牧草及饲料作物育种学.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,2021,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021,*,*,单击此处编辑母版标题样式,2021,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021,*,牧草及饲料作物育种学,主讲：米福贵（教授）,牧草生产教研室,1,2021,目录,绪 论,第一章,育种目标,第二章,牧草种质资源,第三章,牧草的繁殖方式与育种,第四章,引种与野生资源的开发利用,第五章,选择育种,第六章,综合品种与轮回选择,第七章,杂交育种,第八章,杂种优势的利用,第九章,诱交育种,第十章,单倍体与多倍体育种,2,2021,第十一章,远缘杂交育种,第十二章,抗病育种,第十三章,抗虫育种,第十四章,抗逆性育种,第十五章,牧草品质改良,第十六章,生物技术在牧草育种中的应用,第十七章,牧草及饲料作物良种繁育,第十八章,牧草及饲料作物田间试验,第十九章,饲用玉米育种,第二十章,燕麦育种,第二十一章,苜蓿育种,3,2021,绪 论,-牧草及饲料作物育种学的意义及良种的作用,一、学科的意义,1课程性质,牧草及饲料作物育种学是国家、农业部和自治区重点学科草原科学学科的主干专业课程之一，是国家指定的草原学科首批硕士研究生和博士研究生招生学科（牧草育种方向）。课程创建于1958年，是草原专业创建以来的主要支柱课程。,4,2021,1）概念：,育种学,研究改良现有品种并培育创造新品种的科学；研究改变牧草、饲料作物种性（遗传性）的科学。,良种繁育学,研究品种选、繁育理论和方法的科学。为育种工作的继续，是育种学的重要组成部分。,2）任务：,根据生产需求，不断改良现有品种。利用现有品种资源，培育创造新品种。加速优良品种的繁殖推广，充分发挥良种的作用。,5,2021,2课程特点,1）着重牧草产量和品质，品种特征，特性的一致性比较次要；,特征,人的感官直接感觉到的性状,特性,人的感官直接感觉不到，但用仪器能测定出来的状；,特征+特性性状,2）适应性、抗逆性性状的育种较重要,3）牧草大多数为多年生，新品种培育耗时多，周期长；,4）许多牧草异花授粉，或自交不亲和；因而遗传性不一致，需隔离；,5）许多牧草可无性繁殖，因而可建立无性系育种,6,2021,3与其它学科的关系,1）生物进化论为理论依据,生物进化的三大要素变异、遗传与选择,是育种工作中创造、稳定、选择优良变异的理论依据,2)与遗传学的关系,遗传学,是育种的理论基础，指导育种实践。,育种学,是遗传学的实践，经总结、提高可进一步丰富和完善遗传学理论。,3）与栽培学的关系,栽培学：,根据生物学特性的需求，努力创造良好的环境条件（或生长发育条件），为外因。,育种学：,改良种性，使品种更好地利用环境条件，内因。,要求：,处理好内外因的关系，实现良种、良法的结合,7,2021,4）其它有关学科：,学好牧草育种学需要具备植物分类、植物生态、植物生理、植物保护、气象学、土壤学、家畜饲养学、生物统计等方面的知识。,5）生物新技术：,生物化学、分子生物学、细胞生物学、细胞遗传学、计算机等,8,2021,二、品种的概念与作用,概念：,品种（Variety）,人类在一定的生态和经济,条件下，根据自身的要求，经选择和培育而创造,的植物的一种群体。它具有相对稳定的遗传性和生,物学、形态学、经济性状上的相对一致性，在一,定地区和一定栽培条件下，其产量、品质和抗性,等性状符合生产要求。,9,2021,特点：,是生产上使用的概念，是一种生产资料，要在生产上发挥效益；具有相对一致的特征特性；具有地区性；具有时间性；具有相对稳定和一致的遗传性；具有一定的种植面积和种子数量：育成品种50,100亩；地方品种：1000亩以上；通过一定的育种程序：,杂交,选择,品比,区试,种繁,通过国家品种审定委员会审批登记。