《作物育种学绪论》课件

作物育种学绪论作物育种学是研究利用遗传变异和环境条件改良作物品种的科学。它是农业科学的重要分支，为粮食安全和农业可持续发展提供重要的理论和技术支撑。一、作物育种学概述作物育种学是农业科学的重要组成部分，其目标是培育高产、优质、抗逆、适应性强的作物新品种。作物育种学研究作物遗传变异、育种方法和育种技术，以期提高作物产量、改善品质、增强抗逆性、提高经济效益，为粮食安全和农业可持续发展做出贡献。1.作物育种学的定义学科定义作物育种学是利用遗传学、生物学、统计学等学科的理论和方法，研究如何选育出高产、优质、抗逆、适应性强的作物新品种，并指导其生产实践的科学。核心目标通过遗传改良，不断提高作物产量、品质、抗性、适应性和经济性等重要性状，满足人类对粮食、饲料、纤维、油料等需求。2.作物育种学的研究对象作物作物是人类赖以生存和发展的物质基础，是重要的经济作物。种子种子是作物的繁殖材料，承载着作物遗传物质。栽培方法栽培方法包括育种、栽培管理、收获和储存等环节。生产环境生产环境包括气候、土壤、病虫害等因素。3.作物育种学的研究内容作物品种改良通过选育优良品种，提高作物产量和品质。栽培技术研究最佳种植、管理和收获方法，提高作物产量和经济效益。病虫害防治研究作物病虫害的发生机制，开发有效的防治方法，降低病虫害造成的损失。生理和生态特性研究作物的生长发育、光合作用、水分利用等生理过程，以及环境因素对作物生长和产量的影响。4.作物育种学的研究方法观察与描述对作物性状进行仔细观察，记录数据，描述性状特征。遗传分析利用遗传学原理，分析作物性状的遗传规律，确定优良基因。田间试验通过设计不同的试验，比较不同品种或处理方式对作物性状的影响。统计分析对试验数据进行统计分析，验证假设，得出科学结论。二、遗传学基础作物育种学以遗传学原理为基础，通过科学的选育方法，创造出高产、优质、抗病、抗逆等优良品种。1.细胞的结构和功能1细胞壁保护细胞、维持细胞形状，是植物细胞特有的结构。2细胞膜控制物质进出细胞，维持细胞内部环境稳定。3细胞质细胞质是细胞生命活动的场所，包括各种细胞器。4细胞核细胞核是遗传物质的储存和复制场所，控制细胞的生命活动。2.DNA和染色体脱氧核糖核酸DNA是遗传信息的载体，包含着生物体的全部遗传信息，决定了生物体的性状。染色体染色体是DNA与蛋白质的复合体，在细胞分裂时高度浓缩，可以观察到。染色体组每个物种都有固定的染色体数目，称为染色体组，在物种的遗传和进化中起着重要作用。3.基因表达和调控基因表达基因表达是指基因遗传信息从DNA到蛋白质的传递过程，它涉及基因转录和翻译。基因调控基因调控是指通过控制基因表达的启动、速度和终止来调节细胞和个体的生长发育以及对环境的反应。例如，植物的光周期反应调控了开花时间。4.遗传变异基因突变基因突变是遗传变异的主要来源，会导致新的性状出现。染色体变异染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异。基因重组基因重组是通过有性生殖过程中，亲本基因的重新组合产生新的基因型。基因漂变基因漂变是指由于随机因素导致种群中基因频率发生变化。三、作物育种的目标与原则作物育种的目标是培育出产量高、品质优、抗逆性强、适应性广的优良品种，以满足人们日益增长的粮食和经济作物需求。作物育种遵循一定的原则，包括遗传多样性、目标性、适应性、经济性、安全性等，以保证育种工作的科学性和有效性。作物育种的主要目标提高产量作物育种的目标是培育高产、优质、抗病虫害、适应性强的新品种，以满足不断增长的粮食需求。改善品质育种家致力于提高作物产量，同时改进作物的品质，例如增加营养价值、提升口感、增强耐储存性等。增强抗逆性现代育种工作重点关注抗病虫害、抗旱、耐盐碱等抗逆性状的改良，以提高作物对环境的适应能力。适应环境育种家根据不同的种植环境，培育出适应当地气候、土壤等条件的作物品种。2.作物育种的基本原则11.遗传多样性原则遗传多样性是作物育种的基础，需要收集和保存大量遗传资源，确保育种材料的遗传多样性。22.优良性状积累原则通过杂交、选择等手段，将优良性状积累到一个品种中，不断提高作物的产量、品质和抗性。