原始品种群体品种出现自然变异的原因是什么

牧草,一般指供饲养的牲畜使用的草或其他草本植物。牧草再生力强,一年可收割多次,富含各种微量元素和维生素,因此成为饲养家畜的首选。牧草品种的优劣直接影响到畜牧业经济效益的高低,需加以重视。
1.机械混杂 机械混杂是指由于人为因素引起的不同品种乃至不同种之间发生的一种混杂。这种情况是在种子处理(浸种,拌种)、播种、移苗、补种、收获、脱粒、晒藏、运输等过程中人为的疏忽造成的,有时因前茬在田间自然落粒以及施用未腐熟有机肥料夹带异品种种子长出植株与当年植株混杂在一起造成机械混杂。 机械混杂是品种混杂的主要原因,它改变了品种的群体组成,使品种纯度直接下降,在良种繁育中应特别注意。对于已发生混杂的群体,若不严格进行去杂去劣,就会增大混杂程度,还会增加天然杂交机会,尤其是异花授粉牧草,从而引起生物学混杂。
2.生物学混杂 生物学混杂是指一个品种的植株,接受了其他品种的花粉,发生了天然杂交,使这一品种中混杂了杂种。生物学混杂使后代产生各种性状分离,导致品种出现变异个体,从而破坏了品种的一致性和丰产性。例如,植株的高矮不齐、成熟不一、 籽粒形状颜色多样等。大多数禾本科牧草属异花授粉植物,天然杂交率较高,在种子生产田中某些植株与异品种的混杂株、本品种的退化株与邻近种植的其他品种&串粉&后,其后代性状发生分离重组,产生性状各异的变异株,导致品种混杂。这类变异株与突变株不同之处在于频率较高,适应性强。自然杂交造成的混杂与各草种的异交率有关。
一般白花授粉的牧草异交率在4%以下,常异花授粉牧草的异交率为4%~so%,异花授粉牧草的异交率一 般大于so%,因此种子田如果不做好隔离,最容易发生生物学混杂。自花授粉植物发生天然杂交的可能性较小,但绝对的自花授粉是不存在的,已经发生机械混杂的自花授粉植物或两个品种种在一起,由于串粉方便,也容易发生生物学混杂。白三叶等豆科牧草均为异花授粉植物。白三叶的花大、色泽鲜艳、开花期长,容易招诱昆虫,因而常常发生天然杂交。在品种布局杂乱的情况下,通过天然杂交不可避免地会引起品种间杂交,从而发生生物学混杂。
由天然杂交所产生的杂交种,一般具有杂种优势,通常表现为种子生活力强,出苗较早,幼苗生长势较强,植株健壮。天然杂交种植株在品种群体中很容易被保留下来,使品种纯度下降。被保留下来的天然杂交种植株,如不加以剔除,与品种典型株所产生的种子进行混收留种,必然使品种群体中杂种植株逐年增加,愈来愈多, 品种混杂就愈来愈严重。通过天然杂交所产生的杂交种,后代会发生性状分离,又将产生更多更复杂的类型,这样年复一年,恶性循环,其结果必然导致品种混杂退化。机械混杂是造成品种混杂退化的外在因素,而由天然杂交引起的生物学混杂,则是造成品种混杂退化的内因。
3.自然变异 绝大多数牧草都是多倍体植物,在遗传组成上较为复杂,而且许多主要经济性状都为数量性状,受多基因控制, 自然变异出现的频率较高、变异性较大,其后代常出现一定的性状分离。此外,由于某些自然条件的诱变作用,如射线(宇宙射线或天然放射性物质)、高温、低温以及某些化学物质、代谢产物等,都可能引起基因的突变或染色体的畸变,从而使该基因所控制的性状随之发生变异,产生前所未有的新性状,在品种群体中产生异型株,导致品种混杂退化。
基因发生突变后,突变的性质不同,其表现时间也不同。如果是正突变,当代不能表现出来,必须经过自交获得了隐性纯合体的基因型才能表现出来。如果是反突变,则由隐性基因突变为显性基因,当代即可表现出来。基因突变虽然发生得很普遍,但频率很低,一般为1X10-s~1X10-8,大多数情况属于单基因性状的突变。突变对群体遗传性质的效应,要看是属于非频发突变还是频发突变。前者不产生永久性的变化,由于频率太低对种子生产无关紧要;后者会发生永久性的变化,特别是隐性突变一旦混入就很难消除。非频发突变的产生在大群体里成活的机会极小,除非它在选择上的优势极大。
