作物育种学总论

1、绪论第1节 作物进化与遗传改良作物品种：人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的一定 群体作物育种学的发展：育种目标要求提高；种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；广泛采用现代技术和仪器；开拓新的育种途径和技术第3节 作物育种的成就与展望作物育种工作的展望：种质资源工作上有待进一步加强；深入开展育种理论与方法的研究；加强多学科的综合研究和育种单位间的合作；种子产业化第1章 作物的繁殖方式及品种类型第1节 作物的繁殖方式1、有性繁殖 天然异交率的测定方法：选择受一对基因控制的相对性状作为遗传测定的标记性状。以具有隐形性状的品种为母本，将父、母本等距、等量隔行种植，

2、任其自由传粉结实，然后将母本植株上收获的种子播种，进行后代苗期性状的测定 天然异交率= * 100% 两种特殊的有性繁殖方式： 1、自交不亲和性：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的一种 自交不育性（向日葵、甜菜、白菜、甘蓝等） 2、雄性不育性：植株的雌蕊正常发育而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性（大麦、 小麦、棉花、向日葵） 分类：1、受核基因控制的细胞核雄性不育性 2、细胞质雄性不育性2、 无性繁殖 无性系：由营养体繁殖的后代称为无性系，他来自母本的营养体，都保持母本的性状而 不发生或少发生性状分离现象 无融合生殖：植物的雌雄性细胞甚至雌配子体内的某些单、二倍体细胞

3、，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 分类：无孢子生殖；二倍体孢子生殖；不定胚生殖；孤雌生殖；孤雄生殖第2节 自交和异交的遗传效应1、 自交的遗传效应 自交的遗传效应：1、自交使纯合基因型保持不变 对纯合基因型品种群体中的不同个体 而言，基因型是同质的，对一个个体的同源染色体而言，等位基因 是纯和的，这样的群体称为同质纯和群体 2、自交使杂交基因型的后代发生形状分离 3、自交引起后代生活力衰退 异花授粉作物自交后代的生活力衰退， 称为自交衰退，表现为生长势下降，繁殖力、抗逆性减弱，产量降 低2、 异交的遗传效应 异交的遗传效应：1、异交形成杂合基因型 2、异交增

4、强后代的生活力 异交使后代的生活力增强，主要表现在生 长势、繁殖力、抗逆性等性状的增强和产量的提高，即数量性状方 面比亲本明显提高，称为杂种优势第3节 作物的品种类型及其特点 1、作物品种的类型 1、自交系品种：又称纯系品种，是对突变或杂合基因型经过连续多代的自交加选择而 得到的同质纯和群体 2、杂交种品种：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F1植株 群体 3、群体品种：异花授粉作物的自由授粉品种；异花授粉作物的综合品种；自花授粉作 物的杂交合成群体；自花授粉作物的多系品种 2、各类品种的育种特点 1、自交系品种：1、自花授粉加单株选择的育种方法； 2、拓宽遗传变异范围，在大

5、群体中进行单株选择 2、杂种品种：1、包括自交系育种和杂交组合育种两个育种程序。贯穿于两个程序之 间的关键问题是自交系间的配合力测定； 2、对影响亲本繁殖和配制杂种产量的性状必须加强选择； 3、需要建立相应的种子生产基地和供销体系 3、群体品种：1、使群体品种具有广泛的遗传基础和基因型的多样性； 2、使群体品种能够保持广泛的遗传基础和基因型的多样性 4、无性系品种：1、利用无性系迅速固定优良性状和杂种优势 2、选择优良芽变，培育新的优良无性系品种第2章 种质资源种质资源：一般指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第1节 种质资源在育种上的重要性 1、种质资源是现代育种的物质

6、基础 2、稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用 3、新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源 4、种质资源是生物学理论研究的重要基础材料第3节 种质资源的研究与利用 1、种质资源的类别和特点 1、按育种实用价值分类：1）地方品种 在局部地区内栽培的品种 2）主栽品种 经现代育种技术改良过的品种，包括自育或 引进的品种 3）原始栽培类型 具有原始农业性状的类型，大多为现代 栽培作物的原始种或参与种。多有一技 之长，但不良性状遗传率高 4） 野生近缘种 介于栽培类型和野生类型之间的过度类型， 具有某些抗逆性 5）人工创造的种质资源 2、按亲缘关系分类：1）初级基因库 2）次级基因库 3）三级基

