作物育种学总论

1、第1章 作物繁殖方式与品种类型2.从作物育种的角度，简述自交和异交的遗传效应。 自交的遗传效应 1.保持纯合基因型（自花授粉作物良种繁育的依据）2.使杂合后代基因型趋于纯合,并发生性状分离，每自交1代,杂合基因型减半; 杂合基因多，纯合慢v【杂交育种、纯系（自交系）品种选育依据】3.后代生活力衰退 杂合基因型作物自交后代生活力衰退(自交衰退)； 自花授粉作物杂交种也有衰退现象。异交的遗传效应 1.异交形成杂合基因型2.增强后代的生活力。 3.根据品种群体内个体同源染色体等位基因以及个体间基因型的情况，可将不同的品种归纳为哪几种群体类型？自交(纯)系品种(pure line cultivar)

2、杂交种品种（hybrid cultivar） 群体品种(population cultivar) 无性系品种（clonal cultivar）第2章 种质资源1.名词解释 种质资源(germplasm resources):具有特定种质或基因, 可供育种及相关研究利用的各种生物类型。起源中心：凡遗传类型有很大的多样性且比较集中、具有地区特有变种性状和近亲野生(栽培)类型的地区。 初生中心：最初始的起源地（原生起源中心；）次生中心：作物由原生起源中心地向外扩散到一定范围时，在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。 原生作物：人类有目的驯化的植物(小麦、大麦、玉

3、米、棉花等)。 次生作物：与原生作物伴生的杂草，当其被传播到不适宜于原生作物而对杂草生长有利的环境时,被人类分离而成为栽培的主体作物(燕麦和黑麦)。 遗传多样性：基因库或基因银行(gene pool，gene bank)：指储备的具有形形色色基因资源的各种材料。初级基因库( gene pool 1 )：资源材料间能相互杂交，正常结实，无生殖隔离，杂种可育，染色体配对良好，基因转移容易。 次级基因库( gene pool 2 )：资源间的基因能转移。存在生殖隔离,杂交不实或杂种不育，须借助特殊育种手段实现基因转移。 三级基因库(gene pool 3)：亲缘关系更远，彼此间杂交不实，杂种不育现象

4、明显，基因转移困难。 5. Vavilov起源中心学说在作物育种中有何作用?（1）指导特异种质资源的收集； （2）起源中心与抗源中心一致，不育基因与恢复基因并存于起源中心，可得到抗性材料和恢复基因； （3）指导引种，避免毁灭性灾害。第3章 育种目标1. 名词解释 育种目标（breeding objective）：在一定自然、栽培和经济条件下，对选育新品种提出应具备的优良特征特性,也就是对育成品种在生物学和经济学性状上的具体要求。 生物产量(biomass):作物整个生育期间,通过光合作用和生产积累有机物的总量(有机物质9095,矿物质占510。经济产量(economic yield)：栽培目的

5、所需要的经济价值的那部分产量(子粒 、块根、块茎等)。 经济系数(coefficient of economics)或收获指数(harvest index)：生物产量转化为经济产量的效率,即经济产量与生物产量的比值。株型育种：优良的形态特征和生理特性集中在一个植株上, 获最高光能利用率, 并将光合产物输送到籽粒中, 提高产量。 高光效育种：通过提高作物本身光合能力和降低呼吸消耗的生理指标而提高作物产量的育种方法。2.现代农业对作物品种有哪些基本要求？高产、稳产、优质、生育期适宜和适应机械化。3.制定育种目标的原则是什么？« 立足当前，展望未来，富有预见性 « 突出重点，分清

6、主次，抓住主要矛盾 « 明确具体，性状指标落实 « 面向特定的生态地区和栽培条件7.依据你所熟悉的某一地区，拟定一个作物的育种目标，并说明其理由。品种原产区引 种 区高纬度区"低纬度，缩短生育期，提早成熟，株、穗、粒变小。如延迟播种，营养生长期缩短，株、穗、粒更小，产量很低 低纬高温短日春播品种"高纬度区表现迟熟，营养器官变大低纬高温短日夏、秋播品种"高纬度地区，延迟成熟，株、穗较大高海拔地区"平原地区表现早熟，有能否高产的问题平原地区的品种"高海拔地区延迟成熟，有能否成熟的问题第4章  引 种1.何谓引种？引种的

