【农学课件】作物育种学教案

§ 绪论§0.1 作物进化与遗传改良0.1.1 含义：作物育种：是指选育作物新品种和改良现有品种的一项工作。

良种繁育：是指保持新品种和改善恢复生产上应用品种的优良种性，繁殖推广优良种子的一项工作。

作物育种和良种繁育学：就是研究选育和繁育优良品种的理论和方法的一门学科。

0.1.2 任务研究育种规律，创造优良品种，生产又多又好的种子，实现品种良种化、种子标准化，充分发挥良种的增产作用。

0.1.3方法利用现有的引种驯化系统育种人工创造的品种间杂交远缘杂交理化因素诱变杂种优势利用体细胞杂交基因工程高光效育种染色体工程0.1.4 与其它学科的关系作物育种学是作物人工进化的科学，是一门以遗传学、进化论为主要基础的综合性应用科学，它涉及植物学、植物生态学、植物生理学、生物化学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生物统计与试验设计、生物技术、农产品加工学等领域的知识与研究方法。

作物育种学与作物栽培学有着密切的联系，是作物生产科学的两个不可偏缺的主科。

§0.2 作物育种学的意义与发展良种包括优良品种和优良种子两种含义0.2.1 品种的概念与品种的合理利用。

品种的概念：品种是某一栽培作用适应于一定的自然条件和栽培条件的群体。

这个群体中的各个体具有相对一致的，稳定的生物学特性和形态特征，并且在一定的生态环境和栽培条件下，能够表现出品种所特有的优良性状。

除此之外，我们还应该明确：①品种是人类劳动的产物；②品种是农业生产中具有一定价值的生产资料；③品种具有一定的地区性；④品种的利用有时间性。

作物品种（ Cultivar ）是人工进化的、人工选择的，即育种的产物，是重要的农业生产资料。

作物品种也有其在植物分类学的地位，属于一定的种及亚种，但不同于分类学上的变种。

变种（ Variety）是自然选择、自然进化的产物，一般不具上述特性和作用。

每个作物品种都有其所适应的地区范围和耕作栽培条件，而且都只在一定历史时期起作用，所以优良品种一般都具有地区性和时间性。

随着耕作栽培条件及其他生态条件的改变，经济的发展，生活水平的提高，对品种的要求也会提高，所以必须不断地选育新品种以更替原有的品种。

作物品种除了纯系品种外，还有其他不同类型，如多系品种、异交群体品种、综合品种、无性系品种等，所有类型的品种都应具有上述的基本性能和作用。

0.2.2 品种的分类：①农家品种；②改良品种。

0.2.3 优良品种应具备的条件①适应性强，表现丰产性；②抗逆性强，表现稳产；③品质优良，营养价值高；④栽培管理容易，成本低。

0.2.4 品种的合理利用：①使良种良法在适应地推广种植；②在适应地区还应因地制宜；③要注意品种搭配；④要注意防杂保纯。

0.2.5 品种的特征特性（1）特征：植物体各部分或器官所表现出来的外部形态上的症状叫特征。

（2）特性：植物体在生理生物化学和加工上表现出来的特点叫特性。

特征特性总称为性状。

性状从遗传角度分为：质量性状和数量性状；从栽培角度分为；生物学性状和经济性状。

§0.3 作物品种及其在作物生产中的作用0.3.1 提高产量：从1950—1984我国小麦、玉米、稻的平均单产分别增长170%（252—680）。

337%（85.6—37.4）；202%（164—483）161%（158—412）。

0.3.2 改进产品品质：如从建国初 1963年。

纤维长由21mm上升为27mm以上，个别达30mm。

0.3.3 增强抗逆性，保持稳产。

0.3.4 扩大栽培区域。

0.3.5 适应先进的农业生产技术。

0.3.6 利于复种面积。

§0.4 国内外作物育种的成就与展望0.4.1 我国作物育种和良种繁育工作的重要成就。

0.4.1.1 广泛开展了品种资源的征集，保存、研究和利用工作。

0.4.1.2 我国矮化育利成绩突出；小麦从120—100cm下为70—90cm；玉米从2—2.3m下为1.2—1.5m；由2.5m下为1.2—1.6m；水稻从125—130下为85—95cm.0.4.1.3 水稻杂种优势利于居于领先地位。

