作物育种学总论.ppt

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+E,任何一个性状的表现都是由遗传因素和环境因素两个方面决定的。,作物育种学研究的重点是对作物进行遗传改良,，使得有利性状得到重组，达到高产、优质、适应性强的目的。,作物栽培学研究的重点是改善作物生长发育的环境条件,，达到高产、优质的目的。,5,第一节 作物进化与遗传改良,一、自然进化与人工进化,各种生物都是从原始生物演变而产生的。这,种演变发展的过程称为进化过程。,决定进化的三大基本要素：,遗传、变异和选择,。,遗传和变异是进化的内在因素，选择决定着,进化的方向。,自然进化是自然变异和自然选择的进化，进,化速度相对缓慢。,6,人工进化,是人类为发展生产的需要，人工创造,变异并进行人工选择的进化,(,也包括有意识的利用,自然变异及自然选择的作用,),。,进化的方向主要取,决于人工选择的方向。,作物育种实际上就是作物的人工进化,，是适,当利用自然进化的人工进化，,其进化速度远比自,然进化速度快。,7,8,棉花的种类,亚洲棉（粗绒棉,2n=26,）,原产于印度。产量低、纤维粗短，目前淘汰。,草棉（非洲棉,2n=26,）,原产非洲。产量低、品质差、抗性好，现多做种质资源。,海岛棉（长绒棉,2n=4x=52,，,(AD),2,）,原产南美洲。纤维长、强度高，适于纺高支纱。新疆生产。,陆地棉（细绒棉,2n=4x=52,，,(AD),1,）,原产中美洲。适应广、产量高、纤维长、品质好，可纺中支纱。,9,10,从细胞学，,DNA,序列分析等方法提出棉属的进化图谱,11,二、遗传改良在作物生产发展中的作用,遗传改良是指作物品种改良。,野 生 植 物 栽 培 植 物,随着生产的发展，人类发掘可供食用、饲用、,药用及工业原料用的各种植物种类的工作一直在,不断地进行着，从而使,作物的种类不断得到丰富。,12,栽培作物的来源：,驯化，由野生植物驯化为栽培作物,创造，人工合成新物种,引种，从外国或其它生态区引进新品种,13,遗传改良的作用：,1,提高作物品种的适应性，扩大其种植区域,2,改良其农艺性状，更利于栽培管理,3,提高单位面积产量水平，以提高总产,4,改进产品品质，适应人类生活不断提高的需要,5,增强对病虫害和环境胁迫的抗耐性，达到稳产,14,第二节 作物育种学的意义和发展,一、作物育种学的性质和任务,1.,性质：,作物育种学是研究,选育,和,繁殖,作物优良品,种的,理论和方法,的科学。,15,2.,基本内容：,（,1,）,在研究和掌握作物性状,遗传变异规律,的基础上，,发,掘、研究和利用,各有关作物,种质资源,；,（,2,）,根据各地区的育种目标和原有品种基础，采用适,当的育种途径和方法，,选育,适于本地区生产发展需要的高,产、稳产、优质、抗,(,耐,),病虫害和环境胁迫、生育期适当、,适应性较广的优良,品种、杂交种或新作物,；,（,3,）,在繁育、推广过程中，,保持和提高其种性,，提供数,量多、质量好、成本低的生产用种，促进高产、优质、高,效农业的发展。,16,3.,与其它学科的关系：,作物育种学是作物人工进化的科学，是以,遗传学、进化论,为主要基础的综合性应用科学。,涉及,植物学、植物生态学、植物生理学、生物化,学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生,物统计和试验设计、生物技术、农产品加工学等。,17,作物育种学,和,作物栽培学,有着,不可分割,的关系，是植物生产科学的两个主要学科。,作物育种家必须精通作物栽培学,，才,有可能成为优秀的、出色的育种家。而且，,掌握的知识越全面、越丰富，工作中才会得,心应手，成功的概率也越大。,18,二、作物育种学的主要内容,1.,育种目标的制定和实现育种目标的相应策略；,2.,种质资源的搜集、保存、研究、利用和创新；,3.,目标性状选择的理论和方法；,4.,人工创造变异的途径、方法和技术；,5.,杂种优势利用的途径和方法,6.,目标性状的遗传、鉴定及选育方法；,7.,作物育种各阶段的田间试验技术；,8.,新品种的审定推广和良种繁育等。,19,三、作 物 育 种 学 的 发 展,随着育种学、进化论和相关理论的发展和,育种效率的提高，作物育种,从,20,世纪,20-30,年代,开始摆脱主要凭经验和技巧的初级状态。以,逐,渐发展成为具有系统理论和科学方法的一门应,用科学,。