植物育种学复习资料.pdf

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1、绪论 生物进化的基本要素：变异、遗传、选择 品种的概念：植物品种是在一定的生态和社会经济条件下，根据生产和生活的需 要而创造的一定作物群体，它具有相对稳定的遗传性状，在生物学上、经济上和 形态上具有相对一致性，在一定的地区和栽培条件下，产量、品质和适应性符合 生产的需要。具有特异性、一致性、稳定性。第一章 植物育种的主要目标性状：高产，品质，熟期，抗逆，适应农业机械化 育种目标的一般原则：一、适应当前生产需要，预见生产发展前景二、根据当地的自然条件和栽培条件，确定目标性状三、考虑品种合理搭配四、突出重点，分清主次，明确具体育种目标（breeding objective）第二章种质资源（germ

2、plasm resources）：指用以培育新品种的原材料。作物起源中心学说的基本内容：1）自然界植物物种分布不平衡2）植物遗传类型的形成与地区生态环境有关3）遗传类型多样、分布较为集中的地区很可能是起源中心。4）遗传上的显性性状可以看作是起源中心的标志。种质资源的分类（一）本地品种资源：高度的适应性，类型多，变异大。用途：作适应性亲本 杂交；直接选种。（二）外地品种资源 具有本地资源中没有的遗传性状 利用：作杂交亲本，可得丰富遗传变异，直接利用经引种鉴定。（三）野生种质资源 可获得栽培作物中没有的新基因。利用：作杂交亲本，培 育新品种或新材料；可驯化成新作物；可杂交培育新作物或新类型。（四）

3、人工创造种质资源 具有某些特异优良性状，可获得现有资源中没有的特 殊性状。基因文库：gene libraryATy*第三章有性繁殖（sexual reproduction）无性繁殖（asexual reproduction）自花授粉植物：由同一朵花的花粉传播到同朵花的雌蕊柱头上，或由同株的花粉 传播到同株的雌蕊柱头上进行传粉而繁殖后代的植物。又称自交植物。自然异交 率一般不超过 1%异花授粉植物：通过不同植株花朵的花粉进行传粉而繁殖后代的植物。又称异交植物。自然异交率：50%常异花授粉植物：同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式繁殖后代。又称常异交植物。这类植物通常以自花授粉为主要繁殖方式。自然异

4、交率：4%-50%。无融合生殖：植物的雌雄配子未发生核融合过程而形成种子以繁衍后代的方式。植物品种的类型：1 纯系品种(pure line cultivar)：又称定型品种。是指生产上利用的遗传基础相同、基因型纯合的植株群体。2 杂交种品种(hybrid cultivar)：在严格筛选强优势组合和控制授粉条件下生 产的各类杂交组合的 F1植株群体。3 群体品种(population cultivar)：群体内的植株基因型不一致4 无性系品种(clonal cultivar)：由一个无性系经过营养器官的繁殖而成。第四章引种的原理：1 气候相似论：引种的地区之间，在影响作物生产的主要气候因素上，应

5、向似到足以保证作物互相引用成功。2 植物的生态环境与生态类型：不同植物或不同品种类型，对不同 生态环境有不同的反应，对一定的生态环境表现生育正常的反应 成为生态适应3 重要生态因子、品种特性与引种的关系：光、温、水、气、植物 的发育特征植物引种规律：一、低温长日性植物的引种规律1.原产高纬度地区的品种引到低纬度地区种植，表现为生育期延长，甚至不能抽穗开花。广东：从河南引种冬小麦品种2.原产低纬度地区的品种引至高纬度地区，表现为生育期缩短，提早成熟。据研究，我国冬小麦南种北引，纬度每相差 1 度，生育期提早或延迟 6 d。3.冬播区的春性品种引到春播区作春播用，有的可以适应，而且因为春播区的光照

