作物育种 绪论

理等方面，品种的作用最大。据有充分科学根据 的估算，新品种的应用在提高农作物产量方面占 40%。
从世界范围来看，第一次绿色革命 的兴起与成功就得益于我国水稻矮脚南
特、低脚乌尖以及小麦农林10号矮杆种
质的鉴定及利用。有充分理由说：新品 种的选育与推广仍将是21世纪现代农业 发展的重要因素。
优良品种是指在一定地区和耕作条件下
（3）广泛采用现代技术和仪器；
（4）除了传统的育种途径外，大力开拓育种的
新途径和新技术。
（二）分子育种的兴起
1953年 Watson和Crick发现遗传物质 DNA的双螺旋结构，20年后，Berg（1973）
DNA重组成功，将分子生物学推进到应用性
极强的生物技术和生物工程阶段。它的出现， 标志着现代育种学已发展至定向改造生物的 新阶段。
品种改良在单产提高中所起的作用，
小麦占27%，玉米和棉花占40%。我
国20世纪六十年代以来，水稻单产的大 幅度提高，主要归功于优良品种的选育
推广。
墨西哥由于推广种植墨西哥小麦、菲律 宾推广IR水稻，而使这两个国家由粮食进口 国成为粮食出口国。为此，1970年的诺贝尔
和平奖授给了美国的N.E.Borloug，以表彰
达尔文的杂种优势理论和孟德尔遗传学定律
的重新发现，极大地促进了现代动植物育种 技术的发展和一批又一批优良的动植物品种 的培育工作。
育种工作亦可视为根据人的意志、按预
定方向发展的一种生物进化。育种家将由遗
传物质变异（基因突变、染色体结构变化、 染色体数目变化）以及遗传物质重组所产生 的各种变异类型中，通过适应型的选择、保 留而培育出符合人类需要的优良作物品种。 常规育种既是一门科学又是一门艺术。
二、自然进化和人工进化
现有的各种栽培作物都是由野生植物通
过人工驯化在不同的时期产生的，从野生植
物到栽培植物，这是一个漫长的进化过程。
植物的进化取决于三个基本的因素：变异、
遗传和选择。变异与遗传是进化的内因与基 础，选择决定了进化的方向。
生物进化的三大因素是变异、遗传和选
择，生物进化就是在遗传物质发生了变异、
在同样的地区和耕作栽培条件下， 采用产量潜力大的良种，一般可增产
10%或更高，在较高栽培水平下良种
的增产作用也较大。1931-1980年世
界主要农作物单产提高很快，尤其是玉
米、水稻、高粱的单产增加了3-5倍。
而且随着时代的推移，单产提高对总产提高 的作用越来越大，如20世纪五十年代，单产提高作 用占47.3%， 20世纪的六、七十年代，则分别占 78.9%和80.2%。
基本任务：研究育种规律，发掘、研
究和利用各种种质资源，制定正确的育种目 标；通过各种育种途径，应用先进的科学技 术与手段，改良农作物品种的遗传素质与群 体构成，培育出高产、稳产、优质的农作物 新品种或新的类型。
并且在繁殖与推广新品种的过程中，保
持优良品种的种性，提供量足、质优高产、高效、优质农业的发展。
植物基因工程在育种上应用重要的突破
是在抗逆性育种方面。Beachy研究组第一个
报道了将TMV外壳蛋白基因引入烟草，使这
些再生植株表现出明显的抗性，病症出现推 迟或不出现。此后这一研究成果迅速推广到 其它植物的抗病毒育种上。
基因工程或重组DNA技术就是按照预先
设计的生物施工蓝图，把人们需要的甲种生
的优良表现也是相对的，因而育种工作不可
能一劳永逸，它是随着生产发展和科技进步 而不断进展的。
第二节 作物育种学的发展
一、作物育种学的性质与任务 二、作物育种学的主要内容 三、常规育种的技术特点 四、作物育种学的发展与分子育种的兴起
一、作物育种学的性质与任务
作物育种学是研究选育与繁育作物
优良品种的理论与方法的科学。
20世纪60年代以来，随着科学技术的迅
速发展，由水稻、小麦的矮化和抗病虫育种
所引起的“绿色革命”不仅极大地推动了世
界农业生产的发展，而且也有力地促进了作
物育种学的发展。
现代作物育种的发展动向主要表现在以下几个
方面：
（1）育种目标要求高；
（2）种质资源的搜集、保存、研究评价、利用
及创新等一系列工作得到了广泛的重视和加强；
下，根据生产和生活的需要所选育的一定群体，该
群体具有相对稳定的遗传特性，群体内的个体间在
生物学、形态学及经济性状上的一致性，并与同一
作物的其他群体在特征、特性上有所区别。这种群
体在一定的地区和耕作条件下种植，在产量、品质、 适应性等方面符合生产和生活的需要。
作物品种是人工进化的、人工选育（创
造）即育种的产物，是重要的农业生产资料。
种学是人为控制变异的科学，是人工进化的 科学。
三、遗传改良在作物生产发展中的作用
1. 创造新的物种、新的栽培作物。 2. 现有作物品种的改良。
