作物育种

1）中国-东部亚洲：大豆、高粱、苎麻、稷、荞麦、茶、大麻…
2）印度：水稻、甘蔗、芝麻、绿豆、香蕉……
3）中亚细亚：普通小麦、豌豆、蚕豆、非洲棉……
4）西亚：一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄……
5）地中海：十字花科的蔬菜作物、小麦、牧草
6）埃塞俄比亚中心：小麦、大麦的次生中心
7）南美、中美起源中心：玉米、陆地棉、甘薯、番茄
3）三级基因库
种质资源间亲缘关系远，彼此间杂交不实，杂种不育，基因转移困难。
第二节作物起源中心学说及其发展
瓦维洛夫（Vavilov）1951年，根据地球上植物种类分布的不平衡性，提出作物起源中心学说（Theory of origin cent of crops）。
1、瓦维洛夫的作物起源中心学说的要点与内容
根据各性状在经济上的重要要性，按遗传力和不同性状间的表现相关进行加权。
第三节、性状的鉴定
鉴定是进行有效选择的依据，是保证和提高育种质量的基础
二、鉴定的方法
作物性状鉴定依性状、鉴定条件和场所可分为：
1、直接鉴定和间接鉴定
直接鉴定：直接根据目标性状的表现进行的鉴定。
间接鉴定：根据与目标性状高度相关的其他性状的表现来评价目标性状。
一、选择的作用
变异、遗传、选择是生物进化的三个因素。
遗传变异是进化的内因和基础，选择决定进化的方向，变异使生物得以适应新的环境
选择的创造性作用表现为：
1、选择可以增大某些性状的变异程度
2、选择可以使多个性状得到综合改良
3、选择的方向在某种程度上影响后代产生变异的性质和范围
二、变异的类型与原因
遗传与变异是生物体在繁殖过程中同时出现现象。
“流”能力的具体衡量指标。
经济产量=生物产量×收获指数
=净光合产物×收获指数
=（光合强度×光合面积×光合时间-光呼吸消耗）×收获指数
目前农作物的光能利用率一般1%-2%
二、优质
营养品质、加工品质、商业品质、卫生品质
三、稳产
稳产性
优良品种在推广的不同地区和不同年份间产量变化幅度较小，在环境多变的条件下能够保持均衡的增产作用。
1）一次单株选择法
对候选群体只进行一次个体选择，以后各年只对后代进行比较鉴定和选拔，经过必要的试验育成新品种。
多用于水稻、小麦、大麦、大豆等自花授粉作物的自然变异的品种群体。
2）多次单株选择法
若第一次入选的后代株系有明显分离，可再进行个体选择，如此进行下去，直至选到稳定而又符合育种目标要求的株系，再经过必要的试验育成新品种
对有性繁殖的自花授粉和异花授粉作物均可采用。
2、单株选择优点
1）所选单株可根据后代表现，最大限度地的淘汰误选的不良单株后代
2）单株选择要冒丧失有利基因的风险
二、混合选择法
1、一次混合选择法
从群体中选择优良单株，所选株混合收获、脱粒与保存。下年混合播种，设原品种作对照，进行鉴定，选出优于原品种的混合群体。
1)遗传力决定选择效果
2)遗传力决定选择方法与选择时期
3)遗传力可用来预测选择响应（遗传获得量）
选择响应（遗传获得量）
指在一定选择强度下，子代比亲代可能改进的数量值。
2、遗传相关
两性状基因型值间的相关关系
3、遗传进度：中选个体构成的群体后代平均数与未经选择的亲代群体平均数之差。
4、相关遗传进度：对一个性状的选择引起另一相关性状的遗传进展
三、其他选择法
四、选择的方式
1、顺序选择：
每次尽按一个性状进行选择，一直到选择性状达到预定要求后，再选择另一性状。
2、独立淘汰选择：
同时选择两个或两个以上的性状，但对每个性状的选择是独立的，只有当各个性状均达到预期标准时才入选。
3、选择指数选择
同时选择两个或两个以上性状。但对每个性状的选择不是独立进行的，而是根据待选性状的综合值来决定取舍。
3、性状的遗传特点；性状有质量性状和数量性状，基因表达受环境影响。
4、选择的标准与鉴定的准确性
合适的选择标准标准，正确客观而又快速简单的鉴定方法，可大大提高选择效率。
第二节选择的基本方法
一、个体选择法
1、个株选择法也叫单株选择法或系统选择法
候选群体中选择优良个体（单株），分单株收获、脱粒与保存。下年每一个体种成一个株行或小区，并与对照种或原始候选群体进行比较，淘汰不良株系，选出优良株系。
源要足，库要大，流要畅，三者协调。
3、理想株型
1）株型（plant morphology）
