小麦育种学讲义

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• 注意材料在冬前或早春过早通过春化和 光照阶段易遇冻害的情况
• 注意早熟与高产的矛盾
(六)品质性状的遗传与选育
1 营养品质 • 蛋白质含量:变异很大,6%-22%;多
基因控制,取决于基因类型,遗传率变 化大:19-90% • 赖氨酸含量:占蛋白质的2.6-4.2%,占籽 粒干重0.3%左右;选择高蛋白,降低赖氨 酸占蛋白质的比重,但增加占干重的比例.
• 矮秆与一些不良性状的连锁,超高产育种对株高的 要求;
3、小麦生物学产量和收获指数的遗传与选育
• 两者的关系; • 现代小麦收获指数的变化; • 提高收获指数的限制 • 进一步提高产量的途径 • 增加生物学产量的育种方法
(三)抗病虫性的遗传与选育
1、小麦抗白粉病性
• 专性寄生的白粉病菌所致的病害,伴湿性 • 生理小种的鉴定:40多个; • 抗性:单基因、两个基因或多基因控制,显性、隐
1 小麦B染色体起源
• 假定祖先:拟斯尔脱小麦(T. speltoides)、双 角小麦(T. bicorne)、巨大小麦(T. longssium)
• Kimber等: B组是在某几个山羊草种与A组种 (野生一粒小麦)杂交后,杂种间发生连续 的基因互渗而形成的。
2 栽培小麦进化过程中单个基因的作用
普通小麦不育系; • 优点:T小麦有恢复基因,可实现三系配套;T细胞质副作用
少 • 奠定了小麦杂交育种的基础,存在问题:优势不强,美国1% • 中国从1965年引进T型不育系,连续几个五年计划全国攻关
小麦杂交育种的新进展
• 新的不育系,K型、V型等; • CHA的研制与应用; • 二系法 • 一系法
(五)小麦生育特性和早熟性的遗传与选育
• 1、小麦早熟性育种的意义 • 2、小麦阶段发育特性及其遗传 • 阶段发育:春化阶段和光照阶段 • 类型:春性、半冬性、冬性;迟钝型、中间
型、敏感型 • 遗传:春性对冬性显性,春性受Vrn1—5等5
个独立基因型控制;日长不敏感性对敏感性 为显性,受pdd1,pdd2,pdd3三个基因控制
3 种质资源的创新与引用
• 创新:远缘杂交、辐射、生物技术 • 引用:地区生态条件的特殊性和系统发育原理 • 抗旱性:哈萨克斯坦、南美、澳洲 • 抗热性:远东、外高加索 • 早熟性:中国、日本、拉丁美洲 • 赤霉病抗性:中国南部、意大利、阿富汗、日本 • 高蛋白:塞浦路斯、土耳其 • 抗寒性:俄罗斯、美国、芬兰、瑞典
三、小麦育种目标及主要性状 的遗传与育种
(一)小麦的生态类型与育种目标
• 育种目标依当地的生态与生产条件决定
• 中国小麦种植可以分为北方冬麦、南方 冬麦区和北方春麦区;十个生态区和十 大生态类型
小麦生态地区(十大类型)
• 华北北部晚熟冬麦区
• 黄淮平原中熟冬麦区
• 长江中下游平原中熟秋播半春性麦区
(二)产生杂种小麦的途径

1 三系法 CMS
• 不育系由小麦与异种属间的核置换产生,目前 已有70多种;我国:K、Q、S、V等类型
• 育性恢复基因:不育胞质供体、其它亲缘种或 普通小麦
• 胞质体系较好的有:K型,粘果山羊草 (Ae.kotschyi)的细胞质;V型,偏凸山羊草 (Ae.ventricosa)或易变山羊草(Ae.ventricosa)的 细胞质
小麦育种学
一、小麦生产与育种概况
1 生产概况
栽培面积: 2.2亿公顷;单产:2950公斤/公顷
发展速度:
年份 总产(MT) 面积(Mha) 单产(t/ha)
1900 82.6
95.7
0.86
1950 192.8
3168.0
1.15
1999 581.1
2308. 0
2.46
2 品种改良在小麦增产的作用
5、国内外小麦育种进展
(1)矮化育种
• 矮源:赤小麦和农林10号 赤小麦(Rht8, Rht9) 的利用:意大利 Ardito, Mentana, Villa Glori, Funo, Abbondanza), 我国引进广泛种植; 农林10号(Rht1,Rht2):美国,Gaines; CIMMYT系列品种—绿色革命;
A,XYZ系统
