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1第六章农作物育种与种子生产第一节良种在生产中的作用2一、品种的概念：品种是经人工选择培育，在遗传上相对纯合稳定，在形态特征和生物学特性上相对一致，并作为生产资料在农业生产中应用的作物类型。优良品种应该是高产、稳产、优质、抗逆的。但是，这些标准都是相对的，是在一定区域、一定时间及一定的生产条件下来评价的。没有一个优良品种可以适应一切地区，也没有一个优良品种可以长时间地推广下去。3二、优良品种的作用4（一）提高单位面积产量世界主要作物单产变化图特别是矮秆品种和抗病品种的育成和推广，增产效果极为明显，一般比当时栽培的品种增产20%～30%，高的可达50%，甚至成倍增长。5墨西哥杂交高粱种植田67（二）改进品质优质良种的产品品质显然较优，例如谷类作物籽粒蛋白质含量及组分。油料作物籽粒的含油量、纤维作物的纤维品质性状等，都更符合经济发展的要求。蛋白质含量对饼干品质的影响8（三）增强抗逆性抗逆性是指对病虫害、不良气候条件，如干旱、涝渍、高温、寒害，还有土壤盐碱等的耐、抗性。抗逆性是优良品种不可缺少的品质。比如抗锈病的小麦品种，抗枯、黄萎病、抗棉铃虫的棉花品种，抗寒的苹果、梨品种等等。9（四）扩大栽培面积优良品种一般具有较广的适应性，可使栽培区域扩大。比如采用了抗寒、早熟的优良粳稻品种，并配合相应的栽培管理措施，使我国的水稻栽培区大大地向北方扩展，并形成了我国北方水稻的高产区。10（五）有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高优良品种在生产上的作用，还表现在随着生产的发展，推进了机械化田间管理、收获等操作而在株型、成熟期等方面的改进。再如为满足复种，对作物有不同生育期的要求，同一作物就应有不同生育期的几个品种来满足广大地区。11第二节引种把外国、外地的品种北京种植12从外国或外地引入种子、苗木或营养体，通过试种，在当地推广种植或作为育种材料，称为引种。印度水稻品种莫洛可引到北京种植，9月18日尚未抽穗。前面是当地品种。13一、引种的原理一个品种从分布地区引入新的地区栽种，如果引入地与原产地自然条件差异不大，或这个品种的适应性广，能在新环境下正常生长发育并开花结果，称简单引种。如果简单引种不行，还需要通过改变遗传性才能适应新环境，就叫驯化引种。14引种成败的关键在于引种地区与原产地生态条件差异的大小引种时要考虑的生态条件包括气温、日照、纬度、海拔高度、土壤、植被、雨量分布、栽培管理水平等。气温和日照长度是决定性因素，而纬度和海拔高度与气温和日照有着密切的关系。[海拔每升高100m，温度降低0.6℃，相当于纬度增加1度15说引种的一般原则：按照生态条件选择相适宜的品种。1617低温长日性作物冬播区的春性品种引到春播区作春播用，有的可以适应，而且由于春播区的日照长或强，往往表现早熟，粒重提高，甚至比原产地还长得好。比如长江流域的蚕豆、小麦品种引到西藏春播，表现良好。低温长日性作物春播区的春性品种引到冬播区冬播，有的因春季的光照不能满足而表现迟熟，结实不好．有的容易遭受冻害。18原产高纬度地区的品种，引到低纬度地区种植，造成了生育期延长，有的作物甚至不能抽穗开花。原产低纬度地区的品种，引到高纬度地区，由于温度、日照条件能很快满足，表现生长期缩短。低温长日性作物冬播区的春性品种引到春播区作春播用，有的可以适应，往往表现早熟，粒重提高。低温长日性作物春播区的春性品种引到冬播区冬播，表现迟熟，结实不好，有的容易遭受冻害。(一)低温长日性植物引种规律请注意由于高海拔地区的冬作物品种偏冬性，引到平原地区往往不能适应。而平原地区的冬作物品种引到高海拔地区春播，则有适应的可能。二、引种的规律19(二)高温短日性作物的引种规律原产高纬度地区（如我国东北、华北、西北）的高温短日性作物，向低纬度引种时，往往缩短生育期，提早成熟，造成植株、穗子和籽粒变小。原产低纬度地区的高温短日性作物品种，春播品种引到高纬度地区则往往表现迟熟，营养器官变大，影响产量。