狭义株型
作物的形态特征及空间排列方式
广义株型
除包括狭义株型概念外，还泛指与群体光能利用直接相关的生理生态机能性状。
株高
株型的重要指标，决定植株抗倒伏能力的主要因素。
理想株型
理想株型是高产品质的形态特征。
不同作物要求的理想株型不完全相同，但多涉及株高、叶形、叶姿、叶色、叶片的分布以及分蘖和主茎的关系。
3）根据驯化的来源，将作物分为原生作物和次生作物
原生作物：人类有目的驯化的植物。
次生作物：与原生作物伴生的杂草，当被传播到不适宜原生作物而对杂草生长有利的环境时，被人类分离而成为主体。
4）在一定的生态环境中，一年生草本作物在遗传性状上存在一种相似的平行现象
2、瓦维洛夫提出的作物起源中心
瓦维洛夫（1935）提出了作物的8个起源中心：
3）具有经济利用潜力而未被发现和利用的种质
4）在普及教育上有作用的种质
2、种质资源的保存方式
种植保存、贮藏保存、离体保存、基因文库保存
第四章选择与鉴定
孟德尔群体、人工群体、自然群体
自然选择：自然条件对生物所起的选择作用
人工选择：在人为的干预下，按人类的要求对群体内个体加以选择。
第一节选择的作用与原理
3、新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源
4、种质资源是进行生物学理论研究的重要材料
二、种质资源的类别及特点
1、按照育种实用价值分类
1）地方品种
指在局部地区内栽培的品种，多未经现代育种技术的遗传修饰。
2）株栽品种
指经现代育种技术改良过的品种，包括自育品种和引进品种。
有较好的丰产性和广泛的适应性。
人工变异：人工杂交与人工诱变
三、选择的遗传原理
1、遗传、变异是选择的基础
2、选择改变了群体的遗传组成：指群体内的各种基因、基因型种类及其比率。
四、选择中常用的遗传参数
1、遗传力：广义、狭义
衡量遗传和环境影响对表型总变异所起作用的相对重要性，通常用遗传方差占总方差的比值来度量。
遗传力与选择效果的关系：
1）要点
植物物种在地球上的分布是不平衡的，遗传类型有很大的多样性而且比较集中、具有地区特有的变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区，即为作物起源中心（centers of crop origin。
2）内容
1）作物起源中心有两个主要特征
基因的多样性和显性基因的频率高，又称基因中心（Center of gene）或变异多样性中心（Center of diversity）。
引种栽培
由外地引入种子或种苗用于生产栽培，但不能开花结实，或不能留种。
一、引种的意义
1、引进新作物，丰富植物类型
2、引进植物新品种，促进农业发展
3、充实种质资源，促进新品种选育
二、作物引种的基本原理
1、气候相似论（theory of climatic analogy）
Mayr（1906）提出
要点：
不同地区之间引种wk.baidu.com影响植物生产的主要气候因素应尽可能相似，引种才有可能获得成功。
5、选择指数：将要改良的性状按其遗传力和经济效果合并成的综合值。
五、影响群体选择效果的主要因素
1、遗传的群体组成；Hardy-Weinberg定律
在一个大的随机交配群体内，如果没有突变、迁移、选择、遗传漂变等因素的干扰，群体只需随机交配一代，群体的基因型频率与基因型频率将世代保持不变。
2、群体的大小；目标基因与其他基因连锁度高，要求个体数越大。
四、考虑品种的合理搭配，实现品种多样性
第三章、种质资源
指具有一定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型。
一、种质资源的作用
种质：亲代传给子代的遗传物质，是控制生物本身遗传和变异的内在因子
1、种质资源是现代作物育种的物质基础
2、稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用
水稻育种历史上的三次突破
高杆向矮杆的突破、三系杂交稻的突破（野败）、两系杂交稻的突破（农垦58s）
8）南美中心：马铃薯、花生、木薯、橡胶
3、瓦维洛夫栽培作物起源中心学说在作物育种上的意义
1）指导种质资源的搜集
2）起源中心与抗源一致，起源中心存在多种病虫害的抗源、不育基因与恢复基因