6、长或强，往往表现早熟、粒重提高，甚至比原产地还长得好。春播 区的春性品种引到冬播区冬播，有的因为春季的光照不能满足而表现迟熟，结实不良，有的易遭冻害。4.高海拔地区的冬作物品种往往偏冬性，引到平原地区往往不能适应。而平原地区的冬作物引到高海拔地区春播，有可能适应。二、高温短日性植物的引种规律1.原产高纬度地区的，大都是春播的，其感温性较强而感光性较弱。北种南引，会缩短其生育期。2.原产低纬度地区的，有春播、夏播之分，有的还有秋播。春播品种：感温 性较强，感光性较弱；夏播或秋播品种：感光性强，感温性较弱。南种北 引，会延长生育期，延迟成熟。3.高海拔地区的，感温性较强，引到平原地区往往表现早熟。

7、而平原地区的品种引到高海拔地区，会延迟成熟。三、植物对环境反应的敏感性与引种 根据对环境条件反应的敏感程度不同，高温短日性植物大体上可以分为 3 类：敏感型：适应性较小，引种范围较窄迟钝型：适应性较广，引种范围较宽 中间型：介于两者之间第五章选择育种(breeding by selection)：根据育种目标，在现有品种群体内出现的 自然变异类型中，通过单株选择或混合选择等方法，选出优良的变异个体，经过 后裔鉴定，选优去劣而育成新品种。选择育种的意义：1.选择是育种过程中不可缺少的重要环节（变异、选择、试验鉴定）2.选择是达尔文生物进化学说的中心内容之一3.培育和选择是人类用以改造自然、创造生

8、活必需资料，以及改良品 种的实践活动中最普遍的方法 选择的基本方法：（一）单株选择法（二）混合选择法（忘了的自己脑补）选择育种的原理：一、纯系学说1.在自花授粉植物原始品种群体内，通 过单株选择，可以分离出一些不同的 纯系2.在同一纯系内继续选择是无效的二、品种自然变异现象及产生原因1.基因重组2.基因突变或染色体畸变3.品种本身剩余变异的存在 芽变的特点：多样性、重演性、稳定性、嵌合性、性状的局限性和多效性 第六章杂交育种（cross breeding）：通常指利用作（植）物具有不同遗传特性的品种或类型相互杂交，创造遗传变异，然后再通过选择和系统的试验鉴定，培育成新品种的方法。广义的杂交育种

9、还包括回交和远缘杂交。亲本选择原则：1.从种质资源中选择亲本2.目标性状明确，突出研究重点3.重视选用当地推广品种4.考虑亲本性状的遗传规律亲本选配的原则：1、亲本优点多，主要性状突出，缺点少又较易克服，双亲的优缺点能互补2、双亲遗传差异性要大3、双亲配合力要高4、亲本之一的主要目标性状要突出，遗传力要强杂交方式（Mode of Cross）：（一）单交（Si ngle Cross）:由两个品种或遗传类型成对杂交，称为单交。（二）复交（Multiple Cross）：三交、双交、四交、聚合杂交（自己脑补）（三）回交（Back Cross）:杂种后代与其中一个亲本进行杂交（四）多父本杂交:（Mu

10、ltiple parental cross）:选用一个以上的父本品种花 粉混合与一个母本品种杂交。杂种后代的选择:一、系谱法（优中选优）:定向选择，系谱记载清楚，但中选率低，工作量大二、混合法（先去杂，再选优）:利于保留优良基因，但年限长，工作量大三、衍（派）生系统法（在杂种早代（F2或 F3）进行一次个体选择，以后各代 分别按衍生系统混合种植而不加选择，直到产量和其他有关性状趋于稳定的世代（F5-F8），再从优良衍生系统内选择单株（穗），翌年种成株（穗）系，并从中选择优系进行比较试验，直至育成新品种。）：是以上两种的综合四、单粒传法（第一分离世代至 F5F6代，每株随机选留一粒种子混合组成下