0.4.1.4 远缘杂交育成了生产上有用的物种。

0.4.1.5 良种繁育的成就。

复习思考题1、作物育种和良种繁育的任务是那些？两者的关系如何？2、什么叫品种？试说明优良品种应具备的条件。

3、品种应怎样合理利用。

4、简述良种在农业生产中的地位和作用。

§1 育种目标§1.1 现代农业对作物品种性状的要求1.1.1 育种目标的含义及其重要性1.1.1.1 含义：育种目标是指在一定的自然栽培经济条件下，根据经济发展的需要，对欲选育种的具体要求。

1.1.1.2 重要性：1.1.2 现代化农业对育种目标的要求1.1.2.1 高产高产是优良品种最基本的条件，高产品种应具有下列性状：1.合理株型：它是高产品种的基础。

其具体表现在：（1）矮杆；（2）叶片配制合理，有良好的株叶形态结构；（3）不同作物具有不同合理株型。

如对禾本科作物的要求是：矮杆或半矮杆，株型紧凑，茎叶智力，基层叶片下披，中层叶片稍短，上层叶片要挺，茎叶尖角小，叶色深绿，叶片分布均匀，透光良好等…… 。

2.高光效率：合理株型是高产品种的形态特征；高光效率是高产的品种的生理特性。

从高光效育种角度。

可将决定产量的几个要素归纳为一个公式。

即：产量=［（光合能力×光合面积×光合时间）－呼吸消耗］×经济系数。

从式中看出：一个高产品种应具有较强的光合能力，低的呼吸消耗，光合机能保持时间长，叶面积适当及经济系数高等特点。

根据光合效率、C4作物的日合成能力为54g/m2。

C3作物的日合成能力为30g/m2。

椐此计算，禾谷类作物的产量应该达到4000斤。

而目前，作物对光能的利用率是很低的。

一般只能利用照射光单位面积上所获得的全年辐射线的1—2%。

甚至有的不到1%，椐计算，在现有基础上，如果对太阳能的利用率在提高1%的话。

每亩的总产量可增加750公斤左右。

3、产量因素；不同作物的产量构成因素不同，禾本科作物一般是由亩穗数、穗粒数和粒重构成。

故理论产量为；理论产量=亩穗数×穗粒数×粒重在现在的育种工作中，高产品种的产量构成因素因具体条件的不同其测重点不尽相同。

例如；有（1）多穗型品种；如蚰包麦。

亩穗数56万×穗粒数24.1×千粒重38.3=500kg。

（2）大穗型品种；毛颖阿夫亩穗数30万×穗粒数40.1×千粒重44.2=500kg.（3）中间型品种；宁麦3号；亩穗数37.5×穗粒数41.1×千粒重35.6=500kg.1.1.2.2 稳产1、抗病虫性。

