育种学总论第0章绪论2课件

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教学网站：作物育种学总论国家油菜工程中心4/8/20231主要内容及考核方式包括绪论及19章，共32个授课学时考试成绩（80%）：期末考试，总分100分平时成绩（20%）：出勤(10%)，作业(10%)作业：结合作物育种学某一专题，查阅相关中英文文献，写一篇综述（包括摘要、正文及相关参考文献；严禁抄袭）。注明姓名、学号、班级等个人信息4/8/20232主要参考文献植物育种的现代基础（P.B.Vos主编，刘秉华等译，农业出版社）作物育种学（西北农学院主编，1981，农业出版社）植物遗传育种学（1988，蔡旭主编，科学出版社）作物育种学总论（1994，潘家驹主编，农业出版社）作物育种学总论（2003，张天真主编，中国农业出版社）作物育种原理（2009，杨光圣、员海燕主编，科学出版社）4/8/20233人口增长与粮食短缺111.11.21.311.441.57197019801990200020102020年度发展中国家发达国家（十亿）人口（十亿）4/8/2023550%以上的食物来源于几种禾谷类作物；40%以上来源于水稻和小麦4/8/20236农业环境污染农业自身污染：农药、化肥、农业废弃物、畜禽粪便外源污染：工业污染排放、城市垃圾当前以及未来相当长一段时间内，我国农业环境污染的加剧将制约粮食生产能力和品质的提高，威胁粮食安全4/8/20237应对挑战的解决途径发展作物生产，提高农作物生产水平作物育种学作物遗传改良作物栽培学作物生长条件的改善4/8/20239绪论第一节作物进化与遗传改良第二节作物育种学的发展第三节作物育种的成就与展望4/8/202310第一节：作物进化与遗传改良一、作物品种的概念及特点二、自然进化与人工进化三、遗传改良在作物生产发展中的作用4/8/202311品种包括纯系品种、杂种品种、综合品种、无性系品种等品种是重要的农业生产资料品种不是植物分类的单位品种具有区域性品种具有时间性经过省级或国家农作物品种审定委员会审定后，新品系才能取得品种资格4/8/202313作物进化：从野生植物演变成现有的各种作物（栽培植物）的过程，其决定于三个因素（遗传、变异、选择），它包含自然进化和人工进化。自然进化：发生了变异的植物，经过自然选择过程，适应自然条件的保留下来，不适应的就被淘汰掉。这种进化过程为自然进化过程（自然变异和自然选择的进化）。人工进化：人类为发展生产的需要，人工创造变异并进行人工选择的进化，其中也包括有意识地利用自然变异及自然选择的作用。二、自然进化与人工进化4/8/202314自然进化与人工进化的区别人类选择所需要的变异，并使其后代得到发展，其中大部分与自然进化相一致更适于生产人工选择迅速人工进化利于个体生存和繁殖后代的变异逐代得到积累加强，不利的变异逐代淘汰，从而形成新物种、变种、类型以及对其所处环境条件的适应性更适应环境自然选择缓慢自然进化选择产物特点取决方向速度作用4/8/202315世界主要农作物单产的变化图4/8/202317一、作物育种学的性质和任务1作物育种学的概念2作物育种学的任务二、作物育种学的主要内容三、常规育种的技术特点四、作物育种学的发展与分子育种的兴起1作物育种学的发展2分子育种的兴起第二节作物育种学的发展4/8/2023181作物育种学的概念：研究选育和繁殖农作物优良品种的理论与方法的科学,是作物人工进化的科学，是一门以遗传学、进化论为主要基础的综合性应用基础科学。