11、代 群体，一般 200400 株。一般到 F5或 F6进行选株。）：缩短年限，工作量小，但 缺乏系内选择，缺少系内田间评定。加快育种进程的方法：1、加快世代繁育进程：异地加代、就地加代、室内加代2、加快世代繁育进程的主要技术：种子处理、春化处理、光照处理、选择3、加快试验进程：提早测产（F3）、越级试验、多点试验回交育种：用杂种与亲本之一连续多代重复回交，把亲本的某些特定性状导入另一亲本。意义：回交法不仅对抗病虫育种具有重要意义;它被广泛采用作为改良现有良种 的个别缺点或改造某些不符合要求的性状的有效手段。早代测验是指杂种群体在早期世代就估测其遗传潜力，以便淘汰育种潜力小的组 合材料。第七章杂

12、种优势（heterosis）：指杂交种品种表现出的某些性状或综合性状对某亲本品 种（系）的优越性。杂种优势的固定（1）染色体加倍：部分固定杂种优势（2）无性繁殖：固定杂种优势最好的办法（3）无融合生殖（4）平衡致死法配合力的概念 一般配合力：某一亲本品种或自交系在一系列的杂交组合中，对杂种后代的某个 性状所产生的平均表现或一般的影响力。特殊配合力：亲本品种或自交系在特定的杂交组合中对杂种后代某 一些性状平均值产生偏离的情况。利用杂种优势的途径：（一）人工去雄杂交制种（二）利用苗期标志性状制种（三）利用化学杀雄剂制种（四）利用雌株系制种（五）利用雄株系制种（六）利用雌性系制种（七）利用自交不亲和

13、性制种（八）利用雄性不育系制种 植物雄性不育的类别：1、质不育型（生产不能利用）-无恢复系2、核不育型（可生产利用）-无保持系，多基因互作可保持3、核质互作不育型（生产应用最多）自交不亲和性（self-incompatibility）：植物花期正常授粉，自交不能正常结实的特性。第八章 童期：从种子萌发到实生苗具有正常开花潜能这一段时期。童程：实生苗始果点到根颈部之间的树干长度。童性：某种果树实生苗阶段所表现的形态特征、解剖结构和生理特性。第九章远缘杂交（distant hybridization远缘杂交在育种中的作用：）：指亲缘关系疏远类型之间的杂交（一）创造作物新类型（二）创造雄性不育新类型

14、（三）提高作物抗病性和抗逆性（四）改良作物品质（五）诱导单倍体（六）用于研究生物的进化（七）利用杂种优势 远缘杂交不亲和的原因：（一）亲缘关系较远的两亲由于在结构上、生理上的差异，不能完成正常的受精作用（二）远缘杂交的亲和性与双亲的基因组成有关 克服远缘杂交不亲和的方法：（一）染色体加倍（二）适当选择选配亲本（三）媒介法（四）采用特殊授粉方法 远缘杂种后代性状分离特点：（一）分离的剧烈和无规律性（二）分离世代长、稳定慢 第十章 单倍体类型：一元单倍体，同（异）源多元单倍体 单倍体特点：1、育性：不能联会，几乎完全没有结籽可能。经加倍处理后能结籽 2、遗传：显隐性基因都能表达，经加倍后能得到稳定

15、遗传的纯合二倍体 单倍体在育种上的应用的优势：克服杂种分离，缩短育种年限；提高获得纯合材料的效率；利用单倍体进行突变体的选择及利用。单倍体育种的问题与展望：不同杂交组合之间诱导频率差异；愈伤组织及绿苗的诱导频率偏低此外在无性繁殖的植物类型图果树的育种上，单倍体主要用于快速近交，消除杂合性，而不是建立杂合性。第十一章诱变育种 诱变育种（induced mutation breeding）:利用理化因素诱发生物体发生变异，再通过选择培育成新品种的方法。诱变育种的特点:增加变异率，扩大变异谱人工诱变可使突变频次增加1000 倍左右。最适于进行“品种修缮”打破旧连锁及进行染色体片段的移置意义：创造新的

