-incompatibility）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 十字花科、烟草、甘薯、向日葵等,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。,二.无性繁殖asexual reproduction,

5、凡是不经过两性细胞受精过程而繁殖后代的。包括营养系繁殖、无融合生殖。 营养体繁殖 vegetative:利用植物营养器官繁殖后代,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（块根）、马铃薯（块 茎）、甘蔗（茎）、草莓、 洋葱、大蒜,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 apomixes,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,二倍体孢子生殖(2n)：大孢子母细胞有丝分裂形成二倍体胚囊 无孢子生

6、殖(2n)：胚珠体细胞发育形成二倍体胚囊 不定胚生殖（2n)：胚珠或子房壁二倍体细胞经有丝分裂形成胚，同时正常胚囊中的极核发育成胚乳。 孤雌生殖(1n)：卵细胞不受精直接形成单倍体胚 孤雄生殖(1n)：进入胚囊的精核未与卵细胞融合而直接发育成单倍体胚。,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 不同繁殖方式植物的遗传及育种特点,一、自花授粉作物（一）.自交的遗传效应,1.自交

7、使杂合基因型逐渐趋向纯合 Aa 1/4 AA 1/2Aa 1/4aa 杂合基因型比例1/2 3/8 AA 1/4Aa 3/8aa 杂合基因型比例1/22 纯合基因型比例1-1/2r,2.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）自花授粉作物遗传特点,1、一致性:个体内基因型纯合，个体间基因型一致。表现型 与基因型一致。由于长期自交，品种内个体基因型基 本纯合,遗传稳定,性状较一致,品种保纯较容易。 2、稳定性：亲代和子代间遗传行为的相对稳定性.纯系的自交 后代仍然是纯系，性状与父母本一

8、致。但有 4% 以 下的异交率，偶然会出现异交或基因突变,但频率 低,且随繁殖世代增加,纯合体比率增加.还会发生突 变，故也有杂合基因型个体并产生性状分离，但频 率极低 3、自交不退化、耐自交：自花授粉方式是在长期的自然选择 下产生和保存下来的、对种的生存繁衍的有利特性， 自花授粉作物具有自交不退化或退化缓慢的特点。,（三）自花授粉作物育种特点,在自花授粉植物育种中，单株选择是一种常用的方法，在性状分离的大群体中进行多代选择，多中选优，优中选异，才能选出综合性状优良的理想类型。还可通过对自然群体中变异单株的选择和鉴定，可以选出优良的单株后代，并从中培育出新品种。由于自花授粉植物的自然异交率较低

9、，所以在育种试验及良种繁育过程中，一般不必设置隔离区，但要注意防止机械混杂。自花授粉植物杂种优势利用的潜力很大，主要途径是利用雄性不育性生产杂交种子。,二、异花授粉作物,（一）、异交的遗传效应 异交形成杂合基因型： 异交是基因型不同的两亲配子结合受精。由于产生基因交 换、重组，从而后代具有杂合的基因型。 增强后代的生活力： 异交使后代的生长势、 生活力、抗逆性等方面增强和产量提高， 称为杂种 优势 。,（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 aBcD AaBbccDD 对于群体来说

10、，是一个复杂的群体，表现型是多种多样的。 AbcD aBcD AaBbccDD AbcD ABCd AABBCcDd,2.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。,4、亲代和子代间性状的变异性 分离不定：后代分离，遗传上不稳定。 群体中选择的优良个体，后代出现性状分离，优良性状不能 稳定遗传，需自交和多次单株选择才能获得较稳定的纯合后代和保证选择的效果。 5、基因突变难于识别，难于纯合 异花授粉植物性细胞发生突变时，如果是显性突变，由于表现型呈多样性不易识别；若是隐性突变，异花授粉的结果，隐性性状将较长时间地在群体内保持异质性，早代不能表现，不易被人们

11、发现。只有将突变体进行两次或两次以上的人工自交，才能使他们得以表现，并获得纯合的突变体。,（三）异花授粉作物的育种特点,异花授粉植物的育种特点 在育种方法上，主要是利用杂种优势。首先通过多次的自交和单株选择来获得性状稳定的优良自交系，然后利用遗传基础不同的自交系杂交产生杂种优势。在良种繁育过程中，由于异花授粉植物的自然异交率较高，所以要做好安全隔离，严防生物学混杂。,三. 常异花授粉作物,（一）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。,（二）常异花授粉作物

12、的育种特点,常异花授粉植物进行育种工作，在育种方法上与 自花授粉植物一样，采用单株选择和杂交育种的方 法。但由于常异花授粉植物会发生一定程度的异交 率，所以杂交中选用的杂交亲本要进行必要的自交 和选择以淘汰劣系，选纯合的优系做杂交亲本，这样 育种效果会更好。在杂种优势种用中，主要的途径也 是利用雄性不育性来生产杂交种子。在良种繁育过 程中，仍有必要做好安全隔离，防止生物学混杂。,四. 无性繁殖作物群体遗传特点,（一）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

13、基因型是杂合的，若用种子繁殖，后代出现分离。,（二）无性繁殖作物的育种特点,营养系品种主要通过有性杂交和无性繁殖相结合的方法育种。在进行有性繁殖时，由于无性繁殖植物本身一般都是杂种，所以一方面可利用种子后代进行选择，另一方面当选得优良材料后，就可以通过无性繁殖把它固定下来，形成新的无性系，以保持优良的特性和杂种优势。通过鉴定，即可大量繁殖推广。 芽变育种是营养系品种选育的一个有效方法，芽变选择育种是营养系品种育种的另一个重要特点。在进行无性繁殖时，一般多采用芽变的选择和单株繁殖法来培育新品种。芽变是体细胞突变的一种表现形式，在性状上表现出与原类型不同。当有利的芽变一旦出现，通 过选择即可用无性

14、繁殖方法把它们迅速稳定下来，培育成为新品种。 淘汰劣变的芽变类型是营养系品种繁育保纯的重要措施。,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

15、品种群体的遗传组成特点： 个体基因型是纯合的。 群体同质。 自交不退化。,纯系品种的育种特点,（1）对纯系品种的基本要求： 基因型高度纯合。 性状优良而且整齐一致。 （2）育种特点： 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。 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,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： 个体基因型高度杂合，表现出很高的生 产力。 群体同质，表现型整齐一致。 近交分离，只利用F1的杂种优势,杂交种品种的育种特点,（1）对杂交种品种的基本要求： 基因型高度杂合。 性状相对一致。

16、 具有较强的杂种优势。 （2）育种特点： 选育重点是选择杂交亲本（自交系、三系或两系） 配合力测定是杂交种品种选育的重点内容。 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。 要建立相应的种子生产基地和供销体系,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： 个体基因型是杂合的。 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

17、。 遗传特点： 个体基因型是杂合的。 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： 个体基因型纯合。 群体是异质的。,遗传特点： 个体基因型纯合。 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： 个体基因型纯合。 群体是异质的。,群体品种的育种特点,创建和保持广泛的遗传基础及基因型的多 样性。 对后代群体一般不进行选择。 对异花授粉作物群体，要在隔