作物育种学教案.doc

《作物育种学教案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《作物育种学教案.doc（92页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、0 绪 论0.1 作物进化与遗传改良0.1.1 含义： 作物育种：是指选育作物新品种和改良现有品种的一项工作。 良种繁育：是指保持新品种和改善恢复生产上应用品种的优良种性，繁殖推广优良种子的一项工作。 作物育种和良种繁育学：就是研究选育和繁育优良品种的理论和方法的一门学科。 0.1.2 任务 研究育种规律，创造优良品种，生产又多又好的种子，实现品种良种化、种子标准化，充分发挥良种的增产作用。 利用现有的 引种驯化系统育种人工创造的 品种间杂交远缘杂交 理化因素诱变 杂种优势利用 体细胞杂交 基因工程 高光效育种染色体工程0.1.4 与其它学科的关系作物育种学是作物人工进化的科学，是一门以遗传学

2、、进化论为主要基础的综合性应用科学，它涉及植物学、植物生态学、植物生理学、生物化学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生物统计与试验设计、生物技术、农产品加工学等领域的知识与研究方法。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科。0.2 作物育种学的意义与发展良种包括优良品种和优良种子两种含义0.2.1 品种的概念与品种的合理利用。 品种的概念：品种是某一栽培作用适应于一定的自然条件和栽培条件的群体。这个群体中的各个体具有相对一致的，稳定的生物学特性和形态特征，并且在一定的生态环境和栽培条件下，能够表现出品种所特有的优良性状。除此之外，我们还应该明确：品种是人类劳

3、动的产物；品种是农业生产中具有一定价值的生产资料；品种具有一定的地区性； 品种的利用有时间性。 作物品种（ Cultivar ）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。作物品种也有其在植物分类学的地位，属于一定的种及亚种，但不同于分类学上的变种。变种（ Variety）是自然选择、自然进化的产物，一般不具上述特性和作用。 每个作物品种都有其所适应的地区范围和耕作栽培条件，而且都只在一定历史时期起作用，所以优良品种一般都具有地区性和时间性。随着耕作栽培条件及其他生态条件的改变，经济的发展，生活水平的提高，对品种的要求也会提高，所以必须不断地选育新品种以更替原有的品种。 作物

4、品种除了纯系品种外，还有其他不同类型，如多系品种、异交群体品种、综合品种、无性系品种等，所有类型的品种都应具有上述的基本性能和作用。 0.2.2 品种的分类： 农家品种； 改良品种。本文节选自（武汉婚纱摄影 0.2.3 优良品种应具备的条件 适应性强，表现丰产性； 抗逆性强，表现稳产； 品质优良，营养价值高； 栽培管理容易，成本低。0.2.4 品种的合理利用： 使良种良法在适应地推广种植； 在适应地区还应因地制宜； 要注意品种搭配； 要注意防杂保纯。 0.2.5 品种的特征特性（1）特征：植物体各部分或器官所表现出来的外部形态上的症状叫特征。（2）特性：植物体在生理生物化学和加工上表现出来的特

5、点叫特性。 特征特性总称为性状。性状从遗传角度分为：质量性状和数量性状；从栽培角度分为；生物学性状和经济性状。 0.3 作物品种及其在作物生产中的作用0.3.1 提高产量：从19501984我国小麦、玉米、稻的平均单产分别增长170%（252680）。337%（85.637.4）；202%（164483）161%（158412）。 0.3.2 改进产品品质：如从建国初 1963年。 纤维长由21mm上升为27mm以上，个别达30mm。 0.3.3 增强抗逆性，保持稳产。 0.3.4 扩大栽培区域。 0.3.5 适应先进的农业生产技术。0.3.6 利于复种面积。0.4 国内外作物育种的成就与展望

6、 0.4.1 我国作物育种和良种繁育工作的重要成就。 广泛开展了品种资源的征集，保存、研究和利用工作。 我国矮化育利成绩突出；小麦从120100cm下为7090cm；玉米从22.3m下为1.21.5m；由2.5m下为1.21.6m；水稻从125130下为8595cm. 水稻杂种优势利于居于领先地位。 远缘杂交育成了生产上有用的物种。 良种繁育的成就。复习思考题 1、作物育种和良种繁育的任务是那些？两者的关系如何？ 2、什么叫品种？试说明优良品种应具备的条件。 3、品种应怎样合理利用。 4、简述良种在农业生产中的地位和作用。 1 育种目标1.1 现代农业对作物品种性状的要求1.1.1 育种目标的

