作物育种学总论第1章第一章作物的繁殖方式及品种类型课件

第一章作物的繁殖方式及品种类型第一节作物的繁殖方式第二节自交和异交的遗传效应第三节作物的品种类型及其特点本章重难点有性繁殖方式种类及代表作物；不同繁殖方式作物的遗传特点；作物品种类型及其育种特点。11/23/20221共34页第一章作物的繁殖方式及品种类型第一节作物的繁殖方式11第一节、作物的繁殖方式有性繁殖（sexualreproduction）自花授粉（self-pollination）异花授粉（cross-pollination）常异花授粉（oftencross-pollination）无性繁殖（asexualreproduction）营养体繁殖（vegetativepropagation）无融合生殖（apomixes）11/23/20222共34页第一节、作物的繁殖方式有性繁殖（sexualreprodu一、有性繁殖（sexualreproduction）（一）花器官构造和开花习性对授粉方式的影响11/23/20223共34页一、有性繁殖（sexualreproduction）（一）花器官构造对授粉方式的影响两性花：又称完全花。雌雄同花，利于自花授粉。（稻、麦）单性花：又称不完全花。有雌花与雄花之分，利于异花授粉

雌雄同株异花（monoecious）：如玉米、蓖麻、瓜类等雌雄异株（dioecious）：如大麻、菠菜、银杏等11/23/20224共34页花器官构造对授粉方式的影响两性花：又称完全花。雌雄同花，利于异花授粉——蓖麻雌雄同株异花雄花雌花11/23/20225共34页异花授粉——蓖麻雌雄同株异花雄花雌花11/21/20225共异花授粉——石刁柏（芦笋）雌雄异株雄株（黄花）和雌株（红果）11/23/20226共34页异花授粉——石刁柏（芦笋）雌雄异株雄株（黄花）和雌株（红果）利于异花授粉的其他花器官构造具有完全花，但雌雄蕊异长（heterogony）。（棉花：雌蕊>雄蕊）有蜜腺和香气，诱使昆虫传粉花粉粒轻、小，寿命长，可借风力传播雄性不育（male-sterility,MS）11/23/20227共34页利于异花授粉的其他花器官构造具有完全花，但雌雄蕊异长（het特殊的有性繁殖方式

——雄性不育雄性不育（malesterility,MS）：雌蕊正常而花粉败育，不能产生有功能的雄配子。雄性不育在植物中广泛存在11/23/20228共34页特殊的有性繁殖方式

——雄性不育雄性不育开花授粉习性对授粉方式的影响闭花受精（cleistogamy）：典型自花授粉(如大麦，豌豆，花生）雌雄蕊异熟（dichogamy）：利于异花授粉（如油菜，玉米）其它：散粉时间（棉花花冠张开后散粉）；开花时间长短等自交不亲和（self-incompatibility,SI）11/23/20229共34页开花授粉习性对授粉方式的影响闭花受精（cleistogamy特殊的有性繁殖方式

——自交不亲和自交不亲和（self-incompatibility,SI）：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自交不育性（甘薯、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、白菜、甘蓝等）11/23/202210共34页特殊的有性繁殖方式

