最新作物育种学专题

作物育种学专题农艺专业知识更新培训系列讲座（中级）授课教师：李卓夫第一章作物品种及在农业生产中的作用一、植物进化与遗传改良（一）进化的基本因素进化生物界的基本特征，也是生物界运动的总规律。

进化过程：生物接受环境给予的刺激而产生形态和性状的改变，以适应现有的生境，这种演变发展的过程成为进化过程。

（二）自然进化与人工进化进化的基本单位——种群自然进化自然变异和自然选择的进化，进程慢。

人工进化人工创造变异并进行人工选择的进化，进程快。

与自然进化不一致的变异高产、优质方面的相关性状与自然进化一致的变异生活力、结实性、抗（耐）逆性抗（耐）病性、抗（耐）虫性适应性二、植物育种学的任务基本任务是：在研究和掌握植物性状遗传变异规律的基础上，根据各地区的育种目标和原有品种的基础，发掘、研究和利用各种植物种质资源，采用适当的育种途径和方法，选育适于该地区生态、生产条件，符合生产需要的高产、稳产、优质、抗逆、熟期适当和适应性广的优良品种，甚至新的作物，并通过行之有效的措施，在繁殖推广过程中，保持并提高种性，提供优质足量、成本低的生产用种，实现生产用种良种化，种子生产标准化，促进高产、优质、高效农业的发展。

三、品种的概念和作用（一）植物品种的概念品种是人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种栽培植物群体；该群体具有相对稳定的遗传学特性和生物学、形态学及经济性状上的相对一致性，而与同一栽培植物的其他群体在特征、特性上有所区别；在相应地区和耕作条件下种植，在产量、抗性、品质等方面都符合生产发展的需要。

植物品种的三个基本属性：具有特异性、一致性和稳定性。

（二）品种在农业生产中的作用1、提高单位面积产量建国后经过5-6次品种更换，每次使产量提高10％以上。

2、改进产品品质不同作物品质要求不同，尤其以园艺植物3、提高抗逆性，增强适应性和稳产性4、有利于耕作制度改良、复种指数提高，5、扩大作物种植面积使一些原先不适应该类植物的地区变成适宜地区6、有利于农业机械化、集约化管理及劳动生产率提高玉米果穗高度一致，利于机械收获第二章作物繁殖方式及品种类型特点第一节植物的繁殖方式一、有性繁殖（一）自花授粉作物自然异交率一般不超过1％水稻、小麦、大麦、燕麦、大豆、绿豆、花生、芝麻、烟草、亚麻、马铃薯、茄子、辣椒。

（二）异花授粉作物自然异交率50％以上，甚至高达90％或100％。

雌雄异株：大麻、蛇麻、菠菜雌雄同株异花：玉米、蓖麻、西瓜、黄瓜、甜瓜、南瓜雌雄蕊同花，但雌雄蕊异熟或花柱异型：葱、洋葱、芹菜、荞麦自交不亲和：黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、甘薯（三）常异花授粉作物自然异交率4％-50％，棉花、高粱、蚕豆、粟、甘蓝型和芥菜型油菜等二、无性繁殖凡不经两性细胞受精过程而繁殖后代的方式统称为无性繁殖。

（一）营养体繁殖甘薯、马铃薯、木薯、甘蔗、苎麻（二）无融合生殖植物的雌雄配子未发生核融合过程而形成种子以繁衍后代的方式。

三、植物授粉方式的研究方法植物授粉方式根据自然异交率高低而定，<4％自花授粉，4-50％常异花 >50％异花（一）研究花器结构、开花习性、传粉方式以及雌雄蕊生长发育特点（二）采用单株隔离自交的方法，观察强迫自交的结实性和自交后代的表现（三）采用遗传试验确定自然异交率隐性母本，显性父本，F1显性/F1总株数第二节植物品种的类型及育种特点一、植物品种的类型（一）纯系品种（又称定型品种）特点：遗传基础相同、基因型纯和的植株群体，是由杂交组合及突变中经系谱法选育成。