,10,2021,种：,分类上的基本单位；,同种植物个体间无质的差异；,同种植物要求相似的环境条件；,生物学特性上无质的区别；,2类别：,依来源划分为：,野生驯化品种、地方品种、引入品种，育成品种,11,2021,育成品种又可分为：,纯系品种（pure line cultivar）：,自花授粉植物株间杂交选择纯系品种，,特点：,同质、纯合（防异花授粉、防杂）,开放授粉群本(open pollinisation cultivar)：,(针对异花授粉植物而言),特点：,异质、杂合 近交、自交 要衰退,杂交种（Hybrid）：,ABF1选择杂种,特点：,个体基因型高度杂合，群体高度同质；亲本最好纯合,无性系（clone）：,从杂合亲本品种杂交第一代实生苗中选出的无性系,特点：,个体杂合，群体同质,多系品种（混系品种）：,12,2021,3）优良品种的作用,a提高牧草产量b改善品质 c提高牧草的抗病虫能力：d提高抗逆性e改良沙化，退化草地：f防风固沙，保持水土、净化和美化环境：,2 我牧草育种工作回顾与展望（自学）,13,2021,第一章 育种目标,-1,制定育种目标的意义和原则,一、牧草及饲料作物的育种目标及意义,育种（breeding objective）：,就是在 一定地区的自然，经,济及耕作栽培条件下所要育成的新品种应具备的一系列优良性状,的具体指标。育种目标适当与否决定育种工作的成败。,1.内容：,1,产量:,种子产量、饲草产量,2,品质:营养成分、适口性、消化率等,3,抗性:,4,草地建植:,对杂草竞争力强，耐践踏，适于混播等,5,适于机械化操作:,整齐一致，不落粒、直立,6,成熟性方面:,早熟，中熟、晚熟等,14,2021,2意义,制定育种目标是开展育种工作的首要任务，是选育新品种的设计蓝图，也就是在一定地区的自然、经济及耕作栽培条件下所要育成的新品种应具备的一系列优良性状的具体指标。,从育种过程看：,育种目标,选材,育种技术手段,后代选择,田间试,验,良繁,因此，育种目标是育种工作首先要考虑的问题，关系到育种的正确或成败与否。,15,2021,二、制定育种目标的原则,反映当地生产发展的要求,分清主次，明确具体落实到品种的性状上,如锡盟地区寒冷，气温低，无霜期短，成为生产上主要的限制因子，因此培育抗寒，早熟的品种目标,要注意品种组合选育多个类型的品种，在生产中品种搭配,要有预见性，应能适应今后农业生产发展的要求,综合范例：紫花花蓿育种目标：,北纬40,0,以北（北京为界）：抗寒，耐旱，部分地区耐盐碱；,北纬40,0,以南的河北、山东：产草量高的抗病虫品种。,16,2021,-2,牧草及饲料作物育种的主要目标,一、自然选择条件下生物变异的主要方向,1.,趋同：,不同种和品种在相同条件下向着同一方向发生变异和发展积累变异。,2.,趋异：,同一种或品种的生物，在不同环境条件下向不同方向发展，形成性状上完全不同的类型。,3.,平行：,不同种或品种的生物，在不同环境条件下向不同方向发生性状分歧，彼此间产生了变异，然后在相同的土壤条件下又向着同一方向发展而形成平行发展关系，即先趋异后趋同的变异发展过程。,育种中：人工选择目标应与自然选择变异方向一致,17,2021,二、育种的主要目标性状,1.丰产性,干草产量,种子产量,再生性,牧草及饲料在刈割后恢复生长的能力,多刈性,一个生长季节内牧草可以刈割并形成经济产量的次数,密度和分枝能力,株型,18,2021,2.品质,营养成分,适口性：,家畜采食时的喜好程度,消化率 有毒有害成分,3.抗性,抗病,抗虫,耐寒性，耐热性和耐旱性,耐盐碱性和耐酸性,耐践踏性和耐牧,19,2021,4.其他目标,适于粮草轮作：适合改良沙化、退化草地具有较强的水土保持能力耐除草剂适于机械化作业,20,2021,第二章 牧草种质资源,-1 牧草种质资源的概念和类别,一概念：,原始材料,凡用于培育种牧草和饲料作物新品种的栽培植物和野生植物。,（育种材料）是品种资源的一部分,种质,指具有物种或品种全套遗传物质、并能繁殖，传递给下一代的一切生物体。,种质资源,具有一定种质或基因的所有生物类型。,（,遗传资源,）包括：物种、品种、生态类型、植株、种子、无性繁殖器官、花粉甚至单个细胞（基因资源）,生物多样性,指物种遗传基因、种类数量及生态系统3个层次,的多样性，即基因多样性、物种丰富度、群落与生态系统多样化,21,2021,二、牧草种质资源的类别、特点与利用,1）.本地种质资源：,主要来源于当地的地方品种和适应当,地推广的其他牧草品种。,一般在当地栽培30年以上，适应性强，1000亩以上，如：敖汉苜蓿、晋南苜蓿、关中苜蓿、吉林老芒麦,用途：,当地比较适应，抗逆性强，可直接用于生产。,选育新品种。,如40年代西北从日本引入箭舌豌豆育成西牧333,作杂交亲本。