——自交不亲和自交黑麦：自交不亲和，异花授粉11/23/202211共34页黑麦：自交不亲和，异花授粉11/21/202211共34页

向日葵：自交不亲和，异花授粉11/23/202212共34页

向日葵：自交不亲和，异花授粉11/21/202212共34（二）作物天然异交率的测定自花授粉：天然异交率≤4%异花授粉：50%≤天然异交率≤100%常异花授粉：5%≤天然异交率<50%天然异交率=F1中显性性状个体数F1总个体数×100%(×2)11/23/202213共34页（二）作物天然异交率的测定自花授粉：天然异交率≤4%天然异交（三）有性繁殖植物的主要授粉方式自花授粉：同一朵（株）花的花粉传到同一朵（株）花的雌蕊柱头上（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）小麦大豆马铃薯烟草11/23/202214共34页（三）有性繁殖植物的主要授粉方式自花授粉：同一朵（株）花的花自花授粉——水稻11/23/202215共34页自花授粉——水稻11/21/202215共34页有性繁殖的主要授粉方式—异花授粉异花授粉：雌蕊柱头接受异株花的花粉而授粉（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）啤酒花玉米大麻白菜型油菜11/23/202216共34页有性繁殖的主要授粉方式—异花授粉异花授粉：雌蕊柱头接受异株花有性繁殖的主要授粉方式—常异花授粉常异花授粉：同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式，自花授粉为主（棉花、甘蓝型油菜、芥菜型油菜、高粱、蚕豆、粟等）高粱棉花粟11/23/202217共34页有性繁殖的主要授粉方式—常异花授粉常异花授粉：同时依靠自花授二、无性繁殖（asexualreproduction）营养体繁殖（vegetativepropagation）：利用植株营养体部分的再生能力，采取分根、扦插、压条、嫁接等方法繁殖后代的方式无融合生殖（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11/23/202218共34页二、无性繁殖（asexualreproduction）营养无融合生殖（apomixes）类型无孢子生殖（apospory）：大孢子母细胞或幼胚败育，而由胚珠体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊，最后形成种子二倍体孢子生殖（diplospory）：大孢子母细胞不经过减数分裂而进行有丝分裂直接产生二倍体胚囊，最后形成种子不定胚生殖（adventitiousembryony）：由胚珠或子房壁的二倍体细胞经有丝分裂形成胚，同时由正常胚囊中的极核发育成胚乳而形成种子（柑橘）孤雌生殖（parthenogenesis）：胚囊中的卵细胞未和精核结合，直接形成单倍体的胚。特殊情况下，胚囊中的助细胞和反足细胞也能发育为单倍体或二倍体的胚孤雄生殖（androgenesis）：进入胚囊中的精核未与卵细胞融合，直接形成单倍体的胚。（油菜中的小孢子培养技术）11/23/202219共34页无融合生殖（apomixes）类型无孢子生殖（apospor甘蓝型油菜小孢子培养流程取花蕾小孢子培养移栽继代培养11/23/202220共34页甘蓝型油菜小孢子培养流程取花蕾小孢子培养移栽继代培养11/2繁殖方式交配制度花器构造特点遗传特点主要品种类型自花授粉作物自交雌雄同花，同熟，开花时间较短，外界花粉不易侵入群体同质，个体基因型纯合，基因型与表现型相对一致，自交无害，不断自交导致纯合纯系品种杂交种异花授粉作物自由交配雌雄异株，或雌雄同株异花,或雌雄同花,花器利于异交或自交不亲和群体异质，个体基因型杂合，强制自交、近交可获得稳定后代，但导致自交衰退，杂交产生杂种优势杂交种常异花授粉作物基本自交雌雄同花异熟或雌雄蕊不等长,易接受外来花粉,异交率较高群体基本同质，个体基本纯合，杂合体分离纯系品种杂交种无性繁殖作物——群体同质，个体基因型杂合，无性繁殖产生的无性系不分离，表现型与母本相似无性系11/23/202221共34页繁殖交配制度花器构造特点遗传特点主要品种类型自花授粉作物自交第二节、自交和异交的遗传效应一、自交的遗传效应自交使纯合基因型保持不变自交使杂合基因型的后代发生性状分离自交引起后代生活力衰退11/23/202222共34页第二节、自交和异交的遗传效应一、自交的遗传效应自交使纯合基因自交各代纯合体比率计算公式一对杂合基因型n对杂合基因Xn为自交后代纯合体比例r为自交代数Xn=(1-12r)×100%Xn=(1-12r)n×100%一对杂合基因型个体自交各代分离比例及基因型纯合化的进程11/23/202223共34页自交各代纯合体比率计算公式一对杂合基因型Xn为自交后代纯合体二、异交的遗传效应异交形成杂合基因型异交增强后代的生活力11/23/202224共34页二、异交的遗传效应异交形成杂合基因型11/21/202224第三节作物的品种类型及其特点11/23/202225共34页第三节作物的品种类型及其特点11/21/202225共34一、作物品种的类型自交系品种（purelinecultivar）杂交种品种（hybridcultivar）群体品种（populationcultivar）无性系品种（clonalcultivar）11/23/202226共34页一、作物品种的类型自交系品种（purelineculti（一）、自交系品种（purelinecultivar）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合群体。包括自花授粉作物和常异花授粉作物的纯系品种和异花授粉作物的自交系11/23/202227共34页（一）、自交系品种（purelinecultivar）又自交系品种的育种特点自花授粉加单株选择的育种方法拓宽遗传变异范围，在大群体中进行单株选择（多中选优、优中选优）11/23/202228共34页自交系品种的育种特点自花授粉加单株选择的育种方法11/21/（二）、杂交种品种（hybridcultivar）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F1植株群体既高度杂合（F1基因型），又具有同质性（F1群体内）杂种优势强，但不能稳定遗传。在生产上仅棉花利用F2群体11/23/202229共34页（二）、杂交种品种（hybridcultivar）在严格选杂交种品种的育种特点包括自交系育种和杂交组合育种两个育种程序，自交系间的配合力测定是贯穿两个育种程序的关键对影响亲本繁殖和制种产量的性状必须加强选择需建立相应的种子生产和供销体系11/23/202230共34页杂交种品种的育种特点包括自交系育种和杂交组合育种两个育种程序（三）、群体品种（populationcultivar）异花授粉作物的自由授粉品种(open-pollinatedcultivar)异花授粉作物的综合品种（syntheticcultivar）自花授粉作物的杂交合成群体（composite-crosspopulation）自花授粉作物的多系品种（multi-linecultivar）11/23/202231共34页（三）、群体品种（populationcultivar）异群体品种的育种特点使群体品种具有广泛的遗传基础和基因型的多样性（组成群体品种的原始亲本间要有明显的遗传差异，但生育期等性状差别不能太大）使群体品种能够保持广泛的遗传基础和基因型的多样性（对后代不加选择，以随机样本保存群体，要防止外来基因的渗入）11/23/202232共34页群体品种的育种特点使群体品种具有广泛的遗传基础和基因型的多样（四）、无性系品种（clonalcultivar）由一个无性系或几个遗传上近似的无性系经营养繁殖而成的品种即是无性系品种基因型由母体决定，表现型与母体相同11/23/202233共34页（四）、无性系品种（clonalcultivar）由一个无无性系品种的育种特点利用无性系迅速固定优良性状和杂种优势选择优良芽变（budmutation），培育新的优良无性系品种11/23/202234共34页无性系品种的育种特点利用无性系迅速固定优良性状和杂种优势11第一章作物的繁殖方式及品种类型第一节作物的繁殖方式第二节自交和异交的遗传效应第三节作物的品种类型及其特点本章重难点有性繁殖方式种类及代表作物；不同繁殖方式作物的遗传特点；作物品种类型及其育种特点。11/23/202235共34页第一章作物的繁殖方式及品种类型第一节作物的繁殖方式11第一节、作物的繁殖方式有性繁殖（sexualreproduction）自花授粉（self-pollination）异花授粉（cross-pollination）常异花授粉（oftencross-pollination）无性繁殖（asexualreproduction）营养体繁殖（vegetativepropagation）无融合生殖（apomixes）11/23/202236共34页第一节、作物的繁殖方式有性繁殖（sexualreprodu一、有性繁殖（sexualreproduction）（一）花器官构造和开花习性对授粉方式的影响11/23/202237共34页一、有性繁殖（sexualreproduction）（一）花器官构造对授粉方式的影响两性花：又称完全花。雌雄同花，利于自花授粉。（稻、麦）单性花：又称不完全花。有雌花与雄花之分，利于异花授粉

