第三章_作物的繁殖方式与育种

1、第一节第一节 作物的繁殖方式作物的繁殖方式第二节第二节 不同繁殖方式作物的遗传特点及不同繁殖方式作物的遗传特点及其与育种的关系其与育种的关系第三节第三节 作物的品种类型及育种特点作物的品种类型及育种特点第三章第三章 作物的繁殖方式与育种作物的繁殖方式与育种一、有性繁殖一、有性繁殖二、无性繁殖二、无性繁殖 第一节第一节 作物的繁殖方式作物的繁殖方式一一 有性繁殖有性繁殖定定 义：义： 为植物繁殖的基本方式为植物繁殖的基本方式,由由雌配子雌配子（卵细胞）和（卵细胞）和雄雄配子配子（精细胞）相互结合（精细胞）相互结合（即受精）产生后代。（即受精）产生后代。两性花两性花 具完全花的作物如稻、麦、棉等，

2、雌雄蕊具完全花的作物如稻、麦、棉等，雌雄蕊都着生于一朵花内，称两性花，又称完全花，都着生于一朵花内，称两性花，又称完全花，雌雄同花，这有助于自花授粉。雌雄同花，这有助于自花授粉。花器构造花器构造 . 单性花单性花 又称不完全花，有雌花与雄花之分，即又称不完全花，有雌花与雄花之分，即雌、雄蕊分别着于不同的花朵内，有利于异雌、雄蕊分别着于不同的花朵内，有利于异花授粉花授粉。花器构造花器构造 . 有性繁殖的方式有性繁殖的方式v 又名自交作物，即主要以自花授粉方式又名自交作物，即主要以自花授粉方式繁殖后代的作物。繁殖后代的作物。v 异交率为异交率为0-4%0-4%。如水稻、小麦、大豆、。如水稻、小麦、

3、大豆、花生、黄麻等。花生、黄麻等。1 1、自花授粉、自花授粉2 2、自花受精、自花受精3 3、花器构造特点、花器构造特点（一）自花授粉作物（一）自花授粉作物1. 自花授粉自花授粉（self-pollinationself-pollination） 同一朵花的花粉传到同一朵花的雌蕊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柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上。蕊柱头上。2. 自花受精自花受精 同株或同花的雌雄配子相结合的同株或同花的雌雄配子相结合的受精过程。受精过程。3. 花器构造特点花器构造特点 雌雄蕊同花、同熟，二者雌雄蕊同花、同熟，二者长度接近或雄蕊较长；长度

4、接近或雄蕊较长； 开花时间较短，甚至闭花开花时间较短，甚至闭花授粉；授粉； 花器保护严密，其他花粉花器保护严密，其他花粉不易飞入。不易飞入。水稻的花器构造水稻的花器构造v又名异交作物，主要以异花授粉又名异交作物，主要以异花授粉方式繁殖后代的作物。方式繁殖后代的作物。v异交率异交率50%50%，甚至高达，甚至高达95%95%或或100%100%。1 1、异花授粉、异花授粉2 2、异花受精、异花受精3 3、花器构造特点、花器构造特点（二）异花授粉作物（二）异花授粉作物1. 异花授粉（异花授粉（cross-pollination）雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。2. 异花受精

5、异花受精由异株的雌雄配子相结合的受精过程。由异株的雌雄配子相结合的受精过程。3. 花器构造特点花器构造特点雌雄异株（雌雄异株（dioeciousdioecious）：雌花和雄花）：雌花和雄花分别生长在不同的植株上，分别生长在不同的植株上，如大麻、如大麻、菠菜等；木本植物比较多见，如银杏、菠菜等；木本植物比较多见，如银杏、樱桃、柳树、铁树等樱桃、柳树、铁树等雌雄同株异花（雌雄同株异花（monoeciousmonoecious）: :雌花和雌花和雄花分别着生在同一植株的不同部位，雄花分别着生在同一植株的不同部位，如玉米、黄瓜；如玉米、黄瓜；雌雄同花但雌雄同花但自交不亲和自交不亲和，如甘薯、白如甘薯

