农学概论第三章作物品种选育及种子生产

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农学概论 第三章 作物品种选育及种子生产

• 作物品种及品种选育
  • 作物品种
    • 概念与特性
      • 概念
        • 是人类在一定的生态和经济条件下，根据自身需要所选育的某种作物的某种群体。
      • 特性（简称Dus）
        • 特异性
        • 一致性
        • 稳定性
    • 作物的繁殖方法
      • 分类
        • 有性繁殖（是植物繁殖的基本方式）由雌雄配子结合，经过受精过程形成种子繁衍后代。
          • 自花授粉作物
          • 异花授粉作物
          • 常异花授粉作物
        • 无性繁殖：不经过两性细胞受精过程繁衍后代。
          • 分类
            • 营养繁殖利用营养器官繁衍后代的繁殖方式
            • 无融合繁殖（隔离繁殖）植物性细胞的雌雄配子，不经过正常受精两性配子的融合过程而形成种子以繁衍后代的繁殖方式
    • 不同繁殖方式作物的育种特点
    • 作物品种的类型
      • 纯系品种也称自交系品种，是从突变基因或杂合基因型中连续自交和选择育成的基因型同质纯合群体
      • 杂交种品种是指严格选择亲本和控制授粉的条件下产生的杂交组合F1植株群体
      • 群体品种群体内植株基因型有一定程度的杂合或异质性的一群植株群体。
      • 无性系品种是由一个或几个近似的无性系经过营养器官繁殖而成的一个群体。
    • 作物品种的作用
  • 作物品种选育
    • 现代农业对作物品种的要求
      • 高产，优质，稳产，生育期适宜，适应农业机械化。
    • 制定育种目标的原则
• 作物品种选育技术
  • 需要背诵
  • 引种
    • 概念与意义
      • 概念
      • 意义
        • 需要背诵
        • 引进新作物，新品种，扩大原物种的栽培种植区域，发展农业生产。
        • 充实种植资源，为育种提供珍贵的原始材料，奠定了新品种的培育基础。
        • 利用异地种植，发现有利的新变异，提高作物产量。
    • 作物引种原理
      • 需要背诵，简答题
      • 气候相似性原理
        • 原产地和引种地之间，影响作物生产的温度，光照和降雨量主要气候因素等应尽可能的相似。
      • 生态环境和生态型相似性原理
        • 引种时必须根据作物的适应性引入适合特定生态类型的品种。
      • 纬度，海拔和品种习性
        • 纬度相近的地区间引种比经度相近，而纬度不同的地区间引种具有较大成功的可能性，低纬高海拔与高纬低海拔地区间相互引种易成功，同纬度不同海拔地区间引种不易成功，引种不以收获种子为主要收获目的的植物，长日照植物北种南移或短日照植物南种北移易于成功。
    • 引种规律
      • 需要背诵
      • 低温长日照冬作物
        • 高纬度地区品种引种到低纬度地区种植
          • 由于该地区冬季温度高和春季日照短，不能满足低温和长日照，表现为生育期延迟，营养器官加大，不能开花。
        • 低纬度地区品种引种到高纬度地区种植
          • 由于冬季温度低和光照长，表现为生育期缩短，植株矮小，产量低和春季可能发生冻害。
        • 冬播区春性品种引种到春播区春播区表现为早熟，高产
      • 高温短日照夏作物
        • 低纬度的感温性春播品种引种到高纬度地区种植
          • 由于温度低，表现为生育期延长，营养器官增大和不能开花。
        • 低纬度的感光性夏播品种引种到高纬度地区种植
          • 由于光照长，不能满足对短光照的要求，表现为植株高大迟熟而且后期可能冻害。
        • 高纬度的感温性品种引种到低纬度地区种植
          • 由于温度高，容易满足温度要求，表现为生育期缩短，营养器官变小且产量低。
        • 高海拔地区的感温性品种引种到同纬度平原地区，表现为早熟和低产。
    • 引种程序和方法
  • 选择育种
    • 概念和特点
      • 概念又称系统育种，是对现有品种出现的自然变异，通过个体选择和后代鉴定试验而选育新品种的方法。
      • 特点
        • 优中选优，连续选出新品种
        • 简便快速
        • 适合于群众型育种
        • 由于仅靠自然变异，变异率低，选择效率低，不能有目的的进行种质的创新和产生新的基因型，连续优中选优，遗传基础较贫乏，仅改进个别性状，育成品种的综合性状较难突破。
    • 基本原理