由于其频率太低,抽样变差即使很小,也会因抽样而消失。但如有选择优势则另当别论。频发突变以特有频率频频发生,并在大群体中不因抽样变差而消失,故对群体基因型频率改变有影响。如无性繁殖牧草中的芽变, 如不及时去杂去劣,则杂株、劣株会越来越多,同时也会加剧生物学混杂,从而使优良品种失去典型性,造成品种退化。
4.不正确的人工选择 人工选择与自然选择有共同点,也有诸多不同点。例如自然选择比较单调,而人工选择比较多样化;自然选择只顾当时效应,而人工选择能顾及长远效应;自然选择作用于决定适应的所有性状,而人工选择着重于某些单独性状;自然选择效果较慢,人工选择效果快捷;自然选择可涉及种间关系,人工选择大多只涉及种内关系。对种子生产有重要意义的是:自然选择的结果适应生物本身的利益,而人工选择的结果使生物适应人类的利益。所以,如果某一经济性状不利于生物的利益,则自然选择会抵消人工选择的效果。
人工选择是种子生产中防杂保纯的重要手段。正确的人工选择可以保持品种原有的特性,但往往由于事物的复杂性和人们认识的局限性而采用了不正确不合理的人工选择,没有按照优良品种的各种特征特性进行选择,又没有把非典型的和活力弱的个体加以淘汰,而只是从保持品种的纯度和典型性的角度进行选择,年复一年,杂株、劣株会越来越多,品种的抗逆性和丰产性就会逐渐降低,人为地引起品种的混杂退化。种子生产中,由于采取的措施不当,无意中也会促进品种的退化。在进行混合选择时,由于掌握品种的特征特性不完全、不准确,只选择大穗的种子混合起来作种用,以后往往会形成高矮、熟期、穗型、叶片大小等性状不齐的品种混系。在进行单株选择时,如果选择了一个优势单株,而这个单株是串了粉的杂种,则其后代产生性状分离而导致品种混杂退化。
5.不良的栽培管理条件 品种的优良性状都是在一定的自然条件下经过人工选择形成的。各个优良性状的表现,都要求一 定的环境条件,如果这些条件得不到满足,品种的优良性状不能得到充分的发挥,使品种种性变劣,生活力下降,也会导致退化。另外,品种在同一地区相对一致的栽培条件下长期栽培时,削弱了品种对变化着的环境条件的适应性,也会造成退化。
6.育威品种的分离重组 自然界的任何种群都具有高度的杂合性,对于以异花授粉为主的牧草而言,尤其如此。蛋白质的电泳分析结果证明,许多植物的杂合位点约占17%。高等植物若以不低于1 000个基因位点计,则杂合位点为170个,可产生2170种配子,这样所产生的后代,除了一卵双生、无性繁殖外,所有个体在基因型上不可能彼此一样。表型的大体一致并不意味着基因型的相同。这也就是为什么纯系学说强调纯系内选择无效,而许多人常在&纯系&内选择有效,从而怀疑纯系学说的原因。
与自花授粉植物相比,异花和常异花授粉植物品种往往保留着更多的剩余变异。所谓剩余变异,统指杂合体在自交后代群体中所占的比例。牧草90%以上都是综合品种,许多性状较多地受非加性基因作用的影响,遗传上杂合性高的材料常在选择上有优势,同时牧草异交和常异交的特性,不但使选择个体保留相当的杂合性,而且随着世代的增加群体中新的基因型增加,因此一般情况
下品种的退化几乎是不可避免的,尤其综合品种退化非常迅速。 一般一个牧草的综合品种在生产上使用3~5年就必须为新的品种所替代。
