育種對人類社會發(fā)展帶來的重要作用

1、育種對人類社會發(fā)展帶來的重要作用1、 育種學(xué)的地位在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高糧食生產(chǎn)水平，實施“糧食安全”策略，主要是通過作物育種學(xué)科研究來實現(xiàn)的。通過作物的遺傳改良，選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的農(nóng)作物優(yōu)良品種，提高單位面積的產(chǎn)量和效益。聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）在2002年的報告中指出，今后國際糧食總產(chǎn)量增長的20%可依靠面積的增加，而80%將依賴于單產(chǎn)水平的提高。單產(chǎn)提高的60%80%將來源于良種的科技進步。2、 什么是育種學(xué)自然界育種學(xué)是研究選育和繁育優(yōu)良品種的理論與方法的科學(xué)遺傳特性人工選擇變異人工創(chuàng)造新品種或物種示意圖3、 人工進化與自然進化的區(qū)別 生物的進化分為自然進化和人工進化。它們的動力

2、取決于三個基本要素，即變異、遺傳和選擇。遺傳和變異是進化的內(nèi)因和基礎(chǔ)，選擇決定進化的發(fā)展方向。從這個意義上講，作物育種學(xué)就是人工進化的科學(xué)。自然進化人工進化自然條件下發(fā)生的自然變異經(jīng)自然選擇的進化人們按照自身生產(chǎn)生活的需要，通過人工創(chuàng)造變異，在人為干預(yù)下進行選擇的結(jié)果進展緩慢進展迅速無意識的選擇有意識地按照人類的需要而進行的選擇4、 歷史上育種學(xué)對人類的重要作用時間人物事件影響1865年孟德爾豌豆雜交試驗為現(xiàn)代育種奠定了科學(xué)理論基礎(chǔ)，從而使作物育種有了突飛猛進的發(fā)展1903年約翰生區(qū)分了環(huán)境變異和遺傳變異，同時提出群體和純系的概念由此發(fā)展而來的系統(tǒng)育種，在新品種選育和良種繁育過程中發(fā)揮了巨大作

3、用1909年舒爾提出雜種優(yōu)勢在農(nóng)作物上已經(jīng)廣泛地利用了雜種優(yōu)勢，這已成為當(dāng)代最有成效的育種方法之一1927年穆勒利用X射線誘發(fā)果蠅突變奠定了誘變育種基礎(chǔ)1937年布萊克斯里利用秋水仙素誘導(dǎo)植物多倍體奠定了作物多倍體育種的理論基礎(chǔ)1964年古哈從毛葉曼陀羅的花藥培養(yǎng)中獲得了單倍體植株開始了以花藥培養(yǎng)為手段的單倍體育種1953年瓦特森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)分子育種誕生了，使人類多年來夢寐以求的定向變異變成了現(xiàn)實植物性狀5、 主要育種目標(biāo)1、產(chǎn)量性狀人類主要育種目標(biāo)1、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)2、品質(zhì)性狀2、優(yōu)質(zhì)3、適應(yīng)性3、適應(yīng)性強4、對病蟲害和除草劑的抗耐性4、抗病蟲害和除草劑5、成熟期6、適于機械

4、化生產(chǎn)5、不同成熟期6、對機械化生產(chǎn)的適宜性6、 優(yōu)良品種在發(fā)展作物生產(chǎn)中的重要作用（一）、提高單位面積產(chǎn)量。1. 中國糧食作物品種平均 67年更換1次，一般新品種可比老品種增產(chǎn)15左右。2. 19491984年間中國主要糧食作物單產(chǎn)增加1倍多,估計3040可歸功于育種。3. 美國D.N.達維克1977年在 3種密度條件下比較3050年代雙交種、6070年代單交種的玉米產(chǎn)量，表明50年間增長了5760。4. 國際玉米小麥改良中心從60年代起育成的一大批豐產(chǎn)、抗倒、適應(yīng)性廣、收獲指數(shù)高的半矮稈春性小麥品種，對南亞、中東等地區(qū)的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起了很大作用。2011年9月19日，袁隆平的“百畝片”試驗田畝

