作物育种学分论水稻育种3课件.pptx

作物育种学各论作物育种学各论第一章第一章 水稻育种水稻育种第三节第三节 稻种起源与种质资源稻种起源与种质资源第三节第三节 稻种起源与种质资源稻种起源与种质资源一、一、稻属植物的种类、分布及染色体组稻属植物的种类、分布及染色体组二、栽培稻的起源，演化和亚种生态分类二、栽培稻的起源，演化和亚种生态分类三、稻种资源的性状鉴定三、稻种资源的性状鉴定四、稻种资源的育种利用四、稻种资源的育种利用一、一、稻属植物的种类、分布及染色体组稻属植物的种类、分布及染色体组 （一）稻属植物的种类、分布（一）稻属植物的种类、分布 稻的学名为稻的学名为Oryza sativa L.，属禾本科，属禾本科（Gramineae）稻属（）稻属（Oryza）。）。1931年罗斯契维兹（年罗斯契维兹（Roschevicz）根据稻属植物的）根据稻属植物的形态和地理分类，将稻属分为形态和地理分类，将稻属分为4组：组：（1）普通野生稻）普通野生稻（2）颗粒野生稻）颗粒野生稻（3）紧穗野生稻）紧穗野生稻（4）长喙野生稻）长喙野生稻 n 稻稻属属各各个个种种的的分分类类和和名名称称比比较较复复杂杂和和混混淆淆不不清清。不不同同学学者者有有不不同同的的观观点点，后后经经张张德德慈慈（1985）总总结结归归类为类为22种。种。n我国是世界上原产野生稻的主要国家之一。据调查我国是世界上原产野生稻的主要国家之一。据调查有有3种野生稻，即普通野生稻、药用野生稻和疣粒野种野生稻，即普通野生稻、药用野生稻和疣粒野生稻。生稻。普通野生稻分布于亚洲、非洲、大洋洲，其中有普通野生稻分布于亚洲、非洲、大洋洲，其中有一年生和多年生，护颖为线状或披针状，颖花表一年生和多年生，护颖为线状或披针状，颖花表面呈格子形，这些特征在栽培品种中都可见到，面呈格子形，这些特征在栽培品种中都可见到，因此认为它是在栽培稻系统发育上最接近的一组。因此认为它是在栽培稻系统发育上最接近的一组。另外非洲野生稻、光身野生稻、长药野生稻也是另外非洲野生稻、光身野生稻、长药野生稻也是栽培稻关系密切的种。栽培稻关系密切的种。稻属中有两个栽培种，即稻属中有两个栽培种，即:亚洲栽培稻亚洲栽培稻 和和 非洲栽培稻非洲栽培稻普通栽培稻普通栽培稻 光身栽培稻光身栽培稻 O.sativa.O.glaberrima（二）稻属植物的染色体数及染色体组（二）稻属植物的染色体数及染色体组水稻的染色体：水稻的染色体：体细胞体细胞2n=24，性细胞性细胞n=12（12个连锁群）个连锁群）栽培稻（普通和光身）是栽培稻（普通和光身）是2倍体，染色体组通常用倍体，染色体组通常用AA 表示。表示。染色体组的确定主要根据染色体组的确定主要根据F1植株的染色体配对情植株的染色体配对情况。况。编号编号长度长度（um）编号编号长度长度179726.0247.5823.0347.0921.0438.51021.0530.51120.5627.51218.0谢思特里（谢思特里（shastry，1960）对水稻在对水稻在减数分裂粗线期染色体长度减数分裂粗线期染色体长度的观察：的观察：根据根据P20表表1-2列出了稻属列出了稻属22个种的染色体组及地域分布个种的染色体组及地域分布情况。通过表中染色体组群分类情况，了解到以下几点：情况。通过表中染色体组群分类情况，了解到以下几点：（1）水稻染色体组分为）水稻染色体组分为A、B、C、D、E、F等等6组及未知组及未知基因组。