,20,世界出版的有关育种知识的专著有：,第一部,1927,年，美国,Hayes,和,Carber,出版的,作物育种,；,1935,年，前苏联,Vavilov,出版的,植物育种的科学基础,；,1936,年，中国王绶出版的,中国植物育种学,；,1942,年，美国,Hayes,和,Immer,出版的,植物育种方法,；,1948,年，中国沈学年出版的,作物育种学泛论,；,1960,年，美国,Allard,出版的,植物育种原理,；,1976,年，中国蔡旭出版的,植物育种育种学,；,1981,年，西北农学院主编的,作物育种学,等,这些著作的出版对促进我国作物育种和教学事业的发,展发挥了重要作用。,60,年代以来，随着科学技术的迅速发展，由水稻、小,麦的矮化育种和抗病虫育种所引起的,“,绿色革命,”,，极大地推,动和促进了世界农业和植物育种学的发展。,21,现代作物育种的特点和发展动向,主要表现在：,1.,育种目标不断提高。,现代农业对新品种不仅要求进一步提高增产潜,力，增强对多种病虫害及环境胁迫的抗耐性，广,泛的适应性；而且还要求具有优良的产品品质和,适应机械化操作等特性；,2.,种质资源工作不断加强。,世界各国越来越重视和加强种质资源的搜集、,保存、研究评价、创新和利用；,22,3.,鉴定分析方法微量、精确、快速。,在目标性状的鉴定、分析、选择中，广泛采,用现代技术和仪器，进行快速、精确、微量和非,破坏性的鉴定分析，以提高育种效率。,4.,开拓育种新途径和新技术。,除应用传统的育种技术外，还大力开拓人,工诱变育种、倍性育种、远缘杂交育种、细胞工,程、染色体工程、基因工程等生物技术。,23,第三节 作物品种及其在作物生产中的作用,一、作 物 品 种 的 概 念,作物品种是,（,1,）人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人,类需要所选育的某种作物的某种群体；,（,2,）这种群体具有相对稳定的遗传特性，在生物学、,形态学及经济性状上的相对一致性，能与同一作物的其它,群体相区别；,（,3,）这种群体在相应地区和耕作条件下种植，在产量、,抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要。,24,由以上可以看出,作物品种是重要的农业,生产资料,。,优良品种的,时间性,和,区域性,。,优良品种包括,品种品质,和,播种品质,两层含义。,25,二、作物优良品种在发展作物生产中的作用,1.,提高单位面积产量。,在同样的区域和耕作栽培条件下，一般可增,产,20-30%,，甚至达到,40-50%,。,2.,改善产品品质。,禾谷类作物提高蛋白质含量，使氨基酸平衡；,油料作物提高脂肪含量，使脂肪酸平衡；,纤维作物提高纤维长度、强力等内在品质。,26,3.,保持稳产性和品质。,抗耐病虫害和环境胁迫，减少和避免损失。,4.,扩大种植面积。,优良品种适应性广，适宜种植区域广泛。,5.,利于耕作制度的改革、适应机械化操作、,提高复种指数和提高劳动生产率。,选用生长习性、生育特性、株型等适宜的品,种可满足这些要求。,27,第四节 国内外作物育种的成就与展望,一、,国内外,近代作物育种工作成就,1.,种质资源工作不断得到加强。,70,年代以来，国内外普遍加强了种质资源,工作，分别建立了现代化的种质资源库，实施了,微机管理，开展种质资源多种性状的观察、鉴定,和遗传研究，有力的促进了育种工作。,28,2.,育种途径、方法和技术不断完善和提高。,雄性不育系的发掘和利用,，使杂种优势利用取得突破进展。如水稻、玉米、高粱、烟草、甘蓝型油菜、小麦和棉花等杂交种的利用。杂交稻和甘蓝型油菜杂交种的选育与推广，我国处于国际领先地位。,远缘杂交创造新物种和新类型,。人工创造六倍体和八倍体小黑麦、小偃麦。单倍体育种技术，生物技术的应用和诱变育种取得出色成绩。,微量、快速、精确、非破坏性的性状鉴定,技术，有力地促进和提高了种质资源的筛选和育种效率。,29,3.,目标性状的选育进一步得到协调改良。,株型育种、矮秆育种和高光效育种工作的开展，,使作物的农艺性状得到同步改进，生物产量和经济系,数进一步得到协调，抗病性和产品品质不断提高。,现代品种的特点是在综合性状鉴定和选择的基础,上，突出目标性状，是主要目标性状都得到协调改良。,30,二、对 作 物 育 种 工 作 的 展 望,1,进一步加强种质资源工作；,2,深入开展育种理论和方法的研究,3,加强多学科的综合研究；,加强育种单位间的横向协作。,31,第一章 育 种 目 标,确定育种目标是育种工作的前提。育种目标因,地、因时、因作物而异。,育种目标：,就是对育成品种的具体要求，也就是,在一定地区的自然、耕作栽培及经济条件下所要育成,新品种应具备的一系列有利性状的指标。,32,第一节 现代农业对作物品种性状的要求,一、高 产,优良品种首先应具有较高的增产潜力。