作物育種教案

1、作物育種教案第1頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日第一節(jié) 選擇育種的基本原理 一、作物品種自然變異現(xiàn)象和純系學(xué)說 二、作物品種自然變異的原因第2頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 一、作物品種自然變異現(xiàn)象和純系學(xué)說作物品種在一定的時(shí)間內(nèi)具有相對的穩(wěn)定性。但隨著外界環(huán)境條件的不斷變化而產(chǎn)生的突變或自然雜交等原因，不斷地出現(xiàn)自然變異。因此，品種的穩(wěn)定性是相對的。 丹麥植物學(xué)家Johannsen進(jìn)行了連續(xù)6年的選擇試驗(yàn)，得到兩點(diǎn)主要結(jié)論：在自花授粉作物原始品種群體中，通過單株選擇繁殖，可以分離出若干個(gè)不同的純系，表明原始品種為各個(gè)純系的混合群體，通過選

2、擇可以分離出這些純系，這樣的選擇是有效的。 從同一純系內(nèi)繼續(xù)選擇是無效的，因?yàn)橥患兿档牟煌瑐€(gè)體的基因型是相同的，它們之間的差異由環(huán)境因素所引起的，是不能穩(wěn)定遺傳的。 Johannsen提出的純系學(xué)說，是自花授粉作物純系育種的理論基礎(chǔ)之一。它把變異分成可遺傳的變異和不可遺傳的變異(即環(huán)境的變異)。在育種工作中，通過后代鑒定，選擇可遺傳的變異。 第3頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日表4-l 菜豆純系內(nèi)對籽粒輕重的選擇效果 (Johannsen，1903)世代 親本籽粒的平均重量（g） 了代籽粒的平均重量（g） 最輕 最重 最差 由最輕親本選育出的籽粒重 由最重親本選育出

3、的籽粒重 相差 160 70 +1063.15 64.85 +1.70 255 80+2575.19 70.88 -4.31 350 87+3754.59 50.68 -3.19 443 73+3063.55 63.64 +0.09 546 84+3874.38 70.00 -4.38 656 81+2569.07 67.66 -1.41 第4頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 二、作物品種自然變異的原因自然異交引起的基因重組 一個(gè)品種與不同基因型的品種或類型互交后，引起基因重組，而出現(xiàn)可遺傳的變異。自然變異 由于環(huán)境條件的改變，引起突變的發(fā)生；植株和種子內(nèi)部的生理生化

4、的變化引起自發(fā)突變；塊莖和塊根作物發(fā)生的芽變等。新育成品種群體中的變異有些品種在其育成時(shí)，有的性狀并未達(dá)到真正地純合，在田間種植時(shí)就出現(xiàn)分離現(xiàn)象，產(chǎn)生有價(jià)值的變異。第5頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日第二節(jié) 性狀鑒定與選擇選擇就是選優(yōu)去劣，選擇育種就是從自然變異的群體中，根據(jù)單株的表現(xiàn)型挑選符合生產(chǎn)需要的基因型，使選擇的性狀穩(wěn)定地遺傳下去。選擇是創(chuàng)造新品種和改良現(xiàn)有品種的重要手段。任何育種方法，都要通過誘發(fā)變異、選擇優(yōu)株和試驗(yàn)鑒定等步驟，因此，選擇是育種過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。達(dá)爾文創(chuàng)立的生物進(jìn)化學(xué)說是人工選育新品種的理論基礎(chǔ)。它的中心內(nèi)容是變異、遺傳和選擇。變異是選擇

5、的基礎(chǔ)，遺傳是選擇的保證，沒有遺傳，選擇就失去了意義。因此，變異、遺傳和選擇是生物進(jìn)化的三個(gè)重要因素。一、選擇的基本方法二、鑒定的作用和方法第6頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 一、選擇的基本方法單株選擇法(又稱系統(tǒng)選擇法、系統(tǒng)選育)混合選擇法集團(tuán)選擇法改良混合選擇法第7頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日單株選擇法目前育種工作最常用單株選擇法根據(jù)選擇的次數(shù)可分為：一次單株選擇法：就是從原始群體中只進(jìn)行一次單株選擇，經(jīng)過比較、鑒定，育成新品種。多次單株選擇法：在一次單株選擇的后代中，當(dāng)選個(gè)體的基因型仍然是異質(zhì)結(jié)合，有的植株遺傳性狀還不穩(wěn)定，繼續(xù)出