一、作物育种学的性质和任务4/8/202319植物病理学农业昆虫学植物生理学生物化学植物生态学种子学统计学土壤学植物营养学植物学遗传学性状鉴定亲缘关系抗病虫机理性状表达的生理生化基础田间试验设计与生物统计品种生态区划抗逆性基因型与环境性状遗传规律种子标准化农产品加工作物品质生物技术方法与技术革新作物育种学作物栽培学农业气象学品种栽培管理种子学生物技术农产品加工种子学生物技术植物生态学农产品加工种子学生物技术作物栽培学农业气象学植物生态学农产品加工种子学生物技术植物病理学农业昆虫学作物栽培学农业气象学植物生态学农产品加工种子学生物技术植物生理学生物化学植物病理学农业昆虫学作物栽培学农业气象学植物生态学农产品加工种子学生物技术遗传学植物生理学生物化学植物病理学农业昆虫学作物栽培学农业气象学植物生态学农产品加工种子学生物技术植物学遗传学植物生理学生物化学植物病理学农业昆虫学作物栽培学农业气象学植物生态学农产品加工种子学生物技术土壤学植物营养学植物学遗传学植物生理学生物化学植物病理学农业昆虫学作物栽培学农业气象学植物生态学农产品加工种子学生物技术统计学土壤学植物营养学植物学遗传学植物生理学生物化学植物病理学农业昆虫学作物栽培学农业气象学植物生态学农产品加工种子学生物技术4/8/2023212作物育种学的任务发掘、研究和利用各有关作物种质资源；选育适于该地区生产发展需要的高产、稳产、优质、抗逆、熟期适当和适应性强的优良品种、杂交种以及新作物；提供数量多、质量好、成本低的生产用种；并在推广新品种的过程中，不断地保持和提高其种性，实现生产用种良种化和种子质量标准化，实现农业生产的持续稳定发展。4/8/202322二、作物育种学的主要内容1.育种目标的制订及实现目标的相应策略2.种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新3.选择的理论与方法，人工创造变异的途径、方法及技术4.杂种优势利用的途径与方法5.目标性状的遗传、鉴定及选育方法6.作物育种各阶段的田间试验技术7.新品种的审定推广和种子生产4/8/202323四、作物育种学的发展与分子育种的兴起4/8/2023251、作物育种学的发展初级阶段：凭借经验和技巧进行选择早期作物育种理论的探索：作物育种学成为一门具有系统理论与科学方法的应用科学现代作物育种：开辟了一些育种新途径和新技术分子育种：基因工程与分子标记技术的应用4/8/202326野生一粒小麦和栽培普通小麦4/8/202329多年生野生大麦和栽培大麦4/8/202330作物育种理论的探索作物育种（Hayes&Garber,1927）美国植物育种的科学基础（Vavilov,1935）前苏联植物育种方法（Hayes&Immer,1942,1955）美国作物育种原理（Allard,1960）美国中国作物育种学（王绶，1936）作物育种学总论（沈学年，1948）植物遗传育种学（蔡旭主编，1976、1988）作物育种学（西北农学院主编，1981）作物育种学总论（潘家驹主编，1994）作物育种学总论（张天真主编，2003）4/8/2023312分子育种的兴起1953年Watson&Crick发现脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构，开创了分子生物学的新时代1973年Berg成功实现DNA重组，分子生物学走向应用植物分子标记和转基因技术的成熟使得分子育种成为可能目前，利用分子标记和基因工程技术对农作物进行改造已成为一个研究热点4/8/202332基因工程技术的优点源于生物的有利基因在人、动物、植物和微生物内可随意进行交换基因工程可以获得生物的定向变异基因工程转移个别目的基因，对作物品种改良的速度快4/8/202333分子标记辅助选择的优点利用与目标基因紧密连锁的分子标记快速有效地选择含有目标基因的单株（前景选择）；进行全基因组选择，从而快速选出与轮回亲本基因型接近的单株，减少回交和测交次数，缩短育种周期（背景选择）；不受季节、空间的限制；4/8/202334第三节作物育种的成就与展望一、近（现）代育种的成就（一）农作物新品种的选育与推广（二）作物种质资源的研究与利用（三）作物育种新方法：杂种优势利用（四）生物技术在育种中的应用二、作物育种工作的展望4/8/202335（一）农作物新品种的选育与推广1第一次绿色革命20世纪60年代中期在发展中国家兴起，以采用农作物高产良种为中心的一场技术革命，其主要内容是大规模地推广矮秆、半矮秆、抗倒伏、产量高、适应性广的小麦和水稻等作物优良品种，并配合灌溉、施肥等技术的改进。这一农业技术革命使农业取得了革命性的进展，因而被誉为“绿色革命”。4/8/202336