,如：准格尔苜蓿锡盟黄花苜蓿草原1号。60年代兰州畜牧所从西牧333中选出早熟、高产的春箭舌豌豆333A,22,2021,2）外地种质资源：,凡从国外、区外引入的品种。,它在某一点上具有宝贵的经济价值，生物学特性上有独到 之处，适应性较差。,利用前要进行小面积试种,用途：,材料具多样性，可直接用于生产,如：润布勒苜蓿，法恩羊茅，阿伯德多花黑麦草，胡依阿,三叶草，格拉明柱花草等。,作杂交亲本：,如：黄花苜蓿（准格尔+亚州+武功+府谷+苏联1号）,23,2021,3）野生种质资源：,培育新品种用到的野生植物类型,特点：,抗逆性强，野生特性明显，硬实率高，不易发芽、落粒、裂荚。,利用：,直接引入栽培驯化：如羊草、披碱草、冰草、扁蓿豆、胡卢巴等,杂交亲本：,苜蓿扁蓿豆（野），增加抗性,4）人工创造的种质资源：,杂交后代、辐射及化学诱变后代遗传上不稳定,利用：,要经过一系列培育与选择才能利用,24,2021,-2,作物起源中心学说(自学）,瓦谁洛夫（1935年）提出8个作物起源中心,1中国东部亚洲中心：,主要起源作物如黍、稷、粟、高粱、荞麦、大豆、茶等11种作物，136个物种。,2印度中心：,主要起源作物如水稻、红豆、甘蔗、香蕉等15种作物，117个物种。,3中亚细亚中心：,起源作物如普通小麦、密穗小麦、印度圆粒小麦、豌豆、草棉等15种作物，42个物种。,25,2021,4西部亚洲中心,起源作物如：一粒小麦、二粒小麦、苜蓿、红豆草等20种作物，83个物种。,5地中海中心,大量蔬菜作物、包括甜菜、许多古老的牧草作物都起源于此。,6埃塞俄比亚中心,小麦、大麦的变种类型及其多样。有15种作物，38个物种。,7南美和中美起源中心,存在着大量玉米变异类型，包括陆地棉、番茄等9种作物，49个物种。,8南美中心,是马铃薯、木薯、花生和菸草等7种作物，62个物种的起源中心。,26,2021,一、种质资源的考察收集,1.考察收集工作的目的,尽量全面地完整地获得草地植物的遗传变异材料、搜集繁殖 入库，长期保存种质，保护遗传多样性，防止种质基因的遗失,鉴定和筛选优良育种材料，扩大遗传基础和变异，培育或改良新品种。,进一步分离有益基因，用于饲料、粮食、食品工业和医药等产业。,与各地各国进行种质交换，给国内育种单位提供育种原始材料。,-3 牧草种质资源的考察收集、,鉴定与保存,27,2021,二、收集方法：,1.,途径：,派人或去函，要有目的性,编号 材料名称 采集地 地理位置（GPS）草地类型 植物区系环境条件 采集日期 采集人 其他,2.收集材料的整理,应将样本对照现场记录，进行初步整理、归类、补漏未定名的种子。,28,2021,二、种质资源的鉴定与评价,1.室内鉴定,供试材料一般,5,20,株为一组，重复,3,5,次。,2.田间鉴定,株行距为,1m,1m,或,1m,0.8m，,每份材料一般鉴定,15,10,株，每行,株，重复,3,5,次,3.观察记载的内容,生育期；,形态学观察；,农艺性状；,抗逆性；,遗传学观察,29,2021,三、种质资源的保存,保存：,既要使原材料保持有一定数量，还要保持其不失去活力和原有的遗传变异度,1.机构（种子库）：,植物园、品资所、研究所、生产厂家、种子公司,牧草：,农科院品资所、农科院畜牧所饲料室，农科院草原所,2.保存方法：,1）室内保存：,利用种子库保存。条件：低温，低湿（湿度在50%以下）。,注意：,防虫、鼠、潮、火,30,2021,长期库（永久库）：,-10,，,湿度,25,%以下，,保存,30,年,中期库：,-1,，湿度,30,以下，保存10年,短期库：,20,，湿度,45,%，保存,2,5,年,保存、监测、供种,为种子库日常工作,日本的“二重贮存法”：,中期库,育种材料,繁殖,材料用完后从此取出,材料,提供,长期库,31,2021,当前世界上已建成种质资源库480余座，其中有三大基因库：,a.美国科罗拉多科林斯堡，1957年建立，温度+4，湿度32%，库容50万份现有保存近10万份 b.日本：奈川，1965年建，温-1，湿30%，已保存近3万份 c.俄罗斯：计划保存国内外种质资源近30万份,室内保存优点：,大大节省工作量；,种子世代进展缓慢；,有利于保持材料的原始遗传性状；,32,2021,室内保存缺点：,需要一整套设备，特别是恒低温，恒湿设备，耗资大；,不适合贮藏发芽能力易丧失的种质资源；,不易保存营养繁殖（无性）的植物；,）种植保存,库内发芽率降至50%以下时，,必须及时繁殖。