作物育種學劉裕強第一章 作物的繁殖方式及品種類型

1、第一章第一章 作物的繁殖方式及品種類型作物的繁殖方式及品種類型第一節(jié)第一節(jié) 作物的繁殖方式作物的繁殖方式作物的繁殖方式作物的繁殖方式 有性繁殖（有性繁殖（sexual reproduction）：）：凡由雌雄配子結(jié)合，經(jīng)過受精過程，最后凡由雌雄配子結(jié)合，經(jīng)過受精過程，最后形成種子繁衍后代的，統(tǒng)稱為有性繁殖形成種子繁衍后代的，統(tǒng)稱為有性繁殖 無性繁殖（無性繁殖（asexual reproduction）：凡不：凡不經(jīng)過兩性細胞受精過程的方式繁殖后代的經(jīng)過兩性細胞受精過程的方式繁殖后代的統(tǒng)稱為無性繁殖統(tǒng)稱為無性繁殖 一、有性繁殖（一、有性繁殖（sexual reproduction）（一）花器構(gòu)造

2、和開花習性對授粉的影響（一）花器構(gòu)造和開花習性對授粉的影響 （1 ）兩性花和單性花）兩性花和單性花 兩性花兩性花（不完全花）（不完全花） ：？的花結(jié)構(gòu)？的花結(jié)構(gòu)？的花結(jié)構(gòu)？的花結(jié)構(gòu) 單性花（不完全花）：單性花（不完全花）：有雄花和雌花之分有雄花和雌花之分a：雌雄同株異花（雌雄同株異花（monoecious） b：雌雄異株異花（雌雄異株異花（dionoecious） 菠菜菠菜銀杏銀杏（2 2）其它花器構(gòu)造特點： 這些花器構(gòu)造的特點都有利于異花授粉。雌雄蕊異長雌雄蕊異長（二）有性繁殖植物的主要授粉方式（二）有性繁殖植物的主要授粉方式自花授粉自花授粉 （50%）：）：雌蕊柱頭接受異株或異花花粉授粉的

3、雌蕊柱頭接受異株或異花花粉授粉的稱為異花授粉。通過異花授粉方式繁殖后代的作物稱為異花授粉作物。稱為異花授粉。通過異花授粉方式繁殖后代的作物稱為異花授粉作物。常異花授粉作物（常異花授粉作物（5-50%）:一種作物同時依靠自花授粉和異花授粉一種作物同時依靠自花授粉和異花授粉兩種方式繁殖后代的稱為常異花授粉作物。常異花授粉作物通常仍然以自花兩種方式繁殖后代的稱為常異花授粉作物。常異花授粉作物通常仍然以自花授粉為主要繁殖方式，同時存在一定比例的自然異交，是自花授粉作物和異授粉為主要繁殖方式，同時存在一定比例的自然異交，是自花授粉作物和異花授粉作物的過渡類型。花授粉作物的過渡類型。 雄性不育性雄性不育性

4、自交不親和自交不親和（四）兩種特殊的有性繁殖方式（四）兩種特殊的有性繁殖方式 （二）天然異交率的測定（二）天然異交率的測定f1中顯性性狀個體數(shù)中顯性性狀個體數(shù)f1總個體數(shù)總個體數(shù)100然異交率（然異交率（%）=二、無性繁殖二、無性繁殖（一）營養(yǎng)體繁殖（一）營養(yǎng)體繁殖(vegetative propagation) 由營養(yǎng)體繁殖的后代稱為由營養(yǎng)體繁殖的后代稱為無性系（無性系（cloneclone），），它來自于母它來自于母本的營養(yǎng)體，都保持其母體的性狀而不發(fā)生或極少發(fā)生本的營養(yǎng)體，都保持其母體的性狀而不發(fā)生或極少發(fā)生性狀分離現(xiàn)象。因此，一些不易進行有性繁殖而又需保性狀分離現(xiàn)象。因此，一些不易進行

5、有性繁殖而又需保持品種優(yōu)良性狀（如雜種的優(yōu)勢）的作物，可利用無性持品種優(yōu)良性狀（如雜種的優(yōu)勢）的作物，可利用無性系保持種性。系保持種性。（二）無融合生殖（二）無融合生殖（apomixes）：）： 植物的雌雄性細胞甚至植物的雌雄性細胞甚至雌配子體內(nèi)的某些單、二倍體細胞，不經(jīng)過正常受精和兩性雌配子體內(nèi)的某些單、二倍體細胞，不經(jīng)過正常受精和兩性配子的融合過程而直接形成種子以繁衍后代的方式。配子的融合過程而直接形成種子以繁衍后代的方式。 無孢子生殖無孢子生殖(apospory)： 由胚珠體細胞進行有絲分裂直接形成二倍體胚囊，最后形成種子。 二倍體孢子生殖二倍體孢子生殖(diplospory)： 由大孢