雌雄同株异花（monoecious）：如玉米、蓖麻、瓜类等雌雄异株（dioecious）：如大麻、菠菜、银杏等11/23/202238共34页花器官构造对授粉方式的影响两性花：又称完全花。雌雄同花，利于异花授粉——蓖麻雌雄同株异花雄花雌花11/23/202239共34页异花授粉——蓖麻雌雄同株异花雄花雌花11/21/20225共异花授粉——石刁柏（芦笋）雌雄异株雄株（黄花）和雌株（红果）11/23/202240共34页异花授粉——石刁柏（芦笋）雌雄异株雄株（黄花）和雌株（红果）利于异花授粉的其他花器官构造具有完全花，但雌雄蕊异长（heterogony）。（棉花：雌蕊>雄蕊）有蜜腺和香气，诱使昆虫传粉花粉粒轻、小，寿命长，可借风力传播雄性不育（male-sterility,MS）11/23/202241共34页利于异花授粉的其他花器官构造具有完全花，但雌雄蕊异长（het特殊的有性繁殖方式

——雄性不育雄性不育（malesterility,MS）：雌蕊正常而花粉败育，不能产生有功能的雄配子。雄性不育在植物中广泛存在11/23/202242共34页特殊的有性繁殖方式

——雄性不育雄性不育开花授粉习性对授粉方式的影响闭花受精（cleistogamy）：典型自花授粉(如大麦，豌豆，花生）雌雄蕊异熟（dichogamy）：利于异花授粉（如油菜，玉米）其它：散粉时间（棉花花冠张开后散粉）；开花时间长短等自交不亲和（self-incompatibility,SI）11/23/202243共34页开花授粉习性对授粉方式的影响闭花受精（cleistogamy特殊的有性繁殖方式

——自交不亲和自交不亲和（self-incompatibility,SI）：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自交不育性（甘薯、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、白菜、甘蓝等）11/23/202244共34页特殊的有性繁殖方式