      • 在自花授粉作物群体品种中，通过单株选择，可以分离出一些不同的纯系。
      • 同一纯系内个体的基因型是相同的，从中继续选择是无效的
      • 同一纯系内个体差异是由环境引起的，是不能遗传的。
    • 选择育种程序
  • 杂交育种
    • 概念和特点
      • 概念
        • 用基因型不同的两个或多个亲本品种进行有性杂交获得杂种，再进一步从杂种后代的自交分离群体内选择培育新品种的方法。
      • 特点
        • 变异类型丰富
        • 方法灵活
        • 贡献量最大
    • 亲本选配的一般原则
      • 双亲具有较多的优点，较少的缺点，优缺点互补，不能有严重和共同的缺点。
      • 亲本之一最好为当地推广的优良品种，以保证育成品种有良好的本地适应性。
      • 选用生态类型差异较大。亲缘关系较远的材料作为亲本。
      • 遗传差异大的地理远缘，生态远缘以及亲缘较远的亲本杂交，杂交后代变异类型多，分离广泛，容易选出超亲和适应性强的新品种。
      • 杂交亲本具有较好的配合力，配合力是两亲本杂交，在杂种后代中产生优良个体的能力。
    • 杂交方式和杂交技术
      • 杂交方式
        • 单交，复交，三交，回交，多父本授粉，（将两个或两个以上父本品种的花粉混合起来，给一个母本品种授粉）
      • 杂交技术
    • 杂种后代的处理
    • 杂种育种程序
      • 原始材料圃和亲本圃
        • 原始材料圃种植园内外收集来的原始材料，进行系统的观察记载和研究，以备作杂交亲本，亲本圃种植从原始材料圃选出的杂交亲本，分期播种，加大株行距，以便于杂交。
      • 选种圃
        • 种植从F1送出整齐一致的优良株系前的杂交后代，也种植对照（CR）和亲本材料，主要工作是按育种目标对杂种后代进行选择，从性状分离的杂种后代中选出性状一致的优良株系或品系。
      • 鉴定圃
        • 种植选圃和上年鉴定圃留级的材料，对材料进行测产，鉴定其产量，品质，抗性生育期及综合性状和一致性，种植小区面积较小，重复次数1-3次，或无重复，顺序排列，进行1-2年，设置对照。
      • 品种比较实验
        • 种植鉴定圃升级和上年品比圃留级的品系，品种比较试验的中心工作是在较大面积上进行更有代表性的产量比较实验，在严格条件下，对品种的产量及综合性状做较精确详细的鉴定，最好选出符合育种指标的新品系，参加区域试验。
      • 区域实验，生产试验和栽培实验。
  • 回交育种
    • 概念
      • 两品种杂交后，以F1回交于亲本之一，从回交后代中选择特定植株仍回交于该亲本，如此连续进行若干次，再经自交选育成新品种的方法
    • 遗传效应
      • 显著增加轮回亲本的基因频率，回交每增加一个世代，杂合体减少二分之一，纯合体增加二分之一。
      • 打破不利连续非轮回亲本优良基因可置换轮回亲本的相应不良基因，每增加一次回交，即可增加一次基因置换的机会，而增加重组型，在群体中的比率。
    • 育种方法和程序
      • 方法
        • 轮回亲本的选择
          • 选择农艺性状优良，只有个别缺点需要改造的品种，最好是当地适应性强，产量高和综合性状较好的推广品种，改良后有发展前途。
        • 非轮回亲本的选择
          • 选择具有改造轮回亲本缺点所需的目标性状或基因，要求选择没有严重的缺陷，目标性突出，受少数基因和单显性基因控制，遗传能力强，鉴定方便和遗传背景尽可能的接近轮回亲本的材料或品种，经回交数次后导入目标性状。
      • 程序
        • 双亲杂交，F1回交于轮回亲本
        • 从回交后代中选择具有目标性状，像非轮回亲本综合性状像轮回亲本的植株与轮回亲本连续回交。
        • 自交纯化，在自交过程中选择具有目标性状且农艺性状优良的植株及稳定系统。
        • 按常规进行产量比较实验，区域实验和生产实验。
    • 特点和利用
      • 特点
        • 回交育种从非轮回亲本得到一两个目标性状，从轮回亲本中得到综合性状，选择具有目标性状且综合性状像轮回亲本的个体即可，易控制杂种群体向着育种目标发展。
        • 群体小，以加代
        • 选择主要针对被转移的目标性状，只要目标性状显现，在任何环境下均可选择。
        • 利于打破目标基因与不良基因连续。
        • 只在原品种的基础上改良个别性状，丰产性，适应性及要求的栽培条件与原品种相近，不必进行繁琐复杂的后续试验，易被当地居民接受。
        • 仅限改良单一性状，不能获得重大突破。
      • 利用
        • 回交育种是抗病育种的有效手段，当优良品种感染某种病害时，可将抗病品种作为非轮回亲本，以原品种作轮回亲本，将抗病基因导入原品种中，育成抗病且具有原品种全部优良性能的新品种。