各种作物尽管收,获产物不同，但都要求具有较高的单位面积产量。如籽粒产量、,蛋白质产量、脂肪产量、皮棉产量、块根块茎产量等。,二、稳 产,推广品种不仅应具有高产潜力，而且要求在大面积推广,过程中能够保持连续均衡地增产。,影响稳产性的主要因素有：病虫害、气象因素、土壤因,素等。,33,三、优 质,随着经济的发展和人民生活水平的提高，要求新品,种具有 优良的品质（如出米率高、出粉率高、蛋白质含,量高、脂肪含量高、含糖量高、纤维内在品质好、有害物,质含量低等），甚至要求具有一定的 品质产量（如蛋白,质产量、脂肪产量等）。,四、适 应 性 强,培育作物品种即要考虑适应本地当前的自然条件，又,要考虑如何适应发展中的耕作栽培水平。,早熟：,可避免后期灾害、利于耕作改制、提高复种指数。,矮化：,抗倒、耐肥水、利于密植和机械化收获。,抗落粒：,可减少收获中的损失。,34,第二节 制定作物育种目标的原则,育种目标体现育种工作在一定地区和时期的方,向和要求。制定育种目标的一般原则是：,一、国民经济需要和生产发展前景,在现有品种的基础上，选育新品种进行品种更新，,必须充分估计到将来国民经济发展的需要和生产发展的要,求。也就是说要求育种工作者要有一定的预见性。,35,二、当地现有品种有待改进的主要性状,以当地现有推广品种为参考,，从而选育,出能克服现有品种的缺点，保持和提高其优,点的新品种。在考虑,主要目标性状,的同时，,还要兼顾,次要目标性状,。因为随着主要目标,的实现，原来的次要目标性状就可能上升为,主要目标性状。,36,三、育种目标的具体化和可行性,高产、稳产、优质等是育种目标的一般化概念。制定,育种目标需要落实到具体性状上，并且要有明确的性状指,标。如禾谷类作物,单位面积籽粒产量,=,单位面积株数,株穗数,穗粒数,千粒重,所以，高产要落实到具体的产量组成因素上，各产量,组成因素的指标要明确，各产量组成因素要协调。,制定育种目标即要有,前瞻性,，又要,切实可行,。,目标太高不易实现，太低就可能落后生产需要。,37,四、品 种 的 合 理 搭 配,在同一地区范围内，自然条件和生产条,件也不尽相同,，生产上对品种的要求也就有,类型上的差异。因此，在制定育种目标时就,应考虑培育具有适当差异的几类品种，以满,足生产上搭配种植的需要。,38,第三节 作物育种的主要目标性状,各种作物都有一系列性状，这些性状又,有其组成因素。其中,特别需要改良的性状,称,为育种的,主要目标性状,。,39,一、产 量 性 状,产量的提高直接取决于产量构成因素的协调增长。,禾谷类作物的籽粒产量,=,单位面积株数,株穗数,穗粒数,粒重,棉花的皮棉产量,=,单位面积株数,单株结铃数,单铃重,衣分,大豆和油菜籽粒产量,=,单位面积株数,株荚数,荚粒数,粒重,产量因素之间往往相互制约,。应根据当地的自然条,件、耕作栽培水平和作物的生长发育特性，,使产量构成因,素得以协调增长,，从而达到高产的目的。,40,合理株型是高产品种的生育基础和形态特征。,株型育种,改善品种株型态势育种。,矮化育种,株型育种的一个重要内容。,高光效育种,提高光合效率的遗传改良。,广义高光效育种：,包括株型育种的基本内容。,狭义高光效育种：,仅指,提高单位叶面积净光合,速率,的生理遗传改良或生理育种。,41,二、对 病 虫 害 的 抗 耐 性,从经济学和生态学的观点讲，作物或品种对病,虫害的抗性，一般只要求在病菌流行或害虫发生,时，能,把病原菌的数量或虫口密度压低到经济允,许的阀值以下,，即要求品种对病虫害有相对的抗,性，而不是绝对的抗性。,42,三、对环境胁迫的抗耐性,作物品种类型对不利的气候、土壤等环境因,素的胁迫分别具有不同程度的抗耐性要求品种抗,(,耐,),寒、抗,(,耐,),旱、抗,(,耐,),盐碱、抗,(,耐,),涝、抗,穗发芽等。,43,四、品 质 性 状,品质性状因作物种类及同一作物的产品用途不同而异。,一般讲：,1.,谷物品质：,有,碾磨品质,。包括出米率、精米率、出,粉率、灰分含量等；,加工品质,。米类的蒸煮品质、出饭率、,色泽、口感，柔软性和粘聚性等；,面粉的,烘烤品质,、制作面条品质、蒸制馒头品质、,蛋糕饼干品质等。,营养品质,。蛋白质含量、氨基酸含量、油,脂含量等,2.,纤维品质：,长度、细度、强度、整齐度、伸长率,色泽等。,3.,食用油品质：,不饱和脂肪酸含量高,44,五、熟性及对耕作制度和机械化作业的适应性,早熟,或生育期短,适于改进耕作制度和提高复种,指数,，,减少后期自然灾害,（如小麦生长后期的干,热风、棉花或玉米生长后期的早霜等）可能造成,的损失，利于稳产。,适于机械化操作的品种性状有：整齐、不倒,伏、结实部位一致、不落粒、不裂荚等。,45,46,47,