,异花、常异花授粉植物繁殖时，防止生物学混合。,注意事项：,多年生、一年生植物分开种,豆科、禾科 分开种,不同属、种 分开种,33,2021,种植保存优点：,对设备要求简单；,保存材料的活力不降低；,种植保存缺点：,材料多时需大量土地、人力、物力及资金；,容易引起混杂（机械与生物学）；,生态条件变化会使材料的原始性状丢失；,34,2021,第三章 牧草的繁殖方式与育种,-1牧草繁殖方式,一、有性繁殖,是由雌配子（卵细胞）和雄配子（精细胞）相互结合（受精）而形成合子产生后代的繁殖类型。根据参与受精的雌，雄配子的来源不同，可分为：,自花授粉植物（self pollinated plant）：,以同一株的花粉进行受精的植物。其异交率一般不超过4%。,异花授粉植物（cross pollinated plant）：,主要是以其它植株的花粉进行受精的植物。其异交率高于50%高者甚至可达95%以上。,35,2021,常异花授粉植物（,often cross pollinated plant,）,常异花授粉植物为自花授粉植物与异花授粉植物的中间类型，其异交率在,4%,5,%,之间。,二、无性繁殖,.,无性系（clone）,同一植株无性繁殖的后代，也称无性繁殖系和营养系。,.,无性繁殖器官：,块茎、块根、接穗、根茎、葡匐茎、插枝、根蘖、鳞茎、球根等。,牧草常见的无性繁殖方式,豆科牧草：扦插,禾本科牧草：分株繁殖,36,2021,三、无融合生殖,.无融合生殖（apomixis）：,能形成性器官，但可不通过受精而产生胚和种子，也不是通过营养器官繁殖，而是通过种子繁殖。,.无融合生殖主要有以下几种类型：,单倍体配子体的无融合生殖。,二倍体配子体的无融合生殖。,阻碍受精的不良条件，不阻碍无融合生殖的进行。,由珠心细胞和珠被细胞直接形成不定胚。,37,2021,四、植物自然异交率的测定,.研究花器构造，开花习性，传粉方式，花粉萌发与雄蕊柱头的关系以及胚囊中卵细胞的受精情况，,.采用隔离单株的方法强迫自交，观察其结实是否正常。,.采用遗传试验测定,自然异交率（%）,F,1,代中具有显性状的植株数,F,1,代总植株数,100%,38,2021,一、自花授粉植物群体,1.是一个由许多遗传组成纯合的个体所组成的混合群体。,2.是在长期的自然选择作用下，产生和保存下来的。有利于种的生存和繁衍，所以自花授粉植物具有自交不退化或退化缓慢的特点。,选择方法：,系谱法,-2不同繁殖方式牧草群体的遗传育种特点,白花授粉植物,分离纯系,（自交系）,自交系（纯系）间杂种（杂种优势）,39,2021,二、异花授粉植物群体,由来源不同、遗传性不同的两性细胞结合而产生异质结合子所繁衍的后代，是一个复杂的异质群体。,异花授粉植物强迫自交，会出现自交（近交）衰退,选择方法：,群体选择，集团选择，轮回选择等,良种繁育时：注意防杂保纯,三、常异花授粉植物群体,常异花授粉植物以自花授粉为主，其主要性状多处于同质结合状态。参照自花，异花授粉植物的育种方法，需要隔离，以防杂保纯,40,2021,四、无性繁殖物群体,1由母本clone而来，其后代表型基本上与母体一致，没有分离，故可采用与自花授粉作物相类似法进行育种,注意：,无性系品种大多采用杂交法选育而成，或其亲代是异花授粉作物，故用种子繁殖时会出现分离。,2,无性系芽变选留无性保存,3.AB,F,1,（杂种优势）,无性繁殖,保留,杂种优势,41,2021,第四章 引种与野生资源的开发利用,-1 引种,一、引种的概念和意义,1.概念,引种,（Introduction)：,将国内外一些有经济价值的植物种或品种引到本地区试种，作为推广材料或育种材料应用的过程。,驯化：,野生植物变成栽培植物的过程。,42,2021,2.引种的意义：,能迅速应用外地优良品种代替当地原有品种，提高牧草产量和品质引入一些当地从未栽培过的新牧草和饲料作物丰富杂交育种的原始亲本材料获得高抗性的原始亲本材料（对野生资源的引种）,二、国内外牧草及饲料作物引种概况,（自学）,据史记记载，我国早在公元前139,126年就有引种实践。