6、子母細胞不經(jīng)過減數(shù)分裂而進行有絲分裂 不定胚生殖不定胚生殖(adventitious embryony)： 由胚珠或子房壁的二倍體細胞經(jīng)過有絲分裂形成胚，同時由正常胚囊中的極核發(fā)育成胚乳而形成種子 孤雌生殖孤雌生殖(parthenogenesis)： 胚囊中的卵細胞未和精核結(jié)合，直接形成單倍體的胚。 孤雄生殖：孤雄生殖：進入胚囊的精核未與卵細胞融合而直接發(fā)育成單倍體胚。第二節(jié)第二節(jié) 自交和異交的遺傳效應自交和異交的遺傳效應1 1、保持純合基因型、保持純合基因型 自花授粉作物良種繁育的依據(jù)自花授粉作物良種繁育的依據(jù)2 2、使雜合后代基因型趨于純合、并發(fā)生性狀分離、使雜合后代基因型趨于純合、并發(fā)生

7、性狀分離 xn=1-(1/2xn=1-(1/2r r) ) 每自交每自交1 1代，雜合基因型減半代，雜合基因型減半 xn=(1-1/2xn=(1-1/2r r) )n n 控制某性狀的雜合基因多，純合慢控制某性狀的雜合基因多，純合慢 r r： 自交代數(shù)；自交代數(shù)；n n：雜合基因?qū)?shù)（獨立遺傳）：雜合基因?qū)?shù)（獨立遺傳）一、自交的遺傳效應一、自交的遺傳效應異質(zhì)雜合異質(zhì)雜合和和異質(zhì)純合群異質(zhì)純合群體，都是育種工作進行選擇的群體。體，都是育種工作進行選擇的群體。 3、 自交引起雜合基因型的后代生活力衰退自交引起雜合基因型的后代生活力衰退異花授粉作物自交后代的生活力衰退，稱為異花授粉作物自交后代的生

8、活力衰退，稱為自交衰退自交衰退(inbreeding depression)，表現(xiàn)為生長勢下降，繁殖力、，表現(xiàn)為生長勢下降，繁殖力、抗逆性減弱，產(chǎn)量降低等?？鼓嫘詼p弱，產(chǎn)量降低等。 （二）自花授粉作物和常異花授粉作物的基因型（二）自花授粉作物和常異花授粉作物的基因型 1.自花授粉作物自花授粉作物同質(zhì)純合群體同質(zhì)純合群體極少數(shù)天然異交和自然突變極少數(shù)天然異交和自然突變 （自花授粉作物產(chǎn)生變異的主要原因，（自花授粉作物產(chǎn)生變異的主要原因，也是選擇育種的主要基礎(chǔ)）也是選擇育種的主要基礎(chǔ)）2.?；ㄊ诜圩魑锍；ㄊ诜圩魑锲贩N基本群體的純合同質(zhì)基因型；品種基本群體的純合同質(zhì)基因型；雜合基因型；雜合基因型；非

9、基本群體的純合基因型。非基本群體的純合基因型。二、異交的遺傳效應二、異交的遺傳效應1.1.異交形成雜合基因型異交形成雜合基因型 有選擇的異交有選擇的異交 人工雜交人工雜交 是創(chuàng)造遺傳變異的一種主要方是創(chuàng)造遺傳變異的一種主要方法。法。2.2.異交增強后代的生活力異交增強后代的生活力 雜種優(yōu)勢，也是一種主要的育雜種優(yōu)勢，也是一種主要的育種方法。種方法。 兩個遺傳上不同的純合親本雜交產(chǎn)生的兩個遺傳上不同的純合親本雜交產(chǎn)生的f1f1代，其群體屬代，其群體屬于于同質(zhì)雜合群體同質(zhì)雜合群體。（一）異交的遺傳效應（一）異交的遺傳效應（二）異花授粉作物的基因型（二）異花授粉作物的基因型 異質(zhì)雜合群體異質(zhì)雜合群體

10、：個體基因型高度雜合，個體間基因型異質(zhì)，：個體基因型高度雜合，個體間基因型異質(zhì)， 表型多種多樣；表型多種多樣； hardy-weinberghardy-weinberg法則：法則： 在一個封閉的體系中，群體內(nèi)個體間隨機交配、沒有選擇、在一個封閉的體系中，群體內(nèi)個體間隨機交配、沒有選擇、突變和遺傳漂移，則群體內(nèi)的基因頻率和基因型的頻率在突變和遺傳漂移，則群體內(nèi)的基因頻率和基因型的頻率在世代間保持不變，即保持遺傳平衡。世代間保持不變，即保持遺傳平衡。 第三節(jié)第三節(jié) 作物的品種類型及其特點作物的品種類型及其特點自交系品種自交系品種(line cultivar)雜交種品種雜交種品種(hybrid cu

