作物育种学概要2007
作物育种学概要
总 论
绪 论
1 品种及其意义
1.1品种的概念：品种是在一定生态条件、经济条件和栽培条件下，按照人类的需要，经人工选育而产生的某一作物的某种群体（类型）；具有相对稳定的遗传基础，相对一致的形态特征、生物学特性和经济性状，并具备一定条件下的生产力和经济价值。
品种的两个属性：
（1）品种是人工选择的，不同于自然的物种。
（2）作物的品种是人类农业生产的一个重要生产手段和生产资料。
但是品种有其局限性，它只适合于一定条件。因此推广一个品种都有时间、地点、环境条件的限制。因此，对品种要因地因时制宜。
1.2品种的重要意义
2 作物育种的过程就是人工进化的过程
达尔文进化论的核心论点是：繁殖过剩，种类斗争，物竞天择，适者生存。 物种进化决定于三大因素：变异、遗传与选择。 物种进化的统计学原理。 自然进化与人工进化：
（1）自然进化过程中，决定进化的三大因素均来自自然力，人工进化则是人工创造变异与人工选择基础上的进化;
（2）自然进化的方向是对自然条件适应性的不断加强，而人工进化的方向是适应人类农业生产的需要，与自然进化的方向在丰产性、适应性与抗性等方面是一致的，但有时也是矛盾的（如雄性不育系的选育）；
（3）自然进化速度很慢，而人工进化则速度较快;
（4）人工进化不能脱离自然进化，人工进化是在自然进化的基础上进行的。 人类对物种进化的参与程度经历了四个发展阶段： （1）自然变异，人工选择（如一些古老的地方品种）； （2）人工杂交创造变异，人工选择； （3）人工诱变，人工选择；
（4）基因工程方法创造变异，人工选择。丰富多采的生物包括植物、动物和微生物，但它们都在DNA水平上得到统一，这就是基因工程创造变异的基础。
3 《作物育种学》的概念、任务、特点及与其他学科的关系
概念：《作物育种学》是研究选育和繁育作物优良品种的理论与方法的科学。
基本任务：研究育种规律，创造优良品种，生产又多又好的品种，实现品种良种化，种子标准化，充分发挥优良品种的增产作用。
复习思考题
1、 什么是品种？其基本属性是什么？ 2、 什么是自然进化与人工进化？ 3、 作物育种学的概念与基本任务是什么？
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本课程的编排：
第一篇 育种策略与育种计划
第一章 育种目标
第二章 作物的品种类型、繁殖方式及其与育种的关系 第三章 种质资源
第二篇 育种方法
第四章 引种驯化与选择育种
第五章 杂交育种法（自交系品种育种法） 第六章 回交育种法
第七章 杂交种品种育种法 第八章 诱变育种
第九章 远缘杂交与倍性育种
第三篇 鉴定、选择与群体改良
第十章 抗病育种材料的选择与鉴定 第十一章 群体改良和轮回选择 第十二章 植物育种的田间试验技术
第四篇 品种审定与良种繁育
第十三章 品种审定与推广 第十四章 种子生产
第五篇 生物技术在植物育种中的应用
第十五章 生物技术在植物育种中的应用
第六篇 各论
第十六章 自花授粉作物育种（水稻育种） 第十七章 异花授粉作物育种（玉米育种）
第十八章 无性繁殖作物育种（甘薯、马铃薯育种）
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第一篇 育种策略与育种计划
第一章 育种目标
第一节 育种目标及其实现途径
1 高产
1.1 高产的理论——“源、流、库”理论
源：是形成产量的物质来源，或者说是产量物质的“供给源”。 流：是指同化产物的输送能力和输送方向。 库：是同化产物的贮藏容积。 要获得高产，要求“源”很充分，“流”很畅通，“库”很强大。三者间相互作用和相互影响。“库”不是单纯的容纳和接受“源”的被动的接受器，它有反馈作用；“库”大又可以促进源的作用，促进光合作用。
1.2 高产的途径
1.2.1 合理的产量构成因素
合理的产量构成因素主要解决库的合理配置问题。
对于禾谷类作物，其产量构成因素为：亩产量＝亩有效穗数×每穗粒数×千粒重 这三个方面不同品种侧重点不同，可分为： （1）多穗型品种；（2）大穗型品种；（3）中间型品种
这几种类型的品种在不同地区都能获得高产，但各有其生态的适应性。一般说来，第一类适宜于在高纬度、高海拔地区，生育期短，灌浆期短，肥力比较瘠薄的一些地区种植；第二类适宜在纬度比较低，生育期比较长，水肥条件好的地区；第三类介于上述二者之间。
玉米中有这样一些类型：（1）中秆大穗型；（2）中秆或中矮秆双穗型；（3）半矮秆大穗型（半矮化基因控制）（4）分蘖多穗型
目前育种上以（1）为主，（2）为次，（3）少（4）极少。
1.2.2 合理株型
合理株型是为了解决“源”和“流”的合理配置问题。 什么是合理株型呢？归纳起来主要是：
（1）半矮秆或中矮秆。是由半矮化的隐性基因控制的，不是高度上的简单高矮；中矮秆是正常株型而偏矮的类型，是数量性状矮秆。矮秆指标：水稻：80-100cm；玉米：150-180-200cm；小麦：70-90cm（半矮秆类）