7、因库 2、种质资源的收集与保存 1、发掘、收集、保存种质资源的紧迫性： 1）实现新的育种目标必须有更丰富的种质资源 2）为满足人类需求，必须不断地发展新作物 3）不少宝贵种质资源大量流失，亟待发掘保护 4）避免新品种遗传基础的贫乏，客服遗传脆弱性 2、收集种质资源的方法：直接考察收集、征集、交换、转印 4、种质资源的保存：保存种质资源的目的是维持样本的一定数量与保持各样本的生活力 及原有的遗传变异性。保存主要采用（原生境保存）和种质库相结 合的办法。 原生境保存：在原来的生态环境中，就地进行繁殖保存种质 非原生境保存：种质保存于该植物原生态生长地以外的地方，如建 设低温种质库的种子保存 种植保

8、存：为了保持种质资源的种子或无性繁殖器官的生活力，并 不断补充其数量，种质资源材料必须每隔一段时间播种 一次，即称种植保存，一般可分为就地种植保存和迁地 种植保存 贮藏保存：主要是用控制贮藏时的温湿条件的方法，来保持种质资 源种子的生活力 离体保存 基因文库技术第3章 育种目标作物的育种目标：指在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育的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第1节 现代农业对作物品种的要求 1、高产 相对较高的产量潜力 2、稳产 3、优质 4、适应机械化第2节 制定作物育种目标的原则 1、立足当前，展望未来，富有预见性 2、突出重点

9、，分清主次，抓住主要矛盾 3、明确具体，性状指标落实 4、必须面向特定的生态地区和栽培条件第3节 作物育种的主要目标 1、高产 生物产量与经济产量 高产品种的重要特征特性 源、流、库三方面都要符合高产要求，即源要足， 库要大，流（运转）要畅，三者协调 作物产量的构成因素 不同作物经济产量构成因素不同，不同地区，不同栽培 条件，应该有各自不同的产量因素最佳组合 高产育种策略：矮秆育种；理想株型育种；高光效育种 2、稳产 抗病虫性；抗旱耐瘠；抗倒伏性；适应性 3、适应机械化需要 株形紧凑、生长整齐、株高一致、成熟一致、不打尖、不去杈、不 倒伏、不落粒第4章 引种与选择育种第1节 引种和驯化影响引种

10、成功的因素：温度；光照；纬度；海拔；栽培水平、耕作制度、土壤情况；植物的 发育特性作物的不同类型引种后的生长变化规律：1、低温长日性作物的引种规律： 1）原产高纬度地区的品种，引到低纬度地区，往往因为低纬度地区冬季温度高于高 纬度地区，春季日照短于高纬度地区，因而感温阶段对光长的要求不能满足，表 现为生育延长，甚至不能抽穗开花 2）原产低纬度地区的品种，引至高纬度地区，生长期缩短。但高纬度地区冬季寒冷， 春季霜冻严重，易遭受冻害 3）低温长日性作物冬播区的春性品种引到春播区作春播用，春播区的日照长或强， 往往表现早熟。粒重提高，甚至比原产地生长好；低温长日性作物春播区的春性 品种引到冬播区作冬

11、播用，春季的光照不能满足而表现迟熟，结实不良，有的易 受冻害 4）高海拔地区的冬作物品种偏冬性，引到平原区往往不能适应，而平原区的冬作物 品种引到高海拔地区春播，有适应的可能2、 高温短日性作物的引种规律 1）原产高纬度地区的高温短日性作物感光性弱、感温性强。引到低纬度地区种植， 因为低纬度地区冬季温度高，会缩短生育期，提早成熟，但株、穗、粒会变小 2）原产低纬度地区的高温短日品种，春播品种感温性较强而感光性较弱，引到高纬 度地区，常表现为迟熟，营养器官增大；夏秋播品种，感光性强而感温性弱，引 到高纬度地区种植，不能满足对光照的要求，株、穗可能会较大，生育期推迟 3）高海拔地区的品种感温性较强

12、，引到平原地区往往早熟，有能否高产的问题，而平原地区的品种引到高海拔地区往往由于温度较低而延迟成熟第2节 选择育种选择育种：对现有品种群体中出现的自然变异进行性状鉴定、选择并通过品系比较试验、区域试验和生产试验培育农作物新品种的育种途径 1、选择育种的基本原理 1）作物品种自然变异现象和纯系学说 作物品种在一定的时间内具有相对的稳定性。 在育种工作中，通过后代鉴定，选择可遗传的变异。由于基因突变、自然异交产生 基因组以及环境条件引起的微小变异逐步发展成为显著变异等原因，都可以造成纯 系不纯。一旦有可遗传的变异存在，就可从中进行有效的选择 2）作物品种自然变异的原因 自然异交引起的基因重组；自然