2、抗旱耐瘠性。

3、抗寒性。

4、抗倒状性等。

1.1.2.3 早熟1、早熟可避免和减轻某些自然灾害；2、早熟有助于提高复种指数；3、对早熟的要求应适当。

1.1.2.4 优质随着经济的发展和人民生活水平的提高，农业生产对产品的品质性状也提出更高要求。

1.1.2.5 适应机械化作业就是适应用机械进行田间管理和收获．这类品种一般要求矮杆，高矮一致，生长整齐，株型紧凑，抗倒状，成熟一致。

不易落粒等。

§1.2 制订育种目标的原则1.2.1 考虑国民经济发展的需要。

1.2.2 根据当地的自然栽培条件，解决主要矛盾。

1.2.3 育种目标要落实在具体性状上。

1.2.4 要满足当前的需要，预见今后生产发展的要求。

1.2.5 育种目标还应考虑品种的搭配。

§1.3 作物育种的主要目标性状1.3.1 产量性状单位面积上收获的产品重量就是一般所指的产量。

产量的提高直接决定于构成产量因素的协调增长。

谷类作物的产量构成因素为单位面积穗数、穗粒数及粒重,……;单位面积产量基本上是这些构成因素的乘积。

各构成因素之间往往相互制约，呈不同程度的负相关，难以同步提高，而应根据地区自然条件、耕作栽培水平以及作物相应的发育特性，提出不同的增长要求，使有主次地协调增长，从而提高产量。

合理株型是高产品种的生育基础和形态特征。

如谷类作物合理株型一般具有矮秆或半矮秆、株型紧凑、茎叶所形成的冠层的受光趣势，能较充分地利用阳光等特征。

所谓株型育种就是改善品种株型态势的育种，矮化育种是株型育种的一个重要内容和突破口，稻麦等作物矮秆品种的育成和推广，获得了大幅度的增产。

适当矮化可以增进谷类作物单位面积穗数；能有效利用水肥；增强抗倒伏能力；并提高其收获指数 (harvest index) 。

收获指数 (HI) 是指经济产量与生物学产量之比，又名经济系数 (coefficient of economics) 。

收获指数在一定情况下，可有效地作为高产育种的一种选择指标。

高光效是高产品种的生理基础，以提高光合效率为目标的遗传改良称为高光效 (breeding for high photosynthetic efficiency) 。

广义的高光效育种包括株型育种，狭义的高光效育种则仅指提高单位叶面积的净光合速率的生理遗传改良或生理育种。

1.3.2 对病、虫害的抗耐性病、虫害的蔓延与危害，是农作物产量低而不稳的重要原因之一。

在与病、虫害抗争中，各国都注重于抗病虫品种的选育和应用。

从经济学和生态学的观点来看，作物种对病虫害的抗性，一般只要求在病菌流行或害虫发生时 , 能把病原菌的数量和虫口压低到经济允许的数值以下，即要求品种对病虫有相对的抗性，而不要求绝对的抗性，病虫害发生时，对产量和品质的影响不很大，有一定的耐病性或耐虫性，就基本达到了。

目前，在我国应选育抗稻瘟病、白叶枯病和稻飞虱等主要病、虫害的水稻品种。

北方麦区应注意选育抗锈病，在南方麦区选育抗赤霉病等的小麦品种。

玉米应选育抗大斑病、丝黑穗病、穗腐病和青枯病，大豆应选育抗病毒病、线虫病、食心虫及秆潜蝇的品种。

油菜应选育抗病毒病，菌核病和蜘蛛等。

1.3.3 对环境胁迫的抗耐性作物品种类型对不利的气候、土壤因素等环境胁迫因素分别具有不同程度的抗性，对旱害的抗性机制有避旱、免早、耐旱等类型。

越冬作物则需要在越冬期间对低温抗耐性，即越冬性；作物对寒冻的抗性机制则有避寒、耐寒、抗寒等不同类型。

对盐区的耐盐碱性，对酸性土壤地区的耐酸性、耐铝性，对多雨潮湿地区的耐湿性，抗穗发芽性，都是各该地区作物育种中的目标性状。

1.3.4 品质性状品质性状因作物种类及同一作物的产品用途不同而异，现以粮、棉、油几种作物为例，简单说明如下：（一）谷物类食用品质，首先涉及的就是碾磨品质：水稻有糙米率、精米率，小麦则有出粉率、灰分含量等。

进一步涉及其食品加工品质有：稻米的蒸煮品质，包蒸煮后的出饭率、耐煮性、米饭的柔软性、色泽及食味等；小麦的面粉加工则因制成食品种类分别有烘烤 ( 面包 ) 品质、蒸制馒头品质、制作面条品质以及制糕点、饼干品质等。