（2）叶片要求分布均匀，紧凑，长相上冲（挺），叶色深，叶片较厚，上下叶片遮光少。 （3）根系生活力强，后期不早衷。 （4）其主性状配合好，如穗形等。
1.2.3高光效
高光效是高产品种的生理原因（株型是形态特征），是解决“源”的强度问题。目前的高
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产品种只利用了光能的1-2%。把光能利用率提高到4%是完全可能的。
从高光效育种的角度，可将决定产量的几个要素归纳为下式： 产量=[（光合能力×光合面积×光合时间）-呼吸消耗]×经济系数 ① ② ③ ④ ⑤
其中，②和⑤通过合理株型来解决，①和④则通过提高光效的生理指标来解决。 高光效育种的生理指标要求：
（1）光的补偿点低，CO2补偿点低； （2）低光呼吸 （3）养分转运率高 （4）对光不敏感
1.3高产目标的制定（主攻方向）
由于“源、流、库”的共同影响，在确定了产量指标以后，就不能公式化，应具体情况具体分析，找到获得高产的有效途径。其方法是：
（1）从现有高产良种的品种特性上去找差距，产量是阶梯式上升的。 （2）从高产栽培试验的结果分析中获得启发；
（3）从高产生理学方面找到高产的生理原因，从中找到理论依据。
2 稳产
包括两方面的内容：（1）抗病虫性；（2）对不良气候、土壤条件的抗性或耐性。
2.1 抗病虫性育种
在常年情况下，由于病虫害要减少10%左右，爆发性的年景甚至无收。1970年美国玉米小斑病大发生，损失330多亿美元。
抗病虫育种的发展趋势是：
（1）由垂直抗性→水平抗性→两者兼顾发展 （2）由单一抗生→兼抗→多抗 （3）抗病→抗病、抗虫结合
国际水稻研究所（IRRI）在育种上除了一般的要求外，突出的两点是：（1）引入半矮化基因；（2）多抗性育种
国内的抗性育种：水稻抗白叶枯病、稻瘟病、小麦抗锈、赤霉、玉米抗大斑病?，棉花抗黄、枯萎病育种已受到高度重视，有的已育成了一些品种。棉花抗虫育种主要是转Bt基因。
2.2 对不良的气候、土壤条件的抗生或耐性
包括：抗倒伏性（与抗风有关）、抗旱性、耐渍性、抗低温冷害，耐高温、耐盐碱性、耐瘠性??。不同地区的要求不同，侧重点不一样。
但是鉴定这些品种，要在出现这些不良条件的情况下才能鉴定出来。而在许多情况下不出现这些情况，这就需要人工鉴定。
3 适宜的成熟期
根据各地的自然条件、耕作制度与生产力水平而定。基本要求是不同熟期的品种合理搭配。一般以早熟为主，兼顾中熟。因它早熟在下列地区很有意义：
（1）高纬度、高海拔地区，无霜期矮，春季温度低，秋季降温快。
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（2）为了避开不良的气候条件。如我国南方一般有伏旱出现，伴随高温，此时开花的作物因空气湿度小、高温，不利于花粉的发芽，导致结实率大幅度下降。
（3）在连作和套种的地区，要求缩短两个作物的共生期。
（4）为适应机械化，要求改套种为连作。所以，在多数地区要以早熟为主，兼顾中熟，晚熟品种总是被动的。但早熟性往往与丰产性有矛盾，所以我们必须兼顾两点，不能孤立地谈早熟，要综合考虑各种情况。
4 优质
工业原料作物的品质是与产量是并重的，有时品质是放在首位的。棉纤维长度、拉力、细度；麻类的纤维细度；甜菜、甘蔗的含糖量；禾谷类作物中对蛋白质、核氨酸或说对必要的氨基酸都有要求。国际市场上，农产品的进出口对品质都有明确的规定。
但品质育种同样和产量有矛盾，因为蛋白质、油分的能量比淀粉高很多，因此品质好了，往往难于获得高产。
5 适应机械化操作的要求
（1）株型：要求整齐一致；
（2）抗倒折，结穗结荚部位适中；
（3）成熟期一致（如棉花吐絮快，目前水快），不易落粒，落穗。
总之，要根据具体作物，具体地区，制订育种目标，解决现有品种中的关键问题。这五个方面都不是孤立的，一定要综合考虑。怎样综合考虑呢？
第二节 制订育种目标的一般原则
一．考虑当前需要，兼顾中、长期发展需要（主攻当前，着眼长远）
育成一个品种需十多年，所以要考虑今后8-10年的要求，要有预见性。
二．突出一、二个目标性状，兼顾其它综合性状（抓住重点，兼顾一般）
解决品种中的主要性、关键性问题。既有主要目标，而不是平均对待，又要兼顾其它综合性状。我们要分析，找出对当前大面积推广的品种产量影响的最大因子。如在某些病害严重的地区，如产量较高，但抗性差，如果解决了抗性，产量就大大提高。
三．目标性状要有具体指标要求，要有对照种比较（目标具体，要有比较）
选用当前地方主要推广品种作为对照种，且要求该品种是高质量的，不是混杂的。如果保持了当地推广品种好的综合性状，同时又在目标性状上有所突破，那么在育种上就成功了。
四．注意品种搭配，不要单一化，也不能多、乱、杂（品种搭配，不能单一）
品种单一，血缘关系接近是十分危险的，比如病原的生理品种??
思考题：
1、怎样从光合效率、合理株型和产量构成等方面进行高产育种？
2、制订育种目标的一般原则是什么？
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农学院作物育种学讲义纲要 考试复习专用