13、变异；新育成品种群体 中的变异 3、选择育种的程序 纯种选育程序：是通过个体选择、株行试验和品系比较试验到新品种成育一系列过程 1、优良变异个体的选择 2、株行比较试验 3、品系比较试验 4、区域试验和生产试验 5、品种审定与推广 混合选择育种程序：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 集团混合选择育种推广 改良混合选择育种（是通过个体选择和分系鉴定，淘汰伪劣的系统，然后将选留的各系混合脱粒，再通过与原品种的比较试验，表现确有有优越性时，则加以繁殖推广）第5章 杂交育种杂交育种：不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代中进行选择以育成符合生产要求的新 品种第2节 杂交亲

14、本的选配组合育种：将分属于不同品种、控制不同性状的优良基因随机结合后形成各种不同的基因组合，通过定向选择育成集双亲优点于一体的新品种。其遗传机理主要是基因重组和互作。超亲育种：将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂交个体中，形成在该性状上超过亲本的类型。其遗传机理主要在于基因累加和互作选配亲本的原则：双亲都有较多优点，没有突出的缺点，在主要性状上优缺点尽可能互补； 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； 注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，亲缘关系较远的亲本材 料相互杂交； 杂交亲本应具有较好的配合力一般配合力：某一亲本品种和其他若干品种杂交后，杂种后代在某个数

15、量形状上的平均表现第4节 杂交后代的选择 1、系谱法 主要工作 P 亲本选配，配置组合 F1 点播、组合编号 评定优良组合、淘汰不好组合，拔除假杂种、杂株、劣株 中选组合，分组合混收，脱粒 F2 按组合点播 确定优良组合，选优良单株 分株收获和脱粒，编号 F3 F2中选单株点播种成株行（系统） 选出优良系统，再从中选优良单株 按系统收获中选单株，分株收获和脱粒，编号 F4 按系统，把中选单株点播成系统，组成系统群从优良系统群中 按系统，从中选优良单株 按系统群、系统，收获中选单株，分株收获和脱粒，编号 少量稳定品质，进行产量试验 F5F6 同F4边试验边选择 F7 以选拔整齐、稳定的品系，参加

16、产量试验为主、生产试验、 繁殖种子、示范推广 2、混合法 在自花授粉作物的杂种分离世代，按组合混合种植，不加选择，直到估计杂种后代纯和百分率达到80%以上时（约在F5F8）,才开始选择一次单株，下一代成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验 3、衍生系统法 由F2或F3一个单株所繁衍的后代群体分别称之为F2或F3衍生系统。这一方法是在F2或F3进行一次株选，以后各代分别按衍生系统混合种植，而不加选择。对衍生系统进行测产，测定结果只做参考，淘汰明显不良的衍生系统，并逐代明确优良的衍生系统直到产量及其他有关性状趋于稳定的世代（F5F8）再从优良的衍生系统内选择单株，下一年种成株系，从中选择优

17、良系统，进行产量比较试验，直至育成品种 4、单籽传法（SSD法的程序）第5节 杂交育种程序 1、原始材料圃和亲本圃 2、选种圃 3、鉴定圃 4、品种比较试验 5、生产试验和多点试验第6章 回交育种第1节 回交育种的意义和遗传效应 当A品种有许多优良性状，而个别形状有欠缺时，可选择具有A所缺性状的另一品种B和A杂交，F1及以后各世代又用A进行多次回交和选择，准备改进的形状借选择以保持，A品种原有的优良性状通过回交而恢复第7章 诱变育种 概念：是利用理化因素诱发变异，再通过选择而培育新品种的育种方法 特点：提高突变率，扩大突变谱； 改良单一形状比较有效，同时改良多个形状较难； 形状稳定快，育种年限

18、短； 诱发突变的方向和性质尚难掌握第8章 远缘杂交育种 概念：植物分类学上用于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交 作用（重要性）：培育新品种和种质系；创造新作物类型；创造异染色体系；诱导单 倍体；利用杂种优势；研究生物的进化第9章 （无）第10章 杂种优势利用杂种优势：生物界的一种普遍现象，一般是指杂种在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于其亲本的现象第2节 杂种优势表现特性 3、杂种优势的度量 1）中亲优势或相对优势 杂种（F1）的产量或某一数量性状的平均值与双亲（P1和 P2）同一性状的平均值的差数除以双亲（P1和P2）同一性 状的平均值 2）超亲优势

