作物進(jìn)化與遺傳改良課件

§0緒

論§0.1作物進(jìn)化與遺傳改良§0.2作物育種學(xué)的意義與發(fā)展§0.3作物品種及其在作物生產(chǎn)中的作用§0.4國內(nèi)外作物育種的成就與展望

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0.1.1含義：作物育種：是指選育作物新品種和改良現(xiàn)有品種的一項(xiàng)工作。良種繁育：是指保持新品種和改善恢復(fù)生產(chǎn)上應(yīng)用品種的優(yōu)良種性，繁殖推廣優(yōu)良種子的一項(xiàng)工作。作物育種和良種繁育學(xué)：就是研究選育和繁育優(yōu)良品種的理論和方法的一門學(xué)科。

0.1.2任務(wù)研究育種規(guī)律，創(chuàng)造優(yōu)良品種，生產(chǎn)又多又好的種子，實(shí)現(xiàn)品種良種化、種子標(biāo)準(zhǔn)化，充分發(fā)揮良種的增產(chǎn)作用?！?.1作物進(jìn)化與遺傳改良0.1.3方法利用現(xiàn)有的引種系統(tǒng)育種馴化品種間雜交遠(yuǎn)緣雜交雜種優(yōu)勢利用染色體工程理化因素誘變基因工程體細(xì)胞雜交高光效育種人工創(chuàng)造的

0.1.4與其它學(xué)科的關(guān)系

作物育種學(xué)是作物人工進(jìn)化的科學(xué)，是一門以遺傳學(xué)、進(jìn)化論為主要基礎(chǔ)的綜合性應(yīng)用科學(xué)，它涉及植物學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)、生物化學(xué)、植物病理學(xué)、農(nóng)業(yè)昆蟲學(xué)、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)、生物技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)等領(lǐng)域的知識與研究方法。作物育種學(xué)與作物栽培學(xué)有著密切的聯(lián)系，是作物生產(chǎn)科學(xué)的兩個(gè)不可偏缺的主科。返回§0.2作物育種學(xué)的意義與發(fā)展

良種包括優(yōu)良品種和優(yōu)良種子兩種含義0.2.1品種的概念與品種的合理利用。品種的概念：品種是某一栽培作用適應(yīng)于一定的自然條件和栽培條件的群體。這個(gè)群體中的各個(gè)體具有相對一致的，穩(wěn)定的生物學(xué)特性和形態(tài)特征，并且在一定的生態(tài)環(huán)境和栽培條件下，能夠表現(xiàn)出品種所特有的優(yōu)良性狀。除此之外，我們還應(yīng)該明確：①品種是人類勞動的產(chǎn)物；②品種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有一定價(jià)值的生產(chǎn)資料；③品種具有一定的地區(qū)性；④品種的利用有時(shí)間性。

作物品種（Cultivar）是人工進(jìn)化的、人工選擇的，即育種的產(chǎn)物，是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。作物品種也有其在植物分類學(xué)的地位，屬于一定的種及亞種，但不同于分類學(xué)上的變種。變種（Variety）是自然選擇、自然進(jìn)化的產(chǎn)物，一般不具上述特性和作用。每個(gè)作物品種都有其所適應(yīng)的地區(qū)范圍和耕作栽培條件，而且都只在一定歷史時(shí)期起作用，所以優(yōu)良品種一般都具有地區(qū)性和時(shí)間性。隨著耕作栽培條件及其他生態(tài)條件的改變，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，對品種的要求也會提高，所以必須不斷地選育新品種以更替原有的品種。作物品種除了純系品種外，還有其他不同類型，如多系品種、異交群體品種、綜合品種、無性系品種等，所有類型的品種都應(yīng)具有上述的基本性能和作用。0.2.2品種的分類：①農(nóng)家品種；②改良品種。0.2.3優(yōu)良品種應(yīng)具備的條件①適應(yīng)性強(qiáng)，表現(xiàn)豐產(chǎn)性；②抗逆性強(qiáng)，表現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)；③品質(zhì)優(yōu)良，營養(yǎng)價(jià)值高；④栽培管理容易，成本低。0.2.4品種的合理利用：①使良種良法在適應(yīng)地推廣種植；②在適應(yīng)地區(qū)還應(yīng)因地制宜；③要注意品種搭配；④要注意防雜保純。0.2.5品種的特征特性（1）特征：植物體各部分或器官所表現(xiàn)出來的外部形態(tài)上的癥狀叫特征。（2）特性：植物體在生理生物化學(xué)和加工上表現(xiàn)出來的特點(diǎn)叫特性。特征特性總稱為性狀。性狀從遺傳角度分為：質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀；從栽培角度分為；生物學(xué)性狀和經(jīng)濟(jì)性狀。返回