6、、白菜、向日葵等。菜、向日葵等。蓖麻雌雄同株异花蓖麻雌雄同株异花芦笋的雄株芦笋的雄株（黄花）（黄花）和雌株和雌株（红果）（红果） 同时依靠自花和异花授粉两种方式繁殖后代的作物。 属中间类型,通常以自花授粉为主,天然异交率为4-50%,如棉花、高粱等。（三）常异花授粉作物（三）常异花授粉作物 花器构造特点花器构造特点雌雄同花；雌雄同花；雌雄异长、异熟；雌雄异长、异熟；雌蕊外露，易接受外来花粉，花朵开放时间雌蕊外露，易接受外来花粉，花朵开放时间长，花瓣鲜艳，分泌蜜汁等。长，花瓣鲜艳，分泌蜜汁等。二二 无性繁殖无性繁殖定义：定义：不经过两性细胞受精过程繁殖不经过两性细胞受精过程繁殖后代的方式后代的方

7、式 。（一）营养体繁殖（一）营养体繁殖（二）无融合生殖（二）无融合生殖无性繁殖的方式无性繁殖的方式（一）营（一）营 养养 繁繁 殖殖(vegetitive propagtion) 利用营养器官繁殖后代的繁殖方式。利用营养器官繁殖后代的繁殖方式。 例如：马铃薯、甘薯、甘蔗等。例如：马铃薯、甘薯、甘蔗等。（一）营（一）营 养体繁养体繁 殖殖 无性繁殖植物在一定条件下可进行无性繁殖植物在一定条件下可进行 有性繁殖，有的是异花授粉，有性繁殖，有的是异花授粉，如甘如甘 薯，薯，有的是自花授粉，有的是自花授粉，如马铃薯。如马铃薯。（二）无融合生殖（二）无融合生殖(apomixes) 植物生活史植物生活史成

8、熟胚囊的结构成熟胚囊的结构无融合生殖种类有：无融合生殖种类有： 无孢子生殖无孢子生殖 二倍体孢子生殖二倍体孢子生殖 不定胚生殖不定胚生殖 孤雌生殖孤雌生殖 孤雄生殖孤雄生殖反足细胞反足细胞极极 核核卵细胞卵细胞助细胞助细胞珠心珠心外珠被外珠被内珠被内珠被珠珠 孔孔珠珠 柄柄作物的授粉方式主要是根据天然异交率的高低来作物的授粉方式主要是根据天然异交率的高低来划分的。划分的。 自然异交率在自然异交率在4%4%以下以下的是的是典型的自花授粉作物；典型的自花授粉作物； 自然异交率在自然异交率在50-100%50-100%的是的是典型的异花授粉作物；典型的异花授粉作物； 常异花授粉作物常异花授粉作物的自

9、然异交率的自然异交率介于二者之间。介于二者之间。三三 作物天然异交率的测定作物天然异交率的测定确定授粉方式的方法确定授粉方式的方法（一）（一）根据花器构造等根据花器构造等（二）（二）单株隔离单株隔离（三）（三）遗传试验遗传试验（一）根据花器构造等（一）根据花器构造等 根据花器构造、开花习性、传粉方式、花粉根据花器构造、开花习性、传粉方式、花粉发芽与雌蕊柱头的关系等初步判断。发芽与雌蕊柱头的关系等初步判断。 有利异交有利异交异花授粉，如雌雄异株。异花授粉，如雌雄异株。（二）单（二）单 株株 隔隔 离离 用用套袋套袋或其他措施，或其他措施，强迫自交强迫自交，观察其，观察其结实结实是否正常是否正常及

10、及后代表现。后代表现。 若结实不正常或后代显著退化则为若结实不正常或后代显著退化则为异花异花授粉。授粉。 测定天然异交率，方法步骤：测定天然异交率，方法步骤： 父本父本显性标记性状；显性标记性状； 母本母本相应隐性性状；相应隐性性状；（三）遗（三）遗 传传 试试 验验 父母本间行种植或父本种在母本周围父母本间行种植或父本种在母本周围 父本父本母本母本 收母本植株种子，播种，统计：收母本植株种子，播种，统计：%10011(%)总植株数具有显性性状植株数天然异交率FF一、一、自交的遗传效应自交的遗传效应二、二、自花授粉作物和常异花授粉自花授粉作物和常异花授粉 作物的遗传组成特点作物的遗传组成特点三