33.环境适应性原则育种目标需要考虑当地环境条件，培育出适应当地气候、土壤和病虫害等环境条件的优良品种。44.经济效益原则作物育种的目标是提高经济效益，培育出具有高产、优质、抗病、抗逆等特点的优良品种，为农业生产创造经济效益。四、作物品种选育的基本方法作物品种选育是作物育种学中最基本的研究方法。通过选择和改良，可使作物品种具有更高的产量、品质、抗逆性和适应性，满足人类对粮食和经济作物的需求。1.单株选择11单株选择是作物育种中最古老、最基本的方法之一。它是在群体中选择优良单株，然后进行繁殖，以期获得优良品种的方法。22单株选择方法简单易行，不需要特殊的设备和技术，适合于大多数作物。它能快速提高作物的产量和品质，尤其适用于自花授粉作物和无性繁殖作物。33单株选择方法存在着一定的局限性，如选择的效率较低，容易造成近交衰退，需要大量的试验田，才能保证选择的可靠性。44单株选择方法一般适用于杂交育种中，作为最初选择材料的方法，为后期杂交育种提供优良亲本。2.人工杂交育种杂交育种通过人工控制授粉，将两个或多个优良品种的基因组合在一起，培育出具有优良性状的新品种。杂种优势杂交后代通常表现出比亲本更强健、产量更高的现象，这称为杂种优势。培育步骤选择优良亲本，进行杂交，筛选出具有优良性状的杂交组合，然后进行大量的繁殖和推广。应用范围广泛应用于各种作物，如水稻、小麦、玉米、大豆等，提高了作物的产量和品质。3.诱变育种诱变育种诱变育种是指利用物理或化学因素诱导生物发生基因突变，从而获得优良品种。物理诱变物理诱变常用的方法有射线照射，例如X射线、γ射线和快中子等。化学诱变化学诱变常用的方法是用化学物质处理种子或幼苗，例如亚硝酸、乙烯亚胺和硫酸二乙酯等。优点可以打破现有基因型，创造新的变异提高育种效率，缩短育种周期4.亲缘选择亲缘选择概述亲缘选择是指选择与目标品种具有亲缘关系的优良品种，以利用其优良基因进行育种。亲缘选择可以提高后代的遗传稳定性，并减少育种周期。亲缘选择方法回交选择复交选择近缘杂交选择五、作物品种审定与推广新品种审定和推广是作物育种的最终目标。审定是为了确保新品种的优良性，推广是为了将新品种推广到生产中。新品种审定的程序田间试验进行多点、多年、多因素试验，验证新品种的适应性和稳定性。品质鉴定检验新品种的产量、品质、抗性等指标，确保其符合生产要求。专家评审由专家组对新品种的各项指标进行综合评价，评定其是否符合标准。新品种的生产推广种子生产经过审定合格的新品种需要进行大规模种子生产，确保其数量和质量满足市场需求。示范推广将新品种推广给农民种植，进行示范种植，并提供技术指导，让农民了解新品种的优良特性和种植方法。市场推广通过各种渠道宣传推广新品种，让更多人了解和认可新品种，促进其销售和应用。作物育种新技术近年来，作物育种技术不断发展，涌现出一批新的育种方法，极大地提高了作物育种效率。这些新技术包括分子标记辅助选择、基因工程、染色体工程、远缘杂交等。分子标记技术1DNA标记分子标记是DNA片段，它们在个体之间存在差异。2基因定位分子标记可以用于定位和识别基因，这对于育种非常重要。3优良基因的筛选分子标记可以用来筛选具有优良基因的品种，例如高产、抗病品种。4加速育种进程分子标记技术可以帮助育种家更快速地选育出优良品种。2.基因工程技术基因转移基因工程利用限制性内切酶、连接酶和载体等技术将目标基因转移到受体生物中，改变其遗传性状。抗逆性基因工程可以赋予作物抗病虫害、耐除草剂等抗逆性，提高作物产量和品质，并减少农药使用。营养价值通过基因工程技术，可以提高作物的营养价值，例如提高蛋白质含量或维生素含量。应用范围基因工程技术在作物育种中有着广泛的应用，例如培育抗虫棉、抗除草剂大豆、高产水稻等。3.染色体工程技术染色体工程染色体工程是指利用生物技术手段，对植物的染色体进行改造，从而培育出具有优良性状的作物品种。操作方法染色体工程的主要方法包括染色体加倍、染色体断裂与融合、染色体易位等。4.远缘杂交技术克服远缘杂交不亲和性远缘杂交是指不同物种或属之间进行杂交。由于亲缘关系较远，亲本之间存在生殖隔离，导致杂交不亲和，难以获得杂交后代。克服远缘杂