5、產(chǎn)首次突破900公斤（2） 、改進產(chǎn)品品質(zhì)。1、 谷類提供人類食物熱量的70，但其蛋白質(zhì)的含量較低。自50年代發(fā)現(xiàn)冬小麥高蛋白基因和60年代初發(fā)現(xiàn)玉米高賴氨酸突變體奧派克2（簡稱O2)之后，品質(zhì)育種進展較快。2、 一些產(chǎn)量不低于原有推廣種而蛋白質(zhì)含量提高12的冬小麥品種已在美國推廣。國際玉米小麥改良中心也育成了帶O2高賴氨酸基因和硬質(zhì)胚乳的玉米改良群體。3、 在油料作物方面，近50年內(nèi)蘇聯(lián)通過輪回選擇，已將向日葵含油量從30提高到50左右。加拿大則在油菜低芥酸和低硫葡萄糖苷育種方面取得成功。 有著優(yōu)良品質(zhì)的葡萄（3） 、保證穩(wěn)產(chǎn)性和產(chǎn)品品質(zhì)，增加抗性。1、 抗寒或早熟育種已使作物分布逐漸向高緯

6、度和高海拔地區(qū)擴展。2、 1950年以前，中國西藏主要農(nóng)區(qū)在海拔3200米以上不種冬小麥。50年代引入冬性較強的“肥麥”以后，已很快發(fā)展成為春、冬麥兼種的地區(qū)。3、 超早熟大豆品種的育成，使黑龍江北部高于10的年活動積溫1800以上的地區(qū)可種植大豆。耐旱作物和耐旱品種的選育，則為半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步增長作出了貢獻。4、 1950年以前，中國西藏主要農(nóng)區(qū)在海拔3200米以上不種冬小麥。50年代引入冬性較強的“肥麥”以后，已很快發(fā)展成為春、冬麥兼種的地區(qū)。（4） 、擴大高產(chǎn)作物種植面積，提高生產(chǎn)效率。1、 選育株矮稈壯、穗層整齊、成熟一致、不易落粒的谷類作物品種可大大提高機械化收獲的效率。2、

7、 如矮稈高粱品種的育成，使小麥聯(lián)合收割機可兼收高粱，從而有力地促進了美國高粱生產(chǎn)的發(fā)展3、 糖用甜菜昂貴而費力的間苗勞動，則因單胚品種的育成而大為節(jié)省。早熟品種的推廣，對增加復(fù)種指數(shù)、提高土地利用率也有重要作用7、 園藝植物育種的原則（1） 滿足生產(chǎn)與市場的需要（2） 經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益兼顧（3） 分析現(xiàn)有品種存在的問題（4） 實現(xiàn)的可能性（5） 近期需要與長遠(yuǎn)利益兼顧（6） 處理好目標(biāo)性狀與非目標(biāo)性狀之間的關(guān)系8、 作物育種的方案不論有性或無性繁殖，自交或異交，一、二年生或多年生作物，育種方案不外6種基本做法 ： （1） 雜交育種 雜交育種是指利用具有不同基因組成的同種（或不同種）

8、生物個體進行雜交，獲得所需要的表現(xiàn)型類型的育種方法。l 原理：是基因重組。l 方法：雜交自交選優(yōu)l 優(yōu)點：能根據(jù)人的預(yù)見把位于兩個生物體上的優(yōu)良性狀集于一身。 l 缺點：時間長，需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀。袁隆平雜交水稻（2） 誘變育種 誘變育種是指利用人工誘變的方法獲得生物新品種的育種方法。l 原理：基因突變 l 方法：輻射誘變，激光、化學(xué)物質(zhì)誘變，太空（輻射、失重）誘發(fā)變異選擇育成新品種 l 優(yōu)點：能提高變異頻率，加速育種過程，可大幅度改良某些性狀；變異范圍廣。 l 缺點：有利變異少，須大量處理材料；誘變的方向和性質(zhì)不能控制。改良數(shù)量性狀效果較差。利用太空射線誘變育種的特大南瓜（3） 多倍體育種