11、、三、异交的遗传效应异交的遗传效应四、四、异花授粉作物的遗传特点异花授粉作物的遗传特点第二节第二节 自交和异交的遗传效应自交和异交的遗传效应一一 自交的遗传效应自交的遗传效应（二）（二）性状分离性状分离 （一）（一）纯合基因型纯合基因型（三）（三）自交衰退自交衰退 一对杂合基因型，经过连续的自交，后代中纯合一对杂合基因型，经过连续的自交，后代中纯合基因型的个体出现的频率逐代增加，后代中杂合基因型的个体出现的频率逐代增加，后代中杂合体数每代递减体数每代递减1/21/2，纯合体每代递增，纯合体每代递增1/21/2。 Xn = 1-(1/2)r （X Xn n为自交为自交r r代纯合个体数目的比率，

12、代纯合个体数目的比率，r r为自交代数）为自交代数）（一）使杂合的基因型趋向纯合（一）使杂合的基因型趋向纯合 世代世代n AA aa Aa AA+aa P1 P2 杂合型杂合型% 纯合型纯合型%F1 S0 Aa F2 S1 1/4 AA 1/2 Aa 1/4 aa 50 50F3 S2 3/8 AA 1/4 Aa 3/8 aa 25 75F4 S3 7/16 AA 1/8 Aa 7/16 aa 12.5 87.5F5 S4 15/32 AA 1/16 Aa 15/32 aa 6.25 93.75( 1/2 )r 1-(1/2)r（二）后代性状分离（二）后代性状分离 自交引起杂合基因自交引起杂合

13、基因后代发生性状分离。后代发生性状分离。AaAA Aa aa（三）后代生活力衰退（三）后代生活力衰退 杂合基因型作物，自交后代的生活力杂合基因型作物，自交后代的生活力衰退，称为自交衰退衰退，称为自交衰退（inbreeding depression） 表现为：表现为：生长势下降生长势下降 繁殖力、抗逆性减弱繁殖力、抗逆性减弱 产量降低等产量降低等（二）（二）常异花授粉作物常异花授粉作物 （一）（一）自花授粉作物自花授粉作物二二 自花、常异花授粉作物的遗传组成特点自花、常异花授粉作物的遗传组成特点 由纯合基因型的相同个体的配子结合由纯合基因型的相同个体的配子结合繁殖后代，即由遗传上相同的两性细胞结

14、繁殖后代，即由遗传上相同的两性细胞结合产生后代，故群体具有以下特点：合产生后代，故群体具有以下特点：（一）自花授粉作物（一）自花授粉作物1 1、一致性：、一致性：个体内基因型纯合，个体内基因型纯合，个体间基因型一致。个体间基因型一致。2 2、稳定性：、稳定性： 纯系的自交后代仍然是纯系纯系的自交后代仍然是纯系, ,性状与上代一致。性状与上代一致。 但有但有4%4%以下的异交率以下的异交率, ,还会发生突变还会发生突变, ,故也有杂故也有杂合基因型个体并产生性状分离合基因型个体并产生性状分离, ,但频率极低。但频率极低。3、耐自交：、耐自交： 自花授粉方式是在长期的自然选择下产生和保存自花授粉方

15、式是在长期的自然选择下产生和保存下来的、对种的生存、繁衍的有利特性，自花授粉下来的、对种的生存、繁衍的有利特性，自花授粉作物具有自交不退化或退化缓慢的特点。作物具有自交不退化或退化缓慢的特点。1 1、这类作物以自花授粉为主，天然异交率较高，、这类作物以自花授粉为主，天然异交率较高，故遗传上由三部分组成故遗传上由三部分组成 主要性状为同质结合，自交试验不分离，主要性状为同质结合，自交试验不分离， 即品种基本群体的纯合同质基因型；即品种基本群体的纯合同质基因型； 杂合基因型；杂合基因型； 非基本群体的纯合基因型。非基本群体的纯合基因型。（二）（二） 常异花授粉作物常异花授粉作物2、较耐自交：、较耐