,43,2021,一、相同纬度的引种原理：,对于北半球，在生长期内，纬度低的地区（南方），气温高、日照时数短，大体都在12小时左右，这些地区长期生存的植物，一般为,短日照植物,，,如玉米、高粱、马铃薯等；,纬度高的地区，气温较低，日照时数长，大体在14,16小时左右，这些地区长期生存的植物多属于,长日照植物,，,如大麦、燕麦、黑麦、豌豆等；,相同纬度下，日照时数及温度条件相似，因而引种容易成功，故此在一般情况都要从,纬度相同或相近的地区引种,。,-2,引种原理,44,2021,例如：,1.,从大致相同纬度的美国和加拿大引入的“格林”和“润布勒”苜蓿在我区能良好生长；而从澳大利亚（低纬度）引入的“猎大河”苜蓿就生长不良，但我国南方低纬度地区大量种植的苜蓿是“猎大河”。,2.,我院栽培育种室于1964,1965年间从同纬度的东北各省引入的紫花苜蓿（公农一号、佳木斯等），在越冬率、结实性等方面都表现较好，而从纬度较低的山西、陕西、晋南、关中、武功及我区伊盟等地引入的苜蓿在越冬率和结实性方面就表现较差。,45,2021,相同纬度下引种是可行的，但不能说不同的纬度下引种就不能成功。从育种实践来看，,不同纬度条件下引种也有许多成功的例子。,例如：,1.苏丹草原产非洲（属低纬度），内蒙、新疆都可种植；原产南美（巴西等地）的玉米，我国北方也大量种植。,2.沙打旺原产我国黄河故道（苏北、冀、豫一带）。从70年代中期（7475）把沙打旺引入我国北方种植、表现很好：抗寒、耐旱、适应性强、耐风沙。,A、沙打旺野生直立黄芪（结籽好），时间长（有效）,B、辐射处理：有效、但时间长，辽宁土肥所苏盛发用此法培育出一早熟品种,C、无性繁殖：扦插、分枝繁殖，生产上太费工（有效）,D、直立黄芪（野生）的栽培驯化，时间长（有效）,E、风土驯化省时、迅速,46,2021,二、植物阶段发育与引种的关系,植物发育与五个阶段：,春化、光照阶段,为营养阶段；三、四、五阶段为生殖阶段。,1、春化阶段：,一年生饲料作物，种子开始萌动就进入,春化阶段；多年生牧草,（小粒种子）在3、4片叶子时,期通过。该阶段是一感温阶段，主要要求温度条件。,根据作物通过春化阶段的时间及温度条件可把植物分为：,冬性作物：,0,5，30,70天，,如：黄花苜蓿、晚熟三叶草,半冬性作物：,3,15，20,30天，,如：无芒雀麦、鸡脚草、无根茎冰草等,47,2021,春性作物：,5,20，7,15天，如：紫花苜蓿、弯穗鹅观草，苏丹草、高加索红豆草,温性作物：,23,30，5,7天，如：玉米、高粱、南瓜、西瓜,2、光照阶段：根据日照天数将作物划分为：,长日照作物：,一天内连续光照12小时以上（凉爽、长日照）高纬度地区的植物一般为长日照。,如：麦类、甜菜、三叶草、苜蓿、鹰咀豆、山黧豆、黑麦草、燕麦、冰草等，,短日照作物：,一天内光照时间在12小时以下（温暖）,如：玉米、高粱、南瓜、西瓜、苏丹草等,48,2021,3、引种规律：,不同纬度之间引种的一般规律是：,短日照植物从纬度低的南方向纬度高的北方引种，或长日照植物从纬度高的北方向纬度低的地区引种，生育期一般会延长，超过一定限度，种子就不能成熟；,短日照植物从高纬度向低纬度地区引种或长日照植物从低纬度向高纬地区引种，生育期一般会缩短。,例如：,我区从山东、河北引入玉米（短日照），生育期延长，青贮用可以，如从东北引入，则生育期缩短。,49,2021,在相同纬度的情况下，不同海拔高度的地区引种，也有类似规律：,从山区向平原引，生育期缩短，,从平原向山区引入，生育期延长，甚至不能成熟。,也有一些对自然条件要求不严格的植物：,在纬度相差很大的情况下，引种也较易成功。,例如：,聚合草、马铃薯、苏丹草虽为短日照，但它们适应性强也可成功地引入高纬地区,50,2021,思考题：,1、河南早熟燕麦(长日照)引到呼市，生育期会发生什么变化？,2、小麦(长日照)由乌盟引到河南，生育期会发生什么变化？,3、紫花苜蓿(短日照，春性)由河南引入呼市，生育期发生什么变化？,4、瓜类作物由河南引入呼市，生育期发生什么变化？,51,2021,三、植物生态型与引种的关系：,生态型：,最适于某一环境条件范围内的植物群体。它在阶段发育、生长期、光温特性与抗性方面有相似的特性。,气候生态型：,热带牧草、温带牧草、寒带牧草,土壤生态型：,耐盐牧草、耐旱牧草、喜湿牧草,共栖生态型：,病虫发生频繁的地区，就有抗性类型存在。,规律：,同一生态型的牧草、引种容易成功，,例如：,从典型草原到另一典型草原,52,2021,一、引种目标：,有计划、有目的,二、收集引种材料：,了解原产地自然经济、栽培及管理条件,记载所引品种的特征特性,检疫、防止病虫害传入,如：我区引疆大叶苜蓿时，引来了兔丝子，南方紫茎泽兰、水葫芦。