7、含义及其重要性 含义：育种目标是指在一定的自然栽培经济条件下，根据经济发展的需要，对欲选育种的具体要求。 重要性：1.1.2 现代化农业对育种目标的要求 高产 高产是优良品种最基本的条件，高产品种应具有下列性状： 1.合理株型：它是高产品种的基础。其具体表现在：（1）矮杆；（2）叶片配制合理，有良好的株叶形态结构；（3）不同作物具有不同合理株型。如 对禾本科作物的要求是：矮杆或半矮杆，株型紧凑，茎叶智力，基层叶片下披，中层叶片稍短，上层叶片要挺，茎叶尖角小，叶色深绿，叶片分布均匀，透光良好等 。2.高光效率：合理株型是高产品种的形态特征；高光效率是高产的品种的生理特性。从高光效育种角度。可将决

8、定产量的几个要素归纳为一个公式。即：产量=（光合能力光合面积光合时间）呼吸消耗经济系数。 从式中看出：一个高产品种应具有较强的光合能力，低的呼吸消耗，光合机能保持时间长，叶面积适当及经济系数高等特点。 根据光合效率、C4作物的日合成能力为54g/m2。 C3作物的日合成能力为30g/m2。椐此计算，禾谷类作物的产量应该达到4000斤。而目前，作物对光能的利用率是很低的。一般只能利用照射光单位面积上所获得的全年辐射线的12%。甚至有的不到1%，椐计算，在现有基础上，如果对太阳能的利用率在提高1%的话。每亩的总产量可增加750公斤左右。3、产量因素；不同作物的产量构成因素不同，禾本科作物一般是由亩

9、穗数、穗粒数和粒重构成。故理论产量为； 理论产量=亩穗数穗粒数粒重 在现在的育种工作中，高产品种的产量构成因素因具体条件的不同其测重点不尽相同。例如；有（1）多穗型品种；如蚰包麦。亩穗数56万穗粒数24.1千粒重38.3=500kg。 （2）大穗型品种；毛颖阿夫 亩穗数30万穗粒数40.1千粒重44.2=500kg. （3）中间型品种；宁麦3号；亩穗数37.5穗粒数41.1千粒重35.6=500kg. 稳产 1、抗病虫性。 2、抗旱耐瘠性。 3、抗寒性。 4、抗倒状性等。 早熟 1、早熟可避免和减轻某些自然灾害； 2、早熟有助于提高复种指数； 3、对早熟的要求应适当。 优质 随着经济的发展和人

10、民生活水平的提高，农业生产对产品的品质性状也提出更高要求。 适应机械化作业 就是适应用机械进行田间管理和收获这类品种一般要求矮杆，高矮一致，生长整齐，株型紧凑，抗倒状，成熟一致。不易落粒等。 1.2 制订育种目标的原则1.2.1 考虑国民经济发展的需要。1.2.2 根据当地的自然栽培条件，解决主要矛盾。1.2.3 育种目标要落实在具体性状上。1.2.4 要满足当前的需要，预见今后生产发展的要求。1.2.5 育种目标还应考虑品种的搭配。1.3 作物育种的主要目标性状1.3.1 产量性状 单位面积上收获的产品重量就是一般所指的产量。产量的提高直接决定于构成产量因素的协调增长。谷类作物的产量构成因素

11、为单位面积穗数、穗粒数及粒重,;单位面积产量基本上是这些构成因素的乘积。各构成因素之间往往相互制约，呈不同程度的负相关，难以同步提高，而应根据地区自然条件、 耕作栽培水平以及作物相应的发育特性，提出不同的增长要求，使有主次地协调增长，从而提高产量。合理株型是高产品种的生育基础和形态特征。如谷类作物合理株型一般具有矮秆或半矮秆、株型紧凑、茎叶所形成的冠层的受光趣势，能较充分地利用阳光等特征。所谓株型育种就是改善品种株型态势的育种，矮化育种是株型育种的一个重要内容和突破口，稻麦等作物矮秆品种的育成和推广，获得了大幅度的增产。 适当矮化可以增进谷类作物单位面积穗数；能有效利用水肥；增强抗倒伏能力；并

12、提高其收获指数 (harvest index) 。收获指数 (HI) 是指经济产量与生物学产量之比，又名经济系数 (coefficient of economics) 。收获指数在一定情况下，可有效地作为高产育种的一种选择指标。 高光效是高产品种的生理基础，以提高光合效率为目标的遗传改良称为高光效 (breeding for high photosynthetic efficiency) 。广义的高光效育种包括株型育种， 狭义的高光效育种则仅指提高单位叶面积的净光合速率的生理遗传改良或生理育种 。 1.3.2 对病、虫害的抗耐性 病、虫害的蔓延与危害，是农作物产量低而不稳的重要原因之一。在与病