        • 在杂种优势中，利用不育系和恢复系的转育，远缘杂交中解决杂种不育，分离世代过长及打破基因连续，选育亲近基因和多种品种都可采用。
  • 诱变育种
    • 概念
      • 利用理化因素诱发变异，再通过选择育种成新品种的方法
    • 作用
      • 培育新品种
      • 丰富基因库
    • 特点
      • 提高了突变率，扩大了突变圃。
      • 多诱发点突变，改变一两个基因或性状，对矮秆，早熟和抗病性等主效基因的控制的性状较有效。
      • 缩短了育种年限，有利于较短时间育成新品种。
      • 存在有利突变不多
      • 突变的方向和性质多变，有一定的盲目性。
      • 突变类型多种多样，要求大群体，很难出现多个性状同时向好的方向突变等问题。
    • 诱变方法
    • 诱变育种程序
  • 雄性不育与杂交品种选育
    • 三系的选育方法
      • 不育系的选育
        • 获得质核互作雄性不育材料是选育不育性的前提，可利用天然不育株，对现有不育材料回交转育，利用远缘杂交核置换和理化因素获得的不育株培育成不育系。
        • 优良的不育系要求一般不育度达到或接近百分之百，不育性稳定，异交习性好。开荒习性好，有利于接受花粉，提高产量。综合性状良好，配合良好，配别出强优势组合。
      • 保持系的选育
        • 选择具有理想特性的一批品种作为父本，分别与不育系或不育材料杂交，测定它们对不育性的保持能力，通过广泛测交获得保持系。
        • 利用远缘杂交核置换方法，将不育株作母株与正常品种杂交，再回交，后代若能保持稳定不育，继续回交多代，就可分别育成不育系和保持系。
        • 选择保持能力强的父本进行成对回交，并按不育系的要求通过连续回交加快稳定进程。
      • 恢复系的选育
        • 测交筛选回交转育，杂交选育和人工诱变法，杂交选育法是恢复系选育的主要方法，采用恢复系✖️恢复系，恢复系✖️品种，不育系✖️恢复系等组配方式来进行杂交。
    • 三系制种（质核互作不育系）
      • 三系法是玉米，水稻，高粱和小麦等作物的杂种优势利用的主要制种方法。
      • 三系法配制杂种品种包括繁殖和制种的两个过程，分别在不同的隔离区进行。
      • 繁殖田由不育系和保持系组成，主要目的是繁殖不育系种子，供下代繁殖和制种田。
      • 制种田由不育系和恢复系组成，主要目的是获得商品杂种种子供大田生产应用。
  • 杂种优势利用
    • 简史及意义
    • 概念和表现特征
      • 概念
        • 两个性状不同的亲本产生的杂种在生长势，生活力，繁殖力，适应性以及产量等方面超过其双亲的现象。
      • 表现特征
    • 杂种优势的度量
    • 配合力及其测定
  • 远缘杂交育种
    • 概念
      • 不同种，属或亲缘关系更远的植物类型间进行的杂交。
    • 意义
      • 需要背诵
      • 打破种属界限，创造新品种。
      • 创造新作物类型
      • 创造异染色体体系
      • 诱导单倍体
      • 杂种优势利用
      • 研究生物亲缘关系和进化
  • 抗病虫与抗逆育种
    • 抗病虫育种
    • 抗逆育种
  • 生物技术育种
    • 细胞工程
    • 转基因
• 作物种子生产技术
  • 品种审定
    • 组织制度
    • 审定程序
    • 转基因品种的安全管理
  • 品种推广
    • 推广方式
    • 品种区域化
    • 品种合理布局
  • 种子生产
    • 概念
      • 即良种繁育，经审定被批准推广后的新品种要不断地进行繁殖，并在繁殖过程中保持其原有的优良特性，不断地生产出数量多，质量好和成本低的种子，供大田生产使用的过程。
    • 种子生产程序和体系
    • 品种混杂退化及其防止方法
      • 需要背诵
      • 机械混杂严格执行防杂保纯措施和规章制度
      • 天然杂交采取合适的隔离措施，不同品种的种子田要彼此隔离，与同一品种级别较低的种子田和可能发生天然杂交的异种植物也要隔离。
      • 自然突变时间长了会对群体基因型频率有影响
      • 遗传基因的继续分离在尚未稳定的群体中，继续选株杂交，使之达到纯合，增加品种群体中个体的遗传稳定性。
      • 自然选择尽量减少长期的自然选择，保纯品种的原有遗传平衡状态，或者加强人工选择，保留有利于人类的经济性状。
      • 人工选择为品种防杂保纯进行人工选择时，选株的目标不强调优中选优，片面选择单一性状，而应注意原品种的典型性，同时要选留较多的个体，以免发生随机漂移。
      • 外界环境引起的表形变化