近一、二百年农业和农业科技发展中的现代
育种技术、化肥和施肥技术、农药合成及灌溉技
术对于农业生产发挥了重要作用。在作物生产中，
新品种的应用、增施肥料、防治病虫害个改善管
长绒棉绒长38—40mm，我国棉花的
平均绒长由1950年21.96mm目前已提高到 30mm，这主要是品种改良的作用，任何其 他的因素都不能产生如此效果。
据估计，我国棉花纤维强度每提高10%， 每年便可节约用棉320万担，相当10万公顷棉田的 产量，还可节约1000万纱锭和相应的机械、人力、 能源，而这些，通过其它农业措施是无法实现的， 只能通过育种工作来实现。
多学科的知识，去创造变异，提高鉴定、选
择的效率，培育出符合人类需要的新品种或
新作物。因此，要求育种工作者：
(1)具有渊博的基础理论知识 (2)了解国内外生产及育种的动态 (3)具有
精湛的育种技巧
(4)拥有丰富的种质资源
在上述基础上，以丰富的想象力，制定
出切实可行的育种目标，以坚韧不拔的毅力，
培育出适合于现代农业需要的作物新品种。
他在培育墨西哥小麦中所作的突出贡献。
优良品种对于改善农产品的品质也发挥了至 关重要的作用，例如：现在推广种植的高蛋白水稻， 其蛋白质含量达12—14%；高蛋白小麦蛋白质含 量高达15%以上；高赖氨酸玉米（0.4%）。
农产品品质的改良，不仅提高了营养价
值和加工工业的效率，而且也间接地提高了
产量，节约了能源。如：通过育种工作使向 日葵的含油量从1950年的30%左右提高到 目前50%以上；从营养学的角度出发，禾 谷类作物子粒的蛋白质和赖氨酸含量提高一 倍，相当于产量提高2—3倍。
个优良品种育成并大面积推广后，其投入产出比是 很高的，据有关人士统计，中国农科院选育的玉米 单交种中单2号，其经济效益比为1：368，江苏农 科院选育的宁油7号为1：180，美国玉米育种的投 资与效益比为1：400。
当然，优良品种的这些作用是潜在的，
其具体的表现和效益还要决定于相应的耕作
栽培措施。而且一个品种绝不是万能的，它
优良品种对经常发生的病虫害和环境胁
迫具有较强的抗耐性，在生产中可减轻或避
免产量的损失和品质的变劣。
改良的品种具有较广阔的适应性，还
具有对某些特殊有害因素的抗耐性，因此
采用这样的良种，可以扩大该作物的栽培 地区和种植面积。
由于选育推广优良品种可以解决多种问题，所
以是农业生产中投资少、经济效益最高的措施，一
三、常规育种的技术特点
常规育种的主要任务是提高产量、
改进品质和增强抵抗不良环境因素的能 力，如抗病、虫、草害和抗旱、寒、碱
等。
常规育种的技术特点：
1、综合多个优良基因，同步改良农作
物的产量、品质、抗性水平；
2、盲目性较大；
3、育种既是科学又是艺术。
尽管育种的历史从农作物及猪牛羊等的
驯化开始已有了很长的时间，但19世纪中叶
绪
论
第一节
作物进化与遗传改良
一、作物品种的概念
二、自然进化和人工进化
三、遗传改良在作物生产发展中的作用
作物生产可以看作是由两大部分组成:一是农
作物品种的改良，即要使农作物本身具有较高的生 产潜力、优良的品质、较强的抗逆性，这是农作物 获得高产的内因，农作物品种的改良就是育种；
二是如何通过各种措施，使农作物获得
物的基因（目的基因）转移到需要改造的乙
种生物的细胞里，使目的基因在那里繁殖和 表达，于是乙种生物的细胞就获得了新性状， 成为新类型。
和常规的育种技术相比，基因工程有三
大显著的优点：
1、源于生物的有利基因在人、动物、
植物、微生物四大系统内可进行随机交换；
田间试验的理论与技术逐步完善，生物工程的应用，
更为育种工作开拓了广阔的前景，育种工作也由凭
经验与技巧的初级状态发展成为有系统理论与科学
方法的一门综合应用科学。
1927年美国出版了Hays 等所著的《作物育种》
前苏联于1935年出版了Vavilov著的《作物育种
的科学基础》
1942年美国出版了Hayes和Immer的《作物育
最高的产量，例如：施肥、灌水、防治病虫
害等，这是获得高产的外因，是属于栽培学 的范畴。
发展作物生产，提高作物生产水平，基本上 是通过作物的遗传改良和作物生长条件的改善两
个相互结合的途径来实现的。本课程则主要是全
面系统地介绍作物育种的基本原理和方法。
一、作物品种的概念
作物品种是人类在一定的生态条件和经济条件
种方法》，其中译本《作物育种学》于1962年出版。
美国Allard（1960）所著的《作物育种原理》是
目前美国很多学校广泛使用的教材。
王绶《中国作物育种学》（1936） 沈学年主编《作物育种学泛论》（1948） 蔡旭主编《植物遗传育种学》（第1版
1976，第2版 1988）