在一些常异花授粉的牧草杂交育种过程中,从F1代开始直至新品种的育成,自交纯化过程贯彻始终。由于这类牧草遗传基础复杂,品种的许多经济性状是受多基因控制的,在遗传组成上不可能是完全纯合的,或多或少会继续分离。品种群体内既有分离,也有重组,因此对一个杂交育成的品种,不管在品种育成过程中自交纯化若干代,也不管在品种育成过程中选择培育若干代,它仍存在相当部分的剩余变异,它总是有一定比例的杂合基因型,这些杂合型个体,在育种过程中因受育种地点生态条件的限制未能表现出来,而以潜伏状态存在。随着其栽培面积的增加和范围的扩大,品种所处的生态条件变得越来越复杂。这可能使有的生态条件同剩余变异杂合基因型相适应而使其表现,在品种群体中出现杂合体异型株。同理,在育种过程中,有些纯合基因型处于潜伏状态,当具有与该基因型相适应的条件时即表现,在品种群体中出现纯合体异型株。
这样就使品种群体发生不同程度的混杂,导致品种退化。剩余变异及潜伏纯合基因在不同生态条件下的显现是一种自然现象,即使是一个很稳定品种,在不同地区或在同一地区的不同年份,也常常表现性状上的差异,其原因是生物体的任何性状都是生物体的基因型与一定环境条件相互作用的结果。两者密切联系,缺一不可,但基因型是内因、是根本,环境条件是外因、是条件。 如果只有内因,没有相适应的环境条件,就不能表现出某种性状; 如果只有环境条件,没有内因,同样不能表现出某种性状。
7.环境条件的影响 牧草品种都是在一定的环境条件下经过长期选择、培育而成的,品种每一个性状的发育都需要与品种遗传性相适应的环境条件。如果环境条件与品种的遗传性相适应, 则品种的优良性状和特性不仅能保持相对稳定性,而且能充分表现出来。如果环境条件与品种的遗传性不相适应,则品种的某些性状和特性就可能不表现或表现得不充分。在异常环境条件影响下,甚至引起品种某些性状发生变异,来适应新的生活条件以保留后代,因而在品种群体中产生变异株,使品种混杂。
在牧草种子生产上,每当一个育成品种被审定推广以后,随着其推广面积的扩大,品种所处的环境条件比育种单位所处的环境条件要复杂得多, 因而品种的遗传性在一定程度上难以保持其稳定性,容易发生变异。在自然状态下,植株易朝着有利于本身生存的生物学性状方面发展,而使人们所需的经济性状下降,导致品种混杂退化。这就是为什么从异地调入的品种在本地比较容易发生混杂退化的原因。在同样自然条件或同一生产条件下,重视良种配良法,栽培管理好的,品种混杂退化较慢、较轻;而忽视良种配良法,栽培管理差的,品种混杂退化较快、较重。其原因就在于此。
另外,有时品种退化并不是由于个体基因或基因型、群体基因频率或基因型频率发生了变化所致,而是由于外界环境条件变化而引发表型发生了变化,尤其是抗病品种。如果外界生理小种发生了变化,抗病品种会失去抗性而发生退化;反之,对某些感病品种,外界生理小种变化可能使这些品种不感病而呈现出抗性。这些并不是因为品种本身发生了遗传物质的变化,而是外界环境条件变化引起的。
8.遗传基碗贫乏 遗传基础贫乏是指品种群体内个体之间的遗传异质性以及在生理上的差异变小。因遗传基础贫乏造成的品种退化,主要是品种群体适应性下降,导致产量降低。造成遗传基础贫乏的原因主要有两个方面:一是自交纯化导致生活力降低, 适应性下降。常异花授粉的牧草,虽然有一定的杂交率,但自交仍然是主要的生殖方式,即使像草地早熟禾这样的异花授粉牧草,有的品种自交率可达40%以上。二是连续单株选择造成遗传基础贫乏。在品种的提纯复壮工作中,不适当的单株选择,如对单株选择一贯采取优中选优,会造成两性细胞间异质性相对减少,或在品种提纯复壮中产生原种的原始群体太小,以致使原种群体遗传异质性变小,其结果都使品种的适应性和生活力降低,产量下降。&
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一、解释名词:
、作物育种和良种繁育学
:是研究选育和繁
育作物优良品种的理论和技术的科学。
植物学上的种子:指种子植物由胚胎发育而
成的繁殖器官。
、农业生产上的种子:
指凡在农业生产上可
