第四章植物的繁殖方式与育种

1、第四章第四章 植物的繁殖方式与育种植物的繁殖方式与育种第一节第一节 植物的繁殖方式植物的繁殖方式一、一、有性繁殖有性繁殖 sexual reproduction凡是由雌雄配子结合，经过受精过程，形成种子繁衍后代凡是由雌雄配子结合，经过受精过程，形成种子繁衍后代的。包括自交、异交、常异交作物。的。包括自交、异交、常异交作物。自花授粉作物自花授粉作物 一朵花内的花粉传粉繁殖后代。天然异交一朵花内的花粉传粉繁殖后代。天然异交 率：率：0-4%异花授粉作物异花授粉作物 异株或异花的花粉传粉繁殖异株或异花的花粉传粉繁殖 后代。天然异交率后代。天然异交率50-100%常异花授粉作物常异花授粉作物 同时依靠

2、自花授粉和异花授粉繁同时依靠自花授粉和异花授粉繁 殖后代。天然异交率殖后代。天然异交率5-50%1.自花授粉作物自花授粉作物 self-pollination crop自花授粉：同一朵花的花粉传播到同一朵花的雌蕊柱头上，自花授粉：同一朵花的花粉传播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。或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上。主要栽培作物：主要栽培作物：禾谷类：水稻、小麦、大麦、燕麦禾谷类：水稻、小麦、大麦、燕麦豆豆 类：大豆、花生、豌豆、菜豆、绿豆、类：大豆、花生、豌豆、菜豆、绿豆、 小豆、豇豆小豆、豇豆其他作物：芝麻、烟草、马铃薯、茄子、其他作物：芝麻、烟草、马铃薯、茄子、

3、 辣椒、番茄、胡麻、亚麻辣椒、番茄、胡麻、亚麻植物学特点 (1)雌雄蕊同花雌雄蕊同花,花瓣无鲜艳颜色花瓣无鲜艳颜色,缺少香味缺少香味 (2)雌雄蕊同期成熟或雌蕊先熟雌雄蕊同期成熟或雌蕊先熟,如菜豆如菜豆 (3)花器结构严密花器结构严密,闭花或开花授粉闭花或开花授粉 (4)雄蕊紧密包围雌蕊雄蕊紧密包围雌蕊,花药开裂部位紧靠柱花药开裂部位紧靠柱 头头,如西红柿如西红柿 (5)开花期短开花期短 (6)异交率异交率4%(或或5%)以下以下 2. 异花授粉作物异花授粉作物cross-pollination crop异花授粉：雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。异花授粉：雌蕊的柱头接受异株花粉授粉。雌雄异株雌雄异

4、株(dioecious)：菠菜、石刁柏、大麻、蛇麻：菠菜、石刁柏、大麻、蛇麻雌雄同株异花雌雄同株异花(monoecious)： 玉米、黄瓜、甜瓜、南瓜、西瓜、蓖麻玉米、黄瓜、甜瓜、南瓜、西瓜、蓖麻雌雄同花自交不亲和（雌雄同花自交不亲和（self-incompatibility）：）： 黑麦、甘薯、白菜、萝卜、洋白菜、白菜型油菜黑麦、甘薯、白菜、萝卜、洋白菜、白菜型油菜雌雄同花不同熟（雌雄同花不同熟（dichogamy） 或雌雄蕊异长（或雌雄蕊异长（heterogony）：荞麦、向日葵、葱、洋葱、）：荞麦、向日葵、葱、洋葱、 芹菜、胡萝卜、甜菜、莴苣芹菜、胡萝卜、甜菜、莴苣异花授粉作物植物学特点

5、 雌雄蕊异株雌雄蕊异株(单性花单性花,如吴茱萸如吴茱萸,菠菜菠菜,银杏银杏,毛白杨毛白杨) 雌雄蕊同株异花雌雄蕊同株异花(如玉米如玉米,瓜类瓜类) 两性花中雌雄蕊同花但自交不亲和两性花中雌雄蕊同花但自交不亲和(如白菜如白菜,黑麦黑麦) 两性花中雌雄蕊不等长两性花中雌雄蕊不等长(如车前如车前长长,细梗香草细梗香草长长) 两性花中雌雄蕊成熟期不一致两性花中雌雄蕊成熟期不一致(如向日葵如向日葵,胡萝卜胡萝卜) 开花期长开花期长(玉兰玉兰,一朵花开花时间长达一朵花开花时间长达80天天) 自然异交率自然异交率50%以上以上(人工强迫自交时人工强迫自交时,异花结实率低异花结实率低)3.常异花授粉作物常异花