13、、虫害抗争中，各国都注重于抗病虫品种的选育和应用。从经济学和生态学的观点来看，作物种对病虫害的抗性，一般只要求在病菌流行或害虫发生时 , 能把病原菌的数量和虫口压低到经济允许的数值以下，即要求品种对病虫有相对的抗性，而不要求绝对的抗性，病虫害发生时，对产量和品质的影响不很大，有一定的耐病性或耐虫性，就基本达到了。目前，在我国应选育抗稻瘟病、白叶枯病和稻飞虱等主要病、虫害的水稻品种。 北方麦区应注意选育抗锈病，在南方麦区选育抗赤霉病等的小麦品种。玉米应选育抗大斑病、丝黑穗病、穗腐病和青枯病，大豆应选育抗病毒病、线虫病、食心虫及秆潜蝇的品种。油菜应选育抗病毒病，菌核病和蜘蛛等。1.3.3 对环境胁

14、迫的抗耐性 作物品种类型对不利的气候、土壤因素等环境胁迫因素分别具有不同程度的抗性， 对旱害的抗性机制有避旱、免早、耐旱等类型。越冬作物则需要在越冬期间对低温抗耐性，即越冬性；作物对寒冻的抗性机制则有避寒、耐寒、抗寒等不同类型。对盐区的耐盐碱性，对酸性土壤地区的耐酸性、耐铝性，对多雨潮湿地区的耐湿性， 抗穗发芽性，都是各该地区作物育种中的目标性状。1.3.4 品质性状 品质性状因作物种类及同一作物的产品用途不同而异，现以粮、棉、油几种作物为例，简单说明如下： （一）谷物类食用品质，首先涉及的就是碾磨品质：水稻有糙米率、精米率，小麦则有出粉率、灰分含量等。进一步涉及其食品加工品质有：稻米的蒸煮品

15、质，包蒸煮后的出饭率、耐煮性、米饭的柔软性、色泽及食味等；小麦的面粉加工则因制成食品种类分别有烘烤 ( 面包 ) 品质、蒸制馒头品质、制作面条品质以及制糕点、饼干品质等。这些品质又分别有其理化特性指标和测定技术。食用和饲料用谷牧 还包括其营养品质，这种品质主要决定于其蛋白质及其中的赖氨酸含量。食用和饲用品质重在营养品质，而啤酒用大麦品质主要特点之一则是要低蛋白质含量。 （二）棉花纤维晶质影响纺纱、织布的纤维品质性状主要有：纤维长度、纤维细度、强度和纤维成熟度等。 （三）食用油品质，油菜、大豆等油料作物的最基本品质性状是籽粒的含油量和油泊的价值，如油菜品质育种目标为含油量高而其中亚油酸高，芥酸低

16、或无、亚麻酸低；菜油中低硫代葡萄糖苷含量；大豆的品质育种标是含油量高而其中亚麻酸含量低 。 1.3.5 早熟性及对耕作制度和机械化作业的适应性 早熟性在大部分地区和许多作物都是重要的育种目标性状，因为早熟和生育期短、适于耕作制度和提高复种指数，而且还有利于减免后期自然灾害的损失，即有利于稳产，有利于机械化操作的作物品种一般具备的性状有：株型紧凑、秆壮不倒、生长整齐、成熟一致，结实部位适中、不裂夹、不落粒等；棉花还要求苞叶能自然脱落、棉瓣易于离壳等。 复习思考题1、为什么要制定育种目标？ 2、农业现代化对作物育种提出了那些要求？怎样现实这些要求？ 3、根据我区实际你认为当前指定育种目标的根据是什

17、么？ 2 作物的繁殖方式及品种类型2.1 作物的繁殖方式2.1.1 有性繁殖：是指通过有性过程生产的雌雄配子的结合而繁殖后代的繁殖方式。凡是通过这种方式来繁殖后代的作物，就叫做有性繁殖作物。又根据花器构造及受粉方式的不同分为： 1、自花受粉作物（又叫自交作物）：指在自然条件下，同一株或同一朵花的花粉授于雌蕊而繁殖后代的作物。如小麦、水稻、大麦、谷子、大豆、花生、马铃薯、亚麻、烟草等 。这类作物的花心构造和开花的基本特点是：（1）雌雄同花；（2）花开放时间较短或闭花受粉；（3）花器保护严密有利于自交；（4）花蕊小，花粉量少，一般没有特殊的气味和鲜艳的花冠。由于具有这样的特点，因此，他们的自交率极

