遗传育种绪论分析.pptx

遗传育种与种遗传育种与种子生产子生产课程概况课程概况课程安排：程安排：总80课时=理理论40课时+实验40课时考核方式：考核方式：闭卷考卷考试成成绩=平平时成成绩*40%+期期终考考试*60%平平时成成绩=出勤率出勤率+作作业+实验技能技能+实验报告告课堂纪律课堂纪律1、不迟到、不早退、不旷课，迟到、不迟到、不早退、不旷课，迟到1次扣次扣5分分2、上课不玩手机，不影响他人、上课不玩手机，不影响他人3、按时交作业、实验报告，不拖延，、按时交作业、实验报告，不拖延，1次不交扣次不交扣5分分4、实验课与理论课同等重要，若缺席，视为旷课、实验课与理论课同等重要，若缺席，视为旷课5、端正态度，积极向上，刻苦努力、端正态度，积极向上，刻苦努力种子生产种子生产遗传育种遗传育种世世界界水水稻稻杂杂交交之之父父袁袁隆隆平平中中国国工工程程院院院院士士获得得8项国国际奖：1985年，年，获联合国知合国知识产权组织“发明和明和创造造”金金质奖1987年，年，获联合国教科文合国教科文组织19861987年度年度“科学科学奖”1988年，年，获英国英国让克基金会克基金会“农学与学与营养养奖”1993年，年，获美国菲因斯特基金会美国菲因斯特基金会“拯救拯救饥饿奖”1995年，年，获联合国粮合国粮农组织“粮食安全保障荣誉粮食安全保障荣誉奖”1996年，年，获日本日本经济新新闻社社“日日经亚洲大洲大奖”1997年，年，获国国际农作物作物杂种种优势利用利用“先先驱科学家科学家”荣誉称荣誉称号号1998年，年，获日本日本“越光国越光国际水稻水稻奖”2001年被国年被国务院授予国家最高科学技院授予国家最高科学技术奖（500万元）。万元）。我国第一个以我国第一个以农业科学家冠名的上市公司科学家冠名的上市公司“隆平高科隆平高科”在深圳在深圳证券交易所挂牌上市，券交易所挂牌上市，这个公司即是以袁隆平个公司即是以袁隆平为名名命名的，公司上市后随即使袁隆平的身价超命名的，公司上市后随即使袁隆平的身价超过1000亿元人元人名名币。2004被被评为感感动中国人物。中国人物。2005被被评为美国科学院院士。美国科学院院士。种子生产种子生产绪绪论论知知识目目标：1、了解我国作物育种的性了解我国作物育种的性质和任和任务。2、掌握、掌握遗传和和变异的概念异的概念3、了解作物、了解作物遗传育种的育种的发展概况。展概况。4、了解、了解遗传育种的育种的发展展趋势。一、作物遗传育种的性质和任务一、作物遗传育种的性质和任务作物作物遗传育种育种：是是遗传学和作物育种学有机学和作物育种学有机结合的合的科学，是研究作物科学，是研究作物遗传和和变异异规律，律，改良和培育改良和培育作物新品种的科学。作物新品种的科学。任任务：阐明生物明生物遗传和和变异的异的现象、象、规律及其物律及其物质基基础；选育适用于特定地区生育适用于特定地区生产发展需要的展需要的高高产、稳产、优质、抗（耐）病虫害、抗（耐）病虫害等特性的等特性的优良品种良品种或或杂种、新作物。种、新作物。现有的水稻、玉米等有的水稻、玉米等农作物，烟草、作物，烟草、亚麻等麻等经济作物都属于作物都属于栽培植物，由野生植物栽培植物，由野生植物进化而来。化而来。进化：化：变异异遗传选择。进化进化自然进化自然进化：自然选择：自然选择人工进化人工进化：人工诱导、选择：人工诱导、选择作物育种学是一作物育种学是一门应用性很用性很强的的科学，它主的的科学，它主要是以要是以遗传学学和和进化化论为基基础，除此之外，除此之外，还包包括了作物栽培学、植物生括了作物栽培学、植物生态学、植物生理学、植学、植物生理学、植物病理学、物病理学、农业昆虫学、昆虫学、农业气象学、生物气象学、生物统计学与学与试验设计、生物技、生物技术、农产品加工等品加工等许多学多学科的知科的知识的的综合运用。合运用。作物遗传育种学的主要内容作物遗传育种学的主要内容1.育种目育种目标的制的制订及及实现目目标的相的相应策略。策略。2.