6、授粉作物often cross-pollination crop主要栽培作物：主要栽培作物： 高粱、棉花、谷子、蚕豆高粱、棉花、谷子、蚕豆 甘蓝型油菜、芥菜型油菜甘蓝型油菜、芥菜型油菜常异花授粉作物植物学特点常异花授粉作物植物学特点 雌雄同花; 不少植物花瓣色彩鲜艳,并能分泌密汁引 诱昆虫传粉; 雌雄蕊不等长,或不同期成熟,雌雄蕊外露 容易接受外来花粉; 开花时间较长. 有性繁殖特殊情况还包括：自交不亲合性和雄性不育性自交不亲和性（自交不亲和性（self-incompatibility）具有完全花，可形成正常雌雄配子，但缺乏自花授粉结实能力 十字花科、烟草、甘薯、向日葵等十字花科、烟草、甘薯、

7、向日葵等雄性不育性：植株花粉败育，不能产生 有功能的雄配子的特性。二二.无性繁殖无性繁殖asexual reproduction凡是不经过两性细胞受精过程而繁殖后代的。包括营养系繁殖、无融合生殖。营养体繁殖 vegetative:利用植物营养器官繁殖后代 营养体繁殖 vegetative营养繁殖的器官有： 根、茎、叶、芽、块根、块茎、匍匐 茎、球 、 茎、鳞茎等。营养繁殖的作物有：甘薯（块根）、马铃薯（块 茎）、甘蔗（茎）、草莓、 洋葱、大蒜营养繁殖的方法有：分根、扦插、压条、 嫁接、组织培养等无融合生殖 apomixes无融合生殖 apomixes：植物性细胞的雌雄配 子，不经过正常受精、

8、两性配子的融合过程， 形成种子繁殖后代的方 式 二倍体孢子生殖二倍体孢子生殖(2n)：大孢子母细大孢子母细胞有丝分裂形成二倍体胚囊胞有丝分裂形成二倍体胚囊无孢子生殖无孢子生殖(2n)：胚珠体细胞发育胚珠体细胞发育形成二倍体胚囊形成二倍体胚囊不定胚生殖（不定胚生殖（2n)：胚珠或子房壁胚珠或子房壁二倍体细胞经有丝分裂形成胚，同二倍体细胞经有丝分裂形成胚，同时正常胚囊中的极核发育成胚乳。时正常胚囊中的极核发育成胚乳。 孤雌生殖孤雌生殖(1n)：卵细胞不受精直接卵细胞不受精直接形成单倍体胚形成单倍体胚 孤雄生殖孤雄生殖(1n)：进入胚囊的精核未进入胚囊的精核未与卵细胞融合而直接发育成单倍体与卵细胞融

9、合而直接发育成单倍体胚。胚。 自花授粉自花授粉 （小麦、大麦、燕麦、（小麦、大麦、燕麦、 大豆、花生、芝麻、大豆、花生、芝麻、 烟草、马铃薯）烟草、马铃薯） 有性繁殖有性繁殖 异花授粉异花授粉 （玉米、向日葵、甘薯、（玉米、向日葵、甘薯、 蓖麻、黑麦、白菜型蓖麻、黑麦、白菜型 油菜）油菜） 常异花授粉常异花授粉 （棉花、高粱、蚕豆（棉花、高粱、蚕豆 繁殖方式繁殖方式 谷子）谷子） 营养体繁殖（甘薯、马铃薯、甘营养体繁殖（甘薯、马铃薯、甘 无性繁殖无性繁殖 蔗、草莓蔗、草莓 ） 无融合生殖无融合生殖第二节第二节 不同繁殖方式植物的遗传及育种特点不同繁殖方式植物的遗传及育种特点一、自花授粉作物（一