19、 杂种（F1）的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本（HP）同一性 状平均值的差数除以高值亲本（HP） 3）超标优势或竞争优势 杂种（F1）的产量或某一数量性状的平均值与当地推广品 种（CK）同一性状平均值的差数除以当地推广品种（CK） 4）杂种优势指数 杂种（F1）的某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比 值，百分率表示第4节 杂种品种的选育程序 1、杂种优势利用的基本条件 1、强优势的杂交组合 （杂种的表现满足 差异性、相对一致性、相对稳定性） 2、异交结实率高 3、繁殖与制种技术简单易行 杂种优势利用首先必须有优势组合，即选配优良组合，提高双亲纯合度，增加杂种的杂合性与一致性；二

20、是寻找制种成本低廉、方便可行的异交体系与稳定的生产亲本及杂种的技术 2、亲本选配 1）对杂种亲本的基本要求： 纯度高 基因型纯合，表现型才能整齐一致 具有较高的一般配合力 才能组配出强优势的杂种品种 具有优良的农艺性状 包括植株性状，如植株高度、株型、生长势强弱和叶片持绿性 亲本自身产量高，开花习性符合制种要求 2）杂种亲本的选育 自交系的选育方法：人工套袋自交技术；自交系农艺性状的选择 自交系的改良（回交改良法） 3、配合力及其测定 配合力：指一个亲本与另外的亲本杂交后杂种一代的生产力或其他性状指标的大小 一般配合力是指一个纯系（自交系）亲本与其他若干个品种（自交系）杂交后，其杂种一代在某个

21、数量形状上的平均表现 配合力的测定方法：1、顶教法：选用一个遗传基础广泛的品种群体作为测验种，用来 测定自交系的配合力 2、双列杂交：也称轮交法，是用一组待测自交系相互轮交，配成 可能的杂交组合，继而进行后代测定 3、系X测验系法：可测定待测系、测验系的一般配合力和特殊配 合力，他实际包含了多系测交法和共同测验法 4、杂种品种的亲本选配原则 1、配合力高 2、亲缘关系较远 能提高杂种异质结合程度并丰富其遗传基础，表现出强大的优势和较好的适应性（地理远源、血缘较远、类型和形状差异较大） 3、形状良好并互补 通过杂交使优良性状在杂种中得到累加和加强 4、亲本自身产量高，花期相近第10章 雄性不育及

22、其杂种品种的选育第1节 雄性不育的遗传遗传的雄性不育分为质核互作不育和核不育 1、质核互作雄性不育的遗传 概念：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，常简称为胞 质不育（CMS）第3节 质核互作雄性不育杂种品种的选育 1、不育系和保持系选育 胞质雄性不育系是通过亲本间核置换杂交完成的 选育方法：远源杂交核置换； 回交转育 在有不育系或不育材料的基础上，为了丰富不育系的类型，可 用回交转育的方法选育同质异核的新不育系； 人工制保 利用大田发现的不育株或人工诱变获得的不育株，可以通过杂交、顶交、自交、测定进行人工制保 2、恢复系的选育 测交筛选法；杂交选育法；回交转育法；人工诱

23、变法 3、杂种品种的选配原则 1、选遗传差异大的亲本配组 2、选择产量高。配合力好的亲本配组 3、选优良性状多并能互补的亲本配组 4、选有利于异交的亲本配组第14章 群体改良与轮回选择第1节 群体改良的意义 创造新的种质资源；选育优良的综合品种；改良外来种质的适应性第2节 群体改良的原理 基因平衡定律；选择和重组是群体进化的主要动力第4节 群体改良的轮回选择法 轮回选择的目的在于为育种家提供改良了的种质，提高育种群体中的有利基因频率 方法：半同胞轮回选择（SRS或HRS） 全同胞轮回选择（FRS或FS一种同时对群体的双亲进行改良的轮回选择方法第16章 转基因技术与作物育种作物转基因育种：根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源优势：1、使可利用的基因资源大大拓宽 2、为培育高产、优质、高抗、适应各种不良环境条件的优良品种提供了崭新的育种途径。这既可大大减少杀虫