以直接被利用作为播种材料的植物器官都统
称为种子,有真正的种子,类似种子的果实,
营养器官三种类型。
指某一栽培作物适应于一定的自然
生态和生产经济条件,具有相对稳定的遗传
性和充分一致的生物学特性和形态特征,并
以此与同一作物的其它类似群体相区别的生
、地方品种(农家品种):
指在一定地区的
自然和生产条件下,经过长期的自然选择和
人工选择培育而成的品种。
、改良品种:
是育种工作者通过系统育种,
杂交育种,辐射育种、倍性育种等科学的方
法培育而成的品种。
、杂交种:
指选用性状优良、遗传基础差异
大,配合力强的亲本组合进行杂交产生杂交
品种标准化:指大田推广的优良品种必须符
合其品种标准。
、品种标准
:就是对优良品种具有的主要特
征特性作出准确的说明,对它的栽培要点加
以总结概括,作出科学的技术规定。
、育种目标:
指在一定的自然栽培和经济条
件下根据生产发展的需要,选育具有什么样
优良性状的品种。
、高产育种:
就是培育具有合理的株型和良
好的光合性能,可以充分利用水、
肥、光、气、热等合成光合产物,并能高效
地运转到穗、粒中去而获得高产。
、本地品种资源:
指原产于本地或本地栽
培很久的古老地方品种和当前推广的改良品
、品种资源:
又叫种质资源,指可用于育
种或栽培的栽培作物类型,品种,近缘野生
植物及人工创造的各种植物遗传材料的总
、野生植物资源:
指育种工作中有利用价
值的各种野生种或近缘野生植物类型。
、外地品种资源:
指从国外和其它地区引
进的品种或类型。
、人工创造的品种资源
:指人们通过选择、
杂交、诱变等方法创造的供进一步培育新品
种用的原始材料。
、品种资源的种植保存:
指根据不同作物
的耐贮性特点,每隔一定时期(年限)在田
间种植一次。
、品种资源的贮藏保存
;指利用仓库或其
它设备,使资源材料长期保持生活力的保存
、广义引种
:指从外地区或外国引进新的
植物,新作物,新品种以及为育种和有关理
论研究所需要的各种品种资源材料。
、生产上的引种
:指从外地区或国外引进
作物品种,经过简单的试验比较表现适应性
强,比当地推广品种增产,能直接在本地区
推广种植。
、作物的外部环境条件
:指作物生存空间
周围的一切条件,包括自然条件和耕作栽培
、生态因素:
在作物生长和环境因素中,
对作物生长发育在明显影响的和直接为作物
所同化的因素。
、生态环境:
对作物起综合作用的生态因
素的总称。
、作物生态类型:
指同一作物在不同生态
区形成与该地区生态环境及生产要求最相适
应的不同品种类型。
、日照时数
:指一个地方日出到日没之间
的可照时数。也称光照时数。
感光性和感温性
:作物对温度的反应称感
温性。作物对光照的反应称感光性。
:具有特定种质或基因
种及相关研究利用的各种生物类型。
有性繁殖和无性繁殖
:凡经雌雄两性配子
结合产生新个休的繁殖方式,称为有性系殖,
利用职权植物营养体产生的新个体的繁殖方
式,称为无性繁。
无性繁殖系:
无性繁殖作物质一个单株经
无性繁殖产生的后代。
就是选优汰劣,就是从自然的或人
工创造的群体中,根据个体的性状表现挑选
符合人类需要的具有优良性状的植株。
:又称系统单株选择法,是指从
原始材料群体中,按照育种目标,选择优良
变异单株(穗、荚),分别脱粒,保存和编号,
下季将各个当选单株的种子分别种成株行小
区,并设对照品种以资比较,淘汰不良株系,
选择优良株系成为品系,以后经过一系列比
较鉴定和试验,直接育成新品种。
合选择法:
指从原始材料群体中,按照育
种目标,选择一定数量性状表现相似的优良
单株,混合脱粒和保存,下季混合种在一小
区,与原始群体和对照
派生系统法
:采取早代(单交
代)和晚代(
单株选择,中间世代进行混合条播的方法。