10、）.自交的遗传效应1.自交使杂合基因型逐渐趋向纯合 Aa 1/4 AA 1/2Aa 1/4aa 杂合基因型比例1/2 3/8 AA 1/4Aa 3/8aa 杂合基因型比例1/22 纯合基因型比例1-1/2r2.自交引起杂合基因型的后代发生分离， 杂合基因型的个体，自交以后，由于等位基因纯合，一些隐性基因表现出来。3.自交引起杂合基因型的后代生活力衰退（二）自花授粉作物遗传特点（二）自花授粉作物遗传特点1、一致性:个体内基因型纯合，个体间基因型一致。表现性 与基因型一致。由于期自交，品种内个体基因型基 本纯合,遗传稳定,性状较一致,品种保纯较容易。2、稳定性：亲代和子代间遗传行为的相对稳定性.纯

11、系的自交 后代仍然是纯系，性状与父母本一致。但有 4% 以 下的异交率，偶然会出现异交或基因突变,但频率 低,且随繁殖世代增加,纯合体比率增加.还会发生突 变，故也有杂合基因型个体并产生性状分离，但频 率极低3、自交不退化、耐自交：自花授粉方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， 自花授粉作物具有自交不退化或退化缓慢的特点。（三）自花授粉作物育种特点（三）自花授粉作物育种特点 在自花授粉植物育种中，单株选择是一种常用的方法，在性状分离的大群体中进行多代选择，多中选优，优中选异，才能选出综合性状优良的理想类型。还可通过对自然群体中变异单株的选择和鉴定，可以选出优良的

12、单株后代，并从中培育出新品种。由于自花授粉植物的自然异交率较低，所以在育种试验及良种繁育过程中，一般不必设置隔离区，但要注意防止机械混杂。自花授粉植物杂种优势利用的潜力很大，主要途径是利用雄性不育性生产杂交种子。二、异花授粉作物（一）、异交的遗传效应 异交形成杂合基因型： 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，从而后代具有杂合的基因型。 增强后代的生活力： 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， 称为杂种 优势 。（二）、异花授粉作物群体遗传特点（二）、异花授粉作物群体遗传特点1.基因型杂合，表现型多种多样，基因型和表现型不一致。 对于个体来说，基因

13、型是杂合的，基因型和表 现型不一致。AbcD aBcD AaBbccDD 对于群体来说，是一个复杂的群体，表现型是多种多样的。 AbcD aBcD AaBbccDD AbcD ABCd AABBCcDd2.在没有其它因素干扰下，可保持群体遗传平衡。3.自交生活力衰退，杂交产生杂种优势。4、亲代和子代间性状的变异性、亲代和子代间性状的变异性 分离不定：后代分离，遗传上不稳定。分离不定：后代分离，遗传上不稳定。 群体中选择的优良群体中选择的优良个体，后代出现性状分离，优良性状不能个体，后代出现性状分离，优良性状不能 稳定遗传，需稳定遗传，需自交和多次单株选择才能获得较稳定的纯合后代和保证选自交和多

14、次单株选择才能获得较稳定的纯合后代和保证选择的效果。择的效果。5、基因突变难于识别，难于纯合、基因突变难于识别，难于纯合 异花授粉植物性细胞发生突变时，如果是显性突变，由异花授粉植物性细胞发生突变时，如果是显性突变，由于表现型呈多样性不易识别；若是隐性突变，异花授粉的于表现型呈多样性不易识别；若是隐性突变，异花授粉的结果，隐性性状将较长时间地在群体内保持异质性，早代结果，隐性性状将较长时间地在群体内保持异质性，早代不能表现，不易被人们发现。只有将突变体进行两次或两不能表现，不易被人们发现。只有将突变体进行两次或两次以上的人工自交，才能使他们得以表现，并获得纯合的次以上的人工自交，才能使他们得以

15、表现，并获得纯合的突变体。突变体。（三）异花授粉作物的育种特点（三）异花授粉作物的育种特点 异花授粉植物的育种特点异花授粉植物的育种特点 在育种方法在育种方法上，主要是利用上，主要是利用杂种优势杂种优势。首先通过多次的。首先通过多次的自交和单株选择来获得性状稳定的优良自交自交和单株选择来获得性状稳定的优良自交系，然后利用遗传基础不同的自交系杂交产系，然后利用遗传基础不同的自交系杂交产生杂种优势。在良种繁育过程中，由于异花生杂种优势。在良种繁育过程中，由于异花授粉植物的自然异交率较高，所以要做好授粉植物的自然异交率较高，所以要做好安安全隔离，严防生物学混杂。全隔离，严防生物学混杂。三三. 常异花