6、現(xiàn)分離，再在其中選擇優(yōu)良的變異單株(單穗)，分別收獲，脫粒、種植，進(jìn)行比較鑒定，選優(yōu)去劣。這樣重復(fù)幾次，直至性狀一致時(shí)，再與對照品種進(jìn)行比較，以選出優(yōu)良新品種 第8頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日圖4-1 一次單株選擇法示意圖第9頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日圖2 多次單株選擇法示意圖 第10頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 單株選擇法的優(yōu)缺點(diǎn)第一 選擇效果較好。單株選擇不僅在選擇當(dāng)年根據(jù)個(gè)體的表現(xiàn)進(jìn)行選擇，而且在第二年是按入選的單株分別播種的，能對單株后代的表現(xiàn)來加以鑒定，這樣對上代所選單株是否屬于遺傳的變異，可

7、以看得很清楚，故能將在當(dāng)年偶然表現(xiàn)優(yōu)良的單株，在后代的鑒定選擇中加以淘汰。單株選擇雖然是根據(jù)表現(xiàn)型進(jìn)行的，但選擇的基礎(chǔ)卻是放在基因型上的，所以說單株選擇法的選擇效果較好。第二 需要的時(shí)間較長，人力較多。單株選擇選到的單株需分別處理種植，比較費(fèi)工，而且選出的新品種都是從一個(gè)單株得來的，每代種子數(shù)量不多，必須經(jīng)過繁殖所需要的時(shí)間也就要長些，同時(shí)對選擇技術(shù)要求比較嚴(yán)格。第11頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日混合選擇法在原始群體中根據(jù)育種目標(biāo)選出一定數(shù)量的優(yōu)良單株，混合脫粒、保存，第二年將入選的種子，播在小區(qū)內(nèi)，并設(shè)對照品種與原始群體相鄰種植，進(jìn)行比較鑒定。 混合選擇法根據(jù)選

8、擇的次數(shù)也分為：一次混合選擇法：按上述方法對原始群體只進(jìn)行一次選擇，第二年便將混合選擇的種子與原始群體及對照品種相鄰種植，進(jìn)行比較 。此法多應(yīng)用于自花傳粉作物群體品種類型的分 多次混合選擇法：從原始群體中進(jìn)行一次混合選擇后，在以后幾代比較鑒定的同時(shí)，在表現(xiàn)較好的小區(qū)中再進(jìn)行二次、三次或更多次的混合選擇，直到性狀表現(xiàn)較一致，實(shí)現(xiàn)選種要求為止 。多次混合選擇法常應(yīng)用于自花授粉作物較為混雜的群體和異花傳粉作物、常異花傳粉群體類型的分離和雜種后代的選擇。 第12頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日圖 3一次混合選擇法示意圖 第13頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分

9、，星期日圖4 多次混合選擇法示意圖 第14頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日混合選擇法的優(yōu)缺點(diǎn) 方法簡便易行，比較省事，而且有時(shí)可在較短的時(shí)間內(nèi)就從原有品種群體中分離出優(yōu)良類型，可迅速獲得大量種子，解決生產(chǎn)的需要。 混合選擇把品種群體的基本類型的優(yōu)良單株或單穗選出，既能保持品種種性，又能達(dá)到不斷提高品種種性提純復(fù)壯的目的?；旌线x擇由于選擇是根據(jù)當(dāng)代表現(xiàn)型進(jìn)行的，把一些在優(yōu)良環(huán)境條件下表現(xiàn)良好，而其基因型并不合乎要求的個(gè)體也選入，在經(jīng)過混合脫粒、混合播種后，就很難了解當(dāng)選個(gè)體在性狀上的表現(xiàn)，同時(shí)也就很難在后代中把那些不符合要求的個(gè)體一一清除，因而降低了選擇效果。當(dāng)選擇的經(jīng)