繁殖系数:
指一个单位数量的种子,其繁
殖的种子数量相当于原来种子的倍数。
远缘杂交:
指不同种属甚至不同种间植物
转基因育种
:根据育种目标,从供体生物
中分离目的基因,经
重组与遗传转化或直接运
载进入受体作物,经过筛选
获得稳定表达的遗传工程
体,在经过田间试验与大田
选择育成转基因新品种或
种质资源。
系统育种:
指以现有的作物品种群体内出
现的自然变异类型为材料,根据育种的目标
选择一定数量的优良个体,分别收获,脱粒,
保存播种,每一个个体的后代形成一个系统,
通过试验鉴定,选优汰劣,育成磨擦品种的
:利用理化因素诱发变异,再通
过选择而培育新品种的育种方法
:不同品种间杂交获得杂种,继
而在杂种后代进行选择以育
成符合生产要求的新品种,称
杂交育种。
单倍体育种
:人工诱导单倍体
为纯合二倍体,从中选育出新
品种的方法
是指直接从现有品种群体中选
择出现的自然变异进行性状
鉴定,并通过品系比较试验、
区域试验和生产试验培育农
作物新品种的育种途径。
一般配合力
:一个被测自交系和其它自交
系组配的一系列杂交组合的
产量(或其它数量性状)的
平均表现。
水平抗病性
:寄主的某个品种对所有小种
的反应一致
对病原菌的不同小种没有特异
:两个或几个遗传性不同的亲本
杂交所产生的杂种,在生长
势、体积、结实性、发育速度
以及对不良环境条件的抗性
等方面优于亲本的现象。
用种子播种长成的植株称之。
特殊配合力
两个特定亲本自交系所组配
的杂交种的产量水平。
杂种优势:两个或几个遗传性不同的亲本
杂交所产生的杂种,在生长
势、体积、结实性、发育速度
以及对不良环境条件的抗性
等方面优于亲本的现象。
近等基因系
通常是经过饱和回交形成的
除了目标性状有差异,其他遗传背景完全相
同的两个遗传材料(或品系)。
基因对基因学说
:针对寄主方面每一个垂
直抗病基因,在病原菌方面或迟或早也会发
现一个相对应的毒性基因。毒性基因只能克
服相对应的抗性基因,而产生毒性(致病)
效应。寄主---寄生物系统中,任何一方的上
述基因,都只有在对方相对应基因的作用下
才能被鉴定出来。这就是基因对基因学说的
基本内容。
垂直抗性:又称小种特异性抗病性或专化
性抗病性。指同一寄主品种对同一病菌的不
同生理小种具有特异反应或专化反应。如果
将具有这类抗病性的品种对某一病原菌不同
生理小种的抗性反应绘成柱形图时,可以看
到各助顶端的高低相差悬殊,所以称为垂直
纯系:对突变或杂合基因经过连续多代的
自交加选择得到的同质纯合群体。
配合力:指一个亲泵和另一个亲本杂交后
杂种一代的生产力或其它性状指标的大小。
一环系:从品种群体和品种间杂交品种中
选育出的自交系。
轮回选择;指某一群体中选择理想个体,
进行互交,实现基因和性状的重合,从而形
成一个新群体的方法。
白交不亲和性:指具有完全花并可形成正
常雌雄配子的某些作物,但缺乏自花授粉结
实能力的一种自交不育性。
.原原种:由原育种单位提供的该品种纯
度最高,最原始的优良种子。
.品种更换:就是用新选育出的优良品种,
替换生产上表现不良的另一品种。
.引种:狭义引种指引进作物的新品种。
广义引种指从外地或外国引进新植物、新作
物或作物的新品种,以及各种种质资源,在
本地区通过试种鉴定,从中选出适应于本地
栽培的品种,直接用于生产;或者利用它们
的某些优良性状,作为育种原始材料,加以
间接的利用。
.倍体育种:用杂种
花药培育出单
倍培体植株,再经染色体加倍而选育作物新
品种的方法
转基因育种:根据育种目标,从供体生物
中分离目的基因,经
重组与遗传转化
或直接运载进入受体作物,经过筛选获得稳
定表达的遗传工程体,在经过田间试验与大
田选择育成转基因新品种或种质资源。