7、原理是什么？引种(introduction)：引进外地区(国)的新植物、新作物、新品种以及为育种和有关理论研究所需要的各种遗传资源材料。原理：（一） 气候相似论基本要点：地区之间在影响作物生产的主要气候因素上，应相似到足以保证作物品种互相引用成功时，引种才有成功的可能性。（二）引种的生态条件和生态型相似性原理品种原产区引 种 区高纬度区低纬度区(不满足低温和光长)，生育期延长，甚至不能抽穗开花，但营养器官加大低纬度区高纬度区(满足温度和光照)，生育期缩短冬播区春性品种春播区作春用，有的适应，且表现早熟、粒重提高，甚至比原产地还长得好春播区春性品种冬播区冬播,有的表现迟熟,结实不良,易遭冻害高海

8、拔区冬作物品种平原区不适应。平原区冬作物品种引到高海拔区春播，有可能适应3. 试述选择育种的基本原理及程序(纯系育种、混合选择育种、集团混合选择育种和改良混合选择育种）？ 基本原理一、纯系学说(pure line theory) 主要论点： 1.自花授粉作物的原始品种为各纯系的混合群体，群体内个体选择是有效的(分离出许多不同的纯系); 2.同一纯系内不同个体的基因型是相同的，继续选择无效(差异由环境条件引起) 。二、自然变异的原因 1.自然异交引起的基因重组； 2.自然变异引起基因突变，在某些基因位点上发生频率很低的突变； 3.新育成品种群体中的变异（剩余遗传变异）。程序 主要工作环节：1.选

9、择优良变异株 ;2.株行(系)试验;3. 品比试验 ;4. 区域/生产试验;5.品种审定与推广。基本工作环节：1.从原始品种群体中进行混合选择; 2.比较试验;3.繁殖和推广。第5章  选择育种1.杂交育种按其指导思想可分为哪两种类型？它们各自的遗传机理是什么？ 组合育种 遗传机理：基因重组和互作。超亲育种 遗传机理：基因累加和互作。2.杂交育种中的亲本选配原则是什么？为什么说正确选配亲本是杂交育种的关健？有何重要意义？ 原则：（一）双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上优缺点尽可能互补 （二）亲本之一最好是当地推广品种 （三）杂交亲本间在生态型和亲缘关系上差异较大 （四

10、）杂交亲本应具有较好的配合力3.在亲本选配时为什么特别强调双亲都应具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上的优缺点尽可能互补？以及亲本之一最好是能适应当地条件，综合性状较好的推广品种？数量遗传的性状选用双亲优点较多的材料，或一方稍差，另一方很好，能弥补，则双亲总和表现较好，后代表现总趋势也较好，易获得优异材料。当地推广品种栽培时间长，适应当地自然和栽培条件，综合性状较好，作亲本之一成功的可能性大7.什么是系谱法、混合法、衍生系统法和单籽传法及它们各自的工作要点？试比较它们各自的优缺点及应用。一、系谱法 主要特点:自杂种第一次分离世代(单交F2、复交F1)开始选株，分别种成株行(系统)，以后

11、各世代均在优良系统中继续选择单株，直至选育出性状优良一致的系统时升级进行产量试验。 在选择过程中，各世代都予以系统的编号，以便查找系统历史与亲缘关系，故称系谱法(Pedigree method)。 工作要点：综上所述，系谱法可概括为： F1代看(看组合优劣); F2代找(找重点组合中的优良单株); F3代定(定系统的好坏) ; F4代促(促系统的稳定) 。系谱法的优缺点 优点：具有定向选择的作用；每一系统有案可查，易掌握它的优、缺点；系统间的亲缘关系清楚，有助于互相参证；及早集中优良系统；有计划加速繁殖和多点试验。 缺点：F2严格选择，中选率低，特别对多基因控制的性状，效果更差 ；工作量大，占

12、地多，往往受人力、土地条件的限制，不能种植足够大的杂种群体，使优异类型丧失。二、混合法（Bulk method） 自花授粉作物的杂种分离世代开始，组合内混种混收，不加选择，直到杂种后代基因型纯合达到80%以上时（F5-F8），才开始选择一次单株，形成株系，从中选择优系升级进入产量试验。混合法工作要点：v选亲本配组合 v F1-F4混合播种，混收，混脱粒 v F5混合播种，开始选株单收、单脱 v F6入选株种株行 v F7产量试验,繁种混合法的优缺点 优点： 早代不选，混收混种工作简便；多基因控制的优良性状不易丢失。 缺点： 类型丢失现象：早熟、耐肥、矮秆等类型；单株难选：因缺乏历史的观察和亲缘