10、濟(jì)性狀與品種的生物學(xué)性狀有矛盾時(shí)，如選擇高的蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、糖的含量和棉花纖維長度等性狀，應(yīng)用混合選擇法就難以達(dá)到預(yù)期的效果。 第15頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日集團(tuán)選擇法 根據(jù)育種目標(biāo)，在原始群體中選擇各種類型的優(yōu)良個(gè)體，然后將屬于同一類型的優(yōu)良個(gè)體混合脫粒，組成幾個(gè)集團(tuán)與原始群體和對照品種進(jìn)行比較鑒定，這種方法稱為集團(tuán)選擇法 集團(tuán)選擇法的每一個(gè)集團(tuán)實(shí)質(zhì)上就是一次混合選擇法獲得的后代。因此，在必要時(shí)可以在每一個(gè)集團(tuán)中再進(jìn)行混合選擇或集團(tuán)選擇。此法在整理我國豐富的、復(fù)雜的農(nóng)家群體品種時(shí)，能分離出優(yōu)良品種，具有一定的實(shí)際價(jià)值。另外，因?yàn)榧瘓F(tuán)選擇法能保存原始群體

11、中的主要類型，不致于因選擇而破壞了有價(jià)值的復(fù)雜群體，必要時(shí)可以把優(yōu)良的小集團(tuán)合并為大集團(tuán)，再與對照品種比較鑒定。第16頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 圖5集團(tuán)選擇法示意圖第17頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日改良混合選擇法在選種工作進(jìn)程中，根據(jù)某種需要和育種材料的特點(diǎn)，常常把單株選擇和混合選擇結(jié)合起來應(yīng)用，稱為改良混合選擇法?？梢韵葘δ硞€(gè)需要進(jìn)行選擇的原始群體，進(jìn)行幾次混合選擇，待性狀比較一致后從中選擇優(yōu)良單株，分系進(jìn)行鑒定比較，選擇出優(yōu)良株系，混合脫粒，保存，下年或下代繼續(xù)比較選擇培育成新品種。另外也可以一開始就進(jìn)行單株選擇，分系鑒定，然

12、后將優(yōu)良而又一致的多個(gè)單株后代混合脫粒，進(jìn)行繁殖。前一種方法一般應(yīng)用在原始群體比較混雜的情況，后一種方法大多用于良種繁育中生產(chǎn)原種，即所謂的“單株選擇，分系比較，混系繁殖?！?第18頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 二、鑒定的作用和方法鑒定的方法有: 直接鑒定和間接鑒定直接鑒定就是對被鑒定的性狀直接進(jìn)行鑒定;鑒定品種的抗寒性，不僅可根據(jù)直接受害的表現(xiàn)來鑒定，還可測定葉片細(xì)胞質(zhì)的含糖量，或根據(jù)株型、葉色、蠟質(zhì)層的有無和厚薄等進(jìn)行間接鑒定等。 田間鑒定和實(shí)驗(yàn)室鑒定田間鑒定就是將試驗(yàn)材料種于大田，進(jìn)行各種性狀的直接鑒定。但品質(zhì)性狀及一些生理生化指標(biāo)則需要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。自然

13、鑒定和誘發(fā)鑒定 對生物脅迫和非生物脅迫的抗(耐)性，如在試驗(yàn)田里經(jīng)常反復(fù)出現(xiàn)，則可就地直接鑒定試驗(yàn)材料的抗(耐)性；否則，就必須人工創(chuàng)造誘發(fā)條件，如人工造成干旱、水澇、冷凍、病蟲害等條件，進(jìn)行抗旱性、抗淹性、抗寒性、抗病性、抗蟲性等誘發(fā)鑒定。當(dāng)?shù)罔b定和異地鑒定一般來說，試驗(yàn)材料在當(dāng)?shù)貤l件下進(jìn)行鑒定，但有時(shí)還得借助于異地條件。如病蟲害在當(dāng)?shù)啬攴蓍g或田塊間有較大差異，而且在當(dāng)?shù)赜植灰谆虿槐闳斯ふT發(fā)，則可以將試驗(yàn)材料送到病蟲害經(jīng)常發(fā)生的地區(qū)進(jìn)行異地鑒定。第19頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日第三節(jié) 選擇育種的程序一、純系育種程序二、混合選擇育種程序三、集團(tuán)混合選擇育種程序四