11、ltivar)群體品種群體品種(population cultivar)無性系品種無性系品種(clonal cultivar)（一）（一）自交系品種自交系品種(line cultivar)：對突變或雜合基因型對突變或雜合基因型經(jīng)過連續(xù)多代的自交加選擇而得到的同質(zhì)純合群體。經(jīng)過連續(xù)多代的自交加選擇而得到的同質(zhì)純合群體。同質(zhì)純同質(zhì)純和群體和群體自花授粉作物自花授粉作物常異花授粉作物的純系品種常異花授粉作物的純系品種異花授粉作物的自交系品種異花授粉作物的自交系品種 自交系品種的育種特點自交系品種的育種特點自花授粉加單株選擇的育種方法自花授粉加單株選擇的育種方法拓寬遺傳變異范圍，在大群體中進行單株選擇

12、拓寬遺傳變異范圍，在大群體中進行單株選擇（二）（二）雜交種品種雜交種品種(hybrid cultivar) ：雜交種品種是雜交種品種是在嚴格選擇親本和控制授粉的條件下生產(chǎn)的各類雜交組合的在嚴格選擇親本和控制授粉的條件下生產(chǎn)的各類雜交組合的f1植株群體。植株群體。同質(zhì)雜和群體同質(zhì)雜和群體自交系間的配合力是雜交品種選育成功的關(guān)鍵；包括自交系間的配合力是雜交品種選育成功的關(guān)鍵；包括自交系育種自交系育種和和雜雜交組合交組合育種兩個育種程序，貫穿于兩個程序之間的關(guān)鍵問題是自交系育種兩個育種程序，貫穿于兩個程序之間的關(guān)鍵問題是自交系間的配合力測定間的配合力測定 對影響對影響親本繁殖和配制雜種產(chǎn)量親本繁殖和

13、配制雜種產(chǎn)量的性狀必須加強選擇的性狀必須加強選擇 需要建立相應的種子需要建立相應的種子生產(chǎn)基地生產(chǎn)基地和和供銷體系供銷體系 雜交種品種通常只種植雜交種品種通常只種植f1，即利用，即利用f1的雜種優(yōu)勢。雜交種品種不能穩(wěn)定的雜種優(yōu)勢。雜交種品種不能穩(wěn)定遺傳，遺傳，f2將發(fā)生基因型分離，雜合度降低，導致產(chǎn)量下降，所以生產(chǎn)上一將發(fā)生基因型分離，雜合度降低，導致產(chǎn)量下降，所以生產(chǎn)上一般不利用。般不利用。 雜交系品種的育種特點雜交系品種的育種特點（三）、群體品種及育種特點（三）、群體品種及育種特點1、概念：遺傳基礎(chǔ)復雜、群體內(nèi)植株基因型有一定程度的雜合或異質(zhì)性、概念：遺傳基礎(chǔ)復雜、群體內(nèi)植株基因型有一定程

14、度的雜合或異質(zhì)性的一群植株群體。但基本符合品種的三個基本特性。的一群植株群體。但基本符合品種的三個基本特性。主要種類：主要種類：異花授粉作物異花授粉作物 自由授粉品種（地方品種）：雜合異質(zhì)群體自由授粉品種（地方品種）：雜合異質(zhì)群體 綜合品種（挑選自交系、控制互交、隨機授粉、遺傳平衡）綜合品種（挑選自交系、控制互交、隨機授粉、遺傳平衡）自花授粉作物自花授粉作物 復合品種（多個純系間互交、分離群體特定條件下自然與人工選擇、復合品種（多個純系間互交、分離群體特定條件下自然與人工選擇、穩(wěn)定）。穩(wěn)定）。個體純合、個體間存在異質(zhì)性個體純合、個體間存在異質(zhì)性。 多系品種（近等基因系的混合或基本農(nóng)藝性狀相近的品系混合）。純多系品種（近等基因系的混合或基本農(nóng)藝性狀相近的品系混合）。純合異質(zhì)群體。合異質(zhì)群體。2 2、育種特點：、育種特點： 利用群體品種的目的是利用群體品種的目的是保持遺傳多樣性保持遺傳多樣性，以，以增強品種增強品種適應性和穩(wěn)產(chǎn)性適應性和穩(wěn)產(chǎn)性。 原始材料（親本）遺傳廣泛，使群體品種具有并保持原始材料（親本）遺傳廣泛，使群體品種具有并保持廣泛的遺傳基礎(chǔ)和多樣性廣泛的遺傳基礎(chǔ)和多樣性 控制授粉、充分重組、適當淘汰、遺傳平衡控制授粉、充分重組、適當淘汰、遺傳平衡 四、無性系品種及育種特點：四、無性系品種及育種特點：1 1、概念：由一個或幾個近似的無性系