0.3.1提高產(chǎn)量：從1950—1984我國小麥、玉米、稻的平均單產(chǎn)分別增長170%（252—680）。337%（85.6—37.4）；202%（164—483）161%（158—412）。

0.3.2改進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)：如從建國初1963年。纖維長由21mm上升為27mm以上，個(gè)別達(dá)30mm。

0.3.3增強(qiáng)抗逆性，保持穩(wěn)產(chǎn)。

0.3.4擴(kuò)大栽培區(qū)域。

0.3.5適應(yīng)先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。

0.3.6利于復(fù)種面積。§0.3作物品種及其在作物生產(chǎn)中的作用返回0.4.1我國作物育種和良種繁育工作的重要成就。0.4.1.1廣泛開展了品種資源的征集，保存、研究和利用工作。0.4.1.2我過矮化育利成績突出；小麥從120—100cm下為70—90cm；玉米從2—2.3m下為1.2—1.5m；由2.5m下為1.2—1.6m；水稻從125—130下為85—95cm.0.4.1.3水稻雜種優(yōu)勢利于居于領(lǐng)先地位。0.4.1.4遠(yuǎn)緣雜交育成了生產(chǎn)上有用的物種。0.4.1.5良種繁育的成就。§0.4國內(nèi)外作物育種的成就與展望

0.4.2.1存在問題

1、新品種的選育遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要。

2、品種混雜退化嚴(yán)重。

3、良種繁育體系不健全，種子基地少。0.4.2.2今后的任務(wù)

1、要重視和加強(qiáng)對適應(yīng)山川、干旱、脊薄地種植的新品種的選育。

2、加強(qiáng)對雜糧品種的選育

3、加強(qiáng)對早熟品種的選育以及對抗旱病蟲優(yōu)質(zhì)品種的選育和研究。

4、搞好現(xiàn)有品種的提純復(fù)壯。

5、建立健全良種繁育推廣體系。加強(qiáng)種子基地建設(shè)。0.4.2當(dāng)前我省我區(qū)種子工作中存在的問題和今后的任務(wù)。

復(fù)習(xí)思考題

1、作物育種和良種繁育的任務(wù)是那些？兩者的關(guān)系如何？

2、什么叫品種？試說明優(yōu)良品種應(yīng)具備的條件。

3、品種應(yīng)怎樣合理利用。

4、簡述良種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用。

返回第六章土壤養(yǎng)分土壤氮素土壤磷素土壤鉀素高等植物所必需的營養(yǎng)元素，除C，H，O主要來自大氣之外，其余元素主要靠土壤供應(yīng)，包括：大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S

微量元素：Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B

所謂土壤養(yǎng)分，就是指這些主要靠土壤提供的植物必需營養(yǎng)元素。土壤養(yǎng)分的存在形態(tài)水溶態(tài)：溶解于土壤溶液中的養(yǎng)分，有效性很高，很容易被作物吸收。交換態(tài)：被吸附于土壤膠體上的養(yǎng)分離子，有效性高。緩效態(tài)：存在于某些礦物中，如固定于礦物中的K，有效性較低。難溶態(tài)：存在于土壤礦物中的養(yǎng)分，難溶解，難被利用，基本無效。有機(jī)態(tài)：主要存在于有機(jī)質(zhì)和微生物中的養(yǎng)分，經(jīng)過轉(zhuǎn)化以后，才能被吸收。第一節(jié)、土壤氮素一、土壤氮素的形態(tài)和含量（一）形態(tài)1、有機(jī)態(tài)2、無機(jī)態(tài)有機(jī)態(tài)氮是土壤氮素的主要形態(tài)，約占土壤全氮量的95%以上；按溶解度和水解的難易程度有可以分為三種：（1）水溶性有機(jī)態(tài)N：〈5%，易水解稱為速效N；（2）水解性有機(jī)N：50-70%，可以被酸、堿、酶水解成為可溶性或無機(jī)態(tài)N。（3）非水解性有機(jī)N：〉30%，不溶于水，也不能被酸、堿、酶水解。無機(jī)態(tài)N一般只占土壤全N的1-2%，最多不超過5-8%。主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸收利用（二）含量土壤全N量與土壤有機(jī)質(zhì)有顯著的相關(guān)性，全N一般占有機(jī)質(zhì)含量的5%左右。除少數(shù)土壤外，我國大部分土壤全N含量大都在0.2%以下。二、土壤氮素的轉(zhuǎn)化三種主要轉(zhuǎn)化過程：--有機(jī)N的礦化作用；--脫N作用；--氮素的固定作用。（一）土壤有機(jī)N的礦化作用包括氨基化、氨化和硝化等三個(gè)步驟。以蛋白質(zhì)為例：（1）氨基化作用：蛋白質(zhì)水解成為肽，最后變?yōu)榘被岬倪^程。（2）氨化作用：氨基酸進(jìn)一步分解成為NH3的過程。（3）硝化作用：氨在亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌的作用下，氧化成為硝酸的過程。（二）土壤的脫N作用指土壤氮素從土壤中損失的過程，包括反硝化作用、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)等過程。1、反硝化作用指土壤中的硝酸鹽，在反硝化細(xì)菌的作用下，最后還原成為氧化二氮等氣體逸失的過程2HNO32HNO2N2ON2