3）指导引种，避免毁灭性灾害
二、栽培作物起源中心学说的发展与补充
第三节种质资源的研究与利用
研究内容：收集、保存、鉴定、创新和利用。
3）原始栽培类型
4）野生近缘种
5）人工制造
2、按亲缘关系
按彼此间的可交配性与基因转移的难易程度将种质资源分为：
1）初级基因库
种资源间能相互杂交，正常结实，无生殖隔离，染色体配对良好，基因转移容易。
2）次级基因库
种质资源间基因转移可能，存在一定的生殖隔离，杂交不实或杂种不育，必须借助特殊手段实现基因转移。
4、高光效
作物产量的干物质有90-95%是由光合作用通过炭同化过程产生。
生物学产量
整个生育期内作物积累和消耗干物质的差。
“源”
经济学产量
生物学产量中以收获目标形态存在的干物质。
“库”
经济系数（coefficient of economics）或收获指数（harvest index）
经济学产量与生物学产量的比值。
2、多次混合选择法
若一次选择未能见效，可重复选择，即多次混合选择。
3、集团混合选择法
根据育种目标，在候选群体中选择各种类型的优良个体然后按入选个体的一些主要性状进行分类，形成若干集团。
4、改良混合选择法
是个体选择与混合选择相结合的选择方法。
混合选择的应用范围：适于开展群众性育种活动；自花授粉作物品种的选育、已退化的自花授粉作物品种的提纯复状及异花授粉作物的群体改良
作物育种
第一章育种目标
是选育新品种的设计蓝图，是对选育新品种应具备哪些优良性状的具体要求。
第一节主要育种目标性状的分析
育种的总体目标
高产、优质、稳产（多抗）、生育期适当、适应性强、适应农业机械化作业。
一、高产（high yield）
1、产量因素的合理组合
不同高产品种产量构成因素的主攻方向有所不同。
2、合理的源、库关系
影响作物稳产性的因素：气候、土壤、生物
四、适宜的生育期
充分利用当地的自然生长条件，又能自然成熟。
五、适应农业机械化要求
株型紧凑，株高一致，秆硬不倒，生长整齐，熟度一致，果位适中，不落粒。
第二节、制定育种目标的原则
一、着眼当前、顾及发展、兼顾现实可行性和预见性
二、抓住生产中的主要问题，要有针对性
三、明确落实具体性状，注重可操作性
2）作物最初的起源中心为原生起源中心，一般称初起源中心
有四个标志：有野生祖先；有原始栽培类型；有明显的遗传多样性；有大量的显性基因。
次生起源中心称次生起源基因
当作物由原生中心地向外扩散到一定范围时，边缘地点又会因作物本身的自交和自然隔离而形成新的隐性基因控制的多样化地区。
4个特点：无野生祖先；有新的特有类型；有大量的变异；有大量的隐性基因。
从表观性状水平：遗传是亲代通过繁殖将亲本特性传递给后代；
从分子水平：遗传是亲代的遗传信息（DNA）复制及其在后代中的表达。
变异的来源：繁殖过程中基因重组产生的子代个体间基因型的差异，基因突变，染色体变异;
环境改变导致的表型变异
变异是选择的基础，遗传是选择的保证。
作物的变异可分为：人工变异、自然变异
自然变异原因：基因突变，染色体变异，自然异交，品种原有微效差异的积累。
20字方针：“广泛收集，妥善保存，深入研究，积极创新，充分利用”
一、种质资源发掘、收集、保存的紧迫性
二、种质资源的收集
收集方法：直接考察收集、征集、交换、转引
收集资料的整理：分类、编排、登记、合并与更正等。
三、种质资源的保存
1、种质资源保存的范围：
1）有关应用能够研究和基础研究的种质
2）可能灭绝的稀有种和已濒临的种质、特别是栽培种的野生种
2、作为育种途径的引种
从外地引进作物新品种或新品系，通过适应性试验鉴定后，直接在生产上推广种植的方法。
3、驯化
在人类的选择培育下，使野生植物成为栽培植物；使外地的植物和品种成为本地植物和品种的措施和过程。
驯化是人类对植物适应新的地理环境能力的利用和改造。
4、植物的引种驯化至少要经过由种子（播种）到种子（开花结实）的过程。
2、自然鉴定和诱发鉴定
自然鉴定：对生物胁迫和非生物胁迫的抗（耐）性，在试验田进行的直接鉴定。
诱发鉴定：人工造成干旱、水涝、冷害、病虫害等条件，进行抗旱性、抗涝性、抗寒性、抗病虫性等的鉴定。
3、当地鉴定和异地鉴定
第五章引种与选择育种
第一节引种与驯化
1、广义引种
泛指从外地或外国引进植物新品种（系）以及育种和有关理论研究所需的各种材料。