16、自交： 棉花等连续自交试验表现生活力衰退，但不明显，棉花等连续自交试验表现生活力衰退，但不明显，且主要性状的分离也不显著。且主要性状的分离也不显著。（一）异交形成杂合基因型：（一）异交形成杂合基因型： 异交是基因型不同的两亲配子结合异交是基因型不同的两亲配子结合受精。由于产生基因交换、重组，从受精。由于产生基因交换、重组，从而后代具有杂合的基因型。而后代具有杂合的基因型。三三 异交的遗传效应异交的遗传效应（二）增强后代的生活力：（二）增强后代的生活力： 异交使后代的生长势、生活力、抗逆性等异交使后代的生长势、生活力、抗逆性等方面增强和产量提高，称为方面增强和产量提高，称为杂种优势。杂种优势。1

17、.1.异质性：异质性：个体基因型杂合，个体间基因型不同，个体基因型杂合，个体间基因型不同，故表现型也不同。故表现型也不同。2.2.分离不定：分离不定：后代分离，遗传上不稳定。后代分离，遗传上不稳定。3.3.自交显著退化：自交显著退化：由于长期异交，自交纯合后，隐由于长期异交，自交纯合后，隐性的不良性状显现，表现为退化。性的不良性状显现，表现为退化。四四 异花授粉作物的遗传特点异花授粉作物的遗传特点第三节第三节 作物品种的类型作物品种的类型一一 、自交系品种、自交系品种二、二、 杂交种品种杂交种品种三三 、群体品种、群体品种四、四、 无性系品种无性系品种1、概概 念念2、育种特点育种特点1、概概

18、 念念2、育种特点育种特点1、概概 念念2、育种特点育种特点1、概概 念念2、育种特点育种特点一一 自交系品种自交系品种 1 1、概念：、概念：( (纯系品种，纯系品种，pure line cultivar） 从突变中及杂交组合中经过多代自交加选择得到从突变中及杂交组合中经过多代自交加选择得到的同质纯合群体。的同质纯合群体。 理论亲本系数：理论亲本系数： 即具有亲本纯合基因型的后代植株数达到或即具有亲本纯合基因型的后代植株数达到或超过超过87%87%，就是自交系品种。，就是自交系品种。 自交系品种包括：自交系品种包括： 自花授粉作物的常规品种和异花授粉植物的自花授粉作物的常规品种和异花授粉植物

19、的自交系。自交系。 自交系品种是由同一群同质的和纯合的基因型植自交系品种是由同一群同质的和纯合的基因型植株组成，严格讲是来自一株优良纯合基因型植株的株组成，严格讲是来自一株优良纯合基因型植株的后代，故育种上采用：后代，故育种上采用： 2、 育种特点育种特点1.1.自交自交 + + 单株选择，连续自交下选择纯合单株选择，连续自交下选择纯合优良的基因型。优良的基因型。2.2.创造丰富变异群体从中进行单株选择。创造丰富变异群体从中进行单株选择。二二 杂交种品种杂交种品种 1 1、概念：（、概念：（hybrid cultivar hybrid cultivar ） 指在严格选择亲本和控制授粉的条件下生

20、产指在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的各类杂交组合的的各类杂交组合的F F1 1植株群体。植株群体。2 2、遗传特点、遗传特点 个体内基因型高度杂合，个体间基因型有个体内基因型高度杂合，个体间基因型有不同程度的同质性。不同程度的同质性。 3 3、 育种特点育种特点自交系间杂交种优势最强。自交系间杂交种优势最强。 连续自交选择获得纯合的、一般配合力高的自交系。连续自交选择获得纯合的、一般配合力高的自交系。 测定自交系间杂交组合的特殊配合力，配得强优势组测定自交系间杂交组合的特殊配合力，配得强优势组合。合。 育种中注意选择利于制种的性状，如柱头外露、双亲育种中注意选择利于制种的性状，如柱头外露

21、、双亲花期差距、母本雄性不育性的稳定性、父本花粉量等。花期差距、母本雄性不育性的稳定性、父本花粉量等。水稻三系杂种优势的利用：水稻三系杂种优势的利用：1973年，实现水稻三系配套、并成功的应用于大田生产。年，实现水稻三系配套、并成功的应用于大田生产。1981年，获得国家第一个年，获得国家第一个特等发明奖特等发明奖，以第一个农业技术专利转让，以第一个农业技术专利转让 美国。美国。1991年，杂交稻种植面积为年，杂交稻种植面积为26083.5万亩万亩(1738.9万公顷万公顷)，增产效果明，增产效果明 显显(5075kg/亩亩)。1997年，杂交稻种植面积为年，杂交稻种植面积为25987.5万亩万