水稻、小麦、大麦、大豆、花生（二）杂交种品种特点：基因型是高度杂和的，群体具有不同程度的同质性，杂种优势显著，有较高的生产力。

玉米（三）群体品种特点：遗传基础比较复杂，群体内植株基因型不一致。

1.异花授粉植物的自由授粉品种玉米2.自花授粉植物的杂交合成群体3.多系品种自花授粉植物的近等基因系，（大部分农艺性状相似，兼抗多个病源生理小种）（四）无性系品种特点：是由一个无性系经营养器官繁殖而成，它们的基因型由母体决定，表现型也和母本相同。

甘薯、桃类。

第三章作物育种目标育种目标：对所要育成品种的要求，是指在一定的生态、生产条件下，对所要育成品种应具备一系列优良性状的要求指标。

第一节植物育种的主要目标性状1、产量性状（1）产量结构性状的合理组合产量构成因素玉米、稻、麦类（株数/hm2×穗数/株×粒数/穗×粒重/1000粒）大豆（株数/hm2×荚数/株×粒数/荚×粒重/100粒）（2）株型禾谷类合理株型是矮秆、半矮秆，株型紧凑，叶片挺直、窄短、叶色较深等。

经济系数：（收获指数）经济产量与生物学产量之比，反映品种的同化物质转化为经济产量的效率。

水稻、小麦、玉米50％。

（3）高光效目前农作物光能利用率：1％-2％或以下，提高光能利用率则能大幅度提高产量。

2、品质性状对某种用途的适合性①是构成产量的直接因素，出米率，含油量②有利于保证人畜健康③影响加工工业产品品质、成本，不能片面追求早熟。

3、成熟期充分利用本地光热资源，能正常成熟，保证质量。

4、对病虫害的抗耐性在病虫害流行时能把病原菌数量和虫口密度压缩到经济允许的阀值以下，对产量和品质影响不大即可。

5、对环境胁迫的抗耐性旱、涝、低温、寒、高温、倒伏、干热风、盐碱（某地区常发生）6、对保护地栽培的适应性耐高温、耐低温、耐高湿、耐弱光、抗多种病害、优质早熟丰产品种第二节制定育种目标的一般原则1、预见性：国内、国际需求，生产发展前景2、主要矛盾：当前当地急待改进的主要性状3、可行性：要改进的性状落实具体指标4、品种合理搭配：多种类型有适当差异的品种，满足生产上不同要求。

第四章作物种质资源第一节种质资源的重要性我国种质资源的工作方针是：广泛征集，妥善保存，深入研究，积极创新，充分利用，为植物育种服务，为农业现代化建设服务。

目前，种植资源的多样性面临严重危机。

一、种质资源的概念一切具有一定种质或基因，可用于育种、栽培及其他生物学研究的各种生物类型总称为种质资源。

二、种质资源的重要性1、种质资源的多样性——选育新品种和发展农业生产的物质基础人类赖以生存2、种质资源的拥有数量3、育种的突破性进展——找到有关键性基因的资源。

三、保护种质资源的迫切性大约每10天有1种高等植物灭绝人类依赖少数几种植物，使遗传多样性进一步狭窄。

如美国所有大豆品种克追溯到我国东北地区的12份原始材料。

第二节种质资源的类别一、本地种质资源是育种工作中最基本的原始材料，地方品种、本地主栽品种、过时品种1）地方品种特点：（1）缺点——产品数量或质量不符合市场需要（2）优点——对当地不利条件有特殊适应性，适合当地的特殊习惯2) 本地主栽品种具有良好的经济性状，是育种的基本材料。