其中基因组。其中A组又分为组又分为A、Ag、Ab、Acu4种。种。（2）染色体组）染色体组A、C、E、F均可单独存在，均可单独存在，B、D组尚未发组尚未发现单独存在的例子。现单独存在的例子。（3）栽培种及野生近缘种均为）栽培种及野生近缘种均为AA组。尚未发现组。尚未发现A与其它任与其它任何染色体组相结合存在的稻种，这表明在稻种进化过程中稻何染色体组相结合存在的稻种，这表明在稻种进化过程中稻种间形成了某种生殖隔离。因此，种间形成了某种生殖隔离。因此，A染色体组与其它染色体染色体组与其它染色体组的亲缘关系比较疏远，这也是水稻在远缘杂交方面难以成组的亲缘关系比较疏远，这也是水稻在远缘杂交方面难以成功的主要原因。功的主要原因。（4）只有）只有C染色体组可与其它染色体组相匹配，这推测染色体组可与其它染色体组相匹配，这推测C是是进化起源较原始的染色体组，其它有些染色体可能是由它进进化起源较原始的染色体组，其它有些染色体可能是由它进化而来。化而来。栽培稻种与不同稻种间或稻种内杂交可表现以下栽培稻种与不同稻种间或稻种内杂交可表现以下几种情况：几种情况：（1）普通栽培稻种与其它染色体组型不同的远缘稻种）普通栽培稻种与其它染色体组型不同的远缘稻种之间或杂交比较困难（之间或杂交比较困难（不孕不孕），或杂种），或杂种F1减数分裂不减数分裂不正常，不能形成二价体，导致杂种正常，不能形成二价体，导致杂种不育不育。（2）普通栽培稻种与同为）普通栽培稻种与同为AA染色体组型的其它稻种染色体组型的其它稻种杂交，杂种杂交，杂种F1的减数分裂可表现正常，形成的减数分裂可表现正常，形成12个二价个二价体，但杂种高度不育。（染色体结构有某些变化）体，但杂种高度不育。（染色体结构有某些变化）（3）普通栽培稻种所属籼、粳亚种间杂交，）普通栽培稻种所属籼、粳亚种间杂交，F1减数分减数分裂正常，但结实不正常，其育性因组合不同差异较大。裂正常，但结实不正常，其育性因组合不同差异较大。（雌性不育，雄性不育）（雌性不育，雄性不育）（4）栽培稻亚种内品种间杂交，杂种育性一般正常。）栽培稻亚种内品种间杂交，杂种育性一般正常。二、栽培稻的起源，演化和亚种生态分类二、栽培稻的起源，演化和亚种生态分类1 1、栽培稻的起源与演化、栽培稻的起源与演化（1）国外学者关于栽培稻起源的不同见解）国外学者关于栽培稻起源的不同见解a.单起源论点单起源论点 Nair(耐尔耐尔)（1964）在印度半岛的）在印度半岛的Malaber海岸发海岸发现现5种野生稻，其中包括一年生和多年生，存在高种野生稻，其中包括一年生和多年生，存在高度的变异性和多样性，因而认为这个地区是水稻度的变异性和多样性，因而认为这个地区是水稻的起源中心。的起源中心。部分日本学者也认为栽培稻起源于印度。中尾佐部分日本学者也认为栽培稻起源于印度。中尾佐助鉴定洛阳汉墓出土稻谷属印度型（助鉴定洛阳汉墓出土稻谷属印度型（indica），），认为栽培稻起源于印度，中国没有原产稻谷。户认为栽培稻起源于印度，中国没有原产稻谷。户刈义次（刈义次（1950）认为中国稻是从印度支那经华南）认为中国稻是从印度支那经华南和西南扩展到全中国，其唯一论据是中国语和西南扩展到全中国，其唯一论据是中国语Dao与越南语与越南语Gao、泰国语长、泰国语长Kao为同一语源。为同一语源。