种种质资源源搜集、保存、研究、利用和搜集、保存、研究、利用和创新。新。3.选择的理的理论与方法。与方法。4.人工人工创造造变异的途径、方法和技异的途径、方法和技术。5.杂种种优势利用的途径与方法。利用的途径与方法。6.目目标性状的性状的遗传、鉴定定及及选育育方法。方法。7.育种各育种各阶段的段的田田间试验技技术8.新品种的新品种的审定推广定推广和和种子生种子生产。二、作物遗传育种发展二、作物遗传育种发展（一）（一）遗传方面的方面的发展展A、古代古代遗传学知学知识的的积累累在公元前4000年的伊拉克古代巴比伦石刻上记载了马头部性状在五个世代的遗传。A A、古代遗传学知识的积累古代遗传学知识的积累1 1、遗传学起源于育种实践、遗传学起源于育种实践人类生产实践遗传和变异选择育成优良品种。旧石器时代末新石器时代初，通过动植物的驯养和栽培，使劳动人民对遗传有了粗浅的认识。A A、古代遗传学知识的积累古代遗传学知识的积累我国我国我国我国劳动人民人民在从事在从事农业生生产和和饲养家畜中，注意到养家畜中，注意到了了遗传和和变异的异的现象。象。春秋春秋时代有代有“桂桂实生桂，桐生桂，桐实生桐生桐”。战国末期又有国末期又有“种种麦得麦，种稷得稷麦得麦，种稷得稷”的的记载。东汉王充曾写道王充曾写道“万物生于万物生于土，各似本种土，各似本种”，并，并进一步指出一步指出“嘉禾异种，嘉禾异种，常无本常无本根根”，认识到了到了变异异的的现象。象。此后古此后古书中中还有有“桔逾淮而北桔逾淮而北为枳枳”、“牡丹牡丹岁取其取其变者者以以为新新”等，等，这说明古代人民明古代人民对遗传和和变异有了粗浅的异有了粗浅的认识，但由于种种原因没能形成一套，但由于种种原因没能形成一套遗传学理学理论。B B、近代遗传学的奠基近代遗传学的奠基1、拉拉马克克（Lamarck J.B.,17441829）：）：器官器官的的用用进废退退与与获得性得性遗传认为：生物物种是可生物物种是可变的，的，环境条件改境条件改变是生物是生物变异的根本异的根本原因；原因；遗传变异遵循异遵循“用用进废退和退和获得性得性遗传”规律。律。即即认为动物器官的物器官的进化与退化取决于用与不用（用化与退化取决于用与不用（用进废退理退理论），以及），以及认为每一世代中由于用或不用而加每一世代中由于用或不用而加强或削弱的或削弱的性状是可以性状是可以遗传的（的（获得性得性遗传）。如）。如长颈鹿、鼹鼠。鹿、鼹鼠。达尔文达尔文1959年年发表了表了物种起源物种起源，提出自然，提出自然选择和人工和人工选择的的进化学化学说，认为生物是由生物是由简单复复杂、低、低级高高级逐逐渐进化而来的。化而来的。三、遗传学的建立和发展三、遗传学的建立和发展 1.1.个体遗传学向细胞遗传学过渡时期（个体遗传学向细胞遗传学过渡时期（19101910之前）之前）孟德孟德尔（MendelG.J.，18221884）系系统地研究了生物的地研究了生物的遗传和和变异异（豌豆（豌豆杂交交试验）；）；1866年年发表表植物植物杂交交试验,提出提出分离分离规律律和和独立分配独立分配规律；律；提出了提出了“遗传因子因子”假假说，认为：生物性状受生物性状受细胞内胞内遗传因子因子(hereditaryfactor)控制控制；遗传因子在生物世代因子在生物世代间传递遵循遵循分离和独立分离和独立分配两个基本分配两个基本规律；律；这两个两个遗传基本基本规律是近律是近现代代遗传学最主要的、不可学最主要的、不可动摇的基的基础。孟德尔孟德尔孟德尔定律的二次发现孟德尔定律的二次发现 1900年，三位植物学家年，三位植物学家:狄狄弗里斯（弗里斯（De Vris H.,荷荷兰）科科伦斯（斯（Correns C.,德国）德国）冯切切尔迈克（克（VonTschermak E.,奥地利）奥地利）在不同国家用多种植物在不同国家用多种植物进行与孟德行与孟德尔早期研究相似的早期研究相似的杂交交试验，获得与孟德得与孟德尔相似的解相似的解释，证实孟德孟德尔遗传规律，确律，确认其重大意其重大意义。