22、亩(1732.5万公顷万公顷)，约占水稻种，约占水稻种 植面积的植面积的62.84%；总产；总产2236.34万万吨，单产吨，单产468.67公斤公斤/亩亩 (7.03吨吨/公公顷顷)，比全国水稻平均产量增，比全国水稻平均产量增11.17%。杂交稻制种杂交稻制种156.9万亩万亩(10.46万公顷万公顷)，制种平均产量为，制种平均产量为181.33公斤公斤/亩亩(2.72吨吨/公顷公顷)。 中国工程院院士，中国工程院院士，“杂交水稻之父杂交水稻之父”袁隆平先生袁隆平先生1981年，谢华安用“明恢63”与不育系“珍汕97A”配成“汕优63”，解决了第一代杂交稻不抗稻瘟病的致命缺陷。当时，杂交稻难

23、敌稻瘟病，推广严重受阻，有的地方甚至将几十万公斤种子封存。生死存亡之际，“汕优63”横空出世，给杂交稻注入勃勃生机。1987年起，“汕优汕优63”连续连续15年种植面积冠居全国年种植面积冠居全国，累计种植面积近10亿亿亩，增产稻谷增产稻谷700多亿公斤多亿公斤，堪称世界稻作史之最。这项被誉为“挽救了杂交稻”的成果获国家科技进步一等奖。油菜三系杂种优势的利用：油菜三系杂种优势的利用：1972年，年，傅廷栋傅廷栋等发现等发现“玻里马玻里马”油菜细胞质雄性不育油菜细胞质雄性不育；1976年，年，湖南农科院首先实现湖南农科院首先实现“玻里马玻里马”雄性不育的三系配套。雄性不育的三系配套。1980年，年

24、，李殿荣李殿荣等发现等发现“陕陕2A”油菜细胞质雄性不育；油菜细胞质雄性不育；1983年，年，实现实现“陕陕2A”油菜雄性不育的三系配套；油菜雄性不育的三系配套；油菜杂交种：油菜杂交种：秦油秦油2号、华杂号、华杂2 号、川油号、川油12号、蜀杂号、蜀杂1号、油研号、油研5号号 等细胞质雄性不育系杂种已推广应用。等细胞质雄性不育系杂种已推广应用。1992年，年，我国杂种油菜种植面积已近我国杂种油菜种植面积已近1.33106hm2，约占油菜总面积，约占油菜总面积20。 1997年，年，官春云官春云，育成了我国第一个，育成了我国第一个“双低双低”油菜。油菜。三三 群体品种群体品种1、概念（、概念（p

25、opulation cultivar）: 异花授粉作物的自由授粉品种：异花授粉作物的自由授粉品种： 品种内植株间、及与相邻的异品种间随机授粉，包品种内植株间、及与相邻的异品种间随机授粉，包含杂交、自交和姊妹交产生的后代。含杂交、自交和姊妹交产生的后代。故其个体的基因故其个体的基因型是杂合的，群体是异质的，保持一些本品种的主要型是杂合的，群体是异质的，保持一些本品种的主要特征。特征。 异花授粉作物的综合品种异花授粉作物的综合品种: :（synthetic cultivar） 是由一组选择的自交系采用人工控制授粉和在隔离是由一组选择的自交系采用人工控制授粉和在隔离区多代随机授粉组成的遗传平衡的群体。区多代随机授粉组成的遗传平衡的群体。个体内杂合、个体内杂合、个体间异质，但具一个或多个代表本品种的性状。个体间异质，但具一个或多个代表本品种的性状。（3 3）自花授粉作物的杂交合成群体）自花授粉作物的杂交合成群体: : （composite-cross population) 由二个以上自交系品种杂交后繁殖出的分离的混由二个以上自交系品种杂交后繁殖出的分离的混合群体，最后将成为一个多种纯合基因型的混合群合群体，最后将成为一个多种纯合基因型的混合群体