,-3,引种程序,53,2021,小区试验：,10m,2,，单株种植最好，,10,株,/,行，,品比试验：,15,30m2,，,区域化试验：,丰产栽培试验：,推广前，主要是提供栽培技术措施,三、做好引种试验：,54,2021,-4 野生牧草采集与栽培,一、野生牧草种子的采集：,1、,采种时有所选择：,产量高、生长快、适应性强、适口性好、营养丰富,2、,不破坏自然群体：,即将群体中存在的各种“生物型”尽可能都采来，种子数量也尽可能多些,3、,采种时要记载清楚植物名称，原产地，收获日期,4、成片牧草可用收获机、镰刀收割，零星分布的一般采摘即可。,5、,成熟期在50,60%时即可采集,55,2021,1、选地与整地：,2、种子处理：,播前测定发芽率、纯净度、硬实种子要擦破种皮或日光晒种,3、播种：,复播、加大播量、选育后移植，不能过深,4、田间管理,5、选择,二、栽培与选择：,三、我国牧区一些主要饲用植物种,我区的主要饲用植物：,羊草、无芒雀麦、野大麦、老芒麦、披碱草、蒙古冰草、紫花苜蓿、黄花苜蓿、杂种苜蓿、沙打旺、柠条、蒙古黄芪（羊柴）、优若藜、优地肤等,56,2021,第五章 选择育种,-1 选择的遗传学基础和作用,一、选择的概念与类别,1.概念：,选择育种（breeding by seleohm）：,简称选择，就是在自然或人工创造的变异群体中，依据个体或群体的表现型选优去劣，挑选符合人类需求的基因型，使优良或有益基因不断积累及所选性状稳定遗传下去的过程。,2.类别：,选择,人工选择,自然选择,无意识选择,有意识选择,单株选择,混合选择,57,2021,二、意义和作用,1选择是创造新品种和改良现有品种的重要手段；是育种不可缺少的环节，任何一育种方法，亲本后代都需经过选择。,2.（达尔文认为）,选择具有创造性作用,原理：,植物体,环境,细微变异,人为选择,原环境,变异加强,（保存、积累）,形态上有差异,新品种,58,2021,例如：,1.,野生甘兰类型,，由于人类的不同需要，进行长期选择,球茎甘兰、孢子甘兰、饲用甘兰、食用甘兰、紫甘兰、花椰菜、西兰花等,2.,甜菜的含糖量：,1947年刚发现甜菜有糖用价值时为,35%,形状选择法,9.8%,比重法选择,10.1%,旋光镜含糖率选择法,（19世纪后）,13.1%,个体选择法,15.2%,不断选择,21%,（现在）,59,2021,变异是选择的基础，为选择提供素材，没有变异就不会出现合乎人类需求的性状，也就无从选择。遗传是选择的保证，已经发生的变异一定要通过繁殖把有利的性状遗传保留下去，只有这样选择才会有意义。因而变异，遗传与选择是生物进化的三个重要因素，是达尔文进化学说的中心内容，也是选择育种的重要理论基础。,三、选择与遗传变异的关系：,60,2021,四、选择的基本原则,1,、在优良品种中进行选择,2,、在关键时期进行选择,3,、选择可遗传的变异,4,、选择的材料必须处于一致的条件下（如土、肥、水、光、气、热）,5,、依据主要性状和综合性状进行选择,61,2021,-2 选择的基本方法,1.,自然选择,即在自然环境条件下，植物由于外界环境的改变而发生变异，能适应外界环境的变异个体，得到生存并繁衍下去；不适应者则死亡而被淘汰的过程,结果：,保留了本身繁衍的有利性状,有利：抗性好、适应性强,对人类,有害：野生性状（落粒、硬性、裂荚）明显,62,2021,2.,人工选择,人为作用下，选择符合人类需求的有利性状或变异类型，淘汰那些不利的变异类型的过程。,无意识选择,人们无预定目标地保留优良个体、淘汰不良个体的过程.,如:,农牧民的留种、宰杀等,从古至今，时间较长，作用甚大,有意识选择,根据遗传原理有计划、有明确目标的选择。现代选择方法都属于此,人工有意识选择法，按照当选材料处理方式不同，又可分为下列几种方法:,63,2021,一、单株选择法（个体选择、系统选择、系谱选择、家系选择法）,从原始群体中，选,出优良单株（一个或,多个），按单株分别,采种，脱粒和保存，,翌年，分别播种成小区，并与标准品种鉴,定比较；然后以家系（从一株植物中繁殖,出来的后代）为单位,进行取舍。（适用于,自花、常异花）,若进行一次称一次选择；多次为多次选择。,64,2021,按植物外观上一定的经济性状和特性，从原始群体中选择出相当数量的优良单株或单穗，混合脱粒，次年再与标准品种和原始群体相邻种植，进行鉴定比较从优淘劣的选择法。