16、授粉作物常异花授粉作物（一）常异花授粉作物群体遗传特点（一）常异花授粉作物群体遗传特点1. 主要性状是同质结合的，群体多为异质群体。表现型基本一致，但又包含不同比例的变异个体。2.自交后代性状分离不严重。3.自交后代生活力衰退不严重。（二）常异花授粉作物的育种特点 常异花授粉植物进行育种工作，在育种方法上与常异花授粉植物进行育种工作，在育种方法上与自花授粉植物一样，采用自花授粉植物一样，采用单株选择和杂交育种单株选择和杂交育种的方的方法。但由于常异花授粉植物会发生一定程度的异交法。但由于常异花授粉植物会发生一定程度的异交率，所以杂交中选用的杂交亲本要进行必要的自交率，所以杂交中选用的杂交亲本要

17、进行必要的自交和选择以淘汰劣系，选纯合的优系做杂交亲本，这样和选择以淘汰劣系，选纯合的优系做杂交亲本，这样育种效果会更好。在杂种优势种用中，主要的途径也育种效果会更好。在杂种优势种用中，主要的途径也是利用雄性不育性来生产杂交种子。在良种繁育过是利用雄性不育性来生产杂交种子。在良种繁育过程中，仍程中，仍有必要做好安全隔离，防止生物学混杂有必要做好安全隔离，防止生物学混杂。四四. 无性繁殖作物群体遗传特点无性繁殖作物群体遗传特点（一）无性繁殖作物群体遗传特点（一）无性繁殖作物群体遗传特点1.无性繁殖的后代，表现型与母体相似，没有分离。2.同一无性繁殖系内的植株遗传基础相同。3.无性繁殖作物，没有经

18、过自交纯化，如果来自杂交的后代，个体的基因型是杂合的，若用种子繁殖，后代出现分离。（二）无性繁殖作物的育种特点营养系品种主要通过有性杂交和无性繁殖相结合的方法育种。在营养系品种主要通过有性杂交和无性繁殖相结合的方法育种。在进行有性繁殖时，由于无性繁殖植物本身一般都是杂种，所以进行有性繁殖时，由于无性繁殖植物本身一般都是杂种，所以一方面可利用种子后代进行选择，另一方面当选得优良材料后，一方面可利用种子后代进行选择，另一方面当选得优良材料后，就可以通过无性繁殖把它固定下来，形成新的无性系，以保持就可以通过无性繁殖把它固定下来，形成新的无性系，以保持优良的特性和杂种优势。通过鉴定，即可大量繁殖推广。

19、优良的特性和杂种优势。通过鉴定，即可大量繁殖推广。芽变育种是营养系品种选育的一个有效方法，芽变选择育种是营芽变育种是营养系品种选育的一个有效方法，芽变选择育种是营养系品种育种的另一个重要特点。在进行无性繁殖时，一般多养系品种育种的另一个重要特点。在进行无性繁殖时，一般多采用芽变的选择和单株繁殖法来培育新品种。芽变是体细胞突采用芽变的选择和单株繁殖法来培育新品种。芽变是体细胞突变的一种表现形式，在性状上表现出与原类型不同。当有利的变的一种表现形式，在性状上表现出与原类型不同。当有利的芽变一旦出现，通芽变一旦出现，通 过选择即可用无性繁殖方法把它们迅速稳定过选择即可用无性繁殖方法把它们迅速稳定下来

20、，培育成为新品种。下来，培育成为新品种。淘汰劣变的芽变类型是营养系品种繁育保纯的重要措施。淘汰劣变的芽变类型是营养系品种繁育保纯的重要措施。第四节第四节 作物的品种类型及其特点作物的品种类型及其特点一.对农作物品种的基本要求二.作物品种类型三.各类品种的育种特点一.对农作物品种的基本要求 1.特异性特异性：本品种具有一个或多个不同于其：本品种具有一个或多个不同于其 它品种的形态和生理特性。它品种的形态和生理特性。 2.一致性一致性：同一品种内，植株之间性状整齐：同一品种内，植株之间性状整齐 一致。一致。 3.稳定性稳定性：繁殖或再组成本品种时，品种的：繁殖或再组成本品种时，品种的 特异性和一致