夏、秋播品种引至高纬度地区，往往延迟成熟，植株、穗子可能长得较大。另外，引种也与植物对环境反应的敏感度有关。有些品种对环境变化的反应比较敏感，引种的范围就比较窄，而有些作物适应性较广，引种范围可以较宽。分析各种植物，都有中心产区，向心引种成功的可能性大于离心引种。20一、育种目标育种目标就是对所要育成品种的要求，是选育新品种的设计蓝图。这是根据当地、当时推广品种的不足，或当地自然、耕作栽培及经济条件对新品种的要求而提出的。第三节良种选育第三节良种选育21制订育种目标的一般原则育种目标是在一个地区的自然条件、耕作栽培及经济条件下，对所要选育的、适于生产发展的新品种所应具备的性状。育种目标是指一个地区在一定时期内，育种工作的方向和要求。所以，制订育种目标必须依据的原则是：预见性、针对性、可行性及品种的合理组配。221．要有预见性，必须有一定的预见性或称超前性，以适应经济和生产发展对品种的要求。2．要有针对性，针对当地现有品种有待提高和改进的主要性状。一个新品种不可能在所有方面都有突破。3．要有可行性，育种目标要明确、具体，要有明确的性状指标。4．合理组配品种，在同一地区范围内，要选育出适应面较大的主栽品种，也还要有适应特殊条件，满足多种需求的搭配品种。23二、育种的主要方法选择育种系统育种杂交育种人工诱变育种倍性育种分子育种培育新品种的方法芽变利用24（一）选择育种作物品种在种植中，常会发生自然变异，选择就是在这些自然变异中选优去劣，选取符合需要的类型。25选择的基本方法：混合选择是从作物原始群体或杂交群体中，根据育种目标选出一批优良个体，采用混合脱粒、保存、播种、比较、鉴定的方法，也分一次和多次混合选择法。单株选择法需要的时间长、投入人力物力较多，但选择效果好，而混合选择虽然简便易行，却效果较差。26原始品种群体株行比较试验品系比较试验区域试验生产试验种子田大田大面积推广选择优良单株当选各单株的种子分别脱粒各株种子分别种植成行（系）以原品种为对照行，选择优良株行（系）当选的各株行（系）的种子分别脱粒各系种子分别种于小区，设对照小区，进行有重复的试验，选择优系当选品系的种子各系同时进行区试，试种和繁殖经审定合格的品系成为品种图1选择育种示意图——单株选择27原始品种群体混选群体原始品种群体繁殖种子大面积推广选择优良而一致的个体，混合脱粒经混选混合脱粒的种混选的改良群体与原品种比较试验经比较确比原品种优越的混选群体的种子所繁殖的优质种子图1-1选择育种程序——混合选择2829（二）杂交育种杂交育种是通过遗传性不同的亲本之间进行杂交，创造新变异，获得杂种，然后对杂种加以培育选择，创造新品种的方法。杂交育种是国内外应用最广泛而且是最有成效的育种力法。30杂交育种根据亲本间亲缘关系的远近，又分为品种间的杂交和远缘杂交两种方法。远缘杂交由于亲缘关系远，杂交有较大难度，但也育出了一批特点突出的新品种，如小黑麦、小冰麦等。X？31高梁×甘蔗育成的高粱蔗（粮糖双丰收）32单交种ו进行品种间杂交育种，首先要选配亲本，亲本的优缺点要尽可能互补。•杂交的方式分力单交、复交和回交等。•杂种后代要进一步栽培选育，要保证有足够数量的群体，经过几年严格的选育、鉴定和评比，最后育成符合育种目标的新品种。33（三）人工诱变育种选择育种、杂交育种都是利用现有材料的优良性状，使优良性状叠加强化或重新组合，而创造的新品种。诱变育种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或获得新种质资源的方法。我国从1958年开始辐射育种工作以来，育成推广的品种很多，其中水稻、小麦最多，其它还有棉花、苹果、梨等涉及二三十个不同作物的几百个品种。34我国的诱变育种：始于1960年，至1989年，29个不同作物育成325个推广品种，总推广面积1.4亿亩，其中小麦品种山农辐63，曾达到1300万亩；鲁棉1号达3000万亩以上。