14、、改良混合選擇育種程序第20頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日一、純系育種程序純系育種或稱系統(tǒng)育種，是通過個(gè)體選擇、株行試驗(yàn)和品系比較試驗(yàn)到新品種育成一系列過程。 純系育種的基本工作環(huán)節(jié)如下： 5.品種審定與推廣 4.區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn) 3.品系比較試驗(yàn) 2.株行比較試驗(yàn) 1.優(yōu)良變異個(gè)體的選擇 純系(系統(tǒng))育種程序 第21頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日圖1純系(系統(tǒng))育種程序第22頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 二、混合選擇育種程序混合選擇育種，是從原始品種群體中，按育種目標(biāo)的統(tǒng)一要求，選擇一批個(gè)體，混合脫粒，所

15、得的種子下季與原始品種的種子成對種植，從而進(jìn)行比較鑒定，如經(jīng)混合選擇的群體確比原品種優(yōu)越，就可以取代原品種，作為改良品種加以繁殖和推廣 混合選擇育種的基本工作環(huán)節(jié)如下： 從原始品種群體中進(jìn)行混合選擇 比較試驗(yàn) 繁殖和推廣 第23頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日圖2混合選擇育種程序第24頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 三、集團(tuán)混合選擇育種程序集團(tuán)混合選擇育種是上述的單向混合選擇育種的一種變通方法，也稱為歸類的混合選擇育種。當(dāng)原始品種群體中有幾種基本符合育種要求而分別具有優(yōu)點(diǎn)的不同類型時(shí)，為了鑒定類型間在生產(chǎn)應(yīng)用上的潛力，則需要按類型分別混合脫

16、粒，即分別組成集團(tuán)，然后各集團(tuán)之間及其與原始品種之間進(jìn)行比較試驗(yàn)，從而選擇其中最優(yōu)的集團(tuán)進(jìn)行繁殖，作為一種新品種加以推廣。 第25頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日圖3集團(tuán)混合選擇育種程序 第26頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 四、改良混合選擇育種程序 改良混合選擇育種，是通過個(gè)體選擇和分系鑒定，淘汰偽劣的系統(tǒng)，然后將選留的各系混合脫粒，再通過與原品種的比較試驗(yàn)，表現(xiàn)確有優(yōu)越性時(shí)，則加以繁殖推廣。改良混合選擇育種是通過個(gè)體選擇及其后代鑒定的混合選擇育種。改良混合選擇法廣泛地應(yīng)用于自花授粉作物和常異花授粉作物良種繁育中的原種生產(chǎn)。在玉米中所用的

17、穗行法、半分法，有些異花授粉作物中的母系選擇法與此法類似。第27頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日 圖4改良混合選擇育種程序第28頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日第四節(jié) 不同繁殖授粉方式作物的選擇育種一、有性繁殖作物與選擇方法二、無性繁殖作物與選擇方法第29頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日一、有性繁殖作物與選擇方法自花授粉作物的選擇方法常常采用單株選擇法育種，屬于這一類作物的有水稻，小麥，大麥、燕麥、粟，花生，大豆、豌豆、豇豆、番茄、茄子，辣椒、馬鈴薯、煙草、亞麻等。異花授粉作物的選擇方法 一般采用混合選擇法較好，屬于這類作物的有玉米、黑麥、蕎麥、向日葵、甜菜、油菜中的白菜類型(也包括其他十字花科的蔬菜)，瓜類等。 常異花傳粉作物的選擇方法 必須進(jìn)行多次單株選擇 ，屬于這類作物的有棉花、高粱、蠶豆、油菜中的甘藍(lán)類型和芥菜類型等。 第30頁，共33頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)40分，星期日二、無性繁殖作物與選擇方法在