2NO反硝化作用是土壤氮素?fù)p失的主要途徑，應(yīng)設(shè)法加以控制。影響反硝化作用的主要土壤條件有：（1）氧的供應(yīng)：通氣性越差，反硝化作用越強(qiáng)烈。（2）土壤反應(yīng)：強(qiáng)烈影響反硝化作用的速率，最佳：7.5-8（3）溫度：最適30-35°C（4）有機(jī)質(zhì)：含量高，反硝化作用強(qiáng)。2、硝酸鹽淋失NO3-易溶于水，又難以被土壤膠體吸附，所以容易隨滲漏水淋失這是土壤氮素引起地下水硝酸鹽污染的主要途徑。3、氨的揮發(fā)土壤中的NH3，NH4+與土壤中的堿性物質(zhì)作用形成的NH3的揮發(fā)；揮發(fā)性銨肥（氨水、碳酸氫銨等）自身分解產(chǎn)生NH3揮發(fā)；質(zhì)地粘重、腐植質(zhì)含量高、含水量高、石灰和堿性物質(zhì)含量少的土壤，氨的揮發(fā)少。(三)氮素的固定作用通過礦物的、生物的或化學(xué)的作用將土壤氮素固定為暫時(shí)不能被植物利用的狀態(tài)的過程，稱為氮素的固定過程。包括微生物對氮素的同化作用、2：1型礦物對NH4+的晶格固定作用、以及土壤某些有機(jī)質(zhì)與亞硝酸反應(yīng)而產(chǎn)生的化學(xué)固定作用。這種作用是暫時(shí)的，在適合的條件下，可以重新釋放。三、影響土壤有效N的因素有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量質(zhì)地溫度濕度酸度施肥1、有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量

2、質(zhì)地

3、溫度

4、濕度

5、酸度

6、施肥1、有機(jī)質(zhì)含量與全氮量有機(jī)N是土壤全N的主要來源，有效N隨土壤全N和有機(jī)質(zhì)含量的升高而升高；2、質(zhì)地粘質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)含量高，但有機(jī)質(zhì)的分解較慢，所產(chǎn)生的有效N也較少。砂質(zhì)土壤有機(jī)含量較低，但有機(jī)質(zhì)的分解較快，所產(chǎn)生的有效N較多。3、溫度有機(jī)質(zhì)礦化率隨溫度的升高而升高。冬季土溫低，有機(jī)質(zhì)礦化率較低，土壤有效N較少。春季和初夏，礦化率迅速上升，土壤有效N顯著升高。4、濕度濕度太高，有機(jī)質(zhì)嫌氣分解；在通氣良好而適度適當(dāng)?shù)那闆r下，有機(jī)質(zhì)礦化作用較強(qiáng)，產(chǎn)生的有效N較多。濕度太高會引起反硝化作用，導(dǎo)致N的損失。5、酸度在中性或微酸性的土壤中，有機(jī)N的礦化最強(qiáng)。酸性土壤施用石灰，能明顯增加有機(jī)N的礦化。6、施肥施用化肥會促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解，有利于有機(jī)N的釋放，還能提高土壤N的利用率。施用新鮮有機(jī)肥料，會促進(jìn)難分解有機(jī)N的礦化。第二節(jié)、土壤磷素一、形態(tài)與含量（一）形態(tài)1、有機(jī)磷2、無機(jī)磷1、有機(jī)磷土壤有機(jī)磷占全磷的比例變異很大，從<10%到80%。有機(jī)磷主要包括核酸類、植素類、和磷脂類。有機(jī)磷經(jīng)過水解后可以被植物吸收利用。2、無機(jī)磷可以分為三類：---磷酸鈣（鎂）化合物---磷酸鐵（鋁）化合物---閉蓄態(tài)磷（1）磷酸鈣（鎂）化合物（Ca-P）主要存在于石灰性、中性或微酸性的土壤中；這些化合物是（依溶解度大小）：氟磷灰石羥基磷灰石磷酸八鈣磷酸三鈣磷酸二鈣：弱酸溶性，可利用磷酸一鈣：水溶性，可利用（2）磷酸鐵、鋁化合物