墨西哥从1960年推广半矮秆小麦，在短短3年时间达到了占种植面积的95%，总产接近200万吨，比1944年提高5倍，并部分出口。印度实施绿色革命发展战略，1966年从墨西哥引进高产小麦新品种，同时增加了化肥、灌溉、农机等投入，至1980年促使粮食总产量从7235万吨增到1.5亿吨，翻了一番，由粮食进口国变为粮食出口国。绿色革命的成就4/8/202337绿色革命矮化的水稻和小麦的优点：耐肥、抗倒伏、提高了收获指数，显著增加了作物的产量；而且也有利于机械化收获。

NormanBorlaug1970NobelPeacePrize

4/8/202338水稻绿色革命基因sd1小麦绿色革命基因Rht-B1b和Rht-D1b赤霉素的生物合成途径和信号转导途径相关(Hedden,2003)低脚乌尖乌尖Calrose76Calrose绿色革命4/8/2023392第二次绿色革命杂种优势在水稻、玉米、油菜等作物中的利用4/8/202340（二）作物种质资源的研究与利用作物种质资源的收集作物种质资源的研究与利用4/8/202341作物种质资源的收集1996年，全世界已建立1300多座种质库，收集保存的作物种质资源达610万份（含部分重复）2004年，中国收集保存达37万份，仅次于美国()4/8/2023422个10个32个()4/8/202343国家种质库贮存的作物种质资源(卢新雄和陈晓玲，2003)作物Crop份数No.ofaccessions物种数No.ofspecies作物Crop份数No.ofaccessions物种数No.ofspecies水稻Rice6783120蔬菜Vegetable29186132小麦及近缘植物Wheat&relativePlants40973134油菜Rape599613芝麻Sesame44631大麦Barley181321蓖麻Castor-oilplant18871花生Peanut607816红花Safflower23782燕麦Oat32053苏籽Perillaseed4711荞麦Buckwheat25823向日葵Sunflower25972玉米Maize169391烟草Tobacco320822高粱Sorghum170531棉花Cotton676819粟类Millet271278西瓜Watermelon9921黍稷Prosomillet79651甜瓜Muskmelon9621大豆Soybean307294绿肥Greenmanure66371食用豆Foodlegumina2589816甜菜Beet12431麻类Fibrecrop44737其它Others14598牧草Herbage3512387合计Total334770712*4/8/202344花椰菜结球甘蓝球茎甘蓝羽衣甘蓝青花菜4/8/202345作物种质资源的研究与利用初步特性鉴定与整理遗传多样性分析与核心种质构建作物种质资源利用与创新研究：

常规杂交与回交育种；群体改良与轮回选择；远缘杂交；植物细胞融合；植物基因工程；诱变(神七等)4/8/202346（三）作物育种新方法：杂种优势利用4/8/202347杂交玉米的研究1876-1882年Beal开展玉米品种间杂交1900-1908年East&Shull培育玉米自交系和单交种1916-1918年Jones培育出双交种，为杂交种子生产开辟了新途径1920-1925HenryWallace培育出有名的玉米杂交种Coppercross4/8/202348杂交水稻的研究1964年，袁隆平在安江农校发现水稻雄性不育株，杂交水稻研究迈开第一步；1970年，李必湖在海南发现“野败”雄性不育，为籼型杂交稻“三系”配套奠定基础；1973年，石明松在湖北仙桃发现“农垦58S”光敏不育系，为杂交稻由“三系”向“两系”过渡创造了条件。4/8/202349

中国是世界上第一个成功地利用水稻杂种优势的国家。杂交水稻的培育成功及其大面积应用是水稻育种史上一个划时代的里程碑，它不仅大幅度提高水稻产量，而且丰富了水稻遗传育种和高产栽培的理论与实践。它的发展历程，从育种方法上来说，由三系法到两系法，最后可能到一系法,程序上由繁到简。从提高杂种优势水平来说，从品种间杂种优势利用到亚种间杂种优势利用，最后到远缘杂种优势利用，优势将会越来越强。4/8/2023504/8/202351汕优63（珍汕97A/明恢63）：1984-2003年推广面积达9亿多亩，谢华安1982年育成，被誉为杂交水稻之母。4/8/2023524/8/202353杂交稻三系两系一系？无融合生殖（一系）无融合生殖是以种子的形式进行无性生殖，它可以使世代更迭，但不改变基因，后代遗传结构与母本相同。因此，通过这种生殖方式，可以将杂种一代的优势固定下来。4/8/202354杂交油菜的