但日本林建一（但日本林建一（1975）用酯酶同功酶电泳法对亚）用酯酶同功酶电泳法对亚洲洲776个稻种进行分析，认为稻种起源变异中心为个稻种进行分析，认为稻种起源变异中心为中国云南。中国云南。IRRI张德慈（张德慈（1985）认为亚洲栽培稻及非洲栽培）认为亚洲栽培稻及非洲栽培稻的起源和进化，可追溯到大约稻的起源和进化，可追溯到大约1亿亿3000万年前的万年前的超级大陆冈瓦纳古大陆。在它未破裂和漂移以前，超级大陆冈瓦纳古大陆。在它未破裂和漂移以前，两个栽培稻各自按多年生野生稻两个栽培稻各自按多年生野生稻一年生野生稻一年生野生稻一年生栽培稻的进化路线平行分化与驯化。随一年生栽培稻的进化路线平行分化与驯化。随古大陆的分裂和漂移，被分隔在南亚大陆和非洲古大陆的分裂和漂移，被分隔在南亚大陆和非洲大陆板块，前者演化成籼亚种、粳亚种和爪哇亚大陆板块，前者演化成籼亚种、粳亚种和爪哇亚种种,并进一步演化成多生态型变种。并进一步演化成多生态型变种。IRRI并认为普通栽培稻主要是沿着南亚喜马拉雅并认为普通栽培稻主要是沿着南亚喜马拉雅山山麓，及其相连的东南亚和南中国的山脉进行山山麓，及其相连的东南亚和南中国的山脉进行演化。亚洲水稻栽培可能是在喜马拉雅山麓至恒演化。亚洲水稻栽培可能是在喜马拉雅山麓至恒河平原这个广宽地带内或边沿上，经过缅甸、泰河平原这个广宽地带内或边沿上，经过缅甸、泰国北部、老挝、越南北部，直至中国西部及南部国北部、老挝、越南北部，直至中国西部及南部的许多地点独立发生演变。的许多地点独立发生演变。b.多起源论点多起源论点日本冈彦日本冈彦-（Oka.H.I）认为栽培稻是分散起源或）认为栽培稻是分散起源或多起源。多起源。籼起源于印度，粳起源于中国。籼起源于印度，粳起源于中国。（2）国内学者关于我国栽培稻起源的不同见解）国内学者关于我国栽培稻起源的不同见解建立较早、较有影响的是丁颖的观点。丁颖建立较早、较有影响的是丁颖的观点。丁颖（1949，1957）根据我国野生稻和栽培稻的植物）根据我国野生稻和栽培稻的植物学、地理学分布，结合历史学、语言学、古物学、学、地理学分布，结合历史学、语言学、古物学、人种学，认定华南一年生和多年生野生稻是我国人种学，认定华南一年生和多年生野生稻是我国栽培稻的祖先。中国栽培稻起源于华南，稻作可栽培稻的祖先。中国栽培稻起源于华南，稻作可能发轫于距今能发轫于距今5000年前的神农时代，扩展于年前的神农时代，扩展于4000年前的禹稷时代。丁颖根据我国栽培稻种的系统年前的禹稷时代。丁颖根据我国栽培稻种的系统发展过程提出五级分法。发展过程提出五级分法。基本型基本型 变异型变异型籼稻籼稻 因海拔、纬度、气候条件分化演变而成因海拔、纬度、气候条件分化演变而成 粳稻粳稻晚稻晚稻 因不同日长条件分化演变而成因不同日长条件分化演变而成 早、中稻早、中稻水稻水稻 因田间土壤水分条件分化演变而成因田间土壤水分条件分化演变而成 陆稻陆稻粘稻粘稻 淀粉性产生变异而形成淀粉性产生变异而形成 糯稻糯稻 现有的发现认为长江流域稻作早于黄河流域，现有的发现认为长江流域稻作早于黄河流域，籼稻向北推进到北纬籼稻向北推进到北纬30左右，便开始它的变异。左右，便开始它的变异。江苏是籼、粳混栽地区。江苏是籼、粳混栽地区。