9、多倍體育種是通過增加染色體組數(shù)以改造生物遺傳基礎(chǔ)，從而培育出符合人類需要新品種的方法。 l 原理：染色體變異（染色體加倍） l 方法：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。l 優(yōu)點：可培育出自然界中沒有的新品種，且培育出的植物器官l 產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富。 l 缺點：只適于植物，結(jié)實率低。 多倍體育種方法育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富（4） 單倍體育種 單倍體育種是利用花藥離體培養(yǎng)技術(shù)獲得單倍體植株，再誘導(dǎo)其染色體加倍，從而獲得所需要的純系植株的育種方法。l 原理：染色體變異。l 方法：選擇親本有性雜交F1產(chǎn)生的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體植株誘導(dǎo)染色體加倍獲得可育純合子選擇所需要的類型。l 優(yōu)點：明顯縮短

10、育種年限，加速育種進程。l 缺點：技術(shù)較復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合，多限于植物。 單倍體育種明顯縮短育種年限（5） 基因工程育種 物質(zhì)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成。其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進行相同的表達，是因為它們共用一套遺傳密碼。在該育種方法中需兩種工具酶（限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶）和運載體（質(zhì)粒），質(zhì)粒上必須有相應(yīng)的識別基因，便于基因檢測。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的DNA上后，可在大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)指導(dǎo)合成人的胰島素；抗蟲棉植株的培育;將固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。l

11、 原理：基因重組（或異源DNA重組）。 l 方法：提取目的基因裝入載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因表達篩選出符合要求的新品種。l 優(yōu)點：不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，有目的地進行。l 缺點：可能會引起生態(tài)危機，技術(shù)難度大。（6） 植物體細(xì)胞雜交 植物體細(xì)胞雜交（細(xì)胞工程育種 ）是指用細(xì)胞融合的方法獲得雜種細(xì)胞，利用細(xì)胞的全能性，用組織培養(yǎng)的方法培育雜種植株的方法。l 原理：細(xì)胞的全能性 l 方法：（1）植物：去細(xì)胞壁細(xì)胞融合組織 培養(yǎng) （2）動物克?。汉艘浦才咛ヒ浦?l 優(yōu)點：能克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種。動物體細(xì)胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕危動物、利用克隆動物相同

12、的基因背景進行生物醫(yī)學(xué)研究等。l 缺點：技術(shù)復(fù)雜，難度大；它將對生物多樣性提出挑戰(zhàn)，有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而“克隆動物”則會導(dǎo)致生物品系減少，個體生存能力下降。 9、 作物育種的展望 中國在可預(yù)見將來的育種目標(biāo)主要是抗逆穩(wěn)產(chǎn)，特別是抗病蟲。窄譜抗性將發(fā)展為廣譜抗性，抗單一病蟲害育種將發(fā)展為多抗性育種，“垂直”抗性將與“水平”抗性結(jié)合，使育成品種的抗性更為持久。由于營養(yǎng)需要的不斷提高和農(nóng)產(chǎn)品市場競爭的日益激化，品質(zhì)育種也日見重要。同時，通過育種改良株型、提高群體的光能利用率和使作物的成熟期更加適宜，也將成為增加復(fù)種和進一步提高單位面積產(chǎn)量的重要條件。至于育種的途徑與方法，則任何時候都有常規(guī)與非常規(guī)之別。常規(guī)為主、多種方法互相配合，綜合運用，將使育種水平得到進一步提高。 如單倍體技術(shù)與誘發(fā)變異結(jié)合，可提高隱性突變體的出現(xiàn)頻率；組織培養(yǎng)與遠(yuǎn)緣雜交、多倍體育種結(jié)合，可更快地篩選出有