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1、作物育种学总论 Crop Breeding,北京农学院 陈学珍80799117,绪 论,作物生产的发展和产量水平的提高,改良作物的遗传特性,改善作物的生长条件,两个相互结合的途径,本课程将全面系统地介绍作物育种的基本原理和方法,作物育种学,作物栽培学,举世公认的伟大成就,新中国建立以来我国粮食保持着7%的年增长速度,以世界7%的耕地生产了24%的粮食养活了22%的人口,人均粮食占有量,300kg年温饱水平的低限,400kg年温饱略有剩余-小康,500kg年以上充足富裕的水平,人均粮食占有量,人均粮食占有量,发达国家人均粮食占有量为750kg发展中国家的人均粮食占有量为250kg,450kg年中
2、等的水平,人均粮食占有量,我国到2030年人口将至16亿，人民生活水平应达到小康中等水平，需要有6.47.2亿吨粮食，即需从目前的4.9亿吨净增粮食1.52.3亿吨，也就是到2030年要比目前的单产水平提高55%以上，而产品也要提高60%以上。目前，我国粮食生产水平基数已很高，在现有农业科技水平上，单产增长举步维艰。,我国粮食人均年占有量由1996年的414kg下降到2003年的333kg，低于世界人均400kg的粮食安全标准。,从全球看，联合国粮农组织2002年10月15日发表的报告指出，全世界有8.4 亿人吃不饱饭，每天有 2.5万人口直接或间接死于饥饿，其中23是儿童。,世界粮食安全状况
3、,世界人口的迅猛增加，尤其是发展中国家人口增加的压力对农业生产、新品种的要求也愈来愈高。解决这一突出矛盾的根本出路在于依靠科学技术，保证世界农业的持续稳定发展。,第一节 作物进化与遗传改良,一、作物品种的概念二、自然进化与人工进化三、遗传改良在作物生产发展中的作用,一、作物品种的概念作物品种（variety）是人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的一定群体；这种群体具有相对稳定性的遗传特性，在生物学、形态学及经济性状上的相对一致性，与同一作物的其他群体在特征、特性上有所区别；这种群体在相应地区和耕作条件下种植，在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要。作物品种
4、是人工进化的、人工选择的，即育种的产物，是重要的农业生产资料。在植物分类学上，作物品种属于一定的种及亚种，但不同于分类学上的变种。,英文术语,variety,兼具变种和品种的含义,cultivar,cultivated variety栽培品种的合成术语,专指品种，以有别于变种,品种的特点： （1）品种是经济上的类别，具有突出的、符合生产需要的经济性状； （2）品种的利用具有时间性； （3）品种的利用具有区域性。品种与良种的区别：良种是品种的播种材料。,二、自然进化与人工进化,现有的各种各样植物都是从原始植物演变而来的；现有各种作物，属于栽培植物，都是从野生植物演变而来的。这种演变发展的过程称为
5、进化过程。,自 然 界,人工创造,人工选择,新品种或物种,所有生物的进化决定于三个基本因素即变异、遗传和选择,遗传变异是进化的内因和基础，选择决定进化的发展方向,1. 变异 自然变异：自然突变、天然异交 人工创造变异：（人工杂交；人工诱变；生物技术）2. 选择自然选择：有利于自身生存 适应性 人工选择：符合人类需要 经济性状现代作物品种是在自然选择基础上人工选择的产物,野生植物,漫长的自然选择和人工选择,经驯化成为作物,从古老的原始地方品种,经不断选育,现代品种,作物育种实际上就是作物的人工进化，是适当利用自然进化的人工进化，其进程远比自然进化为快。,野生小麦,栽培小麦,野生稻,栽培稻,栽培大