周拾禄（周拾禄（1948，1981）根据历史考证、考古和野生稻的研究，认）根据历史考证、考古和野生稻的研究，认为我国的粳稻起源于长江流域下游，籼稻是从南亚地区传进的，为我国的粳稻起源于长江流域下游，籼稻是从南亚地区传进的，籼粳起源并非同源。籼粳起源并非同源。汤圣祥、闵绍楷、佐藤洋一郎根据：汤圣祥、闵绍楷、佐藤洋一郎根据：极大部分粳稻遗址分布在极大部分粳稻遗址分布在长江中下游地区，其中长江中下游地区，其中4个年代最古老的粳稻遗址罗家角、河姆个年代最古老的粳稻遗址罗家角、河姆渡、仙蠡墩、草鞋山（距今渡、仙蠡墩、草鞋山（距今60007000年，年，3个点籼、粳混合并个点籼、粳混合并存）全分布在太湖流域；存）全分布在太湖流域；江苏吴江龙南遗址第四层出土的炭化江苏吴江龙南遗址第四层出土的炭化稻谷和米粒，经水稻植物蛋白石分析，绝大部分是粳稻硅酸体稻谷和米粒，经水稻植物蛋白石分析，绝大部分是粳稻硅酸体（距今（距今5000年左右）；年左右）；安徽的塘稻、江苏连云港稆稻不是原始安徽的塘稻、江苏连云港稆稻不是原始型的粳稻，也是具有粳稻特性的杂草稻（普通野生稻与原始栽培型的粳稻，也是具有粳稻特性的杂草稻（普通野生稻与原始栽培稻渐渗杂交的后代），推认我国粳稻独立起源于偏粳的普通野生稻渐渗杂交的后代），推认我国粳稻独立起源于偏粳的普通野生稻，籼、粳稻是平行演化的，我国粳稻最重要的起源地是长江中稻，籼、粳稻是平行演化的，我国粳稻最重要的起源地是长江中下游的平原沼泽地带，其中心区域位于太湖流域。下游的平原沼泽地带，其中心区域位于太湖流域。柳子明（柳子明（1975）认为我国稻种起源地可能是云贵）认为我国稻种起源地可能是云贵高原。云贵高原处于热带、亚热带，有野生稻分高原。云贵高原处于热带、亚热带，有野生稻分布，我国各大河流又发源于此。起源于云贵高原布，我国各大河流又发源于此。起源于云贵高原的稻种，可能沿河流分布于各流域下游各地，长的稻种，可能沿河流分布于各流域下游各地，长江和西江（广西、广东）流域为稻谷驯化的两个江和西江（广西、广东）流域为稻谷驯化的两个地带。地带。王象坤，程佩声的研究，云南的光壳稻是从普通王象坤，程佩声的研究，云南的光壳稻是从普通野生稻演变而成的粳型陆稻，由此进一步演变成野生稻演变而成的粳型陆稻，由此进一步演变成栽培稻粳稻。栽培稻粳稻。（3）关于稻作起源的问题）关于稻作起源的问题a.单起源和多起源的分歧与矛盾单起源和多起源的分歧与矛盾b.稻作传播与民族迁徙的矛盾稻作传播与民族迁徙的矛盾c.籼粳单源和独立起源籼粳单源和独立起源d.陆稻和水稻起源先后的问题陆稻和水稻起源先后的问题二、栽培稻的起源，演化和亚种生态分类二、栽培稻的起源，演化和亚种生态分类2 2、栽培稻的亚种生态分类、栽培稻的亚种生态分类a.籼、粳型分类籼、粳型分类加藤（加藤（Kato，1928,1930）根据形态学、生理学和）根据形态学、生理学和杂交亲和性表现，将亚洲栽培稻分为杂交亲和性表现，将亚洲栽培稻分为印度型印度型（indica）和）和日本型日本型（japonica），前者又分），前者又分4种种生态型（夏稻生态型（夏稻Boro、秋稻、秋稻Aus、冬稻、冬稻Aman、久来、久来稻稻Tjereh），后者分），后者分3种生态型（普通粳稻种生态型（普通粳稻Keng、布鲁稻布鲁稻Bulu、诺达稻、诺达稻Nuda）。）。丁颖将我国栽培稻分为丁颖将我国栽培稻分为籼亚种籼亚种（hsien）和）和粳亚种粳亚种（Keng），并提出），并提出5级分类法。级分类法。