• Driscoll(1972) 提出,迦玛射线处理小麦花粉, 与4A单体杂交,F1代中得到不育株--隐性雄性不 育突变体,ms1基因
• Z系:正常二体雄性不育系;可与普通小麦配制 组合;
• X系:特殊四体恢复系,除含全套Z系的染色体 外,还有一对带显性恢复基因及其连锁的毛穗轴 基因的染色体;
• 普通小麦 T. aestivum
QQ cc SS
• 斯卑尔脱小麦 T. spelta qq cc SS
• 密穗小麦 T. compactum QQ cc ss
• 莫迦小麦 T. macha
qq CC SS
• 圆粒小麦 T. Sphaerococcum QQ cc ss
• q, Q, 落粒性, 5A; c, C 密穗基因, 2D;s,S 圆粒基因,3D
(2)化学杀雄法
• CHA的筛选:MH、RH0007、WL84811 (Shell公司)、LY195259、SC2053(Sogetal 公司)
• 要求:杀雄强,对雌蕊影响小;用药时期与剂 量要求低;对环境安全;基因型与环境互作小;
(3)核系统
• 问题:核不育系保持难 • 解决对策:利用标志性状
(5)育种途径、方法、技术
• 远缘杂交 (李振声院士) • 诱变育种 • 单倍体育种,花培育种 • 八倍体、六倍体小黑麦 • 太谷核不育基因研究与利用 • 分子育种(标记辅助育种)
二、小麦的起源、分类与 种质资源
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(一)小麦的起源与分类
小麦族 (Triticeae)----黑麦(Secale), 大麦 (Hordeum)、小黑麦(Triticale); 25个属 小麦亚族(Triticinae)---小麦(Triticum)、黑麦 (Secale)、山羊草(Aegilops)、偃麦草 (Agropyron); X=7, 普通小麦AABBDD ;AA, 野生一粒小麦; DD,方穗山羊草, Ae. Squarrosa (塔斯其小麦)
2 磨粉品质
• 出粉率,灰分含量,粉色 • 出粉率影响因素:皮色,皮层厚度,容重(籽粒
大小、形状、粒重、腹沟深浅、胚乳质地 的综合指标) • 遗传率:以上性状均较高,可在早代选择。
3 加工品质
• 不同的面食品对面粉的加工品质有不同的要求 • 加工品质主要取决于面粉蛋白质和面筋的含量与质量 • 面筋:蛋白质的复合物,主要由醇溶蛋白和麦谷蛋白组成
2、小麦矮秆性的遗传及其选育
• 降低株高:抗倒,提高收获指数(30—50%) • 矮秆基因Rht:20余个,主要利用的矮源为赤小麦
Rht8, Rht9和农林10号(达摩)Rht1,Rht2;我国的大 姆指矮(Rht3),矮变1号(Rht10)应用较少; • 其它矮源:草丛型矮生基因(grass clump dwarfness, D1—D4),独秆矮生基因(uniclum stunt,US1,US2) • 不同矮秆基因对GA3反应不一, Rht1、 Rht2、 Rht3苗期对GA3不敏感,而其它基因表现敏感 • 遗传率:高(65%以上),可在早代选择;
• 育种上常用的加工指标 • 面筋含量:高筋粉(>13%)、中筋粉(10-13%)、低筋粉(<10%) • 沉降值:是指定量的小麦面粉或全麦粉, 放入置有水的刻度量筒中,
经混合后再加进乳酸与异丙醇或SDS(十二烷基磺酸钠)混合溶液所 形成的絮状沉淀物,经5分钟后的体积读数,用ml表示 • 遗传率较高,可在早代选择 • 烘烤品质指标:用粉质仪测定
• 品种改良:半矮秆品种-绿色革命;丰产性, 耐肥性,抗逆性(栽培区域扩大)
• Silvey:1947-1977,品种改良贡献率40%; • Austin:1900-1980,高肥下42%,低肥下
39%; • 吴兆苏:新品种的作用50%
3 未来小麦生产增加的因素
• 扩大面积?培育特殊适应性品种;酸、 热、旱、湿、盐
性或部分显性均有; • 抗性基因来源:提莫菲维小麦的Pm6, Pm2;波斯小
麦的Pm4b; 二粒小麦的Pm4a, Pm5; 1B/1R易位系1R 染色体片段的Pm8; 黑麦的Pm7;普通小麦的Pm1, Pm2
2、小麦抗赤霉病性