（Fe-P，Al-P）存在于酸性和強(qiáng)酸性的土壤中磷酸鐵多于磷酸鋁（3）閉蓄態(tài)磷（O-P）被氧化鐵膠膜包被的磷酸鹽，稱為閉蓄態(tài)磷。在氧化鐵膠膜未去除之前，磷酸鹽難以被利用；在淹水還原的條件下，氧化鐵膠膜因還原而溶解，其中的磷有效性提高。閉蓄態(tài)磷在紅壤中居多，有的可占無機(jī)磷的90%以上。南方水稻土中的閉蓄態(tài)磷約占無機(jī)磷的40-70%。（二）含量我國土壤全磷含量一般在0.02-0.11%（P）之間。我國土壤全磷含量從南到北逐漸增高，磚紅壤的全磷量小于0.004%。全磷含量與磷的有效性之間沒有必然聯(lián)系。全磷含量高，不等于有效磷含量也高。二、土壤的固磷作用及其機(jī)制目前我國一般作物對化學(xué)磷肥的利用率不到30%，最重要的原因是因?yàn)橥寥缹α拙哂袕?qiáng)大的固磷能力。將土壤可溶性或速效磷轉(zhuǎn)變成為不溶或緩效態(tài)磷的過程，稱為磷的固定作用。土壤對磷的固定作用主要有四種：化學(xué)沉淀機(jī)制、表面反應(yīng)機(jī)制、閉蓄機(jī)制、生物固定機(jī)制。1、化學(xué)沉淀機(jī)制游離磷酸根與Fe2+、Al3+、Ca2+等離子及其氧化物和氫氧化物形成磷酸鐵、鋁、鈣等沉淀的過程。

如：Fe3++H2PO4-+2H2O=2H++Fe(OH)2H2PO42、表面反應(yīng)機(jī)制在酸性條件下，H2PO4-與土壤固相表面的OH發(fā)生配位體交換反應(yīng)而被吸附。但與這種方式而被吸附的磷酸根在堿性條件下仍然是有效的。3、閉蓄機(jī)制指土壤磷酸鹽被不溶性的鐵（鋁）質(zhì)或鈣質(zhì)膠膜包被而失去有效性的過程。膠膜的溶解度低于磷酸鹽。4、生物固定機(jī)制指土壤中的有效磷被微生物吸收利用，暫時(shí)失去有效性的過程。當(dāng)有機(jī)質(zhì)分解后，磷又可以重新釋放出來。三、影響磷素有效性的因素固磷強(qiáng)度低，有效性高。主要影響因素：pH值有機(jī)質(zhì)Eh值土壤溫度土壤礦質(zhì)膠體性質(zhì)1、pH在酸性或堿性條件下，磷都遭受強(qiáng)烈的固定。pH6-7之間，土壤磷有效性最高。2、有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)物可以絡(luò)合鐵、鋁等金屬，使被固定的P溶解出來有機(jī)質(zhì)含量高，土壤磷有效性也高3、土壤Eh淹水種稻，Eh降低，磷的有效性高；但淹水對磷酸鈣的溶解度的影響不明顯。4、土壤溫度溫度升高，有機(jī)P分解加快，有效P升高5、土壤礦質(zhì)膠體的性質(zhì)無定形氧化物>結(jié)晶氧化物>1:1型粘土礦物>2:1型粘土礦物第三節(jié)、土壤K素一、形態(tài)和含量（一）含量土壤K的含量比N，P高。我國多數(shù)土壤全K含量變化在15-20g/kg。最低的為廣西的磚紅壤，僅3.6g/kg，最高的為吉林的風(fēng)沙土，達(dá)26.1g/kg。（二）形態(tài)可以分為三種形態(tài)：1、礦物態(tài)K：指存在于礦物晶格中的K，約占全K的90%以上。只有在礦物被風(fēng)化后才有效，屬于無效態(tài)K。2、緩效態(tài)K：指被固定在粘粒礦物晶層中的K和存在于部分黑云母中的K。它們一般不被作物直接吸收利用，但通過適當(dāng)?shù)?/p>