性状性状等级和评分等级和评分01234稃毛稃毛很短很短H短而匀短而匀H-近光近光长，不均长，不均K-更长，交叉更长，交叉K酚反应酚反应变黑变黑变浅黑变浅黑稍黑稍黑微黑微黑无反应无反应12穗轴节长穗轴节长1.52.02.53.03.5抽穗时稃色抽穗时稃色绿白绿白白绿白绿黄绿黄绿浅绿浅绿绿绿叶毛叶毛很多很多多多中中少少无无谷粒长宽比谷粒长宽比4.03.53.02.52.5 冈彦冈彦-（Oka）和森岛（）和森岛（Morishima1981）以及）以及我国的程佩声、王象坤先后提出了区分籼、粳的有效我国的程佩声、王象坤先后提出了区分籼、粳的有效指示和评分标准。指示和评分标准。鉴别籼、粳稻各性状的级别与评分表（程佩声）鉴别籼、粳稻各性状的级别与评分表（程佩声）综合评分：综合评分：6分以下为籼，分以下为籼，18分以上为粳。分以上为粳。b.籼、粳、爪哇型分类籼、粳、爪哇型分类寺尾（寺尾（Terao）、水岛（）、水岛（Mizushima 1939,1950）认为栽培稻分为认为栽培稻分为-a、-b(日日)-C(爪爪)、和和（印）（印）3种类型。种类型。松尾孝岭（松尾孝岭（Matsuo 1952）把栽培稻分为）把栽培稻分为A型（日型（日本型粳稻）、本型粳稻）、B型（印尼型或籼粳中间型）、型（印尼型或籼粳中间型）、C型型（印度型籼稻）。（印度型籼稻）。冈彦一（冈彦一（Oka 1953）把栽培稻分为大陆型（印度、）把栽培稻分为大陆型（印度、印尼、中国南部、中部）及海岛型，海岛型又分印尼、中国南部、中部）及海岛型，海岛型又分为温带海岛型（日本、朝鲜）和热带海岛型（爪为温带海岛型（日本、朝鲜）和热带海岛型（爪哇）。哇）。张德慈分为张德慈分为籼亚种籼亚种（indica）、）、粳亚种粳亚种（japonica）和）和爪哇亚种爪哇亚种（Javanica），并进一），并进一步演化成各种生态型。步演化成各种生态型。类型类型加藤加藤1930寺尾寺尾水岛水岛1939松尾松尾1952冈彦一冈彦一1953主要主要分布分布日本型日本型日本型日本型类型类型I-a类型类型I-bA温带海温带海岛型岛型日本、日本、朝鲜朝鲜爪哇型爪哇型类型类型I-cB热带海热带海岛型岛型爪哇爪哇印度型印度型印度型印度型类型类型类型类型C大陆型大陆型印度、印度、印尼、印尼、中国南中国南、中部、中部三种水稻类型划分的比较三种水稻类型划分的比较 （高桥（高桥19841984）三、三、种质资源的性状鉴定种质资源的性状鉴定 种质种质 资源的鉴定可分为：资源的鉴定可分为：描述种质的形态特征和用于品种类型鉴别为主描述种质的形态特征和用于品种类型鉴别为主要目的的形态农艺性状鉴定。要目的的形态农艺性状鉴定。用于品种改良为主要目的的利用特性鉴定与遗用于品种改良为主要目的的利用特性鉴定与遗传评价，主要是抗病虫性、耐逆性、品质和营养、传评价，主要是抗病虫性、耐逆性、品质和营养、恢复性等特性鉴定。恢复性等特性鉴定。具体鉴定内容和方法见具体鉴定内容和方法见P22-23。四、稻种资源的育种利用四、稻种资源的育种利用 1、矮源的利用、矮源的利用2、抗源的利用、抗源的利用 3、野生稻资源的利用、野生稻资源的利用 4、育性亲和源利、育性亲和源利 用用 5、优质、特异资源利用、优质、特异资源利用人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。