3）过时品种是选择改良的好材料二、外地种质资源反映各自原产地的自然和栽培特点，具有不同的生物学、经济学和遗传性状，是改良本地品种的重要材料。

三、野生种质资源顽强的抗逆性，对不良条件的高度适应性，独特的品质等，是培育新品种的宝贵材料。

四、人工创造的种质资源是培育新品种或进行有关理论研究的珍贵资源材料。

第三节种质资源的保存指利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源目的：保持资源数量（遗传多样性）、生活力、遗传变异性1、种植保存每隔一定时间（1~5年）种植一次种质资源就地种植保存在植物原来自然生态系统中种植迁地种植保存在植物原来自然生长地以外的地方种植注意：在种植过程中应尽可能避免或减少天然杂交和人为混杂2、贮藏保存将种质资源保存在种质资源库中（干燥种子）库类型温度℃湿度（%）数量（万）年数任务短期库 20（10~15）45（50~60）10 2—5 临时贮存应用材料分发种子：研究、鉴定、育种中期库 4（0-10） 45 （<60、种子含水量<8%）25 繁殖更新种质建立记录档案、育种长期库 -10 30（真空 300粒/份） 75 防止种质丢失、补充中期库保证遗传完整性、1986，北京，国家作物种质库，40万份，50年。

“八五”期间，西宁建4复份保存库。

3、离休保存原理：植物细胞的遗传全能性通过缓慢生长系统与超低温保存系统进行离体保存试管保存细胞或组织培养物（愈伤组织、悬浮细胞、幼芽生长点、花粉、体细胞）4、基因文库提取目的基因片段大肠秆菌大量繁殖大量单拷贝基因5、利用保存种质资源发现利用价值后，及时用于育成品种或中间育种材料。

第五章作物引种引种：从外地引进作物新品种——适应性试验——直接在本地推广种植。

引种：指从外地区或外国引进新作物新品种，通过简单的试验证明适合本地区栽培后，直接在生产上推广种植。

第一节植物引种规律一、低温长日性植物的引种规律（夏收，小麦、大麦、黑麦、甜菜、蓖麻等）1、高纬度品种低纬度种植：不能满足感温阶段对低温的要求和感光阶段对光长的要求，经常表现为生育期延长。

低纬度品种高纬度种植：能很快满足感温阶段和感光阶段对温度和光照的要求，表现生长期缩短，提早成熟。

2、冬播区春性品种春播区春播：有的可以适应，而且因为春播区的光照长或强，往往表现早熟、粒重提高。

春播区春性品种冬播区秋播：因春季的光照不能满足而表现成熟，结实不良，有的易遭冻害。

3、高海拔区冬性品种平原区，不能适应。

平原区冬性品种高海拔区春播，有可能适应。

二、高温短日照作物的引种规律（大秋收，水稻、玉米、谷子、高粱、棉花、大豆、烟草）1、高纬度地区春播品种低纬度区：此品种大都属于感温性较强，感光性较弱。

会生育期缩短，提早成熟，但株、穗、粒变小，产量降低，有能否高产问题。

2、低纬度区品种高纬度区：不能满足对温度和短日照的要求，往往会延长生育期，延迟成熟。

有能否安全成熟问题。

3、高海拔区品种平原区：早熟，能否高产问题。

平原区品种高海拔区：能否安全成熟问题。

第二节引种的工作环节一、引种材料的搜集根据当地自然条件确定适应的生育类型——何地区（原产地）、何类型（本地）；应少量多引。

二、检疫工作引种是病虫害和杂草传播的一个重要途径，外国外进的材料必须先通过严格的检疫。

发现检疫对象——用药剂处理；新病、虫、草；隔离种植，根除措施。

三、引种材料的选择1.去杂去劣，将杂株和不良变异的植株全部淘汰，保持品种的典型性和一致性。

2.混合选择，将典型而优良的植株混合脱粒、繁殖参加试验。

3.单株选择，选出性状突出优良的少数植株，分别脱粒繁殖，依系统育种程序选育新品种。

三、引种试验（一）观察试验：单行或双行区，CK——当地推广的优良品种。

（二）品种比较试验和区域试验——确定最优品种及推广范围。

（三）栽培试验——确定引入品种适合的栽培措施。

第六章作物育种基本方法第一节选择育种选择育种概念：根据育种目标，在现有品种群体内出现的自然变异类型中，通过单株选择或混合选择等方法，选出优良的变异个体，经过后裔鉴定，选优去劣而育成新品种。