——自交不亲和自交黑麦：自交不亲和，异花授粉11/23/202245共34页黑麦：自交不亲和，异花授粉11/21/202211共34页

向日葵：自交不亲和，异花授粉11/23/202246共34页

向日葵：自交不亲和，异花授粉11/21/202212共34（二）作物天然异交率的测定自花授粉：天然异交率≤4%异花授粉：50%≤天然异交率≤100%常异花授粉：5%≤天然异交率<50%天然异交率=F1中显性性状个体数F1总个体数×100%(×2)11/23/202247共34页（二）作物天然异交率的测定自花授粉：天然异交率≤4%天然异交（三）有性繁殖植物的主要授粉方式自花授粉：同一朵（株）花的花粉传到同一朵（株）花的雌蕊柱头上（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）小麦大豆马铃薯烟草11/23/202248共34页（三）有性繁殖植物的主要授粉方式自花授粉：同一朵（株）花的花自花授粉——水稻11/23/202249共34页自花授粉——水稻11/21/202215共34页有性繁殖的主要授粉方式—异花授粉异花授粉：雌蕊柱头接受异株花的花粉而授粉（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）啤酒花玉米大麻白菜型油菜11/23/202250共34页有性繁殖的主要授粉方式—异花授粉异花授粉：雌蕊柱头接受异株花有性繁殖的主要授粉方式—常异花授粉常异花授粉：同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式，自花授粉为主（棉花、甘蓝型油菜、芥菜型油菜、高粱、蚕豆、粟等）高粱棉花粟11/23/202251共34页有性繁殖的主要授粉方式—常异花授粉常异花授粉：同时依靠自花授二、无性繁殖（asexualreproduction）营养体繁殖（vegetativepropagation）：利用植株营养体部分的再生能力，采取分根、扦插、压条、嫁接等方法繁殖后代的方式无融合生殖（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11/23/202252共34页二、无性繁殖（asexualreproduction）营养无融合生殖（apomixes）类型无孢子生殖（apospory）：大孢子母细胞或幼胚败育，而由胚珠体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊，最后形成种子二倍体孢子生殖（diplospory）：大孢子母细胞不经过减数分裂而进行有丝分裂直接产生二倍体胚囊，最后形成种子不定胚生殖（adventitiousembryony）：由胚珠或子房壁的二倍体细胞经有丝分裂形成胚，同时由正常胚囊中的极核发育成胚乳而形成种子（柑橘）孤雌生殖（parthenogenesis）：胚囊中的卵细胞未和精核结合，直接形成单倍体的胚。特殊情况下，胚囊中的助细胞和反足细胞也能发育为单倍体或二倍体的胚孤雄生殖（androgenesis）：进入胚囊中的精核未与卵细胞融合，直接形成单倍体的胚。（油菜中的小孢子培养技术）11/23/202253共34页无融合生殖（apomixes）类型无孢子生殖（apospor甘蓝型油菜小孢子培养流程取花蕾小孢子培养移栽继代培养11/23/202254共34页甘蓝型油菜小孢子培养流程取花蕾小孢子培养移栽继代培养11/2繁殖方式交配制度花器构造特点遗传特点主要品种类型自花授粉作物自交雌雄同花，同熟，开花时间较短，外界花粉不易侵入群体同质，个体基因型纯合，基因型与表现型相对一致，自交无害，不断自交导致纯合纯系品种杂交种异花授粉作物自由交配雌雄异株，或雌雄同株异花,或雌雄同花,花器利于异交或自交不亲和群体异质，个体基因型杂合，强制自交、近交可获得稳定后代，但导致自交衰退，杂交产生杂种优势杂交种常异花授粉作物基本自交雌雄同花异熟或雌雄蕊不等长,易接受外来花粉,异交率较高群体基本同质，个体基本纯合，杂合体分离纯系品种杂交种无性繁殖作物——群体同质，个体基因型杂合，无性繁殖产生的无性系不分离，表现型与母本相似无性系11/23/202255共34页繁殖交配制度花器构造特点遗传特点主要品种类型自花授粉作物自交第二节、自交和异交的遗传效应一、自交的遗传效应自交使纯合基因型保持不变自交使杂合基因型的后代发生性状分离自交引起后代生活力衰退11/23/202256共34页第二节、自交和异交的遗传效应一、自交的遗传效应自交使纯合基因自交各代纯合体比率计算公式一对杂合基因型n对杂合基因Xn为自交后代纯合体比例r为自交代数Xn=(1-12r)×100%Xn=(1-12r)n×100%一对杂合基因型个体自交各代分离比例及基因型纯合化的进程11/23/202257共34页自交各代纯合体比率计算公式一对杂合基因型Xn为自交后代纯合体二、异交的遗传效应异交形成杂合基因型异交增强后代的生活力11/23/202258共34页二、异交的遗传效应异交形成杂合基因型11/21/202224第三节作物的品种类型及其特点11/23/202259共34页第三节作物的品种类型及其特点11/21/202225共34一、作物品种的类型自交系品种（purelinecultivar）杂交种品种（hybridcultivar）群体品种（populationcultivar）无性系品种（clonalcultivar）11/23/202260共34页一、作物品种的类型自交系品种（purelineculti（一）、自交系品种（purelinecultivar）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合群体。包括自花授粉作物和常异花授粉作物的纯系品种和异花授粉作物的自交系11/23/202261共34页（一）、自交系品种（purelinecultivar）又自交系品种的育种特点自花授粉加单株选择的育种方法拓宽遗传变异