18、高。天然杂交率低。仅此5%以下。 2、异花受粉作物（又叫异交作物）；在自然条件下，通过不同植株花朵的花粉授给雌蕊而繁殖后代的作物。如玉米、黑麦、荞麦、向日葵、大麻、甜菜、白菜型油菜、瓜类、十字花科的一些蔬菜等。 这类作物的花器构造特点有：（1）雌雄异株（大麻）；（2）雌雄同株异花（玉米）；（3）雌雄同花（白菜型油菜）。但有自交不亲和的特性。因此，这类作物在自然条件下，常通过风、昆虫等媒介来进行异花受粉。异交程度高。天然杂交率在50100%之间。 3、常异花受粉作物（又叫常异交作物）；这类作物以自花受粉为主，也能进行异花受。因此，它是典型的自花受粉作物和典型的异花受粉作物的中间类型。如高粱、棉花

19、、蚕豆、甘蓝型油菜、芥菜型油菜等。 这类作物花器构造的特点是：（1）雌雄同花；（2）不少作物花冠鲜艳有蜜腺；（3）雌雄蕊不等长或不同期成熟，雌蕊外露；（4）花开放时间较长等。异花受粉率的高低因花器构造、作物品种和环境条件的不同而有相当大的差别。一般在550%之间。如高梁的自然异交的率最低为0.6%，高的可达50%。 2.2 自交和异交的遗传效应2.2.1 自交的遗传效应 自交的遗传效应表现在： 自交使杂合的基因型逐渐趋向纯合。 自交引起杂合基因型的后代发生性状分离。 所以 , 对异花授粉作物、常异花授粉作物 ，杂合基因型群体有选择地自交 ( 人工自交 ) 是筛选性状优良的纯合基因型后代的一种基

20、本方法。 自交引起杂合基因型的后代生活力衰退，杂合基因型的作物，自交后代的生活力衰退，称为自交衰退 (mbr dlng depression) 。表现为生长势下降，繁殖力、抗逆性减弱，产量降低等，多属于多基因控制的数量性状。 2.2.2 自花授粉作物和常异花授粉作物的基因型自花授粉作物长期靠自交繁殖 , 它们的基因型是纯合的 , 表现型是整齐一致的。由于长期自花授粉 , 加上定向选择 , 因此自花授粉作物的品种群体内 , 绝大多数个体的基因型是纯合的 , 而且个体间的基因型是同质的 , 其表现型也是整齐一致的。由于其遗传性的相对一致和稳定 , 品种保纯比较容易。但它们也有极少数的天然异交后代

21、, 会发生基因型的分离 , 出现性状变异的个体。此外由于基因位点的自然突变 , 也会使自花授粉作物品种中产生杂合基因型个体而出现性状分离 , 但频率极低。这些都是自花授粉作物发生变异的主要原因 , 也是选择育种的主要基础。 常异花授粉作物品种的基本群体是自交产生的后代 , 这一部分基本群体的基因型是纯合的 , 也是同质的 , 代表本品种的基本性状。另一小部分个体 , 基因型是杂合的 , 它们出现的比率因天然异交率的高低而不同 , 天然异交的杂合基因型后代又会发生基因型分离。 从基因型分析 , 二个常异花授粉作物品种群体中至少包含三种基因型 , 即品种基本群体的纯合同质基因型 ; 杂合基因型 ;

22、 非基本群体的纯合基因型。因此 , 它们的表现型既反映本品种基本群体的一致性 , 又包含不同比率的、性状变异分离的个体。由于品种群体中存在部分杂合基因型 , 为选择育种提供了极为有利的条件 , 但必须进行多次选择。在良种繁育中应注意防止生物学混杂。 2.2.3 异交的遗传效应异交的遗传效应主要表现在 : （一） 异交形成杂合基因型，异交是基因型不同的两亲配子结合受精，异交产生的后代具有杂合的基因型。两亲的基因型差异愈大 , 则其后代基因型杂合程度愈大 , 即杂合的等位基因位点愈多。反之 , 两亲的基因型差异不大 , 其后代基因型杂合程度也不大。杂合基因是产生基因交换、重组和产生新基因型的基础。

23、所以 , 有选择的异交 ( 人工杂交 ) 是创造遗传变异的一种主要方法。 （二） 异交增强后代的生活力，异交使后代的生活力增强 , 主要表现在生长势、繁殖力、抗逆性等性状的增强和产量提高。即数量性状方面比亲本明显提高 , 称为杂种优势。 杂种优势的强弱与基因型的杂合程度相关联。在杂交亲和的情况下 , 一般基因型的杂合程度愈大 , 则杂种优势愈强 , 反之 , 则杂种优势较弱。因此 , 利用异交增强后代生活力的效 应 , 即利用杂种优势 , 也是一种主要的育种方法。 2.2.4 异花授粉作物的基因型在长期自由授粉的条件下 , 异花授粉作物品种群体的基因型是高度杂合的。品种群体内各个体的基因型是异

