第一章作物的繁殖方式及品种类型

第一章作物的繁殖方式及品种类型

要求：了解植物的繁殖方式，作物品种的类型及其特点；理解各类型作物品种的概念，自交和异交的遗传效应，掌握不同繁殖方式植物的遗传特点与育种特点。

重点：不同繁殖方式的遗传特点与育种特点。

难点：遗传特点与育种特点的关系。

第一节作物的繁殖方式

作物的繁殖方式可分为两类：

第一类为有性繁殖(sexual reproduction)。凡由雌雄配子结合，经过受精过程，最后形成种子繁衍后代的，统称为有性繁殖。根据雌雄配子来自同一植株或不同植株，又可将有性繁殖分为①自花授粉(self-po11ination)；②异花授粉(cross-pollination) ③和常异花授粉(often cross pollination)。

此外，有性繁殖还包括两种特殊的形式，即自交不亲和性和雄性不育性。

第二类是无性繁殖(asexual reproduction)。凡不经过两性细胞受精过程的方式繁殖后代的统称为无性繁殖。①植株营养体繁殖；②无融合生殖无性繁殖。

一、有性繁殖

(一)花器构造和开花习性对授粉的影响

1．花器构造

(1)两性花和单性花。

①两性花：又称完全花，雌雄同花，如稻、麦→有利自花授粉。

②单性花：又称不完全花，有雌花和雄花之分→有利于异花授粉：

a.雌雄同株异花(monoecious)：如玉米、蓖麻、瓜类等。玉米有雌花序(果穗)和雄花序之分；蓖麻同一花序上雌花在上，雄花在下；瓜类。

b.雌雄异株(dioecious)：如大麻、菠菜、银杏等，有雌株和雄株之分。

(2)其他花器构造特点。

①虽然具有完全花，但雌雄蕊异长(heterogony)，如棉花雌蕊柱头高于雄蕊；有的有蜜腺或有香气，能引诱昆虫传粉；有的花粉粒轻小，寿命长，容易借风力传播→有利于异花授粉；

②有的完全花雄蕊瘦小，花粉发育不良而败育，形成所谓雄性不育性

(male-sterility)；有的自交不亲和(self-incompatibility)。→这些花器构造的特点都有利于异花授粉。

2．开花习性

①闭花受精(cleistogamy)：有些作物，如大麦和豌豆以及花生下部的花，在花冠未开放时就已经散粉受精，称为闭花受精，→是典型的自花授粉。

②有些作物，如棉花等，一般是在花冠张开后才散粉→因而增加了异花授粉的机会，属于常异花授粉。

③雌雄蕊异熟：虽然具有完全花，但雌雄蕊异熟(dichogamy)，有的雌蕊先熟，如油菜；有的雄蕊先熟，如玉米、向日葵等。→有利于异花授粉。

④开花时间长或开张角度大有利异交，开花时间短或开张角度小可减少异交。

(二)作物天然异交率的测定

1.作物授粉方式的分类，是根据自然异交率的高低而定的。自然异交率≤4％是典型的自花授粉作物；天然异交率在50％～100％之间的是典型的异花授粉作物；常异花授粉作物的天然异交率介于两者之间。

2.为了确定作物的授粉方式：

①首先可根据作物的花器构造、开花习性、传粉方式以及强制自交的结实性等进行分析判断。

②但对作物繁殖方式的准确分类，则必须测定其天然异交率，通过后代的遗传试验进行判断。

(三)有性繁殖植物的主要授粉方式

1．自花授粉

同一朵花的花粉传到同一朵花的雌蕊柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上，都称为自花授粉。

通过自花授粉方式繁殖后代的作物称为自花授粉作物。常见的自花授粉作物有水稻、小麦、大麦、燕麦、大豆、豌豆、花生、芝麻、绿豆、马铃薯、亚麻、烟草等。自花授粉作物的自然异交率一般低于1％，不超过4％，大麦的自然异交率为0．04％～0．15％，大豆0．5％～1％，稻、麦(小麦)最高4％左右。

2．异花授粉雌蕊柱头接受异株或异花花粉授粉的称为异花授粉。通过异花授粉方式繁殖后代的作物称为异花授粉作物。

常见的异花授粉作物有玉米、黑麦、甘薯、向日葵、白菜型油菜、甘蔗、甜菜、蓖麻、大麻、木薯、紫花苜蓿、三叶草、草木樨、啤酒花等。

异花授粉作物主要由风力或昆虫传播异花花粉而结实，其自然异交率至少在50％以上，很多作物可达100％。

3.常异花授粉

一种作物同时依靠白花授粉和异花授粉两种方式繁殖后代的称为常异花授粉作物。常异花授粉作物通常仍然以自花授粉为主要繁殖方式，同时存在一定比例的自然异交，是自花授粉作物和异花授粉作物的过渡类型。常见的常异花授粉作物有棉花、甘蓝型油菜、芥菜型油菜、高粱、蚕豆；粟等，它们的天然异交率在5％～50％之间，且变幅较大。如陆地棉的天然异交率为1％～18％，蚕豆为17％～49％，甘蓝型油菜为10％～30％。

(四)两种特殊的有性繁殖方式

1．自交不亲和性(self-incompatibility)

①自交不亲和性指具有完全花并可形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。甘薯、黑麦、白菜型油菜等。

②表现（雌蕊排斥自花授粉的行为）：a.有的自花花粉在雌蕊柱头上不能发芽; b.有的花粉管不能穿透柱头表面; c.或在花柱内生长缓慢，落后于异花花粉；d.不能到达子房，不能进入珠心；e。或进入胚囊后不能与卵细胞结合完成受精过程。

③自交不亲和性是一种受遗传控制、提高植物自然异交率的特殊适应性。在杂种优势利用中，异花授粉生产大量的F

杂交种子，降低制种成本，

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因而是一种有实用价值的有性繁殖方式。

2．雄性不育性(male sterility) 植株的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性称为雄性不育性。雄性不育性广泛存在于不同作物中，有的已用于配制杂交种。

受核基因控制的细胞核雄性不育性(genic male sterility，GMS)；细胞质一细胞核互作性雄性不育性。后一种不育性又简称为细胞质雄性不育性(cytoplasmic male sterility，CMS)

二、无性繁殖

(一)营养体繁殖(vegetative propagation)

许多植物的植株营养体部分都具有再生繁殖能力，如植株的根、茎、叶、芽等营养器官及其变态部分如块根、球茎、鳞茎、匍匐茎、地下茎等：甘薯、马铃薯、木薯、蕉芋、甘蔗、蓖麻等。大部分果树和花卉也是采用营养体繁殖后代。

由营养体繁殖的后代称为无性系(clone)，它来自母本的营养体，都保持其母体的性状而不发生或极少发生性状分离现象。因此，一些不易进行有性繁殖而又需保持品种优良性状(如杂种的优势)的作物，可利用无性系保持种性。

(二)无融合生殖(apomixes)

植物的雌雄性细胞甚至雌配子体内的某些单、二倍体细胞，不经过正常受精和两性配子的融合过程而直接形成种子以繁衍后代的方式，称为无融合生殖。

1．无孢子生殖(apospory)

2．二倍体孢子生殖(diplospory)

3．不定胚生殖(adventitious embryony)

4．孤雌生殖(parthenogenesis)

5．孤雄生殖(androgenesis)