,根据次数：,一次混选和多次混选,二、混合选择法,65,2021,单株选择效果好；它有一个相当于后裔测定的过程，可剔除不良基因；,单株选择，特别是多次单选，易造成近亲繁殖（生活力下降、产量降低），对异花授粉作物很不利；,单株选择手续烦索，花费人力物力，地力较高，而混选择简单易行，省时省地，省人力；,二者都能用于良种繁育和创造新品种方法，但着重点不同；,单、混选择法优缺点的比较：,单选,主要,创造新品种,混选,主要,良繁,66,2021,三、改良混合选择法,混选与单选结合起来的选择方法,1.,混合单株选择法,1次或多次混选后结合一次单选,步骤：,混选（1多次）,性状基本一致,单选,比较鉴定,如：,种性状和产量对照品 新品种,2.,单株混合选择法,1次或多次单选后再进行混合选择,步骤：,单选（1多次）,性状基本一致,混选（种子量多）,产量试验,多点试验,新品种,67,2021,1.根据不同性状（早熟、晚熟、高杆、低杆等），从一个混杂群体中分别选择属于各种类型的单株，最后将同一类型的单株混合脱粒、组成几个集团进行鉴定和比较,四、集团选择法（bulk selection）,68,2021,2.可将选择到的属于各种类型的单株分别种植，每个集团种在一个隔离区内，使特性相近的家系间自由传粉，并从中选择优良家系和单株。,集团 优点：,在一程度内，增加家系的遗传异质性提高生产力,在一程度内，限制经济性状和生物学特性截然相反的家系间异交,插入40页图,69,2021,一、有性繁殖,植物由雌、雄配子相互结合授精形成合子而产生后代的繁殖类型,按照授粉方式不同又分为三种类型：,1自花授粉植物,主要是同株或同花的花粉与雌配子进行受精作用，自然异交率一般,不超过4%,。,花器构造和开花习性的基本特点：,雄、雌同花，同期成熟。如：小麦、大麦、大豆，水稻、燕麦、豌豆、亚麻、曼陀罗、凤仙、苏丹草、扁穗雀麦、加拿大披碱草、南苜蓿、胡枝子、地三叶。,遗传特点：,遗传类型属简单遗传，个体相对一致，群体遗传组成高度纯合,-3牧草繁殖方式与（选择）育种的关系,70,2021,育种方法：,自花授粉植物,人工选择,纯系,经过连续自交和选择而产生的表现型和基因型相对一致的后代。因此，采用系统育种法.,选择方法：,一次单选有效（有时一次混选）,共杂交后代属复杂遗传，后代也分离,多次单选或多次混选,2异花授粉植物,主要以其他植株的花粉进行受精作用，其异交率高于,50%,，甚达,95%以上,。,这类植物按花器构造及开花习性可分三种类型：,71,2021,雌雄同花（自交不亲和）,甜菜、黑麦、荞麦、除虫菊,禾本科：,玉米、冰草属、黑麦草类、羊草、羊茅、老芒麦、小糠草、猫尾草、狗牙根、偃麦草等,豆科：,紫苜蓿、黄苜蓿、红豆草、红三叶、白三叶、杂三叶、白花草木栖、黄花草木栖、百脉根、羽扇豆。,雌雄同株异花,玉米、蓖麻、瓜类,雌雄异株,大麻、山葡萄、石柏,遗传特点：,是天然异花授粉的结果，遗传学较复杂,不耐自交，强迫自交，会出现近交衰退,72,2021,选择方法：,多次混合选择,如改变某一性状，需连续自交，选择,纯系,纯系间杂交,良种繁育：,隔离，防杂保纯,3,常异花授粉植物,介于自花授粉与异花授粉植物之间，其异交率在,4,50%,之间强迫自交时，大多数不表现明显的自交不亲和现象,如：,高梁、蚕豆、人参、细齿草木栖,遗传特点：,授粉方式不定，遗传性依植株当年及早代的授粉情况而定，凡是自花授粉的属简单遗传；如从异花授粉而来，则遗传类型较复杂。,育种方法：,多次选择（单、混）杂交的亲本应自交纯化，选择良繁时防止生物学混杂,73,2021,二、,无性繁殖,利用营养器官繁殖后代的方式,如：,鳞茎,洋葱、百合；,块茎,马铃薯；,块根,；,球茎,；,根茎,；,无性系,同一植株来源的无性后代。,1遗传特点：,简单遗传,可进行有性杂交复杂遗传,2无性系的选择：,一般一次（单、混）选,单株选择：块系选择与穴子选择,3有性繁殖与无性繁殖相结合的选择,在自然情况下可发生芽变,无性繁殖,保存,芽变,74,2021,三、无融合生殖,有性过程被无性过程所代替的一种繁殖方式。具这种繁殖方式的植物能形成性器官，但不通过受精而产生胚和种子。