35诱变育种的特点（1）提高突变率，扩大突变谱（2）改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难（3）性状稳定快，育种年限短（4）诱发突变的方向和性质尚难掌握36（1）物理诱变表7-1诱变育种中常用的诱变源诱变源种类方式作用非电离辐射紫外线其能量较低，穿透力不强，多用于照射花粉、孢子或组织培养中产生的愈伤组织等X射线电磁辐射穿透力较强，在被照射物质中引起电离电离辐射γ射线电磁波对组织有很强的穿透力，通过与物质的相互作用传递能量α粒子电离、内照射由放射性同位素在衰变中产生，有很高的质量和电荷量，电离力强、穿透力弱。由于它产生的电离很密集，所以诱发染色体断裂的能力很强β射线射线束、内照射放射性同位素32P、35S进入组织和细胞后，对植物产生诱变作用带电粒子质子质子束在介质中几乎是以直线穿透进入组织，能产生明显的生物效应，是新的诱变因素粒子辐射不带电粒子中子粒子为热中子、慢中子、中能中子、快中子、超快中子。中子的诱变力比X、γ、β射线强37contrastmutant辐射诱导的大麦芒的突变contrastmutant辐射诱导的大麦株高的突变38（2）化学诱变化学诱变剂指能和生物体的遗传物质发生作用，并能改变其结构，使后代产生遗传性变异的化学物质。1943年：Auerbach，Robson发现第一个诱变剂-芥子气1948年：Gustafsson利用芥子气诱发获得大麦突变体。1967年：Nilan用硫酸二乙酯（DES）处理大麦种子育成了矮秆、高产品种Luther目前较公认的最有效和应用较多的烷化剂和叠氮化物两大类。烷化剂中仍以甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯和乙烯亚胺等类型的化合物应用较多，叠氮化物则以叠氮化钠研究和应用较多。39（3）航天育种（或称太空育种），是将种子搭乘返回式卫星，在太空中主要通过辐射诱变，培育新品种。辐射诱变育种的缺点，比如说诱发突变的方向和性质难掌握，难以在同一批处理中、在同一突变体中出现多个理想性状的变异。404142重达300公斤的太空南瓜43辐射诱变产生的苹果红果皮突变体对照contrast突变体mutantcontrastmutantcontrastmutant大麦抗雪腐病突变柑桔的无籽突变板栗的一蓬多籽突变44太空蔬菜45太空蔬菜46太空椒47（四）倍性育种生物体的倍数性就是生物体细胞核内含有的相同染色体组的数目。多倍体往往表现出生活力高，代谢旺盛，植株较大，品质较好等。因而人工诱导多倍体就是现代品种改良的重要途径之一。48概念：倍性育种是以人工诱发植物染色体数目发生变异后所产生的遗传效应为根据的育种技术，包括多倍体育种、单倍体育种。49器官的巨型性5051T.monococcumT.searsii?WildwheatspeciesT.turgidumT.tauschiiT.aestivumEmmerwheatbreadwheatAABBAABBDDAABBDD52八倍体小黑麦培育过程53单倍体育种，植物自然产生单倍体的频率很低，常要以人工诱导获得。比如通过花药（粉）培养获得单倍体，这是目前人工获得单倍体最有效的方法。诱导获得的单倍体，通过人工染色体加倍，使植株恢复正常育性，只需一个世代就可以获得纯合的二倍体，迅速得到稳定的新品种，这就是单倍体育种。因此，加速育种材料的纯合，提高选择效果，缩短育种年限，节省人力、物力，这就是单倍体育种的优点。已经育出了京花1号、花培1号、云花1号、豫花1号等20多个小麦品种，还有一批水稻、烟草、玉米品种。54花药离体培养55单倍体育种程序材料采集接种培养诱导愈伤组织获得再生植株染色体加倍幼苗培育和品种选择56（五）选择优良芽变，培育新品种无性繁殖作物的天然变异较多，在芽的分生组织细胞发生的突变称为芽变。选择优良芽变是无性系品种育种的有效方法，而淘汰不良芽变则是无性系品种繁殖、保纯的必要措施。5758（六）基因工程育种近年来，生物技术发展非常快，例如其中重组DNA技术（基因工程），就是采用工程设计的方法，将目的基因分离出来并通过适当的载体导入受体细胞核中，使目的