• 病害对产量与品质的影响 • 禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum
(2)高产育种(广泛适应性)
• 前苏联:无芒1号,1100万公顷 • CIMMYT:半矮秆品种:4000万公顷 • 中国:碧玛1号,泰山1号,扬麦5号,
绵阳11等
(3)抗性育种
抗锈育种(生理小种) 抗白粉病育种 抗赤霉病育种 抗铝毒育种
(4)品质育种
烘烤品质 营养品质 专用品种(面条、馒头等)
Schw)所致,非专化性,无生理分化现象 • 抗性类型:抗侵入型和抗扩展性,以后
者为主 • 抗性多属多基因控制; • 抗性育种方法
(四)抗逆性的遗传与选育

1、抗寒性的遗传与选育
• 冻害与冷害,对小麦生长与产量的影响;
• 小麦对冷冻害的抗性机理,不同类型小麦 的耐性与苗期生长特性的关系;
• 选育方法:耐寒亲本的选用;
• 四川盆地早熟秋播半春性麦区
• 云贵高原早熟秋播半春性麦区
• 华南丘陵早熟秋播春麦区
• 东北平原早熟春麦区
• 北部中熟春麦区 • 新疆冬春麦兼种区
差异
• 青藏高原春麦区
春冬性,光照反应,分蘖力,灌浆特性,抗逆性、抗病性
(二)小麦产量性状及矮杆性的遗传与育种
1、小麦产量构成因素的遗传与选育 产量构成因素:单位面积穗数,每穗粒数 和每穗粒重; 类型:多穗型,大穗型,中间型 根据当地的生态与生产条件确定。 遗传率:粒重高,70%左右;穗粒数中等, 40%左右;单株穗数低;
3、小麦早熟性及其遗传
• 小麦的一生可以分成几个生育阶段 • 小麦熟性以抽穗期早晚作为指标,问题与长
处 • 抽穗期受多基因控制,以加性效应为主,一
般早抽穗为显性或偏显性,杂种F1的抽穗期 与中亲值呈高度相关,F2代分离大;遗传率 高,75%,可在早代选择。
4、小麦早熟性的选育
• 注意亲本的选用:采用阶段发育特性具 有互补关系的亲本,可以起到早中选早 的作用;
正确的合理方法
2 种质资源的鉴定与评估
IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute ;原称IBPGR,International Board for Plant Genetic Resources 的建议:
• 1 分类学上的位置 • 2 农艺性状 • 3 形态性状 • 4 品质性状 • 5 抗病性、适应性
• 鉴定方法:田间鉴定,田间死苗率,死蘖 率和叶片受冻枯率等;实验室鉴定:生理
性状,如电导率等
2、抗旱性的遗传与选育
• 提高小麦抗旱性的重要性; • 小麦抗旱机制:避旱、免旱、耐旱 • 抗性育种:抗旱种质的筛选,抗性的鉴
定方法—田间与实验室结合;
3、耐湿性的遗传与选育
• 渍水对小麦的危害:南方稻区小麦; • 耐湿性存在着广泛的遗传差异; • 耐湿性的鉴定:田间技术,实验室技术 • 存在的问题
四、杂种小麦的选育
(一)杂种小麦选育研究进展
• 木原(1951):尾状山羊草(Ae.caudata)导入普通小麦的核, 雄性不育;
• 深泽(1956):硬粒小麦的核导入卵状山羊草(Ae. ovata),雄 性不育;
• 问题:细胞质的副作用太多 • USA, 1957年开始研究;Wilson et al(1962): 提莫菲维细胞质的
• 高产?杂种优势 • 品质? 专用品种
4、小麦栽培种及品种类型
• 普通小麦(Triticum aestivum) 90% • 硬粒小麦(T. durum) 8% • 圆锥小麦(T. turgidum)、密穗小麦
(T.compaecum)、斯卑尔脱小麦(T.spelta) 零星种植 • 按种植季节分:春小麦、冬小麦 • 品种类型:家系品种,杂种品种,多系 品种
3 小麦的分类
• Kimber, 系统分类法:根据倍性与染色体 符号;
• Sears, 亲缘关系分类法; • 争论点:山羊草的归属
(二)小麦种质资源的研究与利用
• 1 开拓种质资源的意义 • 实例1,农林10号矮生基因的发现与利用 • 实例2,PI178383的条锈病抗性利用 • 启示:全面鉴定、特殊材料的重要性、
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