、自交系:经过多年、多代连续的人工强制
自交和单株选择所形成的基因型纯合的、性
状整齐一致的自交后代。
.杂交种品种:在严格选择亲本
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课程教学教案
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陇东学院农学专业课程教案
《作物育种学》教案
课程编号:0744209
课程名称:作物育种学
开设时间:第六学期
选用教材:张天真,2003.3:作物育种学总论,中国农业出版社。
盖钧镒,1997.5:作物育种学各论,中国农业出版社。
参考书目:
[1]潘家驹,1994.5:作物育种学总论、作物育种学各论,中国农业出版社。
[2] 甘肃农业大学作物遗传育种教研室,作物育种及良种繁育学,1993.6:成都科技大学出版社。
作物育种学是农学、植物遗传、种子科学专业的骨干课程。本课程以作物育种的主要途径和重要目标性状选育为核心,并包含了育种目标、种质资源、种子生产等作物新品种选育全过程中涉及的主要工作内容。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 教学环节
第一章 作物的繁殖方式及品种类型
第二章 育种目标
第三章 种质资源
第四章 引种
第五章 选择育种
第六章 杂交育种
第七章 回交育种
第八章 诱变育种
第九章 远缘杂交育种
第十章 倍性育种
第十一章 杂种优势的利用
第十二章 &雄性不育性及其杂种品种的选育
第十三章 抗病虫育种
第十四章 抗逆育种
第十五章 群体改良和轮回选择
第十六章 细胞工程与作物育种
第十七章 转基因技术
第十八章 分子标记与作物育种
第十九章 种子生产与管理
各论& 第一章小麦育种
各论& 第二章玉米育种
各论& 第三章马铃薯育种
根据高等教育教学模式的基本要求,该课程成绩考核包括形成性考核成绩和期末终结性考试两部分组成。两部分分值比例为40:60。形成性考核成绩包括平时作业成绩、课程实验成绩、教师对学生学习过程监控成绩。期末终结性考试由学院统一考试。
使同学了解作物育种学的任务、内容和性质;掌握品种的概念及其作用;了解国内外作物育种的成就。
作物品种的概念与作物育种成就。
作物育种学的发展。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过我国人口不断增长、耕地不断减少,人口增长与粮食生产的矛盾将长期存在的事实,说明增加粮食产量的必要性。而作物新品种的应用是增产的重要途径,由此导入作物育种学的概念。
提出什么是作物育中学的问题,继而讲解教材及参考书中“作物育种学”的概念。引申讲述“科学(science)”的地位和方法论,以及农业的产生和作物育种实践的开端,加深同学对“Arts and science of changing heredity of plants to improve their economic utility to man”这一概念的理解,了解现代作物育种既有严格的理论基础,也需要育种家经验的累积。补充讲述近现代与作物育种相关的科学事件。
5.3作物育种学的内容
通过对作物育种是“不断利用、创造遗传变异,不断选择符合人类要求的新品种”这一一般性育种程序的描述,讲解作物育种学包括创造遗传变异的“育种途径、方法与技术”和“目标性状的选育”2方面的主要内容,同时包含与此相关的种质资源、育种目标等方面内容。
5.4作物育种学的任务