24、质的 , 没有基因型完全相同的个体。因此 , 它们的表现型多种多样 , 没有完全相似的个体 , 缺乏整齐一致性 , 构成一个遗传基础复杂又保持遗传平衡的异质群体。异花授粉作物群体内个体间随机交配繁殖后代 , 假如没有选择、突变、遗传漂移等影响 , 其群体内的基因频率和基因型频率在各世代间保持不变 , 即保持遗传平衡。但实际上却不能避免各种因素对异花授粉作物品种的影响 , 诸如农民和育种者根据各自的爱好对群体进行选择 , 自然突变的发生 , 小样本引种以及与异品种的杂交等 , 都会不同程度地改变它们的遗传结构。 2.3 作物的品种类型及其各类品种的育种特点 2.3.1 自花受粉作物的特点及选择方

25、法 第一这类作物由于是通过同花所产生的精细胞和卵细胞相结合进行繁殖的因遗传基因相同，从而产生的结合子（单株）都是同质结合的纯合体。个体间的基因组合是一致的。如AABB纯合体。只有AB一种配子。所以自交繁殖的后代是稳定的这种外观上（表现型）和遗传基础上（基因型）的一致性是自交作物的一个显著特点。因此，通过一次单株选择就有可能得到遗传性状一致的品率或通过一次混合选择就可起到提纯的效果。第二自花受粉作物在人工进行杂交或诱变时，就会产生杂合体，（变异个体）。但含因其连续自交而分类为基因型纯合体。如。一对性状差异的杂合体Aa。可分离为两种纯合基因型。两对性状的杂合体AaBb可分离为四种纯合基因型。性状稳

26、定所需要时间的长短，取决于杂纯合基因的对数和自交的代数。即X%=（1- ）X100%所以对于这种材料一般采用多次单株选择法。 第三遗传性状稳定不分离是相对的，又由于自交作物也有一点的天然异交率或突变，在群体中也会产生可遗传的变异，故对自交作物群体，采用单株选择法还可选出新的不同的品系。第四遗传作物保纯容易，在育种和良种繁育过程中一般不需要设置隔离区。 此外，自交作物虽有有耐自交的特性，但花期的自交也会引起生活力的衰退，适应性降低。故生产上应用的品种按定期提纯复壮。2.3.2 异交作物的特点及选择方法 第一、由于异交，使他的遗传基础不同。群体内包含着许多杂结合的基因型个体。表现出遗传性不稳定且比

27、较复杂，故个体形状不完全一致，但由于植物有选择受精的作用及显隐性的关系。所以在天然受粉的异交作物群体内个体间还可保持一定的一致性和典型性。 第二、由于天然受粉的群体。遗传基础复杂，个体间有一定差异群体本身或杂种一代都会表现出分离，在选择过程中要获得基本定型的品种。就必须进行多次混合选择才能达到。 第三、要想获得性状完全一致的品系（自交系）就必须连续控制自交。并进行多次单株选择才能取得效果。但生活力衰退。 第四、在育种或繁种时要隔离。 第一、因以自交为主，异交为次，故群体中有一定数量的基因型处于杂纯合状态。但大多数是纯结合的。第二、如连续自交退化较轻性状分离不显著。第三、由于第一条原因，故要获得

28、遗传性状一致的稳定品系，必须采用多次单株选择法。 （四）、无性繁殖作物的特点与选择方法 第一、同一无性系内各个体的基因型是相同的无性繁殖时，性状表现一致，不会出现分离，故在育种时一般只进行一次单株选择方法。 第二、这部分作物的品种大多是通过有性杂交选出优良个体。在进行无性繁殖而形成的。如进行有性繁殖就会出现各种各样的分离。要通过自交分离纯生，就必须进行多次单株选择。第三、通过一次有性杂交，再进行无性繁殖，就可保存和同等杂种优势。第四、长期的无性繁殖，会引起生活力产量的下降。因此，要及时复壮。第五、无性繁殖作物往往出现芽变。可经单株选择，同无性繁殖法育新品种。 3 种质资源3.1 种质资源的重要

29、性用以培育新品种的原材料，过去称为育种的原始材料。在中国20 世纪 60 年代初改称为品种资源。现代育种所利用的现有品种材料和近缘野生植物，主要是利用其内部的遗传物质或种质，所以现在国际上大都采用种质资源这一名词。在遗传育种领域内，把一切 具有一定种质或基因的生物类型总称为种质资源 (germplasm rmuce) 。包括品种、类型、近缘种和野生种的植株、种子、无性繁殖器宫、花粉甚至单个细胞，只要具有种质并能繁殖的生物体，都能归入种质资源之内。又因为现代的遗传育种研究不但利用现有的种质资源,而且要进行染色体工程、基因工程，所以，遗传学上也常称种质资源为遗传资源 (genetic remure