,如许多禾草：冰草属、大麦属、狼尾草属、拂单茅属等,无融合生殖类型：,杂种一代（具杂种优势）,保持下去,杂交后代,单株选择,后代,（符合目标）,保存,种植,多年后,无性繁殖,胚,种子,3不定胚：,珠心或珠被,不定胚,植株,育种上：,可固定或保持遗传稳定性，固定杂种优势,孤雌或孤雄生殖,纯合二倍体,2.二倍体配子体的无融合生殖：,未减数胚囊,1单倍体配子体的无融合生殖：,单倍后代,75,2021,第六章 综合品种与轮回选择育种方法,2 牧草综合品种育种,一、综合品种的概念及在育种中的地位,1.概念,综合品种（synthetic variety）：又称作混合、合成、复合品种。是由两个以上的自交系或无性系杂交，混合或混植育成的品种。,只对异花授粉植物而言。,一个综合品种就是一个小规模范围内随机受粉的群体。,2.综合品种的特点,亲本数较多：,（最好为纯系，利用之前强迫自交）少则2个，多达几十个，通常210个,繁殖世代有限：,一般25代,76,2021,3、育种中的地位,采用控制杂交难以培育杂种品种的物种,品种纯合性不为主要目标，又要利用杂种优势,商用品种种子售价较低，杂种培育得不偿失,需将改良品种尽快应用于生产,二、综合品种培育的程序,1、初始群体的改良,从人工或天然群体中选择优良的品系（无性系）综合种,2、亲本纯合,近交的方法（自交、兄妹交等），代数不易过多，23代内完成,近交作用：,a、淘汰不良性状；b、富集有利性状；,c、提高品系自身的农艺价值,77,2021,3、亲本选择,配合力测验,测定杂种优势大小,多交：,多重杂交（隔离区内进行）,排列设计：,保证每一亲本有同等机会为其它亲本授粉，并接受来自其他亲本供体的花粉,顶交：,一亲本材料与测试品种杂交（测试品种应遗传基础广泛）,双列杂交：,A,B,C,D,A,AB,AC,AD,B,BC,BD,C,CD,D,78,2021,5、综合品种的产生：,其中n为繁殖系数，syn-0为种子的数量,syn-0,混交,Syn-1,Syn-n(种子量应大),混交,注意问题：,a、育性：,自交不亲和或不育：,活力最高，然后随繁殖世代增加，活力下降。,自交可育：,活力最高，然后随繁殖世代增加，活力逐渐增加。,b、竞争：,自交后代杂交后代影响综合种的平衡。,混收种子（syn-0）,4、初始杂交：,确定亲本后（n个）,杂交圃相间种植,自由传粉,79,2021,6、综合方法：,a、完全提前综合；,b、部分提前综合；,c、完全延迟的综合；,d、部分延迟的综合；,7、亲本保存与综合种稳定：,经配合测定所确定的亲本的一部分种子,初始杂交后混收的种子（syn-0）,贮藏或无性繁殖,繁殖或配种,需要时,80,2021,2轮回选择,一、轮回选择的原理和作用,1、概念,轮回选择（表型轮回选择）：是超亲育种的重要方法，就是通过选择重组再选择再重组的轮回获取改良群体中优良基因型集于一身的优良重组体的方法,基本程序（三个阶段）：,小区试验（具重复）评价后代系,最优后代系相互杂交重组成新的群体,原始群体中产生后代系,一个轮回,如此循环进行,优良基因积累,育成符合目标的群体,最终,81,2021,轮回选择的多次连续轮回是一个有利基因累积的过程，上一轮回的结果可作为下一轮回的基础，轮回选择由此得名。它包括一代又一代的选择，同时有杂交重组的作用。,2、特点,具大多数群体改良方法的特征，此外，其特点在于：,使不同优良基因累积，提高群体内数量性状有利基因的频率，增大优良基因型出现的频率和选择优良个体的机会。,例如：,许多牧草一些经济性状受多基因控制，某性状受10对基因控制，则该10对基因均为纯合型的频率为1/4百万分之一。,打破不利基因的连锁，增大有利基因重组和潜伏基因表达的机会。,增大改良群体的遗传变异度适应性增强。,育种策略短期目标与中长期目标的结合。,82,2021,3、轮回选择的主要环节,选材：,考虑优良的性状；,a、天然授粉群体；,b、人培育的综合品种；,c、杂交种（单、三、双、回交）,选择方法：,a、群起内选择,b、群体间选择,选用测验种：,自交系作测验种（与改良对象相对应，但无亲缘关系）,83,2021,二、轮回选择的基本方法,1.简单轮回选择,例如：,玉米含油量变化（5年后）7 5.62%,年均增 0.41%0.13%,基础群体,自交一定数量的单株成熟时决定当选单株,当选单株相互杂交后混收种子,新的基础群体,First Year,Second year,Third year,自交,自交,新群体,选择,选择,84,2021,2.一般配合力的轮回选择,85