以作物育种学的内容为基础,讲述作物育种学的任务包括:1.在研究和掌握作物性状遗传变异规律的基础上,发掘、研究和利用各有关作物种质资源;2.根据各地区的育种目标和原有品种基础,采用适当的育种途径和方法,选育适于该地区生产发展需要的高产、稳产、优质、抗(耐)病虫害及环境胁迫、生育期适当、适应性较广的优良品种或杂种以及新作物;3.在其繁殖、推广过程中,保持和提高其种性,提供数量多、质量好、成本低的生产用种,促进高产、优质、高效农业的发展。
5.5作物育种学的性质
作物育种学的任务决定作物育种学是一门应用科学;通过育种家应掌握多方面知识的事实讲述作物育种学是一门综合性科学;通过育种过程与自然进化过程的比较,说明作物育种学是一门人工进化的科学。
5.6品种的概念与作用
以作物育种的最终目标是培育新品种的事实引入品种的概念,分别讲述概念中包含对品种的三个基本要求:(特异性,Distinctness)、(一致性,Uniformity)、(稳定性,Stability)。引申讲述品种在应用中表现的3个属性:品种是重要的农业生产资料;品种是经济学上的类别,不是植物分类的单位;品种具有使用上的区域性和时间性。
通过表格、图片,说明品种在农业生产中的作用包括:提高单位面积产量;改善农产品品质;减轻和避免自然灾害的损失;扩大作物的种植地区;促进耕作制度改革和复种指数提高;促进农业机械化发展,提高劳动生产率等6个方面。
5.7近代育种成就
以统计图表讲解作物育种在新品种选育、种质资源工作、育种技术创新、目标性状选育等方面取得的成就,结合讲解内容,引申讲述绿色革命、杂交水稻研究过程、植物转基因技术,提高同学对本课程的兴趣。
5.8育种工作展望
作物育种虽然取得了巨大成就,但随着人口的增长,粮食安全问题是人类要长期面临的挑战,作物育种任重而道远,需要继续加强多方面的工作。
6本章小结&&& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &&&
1、作物育种学的性质和任务是什么?
2、作物育种学的内容有哪些?
3、作物品种的概念是什么?优良品种在作物生产中有何作用?
4、国内外作物育种的成就主要表现在哪些方面?
第一章& 作物的繁殖方式及品种类型
使同学了解不同作物有不同的繁殖方式,从而形成不同品种类型,因而品种选育时应采用不同的育种方法和程序。
作物品种类型。
各类品种的育种特点。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过复习作物育种的一般程序,说明不同作物因繁殖方式的不同,其品种群体的遗传特点不同,从而影响到育种方法的选择。明确本章的必要性。
5.2作物繁殖方式的类别及概念
有性繁殖和无性繁殖的概念;有性繁殖的授粉方式;无性繁殖的类型。
5.3自交的遗传效应和异交的遗传效应
以不同杂交方式是造成不同授粉方式作物遗传组成差别的遗传基础为出发点,介绍自交方面的遗传效应;以此为基础,讲述自花和常异花授粉作物的基因型。与自交的遗传效应相反,异交的遗传效应表现在2个方面;由此造成异花授粉作物不同于自花授粉作物的基因型。
5.4 作物品种类型与各类品种的育种特点:
由作物的授粉方式、遗传基础的不同导入品种的分类;进一步讲解各类品种的遗传组成特点;重点讲解各类群体品种的含义。以代表性作物品种的选育过程为例,讲解各类品种的育种特点。
6本章小结&&& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &&&
1、选择的方法有哪几种?各有什么特点?
2、为什么作物的繁殖、授粉方式不同,选择的方式也不同?举例说明。
3、你认为在育种工作中应怎么样应用各种选择方法?
4、鉴定在育种工作中的意义如何?
5、各种鉴定方法的优缺点是什么?
6、你认为你所在地区在当前作物育种工作中应着重那一些性状的鉴定?怎样鉴定效果才好?