6、麦,野生大麦,野生棉,栽培棉,新中国成立以来先后培育出41种作物的5000多个新品种、新组合,我国农作物品种更换了45次,每更换一次增产10%30%,三、遗传改良在作物生产发展中的作用,遗传改良就是作物品种改良。在作物生产中，新品种的应用、增施肥料、防治病虫害和改善管理等方面，品种的作用最大。新品种的应用在提高作物产量方面占40%。,水稻,单季,双季,高秆,矮秆,常规稻,杂交稻,品种改良,已推广杂交水稻累计达 2.33亿 hm2增产粮食达3000多亿 kg,矮秆种质的鉴定及利用,水稻矮脚南特水稻低脚乌尖,小麦农林10号,第一次绿色革命,优良品种是指在一定地区和耕作条件下能符合生产发展要求，并具
7、有较高经济价值的品种。生产上所谓良种，应包括具有优良品种品质和优良播种品质的双重含义。优良品种在发展农业生产中的作用： 1. 提高单位面积产量 2. 改进产品品质3. 保持稳产性和产品品质4. 扩大作物种植面积 5. 有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高,第二节 作物育种学的发展,作物育种学的概念：是研究选育及繁殖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；培育新品种，实现品种良种化；繁育良种，实现种子标准化。性质：人工进化的科学；综合性的应用学科；实践性强。作物育种学与作物栽培学有着密切的联系，是作物生产科学的两个不可偏缺的主要学科。,一、作物
8、育种学的性质和任务,二、作物育种学的主要内容,育种目标的制订及实现目标的相应策略；种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；选择的理论与方法；人工创新变异的途径、方法及技术；杂种优势利用的途径与方法；目标性状的遗传、鉴定及选育方法；作物育种各阶段的田间实验技术；新品种的审定、推广和种子生产。,三、常规育种的技术特点常规育种的主要任务（1）提高产量（2）改进品质（3）增强抗逆性常规育种的特点（1）综合多个优良基因，同步改良农作物的产量、品质、抗性水平（2）盲目性较大（3）育种既是科学又是艺术,四、作物育种学的发展与分子育种的兴起,（一）作物育种学的发展1927 Hayes &Garber （美
9、）作物育种1935 Vavilov （苏） 植物育种的科学基础1942 Hayes&Immer（美） 植物育种方法1960 Allard（美） 作物育种原理1936 王绶（中） 中国作物育种学1948 沈学年（中） 作物育种学泛论1976 蔡旭 （中） 植物遗传育种学1981 西北农学院 作物育种学,育种目标要求不断提高,种质资源工作得到广泛的重视,测试手段逐步完善,开拓育种的新途径和新技术,现代作物育种的发展动向,增产潜力、抗耐性、适应性、产品品质、适应机械操作,搜集、保存、研究评价、利用及创新,目标性状进行微量、快速、精确的鉴定方法,人工诱变育种、倍性育种远缘杂交育种、细胞工程染色体工程、
10、基因工程,（二）分子育种的兴起,1953年 WatsonCrick发现遗传物质脱氧核糖核酸的双螺旋结构，分子生物学的新时代。1973年 Berg DNA重组成功，生物技术和生物工程阶段；定向改造生物的新阶段。植物基因工程在育种上应用最重要的突破是在抗逆性育种方面。Beachy 研究组将TMV外壳蛋白基因引入烟草，转基因抗性育种。,苏云金芽孢杆菌的Bt杀虫晶体蛋白基因,转基因抗虫品种对棉铃虫、玉米螟等害虫表现出高水平的防治效果,在植物抗虫性方面,棉花、玉米马铃薯等,和常规的育种技术相比，基因工程有三大显著的优点,1源于生物的有利基因在人、动物、植物、微生物四大系统内可进行随机交换,2可以获得生物的定向变异,3是使个别目的基因转移的技术,第三节 作物育种的成就与展望,一、近代育种的成就主要表现在以下四个方面（一）新品种的选育与推广（二）种质资源的收集、保存和创新（三）育种新方法及技术研制和利用（四）目标性状的选育方面二、作物育种工作的展望（一）种质资源工作上有待进一步加强（二）深入开展育种理论与方法的研究（三）加强多学科的综合研究和育种单位间的协作（四）种子产业化,思考题,1.生物进化的基本因素2.遗传改良在作物生产发展中的作用3.作物育种学的概念、基本任务和主要内容4.作物品种的概念、优良品种的概念5.作物优良品种在发展农业生产中的作用,