13、参照，优良类型不易确定；延长育种年限。三、衍生系统法（derived line method) F2(F3) 单株繁衍的后代群体。工作要点： 在杂种第一、二次分离世代株选，以后各代分别按衍生系统混合种植而不加选择(测定产量和品质)，在产量及其有关性状趋于稳定的世代(F5F8)，从优良衍生系统内选择单株(穗)，翌年种成株(穗)系，从中选择优系进行产量比较试验衍生系统法的特点：具有系谱法和混合法的优点，在不同程度上消除了两法的缺点 四、 单籽传法(single seed descent method，SSD) 工作要点 ：自杂种的第一次分离世代F2开始，从每一株上随机取一粒种子混合组成下一代（F3

14、）群体，如此进行数代，直到纯合化达到要求时（F5或F6），再按株（穗）收获，下年种成株（穗）行，从中选择优良株（穗）系混收（株行数等于F2群体植株数）。进行产量比较试验单籽传法的优缺点 优点： (1)早代温室或异地加代繁殖，育种进程缩短。 (2)产生大量的株系和品系，进一步试验鉴定。缺点：缺乏系内选择，F2单株后代难以提高，要求杂交组合的性状水平高; F3-F5代缺少株系的田间评定，不利于某些性状的选择。 回交育种 (Backcross breeding method) ：两品种杂交后，以 F1 回交于亲本之一，从回 交后代中选择特定植株仍回交于该亲本，如此连续进行若干次，再经自交选择育成 新

15、品种的方法。表达方式：(A×B)×A×A或A3×B等。 BC1、BC2 BCn BC1F1、BC1F2 用途：精确改良某个性状非常有效；控制育种群体发展方向；控制杂种后代群体规模。局限性：仅改良原品种的个别缺点，大多性状没大提高；轮回亲本选择不当，延长育种年限； 改良品种限于由少数主基因控制的性状，改良数量性状则比较困难。 每一世代都需人工杂交，工作量大； 目标基因的多效性，或与不利基因紧密连锁是回交育种的障碍； 回交群体回复为轮回亲本基因型常出现偏离。10. 在回交育种中它们各有何作用？在选用轮回亲本和非轮回亲本时要注意哪些问题？ 轮回亲本：农艺性状好

16、(适应性强、产量高、综合性状好等),只有个别缺点改造，当地推广品种最好。 非轮回亲本 :(1) 具有改进轮回亲本缺点的基因,输出的性状经回交数次后仍保持足够的强度，其他性状未有严重的缺陷; (2)目标性状不与不利性状基因连锁;(3)被转移的性状由显性基因控制;(4)回交转育质量性状，应选择一个其他性状和轮回亲本尽可能类似的非轮回亲本，以减少回交次数 。第7章 诱变育种4.主要化学诱变剂的种类、性质和诱变原理是什么？使用中应注意哪些问题？ 远缘杂交不亲和性3.试述远缘杂交不亲和的原因和克服方法。 原因：1.双亲受精因素的差异 v 柱头的生理(化) 不同(呼吸酶活性、pH 值、

17、分泌的生理活性物质、花粉和柱头渗透压差异), 阻止外来花粉的萌发、花粉管的生长和受精。v双亲花柱异长无法受精。 v 雌、雄配子的膜高度专一, 相互不发生作用，无法融合受精。2. 双亲基因组成的差异 克服远缘杂交不亲和性的方法 1.亲本选择与组配(1)栽培种作母本 (2)染色体数目多的物种作母本 (3)品种间杂种作母本 (4)广泛测交，选择适当亲本组配2. 染色体预先加倍法 染色体数目不同的亲本杂交时，先将染色体数目少的亲本进行人工加倍后再杂交，杂交结实率提高。3. 桥梁（媒介）法 4. 采用特殊的授粉 (1)混合花粉授粉 (2)重复授粉 不同时期重复授粉, 寻找利于受精条件; (3)提前(延迟

18、)授粉 花前15 d 或花后数天授粉; (4)射线处理 5. 外源激素处理 6. 植物组织培养 (1)柱头手术 (2)子房受精(overy fertilization) (3)试管受精(test-tube fertilization) (4)体细胞融合(somatic hybridization)4.远缘杂种为何杂种夭亡和不育？如何克服？远缘杂种夭亡和不育的原因：核质互作不平衡 引起雄性不育,影响杂种后代生长发育所需物质的合成和供应，而影响生长发育。 染色体不平衡 减数分裂时同源染色体不能配对、分离，形不成正常功能的配子而出现不育。基因不平衡 不同亲本染色体上所携带的基因或基因剂量的差异，影响