30、es)。说到底，遗传、育种研究上主要利用的是生物体中的部分基因，甚至是个别基因，所以又称为基因资源 (gene resources)。 种质资源是在漫长的历史过程中 , 由自然演化和人工创造而形成的一种重要的自然资源 , 它积累了由于自然和人工引起的极其丰富的遗传变异,即蕴藏着各种性状的遗传基因。是人类用以选育新品种和发展农业生产的物质基础, 也是进行生物学研究的重要材料 , 是极其宝贵的自然财富。 作物育种成效的大小 , 很大程度上决定于掌握种质资源的数量多少和对其性状表现及遗传规律的研究深浅。世界育种史上 , 品种培育的突破性进展 , 往往都是由于找到了具有关键性基因的种质资源。 20 世

31、纪 50 年代 , 中国由于发现和利用了矮脚南特和矮子蒙古等水稻矮源 , 从而育成了广场矮、珍珠矮等一批高产、抗倒的矮秆水稻良种。同时 , 由于低脚乌尖这一水稻矮源的发现与利用 , 进一步推动了世界范围的“绿色革命”浪潮。低脚乌尖原产于中国台湾及福建 , 它现在几乎是世界所有国家矮秤水稻品种的祖先。中国台湾省以低脚乌尖为亲本 , 1960 年育成了TN1( 台湾本地种 1 号 ) 。国际水稻研究所 (IRRI) 用低脚乌尖与皮泰 (Peta) 杂交 ,1966 年育成 IR8 。据 IRRI 调查 (1980), 继 IR8 之后 ,36 个国家育成的 370 个新品种 , 其中矮秆良种占 7

32、0%。而矮秆良种中 ,IR 系统占1/3 。追溯其基因来源 , 几乎都有低脚乌尖。20 世纪 70 年代由于发现和利用了野败型雄性不育水稻种质 , 使水稻杂种优势利用的研究获得了突破性的进展 , 并为以后水稻杂交种的选育和利用奠定了基础。 美国利用日本冬小麦农林 10 号的矮秆基因育成了第一个高产、半矮轩冬小麦品种格恩斯 (GEdn ), 于 1965 年创造了高产纪录。国际玉米小麦改良中心 (CILfYT) 利用农 林10 号小麦 , 通过杂交 , 将半矮轩与光照不敏感性相结合 , 从 60 年代起育成了一大批丰 产性能好、适应性广、半矮轩的春性小麦品种 , 迅速在北非、中东、南亚等地区的一

33、些国家推广。 3.1.1 推翻品种资源的概念用于作物育种、栽培及其它生物学研究的各种植物类型或品种 , 都称为作物品种资源。 由于在品种资源中主要利用其种质或各种遗传性状 , 所以品种资源也叫种质资源或遗传资源。在作物育种工作中 , 实质上只是选择利用各种种质资源中符合育种目标要求的一些遗传类型或个别基因 , 因而也称基因资源。把蕴藏有形形色色基因资源等各种材料 , 概称为基因库或基因银行。 3.1.2 品种资源在作物育种工作中的重要性（一）品种资源是作物育种工作的物质基础 品种资源是在长期自然选择和人工选择过程中形成的 , 它们携带着各种各样的基因 , 是品种选育和生物学理论研究不可缺少的基

34、本材料来源。如果没有品种资源 , 作物育种工作 就成为 无米之炊 。 筛选和确定作物育种的原始材料 , 也是作物育种的基础工作。能否灵活地、恰当地选择育种的原始材料 , 受作物品种资源工作的广度和深度的制约。 （二）作物育种工作的突破性进展取决子特殊品种资源的挖掘和利用 国内外作物育种工作实践表明 , 一个特殊品种资源的发现和利用 , 往往能推动作物育种工作取得举世踞目的成就。 我国50 年代在水稻生产上实现了品种矮秆化 , 主要是利用了广东省的矮脚南特和广西省的矮仔占等一批矮秤品种资源 , 使水稻亩产由 200-250 公斤提高到 300-350 公斤以至 500 公斤。3.2 作物起源中心

35、学说及其发展3.2.1 瓦维洛夫的作物起源中心学说 前苏联学者瓦维洛夫于 20 年代提出了作物起源中心学说。该学说认为：（一） 植物物种在地球上的分布是不平衡的 , 有的地区具有大量的变种 , 有的地区只有少数变种。（二） 所有物种都是由多少不等的遗传类型所组成 , 它们的起源与一定地区的生态环境相联系。（三） 凡遗传类型具有多样化 , 分布比较集中 , 具有地区特有性状 , 出现原始栽培种及近缘野生种的地区 , 可能是某一作物的起源中心。（四） 遗传上显隐性状可以看作是起源中心的标志 , 隐性性状则分布在起源中心 。根据作物起源中心学说 , 瓦维洛夫 把世界作物划为 8 个起源中心：1、中国