1900年孟德年孟德尔遗传规律的重新律的重新发现标志着志着遗传学的建立和开学的建立和开始始发展，孟德展，孟德尔被公被公认为现代代遗传学的学的创始人始人。1910年起将孟德年起将孟德尔遗传规律律孟德孟德尔定律。定律。1927年年 Muller X-射射线诱发突突变，1946 年年获得得诺贝尔医学和医学和生理学生理学奖。Blakeslee AF（布菜克斯里）（布菜克斯里）等利用秋水仙素等利用秋水仙素诱导植物多倍植物多倍体成功，体成功，为探索多倍体探索多倍体遗传变异开异开创了新的途径了新的途径。D D、微生物遗传和生化遗传时期、微生物遗传和生化遗传时期1928年年F.Griffith发现肺炎双球菌的肺炎双球菌的转化化现象。象。1941年年G.W.Beadle和和E.Tatum用用 X射射线红色面包霉色面包霉突突变变体体遗传学研究。提出了学研究。提出了“一基因一一基因一酶”学学说，发展了展了微生物微生物遗传学和生化学和生化遗传学。学。1944年年O.Avery等人通等人通过肺炎双球菌肺炎双球菌转化化试验，首次直，首次直接接证明了明了DNA是真正的是真正的遗传物物质。（二）作物育种方面的发展（二）作物育种方面的发展1、新石器时代，人类从野生植物中挑选出能食用和便于管、新石器时代，人类从野生植物中挑选出能食用和便于管理的植物，并进行栽培，经理的植物，并进行栽培，经长期的栽培和选择长期的栽培和选择，野生种驯，野生种驯化成适宜栽培的品种。化成适宜栽培的品种。2、尚书尚书记载，周代我国农业生产实践采用记载，周代我国农业生产实践采用选择优良单选择优良单株株的方法。的方法。3、汉朝、汉朝祀胜之书祀胜之书记载我国古代农民如何创造和运用田记载我国古代农民如何创造和运用田间选择优良单穗、混合收获等选留种的方法。间选择优良单穗、混合收获等选留种的方法。17世纪以后，逐渐开始与育种有关的科学。世纪以后，逐渐开始与育种有关的科学。1、1676年，年，Milisigton记载了花粉囊的功能，记载了花粉囊的功能，Crew明确了明确了子房与花粉的作用不同。子房与花粉的作用不同。2、1694年，德国年，德国Camerarius研究了桑树、蓖麻、玉米物等研究了桑树、蓖麻、玉米物等作物的雌雄花，发现除去雄蕊或柱头的植株就不能结实。作物的雌雄花，发现除去雄蕊或柱头的植株就不能结实。3、1719年，英国的年，英国的Faerchild用石竹展开了世界上首例人工用石竹展开了世界上首例人工杂交工作。杂交工作。1 1 2 2 作物育种的主要成就作物育种的主要成就品种资源的收集、保存和创新品种资源的收集、保存和创新新品种选育和推广新品种选育和推广育种新方法、新技术的利用育种新方法、新技术的利用3 3 品种资源的收集、保存和创新品种资源的收集、保存和创新20世世纪50年代，我国在全国范年代，我国在全国范围内开展了各种植物内开展了各种植物品种品种资源的源的调查、征集、整理和研究工作。、征集、整理和研究工作。1958年，征集到年，征集到40多种植物多种植物20万份品种万份品种资料。料。1958年，美国建成了世界上第一座国家年，美国建成了世界上第一座国家级现代化低代化低温种子温种子库。我国作物种我国作物种质资源低温源低温库建建设始于始于1976年。年。新品种选育和推广新品种选育和推广20世世纪50-60年代，年代，选择育种方法育种方法从从农家品种和引家品种和引进品种品种中中选择出很多出很多优良品种。良品种。矮矮杆杆IR8日本矮杆小麦日本矮杆小麦农林林10 号号墨西哥小麦墨西哥小麦矮杆、抗病、高矮杆、抗病、高产爆裂玉米爆裂玉米五五彩彩糯糯三三亚亚南南繁繁基基地地彩彩色色玉玉米米彩彩色色玻玻璃璃宝宝石石玉玉米米紫紫糯糯2008保保健健型型能能源源型型甘甘薯薯食食用用型型色色素素型型叶叶菜菜型型育种新方法新技术的利用育种新方法新技术的利用1、传统杂交育种交育种玉米玉米杂交效交效应，增，增产明明显2、细胞胞质雄性不育雄性不育细胞核不育、光温敏不育、化学胞核不育、光温敏不育、化学杀雄雄等技等技术3、远缘杂交交新物种、新新物种、新类型（型（8倍体小黑麦）倍体小黑麦）普通小麦普通小麦长穗偃麦穗偃麦杂草草抗病、抗干旱、抗病、抗干旱、优质的小偃系列的小偃系列4、Muller和和Stadler等等证明明X射射线可增加玉米、大麦可增加玉米、大麦等的等的遗传变异异频率。