19、生长发育所需物质合成。 组织不协调 胚、胚乳及母体组织(珠心、珠被)间生理代谢失调，导致胚乳败育及杂种幼胚夭亡。杂种夭亡、不育的克服方法 (1)幼胚的离体培养 调整杂种胚发育的外界条件，改善杂种胚、胚乳和母体组织间的生理不协调性。 (2)杂种染色体加倍法 (3) 回交法 染色体数目不同的远缘杂交的杂种产生的雌雄配子并非完全不育，其中有些雌配子可接受花粉受精结实，或能产生有生活力的少数花粉。用亲本之一对杂种回交，可获得少量杂种种子。(4)延长杂种的生育期 利用某些作物的多年生习性、采用无性繁殖法或人工控制温、光条件等来延长杂种的生育期，逐步恢复杂种的育性。(5)其他方法 嫁接法； 小麦 5 B

20、缺体诱导染色体配对，提高小麦远缘杂种的可育性。 第九章 倍性育种2.试述植物倍性育种的意义。研究植物染色体倍性变异的规律并利用倍性变异选育新品种的方法。 包括:单倍体和多倍体育种。 多倍体（polyploid）：是指体细胞中有3个或3个以上染色体组的植物个体。单倍体（haploid）：指由未受精的配子发育成的含有配子染色体数的体细胞或个体。多倍体育种意义：1）产生同源多倍体2)克服远缘杂交困难3)作为不同倍性物种间杂交的桥梁单倍体育种意义：1）控制杂种分离，提高获得纯合体的效率，缩短育种年限2）提高诱变育种的效率3）远缘杂交产生的F1单倍体加倍后可获得育种新材料第十章 杂种优势利用（一）词解释

21、 杂种优势：是指两个遗传性不同的亲本杂交所产生的杂种在某些性状上优于其亲本的现象。特殊配合力（special combining ability，SCA）：两个特定亲本所组配F1在某种数量性状上的表现。 一环系（first cycle line）：从品种群体或品种间杂种品种中选育出的自交系。二环系（second cycle line）：从自交系间杂种品种中选育出的自交系。配子体自交不亲和性(self-incompatibility of gametophyte)：受配子体基因型控制 ，表现在雌雄配子间的相互抑制作用孢子体自交不亲和性(self-incompatibility of s

22、porophyte)：雌雄二倍体细胞间的相互抑制, 花粉管不能进入柱头核质杂种（nucleo-cytoplasmic hybrid）不同种属间的细胞核、细胞质存在一定程度的分化及不同的互作效应, 异核、质结合产生一定的杂种优势, 即核质杂种优势(通过回交置换法获得核质杂种)3.写出度量作物杂种优势的方法。 （l）. 中亲优势（mid-parent heterosis） 中亲优势（）（F1MP）MP×100 (2). 超亲优势（over-parent heterosis） 超亲优势（）=（F1HP）/ HP×100 负向超亲优势（）=（F1LP）LP×10

23、0 (3). 超标优势（over-standard heterosis） 超标优势（）（F1CK）CK×100 (4). 杂种优势指数（index of heterosis） 杂种优势指数（）F1MP×100 4.试述杂种品种的亲本选配原则及理由。 （一）配合力高 （二）亲缘关系较远 。地理远缘、血缘较远、类型和性状差异较大。 （三）性状良好并互补 （四）亲本自身产量高，花期相近7.作物杂种优势表现特点有哪些？ 1.杂种优势的普遍性 (1)生长势和营养体(2) 抗逆性和适应性 (3) 生理功能 (4) 产量和产量因素(5) 品质 (6) 生化表现 2.杂

24、种优势表现的复杂多样性 作物种类:2倍体作物>多倍体作物； 亲本基因型纯合度:纯合度高的自交系间的杂种优势较纯合度低的自由授粉品种间的杂种优势强；亲本亲缘关系:亲缘关系远的自交系间杂种优势强于亲缘关系近的自交系间杂种优势；性状:综合性状表现优势的杂种，单一性状优势低。 环境条件:优势表现是双亲基因及环境条件互作。3.F2及以后世代杂种优势的衰退 衰退速度与F1杂合位点数、作物授粉方式关系密切。8.水稻、玉米杂种优势利用研究的主攻方向是什么？为什么?9.对作物杂种优势的遗传成因都有哪些解释？你对这些解释有什么看法？难以解释的现象： (1). 杂种优势超显性纯合亲本20以上，有的50； (2

25、). 隐性基因并非都不利，只在纯合状态下不利。显性假说的补充： v一些显性基因与另一些隐性基因位于同一染色体上，表现连锁； v控制某些有利性状的显性基因是非常多时，F2将不是偏态分布。 （二）超显性假说（over dominance hypothesis），又称等位基因异质结合假说（hypothesis of allelic heterozygosity） 基本论点：杂合等位基因的互作胜过纯合等位基因的作用，杂种优势是由于双亲基因型的异质结合所引起的等位基因间的相互作用的结果。 v AaAA或aa，BbBB或bb v等位基因分别具有控制不同的酶和代谢过程，产生不同的产物，使杂合体同时产生双亲的