36、中心包括中国的平原和中、西部山区及其毗邻的低地 , 是世界上最古老 , 也是最大的栽培作物发源地。荞麦、高梁、大豆等 136 种作物起源于该中心。 2、印度中心包括缅甸和印度东部的阿萨姆 , 马来亚群岛 , 菲律宾和印度支那。水稻、甘薯、亚洲棉等 l72 种作物起源于该中心。 3、中亚中心包括印度西北部的旁这普、克什米尔等地 , 阿富汗和前苏联的塔吉克、 乌兹别克及天山的西部。是普通小麦、密穗小麦、圆粒小麦、豆类、向日葵等 42 种作物的起源地。 4. 前亚 ( 近东 ) 中心包括土耳其、伊朗的西北部 , 外高加索全部、土库曼等地。除栽培麦的种类极其丰富外 , 还有一粒小麦、二粒小麦、苜蓿、三

37、叶草等 841 中作物起源于该中心。5、地中海中心：包括地中海沿岸的南欧和北非地区。起源于该中心的有 84 种作物 , 如甜菜 , 黑麦等 , 也是小麦、豆类的次生起源地。这里的亚麻、大麦、蚕豆等具有大粒、 大果等特性。 6、阿比西尼亚中心：主要是以埃塞俄比亚高原为中心。起源于该中心的有 38 种作物。如小麦、大麦等。其小麦的变种数目占世界首位 , 也是栽培大麦的形态建成中心。 7、南美和中美中心：玉米、菜豆、甘善、陆地棉等 49 种作物起源于该中心。 8、南美中心：包括秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚、智利、巴西、巴泣圭等。是烟草、马铃薯、木薯、花生、海岛棉等作物的起源申心。3.2.2 作物起源中心

38、学说对作物品种资源工作的指导意义瓦维洛夫的作物起源中心学说 , 是植物遗传育种和品种资源工作的理论依据 , 具有重要的指导意义。根据瓦维洛夫作物起源中心学说 , 人们为了确定某种作物是否起源于某地 , 其中的一个判据是 , 该地区是否有这种作物的原始栽培种及近缘野生种。人们为了搜集到各种类型的品种资源 , 可以到物起源中心 ( 或遗传多样化中心 ) 去搜集。如美国为解决大豆范囊线虫病问题 , 就到中国 ( 大豆原始起源中心 ) 来搜集有关的品种资源 , 最后找到了黑豆品种“北京”, 高度抗病 , 从而解决了大豆泡囊线虫病的危害问题。 3.3 种质资源工作的内容3.3.1 作物品种资嚣的类别及利

39、用价值 作物品种资源按其来源分为四类： 本地品种资源 本地品种资源包括古老的地方品种 ( 农家品种和当地长期推广种植的改良品种。 在这一类品种资源中 , 地方品种在本地栽培历史长 , 经过了长期的自然选择和人工选择 , 对本地区自然条件具有高度的适应性 , 对当地不利的气候、土壤因素以及病虫害有较高的抵抗能力和忍耐能力 , 有的还具有一些将殊用途。在遗传上 , 地方品种具有遗传多样性 , 其群体多是一些混合体。地方品种的主要用途是作为提供优良基因的载体 , 在杂交育种中可作为一个亲本加以利用；长期推广种植的改良品种 , 其产量和品质均优于地方品种 , 能够适应新的生产条件和先进的农业技术措施

40、, 优良性状比较多 , 可作为系统选择、杂交育种和人工诱变的材料。 外地品种资源外地品种资源包括国外或外地区引入的品种资源。外地品种资源分别来自不同的农业生态区域 , 带着不同地区的风土特点 , 具有不同的遗传性状 , 其中有不少性状都是本地品种资源欠缺的。 在利用上 , 外地品种资源引入本地区后 , 有的通过观察和试验, 直接用于当地生产 , 有的可以作为育种的原始材料 , 采用系统育种的方法 , 培育成新的品种 , 有的与本地品种资源在一些性状上具有互补性 , 可将外地品种资源作为杂交育种的一个亲本加以利用。 野生植物资源野生植物资源包括栽培种的近缘野生种及其它野生种。 野生种是在自然条件

41、下 , 经过长期自然选择的产物，野生种具有高度的遗传复杂性 , 在不同种质之间 , 具有高度的异质性 , 还具有一般栽培种所不具备的一些重要性状 , 如抗逆性、适应性、抗病性及品质。它可为许多作物提供细胞质雄性不育及恢复系统。 人工创造的品种资源人工创造的品种资源是指在育种工作中 , 通过各种方法 , 如杂交、诱变等 , 产生的各种突变体、育成品系、基因标记材料、引变的多倍体材料、非整倍体材料、属间或种间杂种等 一切人工创造的品种资源 , 尽管不具备优良的综合性状 , 在生产上没有直接利用价值 , 但可能携带一些特殊性状 , 是培育新品种或进行有关理论研究的宝贵材料。 3.3.2 作物品种资源