16、雄性不育源克服远缘杂交不亲和性及改变植物的授粉、受精 习性桃 X 杏，番茄 X 葡萄-60Co 处理花粉。欧洲甜樱桃：辐射处理后从自交 不实变为可实。其他独特用途 植物空间技术育种：利用返回式卫星或高空气球等所能达到的空间环境植物（种 子）的诱变作用产生有益变异，在地面选育新种质、新材料，培育新品种的植物 育种技术。也称太空育种、航天育种。特点：变异广、变异易稳定。第十二章生物技术在植物育种中的应用生物技术（Biotechnology）：是应用自然科学及工程学的原理，改良生物（微生物、动物、植物体）或依靠生物体作为反应器将物料进行加工以提供产品或达到 某种目的的技术。包括基因工程、细胞工程、蛋

17、白质及酶工程、发酵工程以及产 品的分离纯化技术体细胞杂交（somatic hybridization）：在离体条件下将同一物种或不同物种的 原生质体融合（protoplast fusion），培养并获得杂种细胞的再生植株。意义：1）克服杂交不亲和;2）获得胞质杂种体细胞杂交一般程序制备原生质体f诱导融合f原生质体培养（愈伤组织）f诱导成完整植株基因工程：gene engineering，指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体 分子，构成遗传物质的新组合，并使之渗入到原先没有这类分子的寄主细胞内，且能持续稳定的繁殖。基本过程：从供体细胞中分离出目的基因；（简称“切”）用 DNA 连接酶将含有

18、外源基因的 DNA 片断接到载体上，形成 DNA 重组分子（“接”）；借助细胞转化手段将 DNA 重组分子导入受体细胞（“转”）：培养转化细胞，以扩增DNA组分子，使其整合到受体细胞的基因组中（“增”）；鉴定转化细胞，获得外源基因高效表达的细胞（“检”）；简化为：“切、接、转、增、检”图谱克隆技术（）转座子（transposon）:从基因的一个位置转移到另一个位置的DNA 片段，它的插入可引起基因突变。当它割离后基因功能又可恢复。载体系统作为载体 DNA 分子，需具备四个条件：具复制原点（ori），能携带的外源 DNA 片段独立地自我复制；具有多克隆位点，即具有多种限制性酶的切点，用于克隆外源

19、DNA 片段；至少具有一个选择标记基因；易从宿主细胞中回收。可作为 DNA 载体的有质粒、噬菌体、病毒、细菌或酵母菌人工染色体（BAGYAC等。特点：细菌人工染色体（）植物基因转化：是指将外源基因转移到植物细胞内、并整合到植物基因组中稳定遗传和表达的过程基因枪转化技术通过高压气体等动力，高速发射包裹有重组 DNA 勺金属颗粒，将目的基因直接导入受体细胞，并整合到染色体上的方法。基因转化方法(一)植物组织和愈伤组织的遗传转化1土壤农杆菌转化技术2利用基因枪进行 基因转化(二)通过原生质体的基因转化1农杆菌转化2.电击法3.PEG 法4.显微注射法转基因植株鉴定:(一)报告基因检测法:报告基因检测

20、是根据质粒载体中的一种特殊标记存在与 否,检测转基因植株的目的基因是否存在,属于在生化水平上的检测.PPT170-173 胭脂碱和章鱼碱基因检测；NPT-U基因检测；CAT 基因检测；GUS 基因检测(二)遗传检测 1.Southern 杂交分析;2.Northern 杂交检测;3.PCR 检测(三)免疫检测(四)原位杂交检测(五)表型检测遗传标记(Genetic maker)指任何一种可随染色体、染色体某一节段、某个基因 座在家系中传递的遗传特性。它是植物遗传育种的重要工具。分类：形态标记(Morphological maker)细胞学标记(Cytological maker)生化标记(Bi