率。5、Blaksslee发现秋水仙素可秋水仙素可诱发多倍体。多倍体。6 6、太空育种、太空育种7 7、花药离体培养、花药离体培养8 8、无性系变异筛选（组织培养）、无性系变异筛选（组织培养）马铃薯、香蕉、甘薯等作物的脱毒苗，已达到工厂马铃薯、香蕉、甘薯等作物的脱毒苗，已达到工厂化生产水平，马铃薯脱毒复壮种薯，可提高产量化生产水平，马铃薯脱毒复壮种薯，可提高产量30-50%30-50%；脱毒香蕉一穗可达上百斤；脱毒香蕉一穗可达上百斤 9、转基因育种基因育种：抗病虫等抗病虫等农作物育种（作物育种（转BT毒毒蛋白基因水稻、棉花等）；蛋白基因水稻、棉花等）；提高作物提高作物产量，改量，改进作物品作物品质方面，目前都有相关研究方面，目前都有相关研究报道。道。三、作物遗传育种发展趋势三、作物遗传育种发展趋势1、多、多样化的育种目化的育种目标高高产：注意品种利用光、水的效能，：注意品种利用光、水的效能，选育具高光合效能的品育具高光合效能的品种，增加生物种，增加生物产量和提高收量和提高收获指数。指数。优质单抗抗多抗（抗病、抗虫、草害和逆境）多抗（抗病、抗虫、草害和逆境）耐低耐低营养素，减少化肥用量、减少养素，减少化肥用量、减少环境境污染、染、节约资源源2、加、加强优异基因异基因资源的源的发掘和利用掘和利用*收集占有大量种收集占有大量种质资源，源，进行行鉴定定评价；价；*建立和建立和储存核心种存核心种质；*研究研究长期期储存的活力、安全性、存的活力、安全性、遗传稳定性、定性、遗传流失、流失、测定种子活力的无定种子活力的无损伤方法；方法；*加加强优质种种质的的筛选、创新、利用、新、利用、遗传分析和分析和改造；改造；信息系信息系统的完善和信息服的完善和信息服务种质资源工作保存方面，种质资源工作保存方面，20世纪世纪80年代：年代：国家国家拥有植物资源拥有植物资源统计年代统计年代美国美国43万份以上万份以上1979前苏联前苏联32万份万份1985墨西哥国际玉米改墨西哥国际玉米改良中心良中心玉米资源玉米资源 1.3万份万份1979墨西哥国际小麦改墨西哥国际小麦改良中心良中心小麦资源小麦资源 7万份万份1985菲律宾国际水稻所菲律宾国际水稻所水稻资源水稻资源 8万份万份1985目前，全世界一共拥有种质资源目前，全世界一共拥有种质资源610万份，我国现已掌握万份，我国现已掌握60多种作物，多种作物，30多万份植物资源，约占世界的多万份植物资源，约占世界的1/20。4 4、多学科联合攻关，多种技术、途径并用、多学科联合攻关，多种技术、途径并用 多学科合作交叉，多种技术、途径并用，以解决作物遗多学科合作交叉，多种技术、途径并用，以解决作物遗传育种理论上的问题。传育种理论上的问题。3 3、深入开展遗传育种基础理论与新技术、新方法研究、深入开展遗传育种基础理论与新技术、新方法研究 加强作物主要目标性状的遗传基础研究，揭示其遗加强作物主要目标性状的遗传基础研究，揭示其遗传实质及规律性，提高育种工作的预见性和育种效率。传实质及规律性，提高育种工作的预见性和育种效率。完善创新种质资源途径及外源基因基因导入技术，完善创新种质资源途径及外源基因基因导入技术，发展以生物技术为基础的遗传育种新技术和新方法。发展以生物技术为基础的遗传育种新技术和新方法。育种专家之袁隆平课外参考书课外参考书1、作物育种学、作物育种学总论，潘家，潘家驹主主编，中国，中国农业出版社，出版社，20092、作物育种学各、作物育种学各论，盖，盖钧镒主主编，2006作作业1、什么是、什么是遗传育种以及育种的方法和技育种以及育种的方法和技术？2、查阅资料，料，简单说明我国育种主要成就。明我国育种主要成就。