42、的广泛收集、妥善保存、深入研究、积极创新和充分利用 广泛收集广泛收集是基础 , 没有品种资源的收集工作 , 其它工作就无从谈起。收集品种资源的途径有三 , 首先 , 国家主动组织的大型考查收集。如 我国在 50 年代初1979 年 , 组织过全国性的农作物品种资源的收集活动；其次 , 在国内外 , 省内外发信征集；第三 , 各育种单位间开展品种资源交流, 互通有无。在田间收集品种资源时 , 应采取正确的取样策略 , 即由近及远以尽可能少的样本获得尽可能丰富的遗传性变异。取样地点应尽可能的多 , 使取祥地点能充分代表该作物或野生种分布地区的环境条件。收集来的材料 , 要及时准确地进行记载 , 记

43、载的主要内容包括材料各称 .原产地、征集地点和日期 ,原产地的自然特点、生产条件和栽培要点 , 以及主要的特征特性。然后进行整理归类 , 并登记编号 . 妥善保存搜集到的品种资源 , 经整理、归类后 , 必须妥善保存 , 使之能维持一定的样本数量 , 保持各样本的生活力和原有的遗传变异度 , 以供研究和利用。妥善保存是品种资源工作的关键 , 如果保存不妥 , 就会使费了很大力量收集来的品种资源毁于一旦 , 深入研究和充分利用也就成为一句空话,品种资源保存的方式 , 按保存的地理位置分为原地保存和异地保存 .原地保存是在原来的生态环境条件下 , 就地保存 , 自我繁殖品种资源 , 一般野生品种资

44、源采用这种方式保存 , 如建立自然保护区 , 天然公园等；异地保存是将种子或植株保存于该品种资源原产地以外的地区 , 这种保存可采用植物园、种质园、种质库等形式或采用试管保存形式。按照保存的具体方法 , 品种资源的保存可分为种植保存、电贮藏保存和试管保存。 1、 种植保存为了保持品种资源的种子或无性繁殖器官的生活力 , 并不断补充其数量 , 品种资源材抖必须每隔一定时间播种一次 , 即种植保存。 在种植保存时 , 每种作物或品种类型的种植条件 , 尽可能与原产地相似 , 以减少由于生 态条件的改变而引起的变异和自然选择的影响。在种植过程中应尽可能避免或减少天然杂交和人为混杂。播种和收获时取样要

45、有代表性以免因抽样而造成遗传漂移。总之要尽可能地保持原品种或类型的遗传特点和群体结构。此外 , 对来自自然条件悬殊地区的品种资源 , 可分现在不同生态地点异地种植保存。 2、 贮藏保存对于数量繁多的品种资源 , 如果年年都要种植保存 , 不但土地、人力、物力有很大 限制 , 而且往往由于人为的差错、天然杂交、生态条件的改变和世代交替、取样偏差等原因 , 引起遗传变异或导致某些材料原有基因丢失。因而 , 近来各国对于品种资源的保存极为重视。贮藏保存就是用控制贮藏条件 ( 主要是温度和湿度 ) 的方法 , 来保持品种资源种子的生活力。 长期贮藏保存种子生活力的技术关键是低温和干燥 , 通过控制种子

46、周围环境中的温湿度 , 迫使种子处子代谢作用的最低限度。 贮藏保存种质资源采用种质库 , 种质库分三种：长期库、中期库和短期库。 长期库温度控制在10-20 , 相对湿度控制在 30%, 入库种子合水量 5-6%，种子存放在真空包装的铝盒中。长期库可保持种子寿命 30-50 年 , 甚至百年以上。我国在 1985 和 1988 年分别建成了两座国家种质库，其 1986 年建成的二号库温度控制为-18 , 设计库容为 40 万份材料 , 目前已贮入 20 余万份。 中期库温度控制在 0-5 , 湿度 45%, 入库种子含水量 8-9%, 种子放在密闭的铝盒或玻璃容器中。 贮藏在中期库的种子 , 寿命可达 x-x 年。甘肃省农科院目前有中期种质库 ,建筑面积 300 平方米 , 库内实际温度较长期库标准温度偏低。 短期库温度为 15-20 , 种子含水量低于 12%, 种子容器不严格要求 .在短期库中 , 种子寿命为 2-5 氧。3、 试管保存 深入研究收集和保存作物品种资源不仅是为当前国民经济服务 , 也要为人类未来的生存和发展服务。因此 , 深入研究作物品种资源是作物育种