26、功能。 不足：它完全否定了等位基因间显隐性的差别，排斥了有利显性基因在杂种优势表现中的作用；杂种优势并不总是与等位基因的异质结合相一致。（三）染色体组-胞质基因互作模式(genome-cytoplasmic gene interaction)10.测定配合力都有哪些方法？这些方法各有什么特点？ （l）顶交法（top-cross method） （2）双列杂交（diallel cross method） 是用一组被测系相互轮交，配成杂交组合，进行后代测定。（3）系×测验系法(line ×tester method)第十一章 1.何谓质核互作雄性不育？它是如何利用杂种

27、优势的？质核互作雄性不育：受细胞质不育基因和对应的细胞核不育基因共同控制的不育类型,为胞质不育(CMS)。5.有应用价值的不育系应该具备哪些条件？6.恢复系选育可以采用哪些方法？7.杂种品种的选配应遵循哪些原则？为什么？8.如何鉴定核不育材料的遗传类型？2.何为生理小种、生理型、生物型和鉴别寄主（品种）？生理小种(physiological race)：根据病原菌致病性差别划分出的类型；生理型(physiological type)：按品种的致病范围划分病原菌的类型；生物型(biotype)：依害虫致害性不同划分的类型。 鉴别寄主:鉴别力强、抗性反应稳定、含有不同抗病基因,在当地生产上或育种中

28、有代表性的品种。3.何为基因对基因学说？针对寄主植物的每一个抗病基因，病原菌迟早会出现一个相对应的毒性基因；毒性基因只能克服其相应的抗性基因，而产生毒性（致病）效应。在寄主-寄生物体系中，任何一方的每个基因都只有在另一方相应基因的作用下，才能被鉴定出来。假定抗病基因是显性，无毒基因是显性，只有当抗病基因与对应的无毒基因匹配时，寄主才表现抗病反应，其他均为感病反应。4.何为垂直抗性和水平抗性？ 垂直抗虫性：寄主品种对某一害虫的不同生物型存在专化性反应，抗性水平较高，但难以稳定持久。水平抗虫性:寄主品种对某一害虫的各种生物型具有相似的抗性，抗性程度不高，但相对稳定持久。5.抗病虫育种的主

29、要工作环节？ (一)抗源的收集和创新 (二)抗病虫品种的选育方法 1.引种 2.选择育种 3.杂交选育法 4.回交转育法 5.远缘杂交 6.诱变育种 7.生物技术 8.多系品种 9.轮回选择及双列选择交配法10.抗性品种的利用策略 (1)抗源轮换 (2)抗源聚集 (3)抗源合理布局 (4)多系(混合)品种第十三章 抗逆性育种4. 简述作物抗逆育种的一般程序（了解）第十四章 群体改良与轮回选择1.群体改良的概念和作用。群体改良(population improvement）：通过鉴定选择、人工控制下的群体内自由交配，改变基因、基因型频率，以增加优良基因的重组，提高有利基因和基因型频率，

30、改进群体综合表现的育种方法。 作用：创造新的种质资源； 选育综合品种； 改良外来种质的适应性。2.群体改良的原理。（1）.Hardy-Weinberg定律（基因平衡定律） 在一个完全随机交配群体内，如果没有选择、突变、遗传飘移等因素的干扰，基因和基因型频率在各世代保持不变。打破基因平衡：现实群体数量有限、环境或人为选择、突变或遗传漂移等因素自然、人工进化。 （2）.群体进化选择和重组 v经济性状大都是数量性状，是相互联系、相互制约的多基因共同作用的结果。 v假设有利基因是显性，显性纯合体在自由交配群体中的频率1/4，某性状有n对基因控制，则有利基因个体的频率 (1/4)n, 选择机率极小。v通过选择组成优化群体，提高群体优良基因频率，进一步重组、鉴定、选择提高优良基因型个体的频率； v群体改良与作物育种就是不断打破群体基因和基因型平衡，提高有利基因和基因型的频率。2.产生体细胞克隆变异的遗传基础是什么？ （1）.染色体数目变异 （2）.染色体结构变异 （3）.点突变 6.影响花药培养的因素有那些？. 供体植株的生长条件 温度、光周期和光强。 . 供体植株的年龄 开花初期植株的花蕾易于培