21、ochemical maker)分子标记(Molecular maker)分子标记的种类 a 由分子杂交检测的标记 b 以 PCR 技术为基础的分子标记 c 新 型的分子标记一基于 DNA 序列和芯片的分子标记分子标记：能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA 片段，它直接反映基因组 DNA 间的差异。分子标记的特点 a 直接以 DNA 形式表现，在植物的各个组织、各发育 时期均 可检测到不受季节、环境限制、不存在表达与否的问题。b 数量多、遍及整个基因组。c 多态性高。d 不影响目标性状的表达，与不良性状无必然 的连锁。e 许多分子标记表现为显性或显性能鉴别出纯合和杂合的基因型。分

22、子标记在植物育种中的应用构建遗传图谱(Construction of genetic map)基因定位种质资源研究 分子标记辅助选择(Molecular marker-assisted selection)基因图位克隆(Map-basedcloning)起源与进化关系研究杂交亲本选择杂种优势预测 第十三章 抗逆育种breeding for stress resistance逆境(stress environment)或胁迫(stress)：某种对植物生长发育产生伤害 的环境因子。逆境可分为三类：1.生物胁迫病害、虫害、草害2.物理胁迫冷害、冻害、热害、风害3.化学胁迫旱害、涝害、盐害 防止逆境

23、危害的基本途径：采取合理、有效的农业措施，防止或减轻逆境对植物造成的危害。如化学农药提高植物的抗逆性：（1）采取农业措施，改变植物的生长发育节奏及内部的生理特性从而提高植物的抗逆性。如化学药剂、炼苗等（2）培育抗逆性强的新品种，即抗逆育种病原菌的生理小种从一个病原菌种或变种内分化出来的形态和生活习性一致，致 病力或毒性（Virulence）不同的菌系或株系，称为生理小种。第 15 章品种审定与良种繁育 良种繁育的任务:1 扩大繁殖新品种种子，供生产利用，进行品种更换。2 保持种子纯度。当品种发生退化时，及时提纯，进行品种更新。3）加强种子 检验、种子经营和贮藏等工作，保证生产所需良种的计划供应

24、。防止病、劣种子 用于生产。种繁育的意义：品种混杂退化的原因 1）机械混杂 2）生物学混杂 3）杂种的剩余分离和自然突 变4）栽培技术不良和选择不恰当 5）遗传漂移 6）病毒感 染品种混杂:在一个品种群体中混有各种异型株,造成品种纯度降低的现象。异型株 异熟株品种退化:原有种性变劣,经济性状衰退，抗逆性丧失，品质变差,原品种在生产 上的利用价值降低.防杂保纯的措施 品种合理搭配 防止“多、乱、杂”现象 建立和健全良种繁育体系 1）原种和原原种的繁育 育种者（单位）进行 2）大田用种的繁育 种子生产经营者（单位）进行 3）质量监测，管 理体系 政府负责 制定严格的种子技术标准 1）种子生产技术规

25、程（选地、隔离、去杂去劣、收获等）2）种子检验技术规程 3）种子加工贮藏技术规 程等 人工种子（Artificialseed）:将组织培养产生的胚状体或芽密封在胶囊中，使其外观、结构、功能均似天然种子的繁殖体，可用以播种或流通。结构：胚状体或体细胞胚、人工胚乳、人工种皮。人工种子的制作高质量胚状体的诱导人工胚乳的配制人工种皮的包裹 工种子的特点可以简化育种过程、缩短育种年限 有利于远缘杂交、孤雌（雄）生殖等突变体的利用 便于营养繁殖和机械化播种的进行便于工厂化生产优良体细胞胚胎发生体系的建立和高质量胚状体的诱导 人工种皮材料的筛选和胶丸自动化生产工艺的研制 人工种子的干燥和贮藏方法的研究和改进制作成本的降低存在问题