21、性保持不变。特异性和一致性保持不变。 二二. 作物品种类型作物品种类型1.纯系品种（自交系品种）纯系品种（自交系品种）2.杂交种品种杂交种品种3.群体品种群体品种4.无性系品种无性系品种1.纯系品种（自交系品种）纯系品种：纯系品种：由一个变异单株经过多代自由一个变异单株经过多代自 交、选择、育成的品种。交、选择、育成的品种。纯系品种群体的纯系品种群体的遗传组成遗传组成特点：特点： 个体基因型是纯合的。个体基因型是纯合的。 群体同质。群体同质。 自交不退化。自交不退化。 纯系品种的育种特点（1）对纯系品种的基本要求：）对纯系品种的基本要求： 基因型高度纯合。基因型高度纯合。 性状优良而且整齐一致

22、。性状优良而且整齐一致。（2）育种特点：）育种特点： 利用自然变异，采取自花授粉和单株利用自然变异，采取自花授粉和单株选择相结合的育种方法。选择相结合的育种方法。 创造丰富的遗传变异，在性状分离的创造丰富的遗传变异，在性状分离的大群体中进行单株选择。大群体中进行单株选择。2.杂交种品种杂交种品种 在严格选择亲本和控制授粉的条件在严格选择亲本和控制授粉的条件下，产生的各类杂交组合的下，产生的各类杂交组合的F1植株群体。植株群体。杂交种品种群体的杂交种品种群体的遗传特点遗传特点： 个体基因型高度杂合，表现出很高的生个体基因型高度杂合，表现出很高的生 产力。产力。 群体同质，表现型整齐一致。群体同质

23、，表现型整齐一致。 近交分离，只利用近交分离，只利用F1的杂种优势的杂种优势杂交种品种的杂交种品种的育种特点育种特点（1）对杂交种品种的基本要求：）对杂交种品种的基本要求： 基因型高度杂合。基因型高度杂合。 性状相对一致。性状相对一致。 具有较强的杂种优势。具有较强的杂种优势。（2）育种特点：）育种特点： 选育重点是选择杂交亲本（自交系、三系或两系）选育重点是选择杂交亲本（自交系、三系或两系） 配合力测定是杂交种品种选育的重点内容。配合力测定是杂交种品种选育的重点内容。 除了对杂交种品种本身的性状有一定要求外，对影响除了对杂交种品种本身的性状有一定要求外，对影响亲本繁殖、配制杂交种种子的一些性

24、状也有相应的要求。亲本繁殖、配制杂交种种子的一些性状也有相应的要求。 要建立相应的种子生产基地和供销体系要建立相应的种子生产基地和供销体系3.群体品种群体品种主要包括以下四种：主要包括以下四种：（1）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（2) 异花授粉作物的综合品种异花授粉作物的综合品种（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（4）多系品种）多系品种（1）异花授粉作物的自由授粉品）异花授粉作物的自由授粉品种种遗传特点：遗传特点： 个体基因型是杂合的。个体基因型是杂合的。 群体是异质的。群体是异质的。（2）异花授粉作物的综合品种）异花授粉作物的综合品种 是由

25、多个自交系，采用人工控制授粉，或是由多个自交系，采用人工控制授粉，或在隔离区多代随机授粉组成的遗传平衡群体。在隔离区多代随机授粉组成的遗传平衡群体。 遗传特点：遗传特点： 个体基因型是杂合的。个体基因型是杂合的。 群体是异质的，但具有一个或多个代表本群体是异质的，但具有一个或多个代表本品种特征的性状，以区别与其它品种。品种特征的性状，以区别与其它品种。 （3）自花授粉作物的杂交合成群）自花授粉作物的杂交合成群体体 是由两个以上的纯系品种杂交后，繁是由两个以上的纯系品种杂交后，繁殖出的分离的混合群体，把它种植在特别殖出的分离的混合群体，把它种植在特别的环境下，主要靠自然选择，促使群体发的环境下，主要靠自然选择，促使群体发生遗传变异，随着这种