第二章 育种目标
使同学了解作物育种的总目标和实现目标的育种策略;掌握制定育种的原则。
实现育种目标的育种策略。
制定育种目标的原则。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过串讲作物繁殖方式、种质资源在育种程序中的地位,引入育种目标的制定是开展育种工作的关键步骤。
以提问方式进入育种目标概念的解释;进一步阐述育种目标的制定对育种工作的重要性。
5.3现代农业对作物品种的要求
阐明高产、稳产、优质、适应性强是现代农业对作物品种的共同要求,是各种作物育种的总目标;进一步讲述实现各育种目标的意义。
5.4实现高产目标的途径
阐明作物产量由生物产量与经济产量构成,由此引入经济系数的概念和不同作物产量构成因素;进而讲述产量因素的合理组合、株型育种、高光效育种是实现高产的3条基本途径;在讲解株型概念的基础上,引申到超级稻育种实践和“绿色革命”,以此为例讲解株型育种、矮化育种的意义;高光效的含义和高光效育种的主攻方向;结合光和效率讲述高产品种具有的重要特征特性。
5.4稳产、优质、适应性强
阐明提高作物抗病虫性、抗旱耐瘠性、抗倒伏性等目标性状是保持品种稳产性的重要原因;进而分述各目标性状选育的意义和成就。
以我国作物育种目标的发展过程的讲解引入优质目标的重要性讲述,进而介绍品质的概念;再分述不同作物的品质性状指标。
阐明适应性的含义和提高品种适应性的育种方法及意义;讲解适应性的主要指标和各指标的具体要求。
5.5制定育种目标的原则
在阐明育种目标存在地区性和作物种类的差别的基础上,讲解制定育种目标应进行的前期准备工作,进而讲述制定育种目标应遵循的具体原则。
6本章小结&&& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &&&
1、现代农业对作物品种性状有哪些要求?
2、制定作物育种目标原则是什么?
3、作物育种的主要目标性状有哪些?
第三章 种质资源
使同学掌握种质资源的类别以及种质资源工作的主要内容;了解作物起源中心学说以及各中心代表性起源作物。
种质资源工作。
作物起源中心学说。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
复习作物繁殖方式和品种类型,说明这些内容是育种工作者的知识基础。以育种工作的物质基础是种质资源导入本课。
以提问方式进入育种目标概念的解释;进一步阐述育种目标的制定对育种工作的重要性。
5.3种质资源的重要性
以一些突破性育种成就为例引入讲题,将种质资源的重要性归纳为4个方面。
5.4瓦维洛夫作物起源中心学说
通过主要国家重视种质资源,在种质资源工作中取得重要成果的事例,引入瓦维洛夫在种质资源方面所作的工作,进而介绍其作物起源中学说的主要内容;八个起源中心的地理分布和各中心代表性起源作物;起源中心学说的发展和补充;Harlan的作物起源的观点。
5.4种质资源的类别、种质资源的收集
由作物起源中心学说对种质资源工作的重要性引入,讲述按不同标准对种质资源的分类;按照育种实用价值的分类及各类资源的特点;按亲缘关系的分类及各级基因库的特点。
收集、保存种质资源的必要性和紧迫性;收集种质资源的方法;收集材料的整理。
5.5种质资源的保存
原生境保存与非原生境保存;种植保存;贮藏保存;离体保存;基因文库技术保存。
5.6种质资源的研究与利用
农艺性状、生理生化性状、品质性状等的鉴定;性状鉴定的方法;目标性状遗传控制机制研究;新的种质资源的创造,基因库的拓展。
5.7计算机技术在种质资源管理中的应用
国内外种质资源数据库的建设概况;种质资源数据库的目标与功能;数据库建立的步骤。
6本章小结&&& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &&&
1、种质资源在作物育种中的作用有哪些?
2、简述本地种质资源和外地种质资源的特点与利用价值?
3、作物种质资源研究的主要工作内容和鉴定方法?
4、发掘、收集、保存种质资源的必要性与意义何在?
第四章 引种
使同学掌握引种的作用、基本原理和主要作物引种的一般规律种质资源工作。
引种的基本原理。
作物引种的规律。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过复习前面章节所学内容,阐明从本章开始,课程进入育种途径的部分,以首先讲解两种最简单的育种途径为题引入本课。
5.2引种和驯化的概念
以提问方式进入育种目标概念的解释;进一步阐述育种目标的制定对育种工作的重要性。
5.3引种的意义
在以引种概念的基础上,以具体引种新作物、新品种的实例阐述引种的作用:引进新作物、新品种发展农业生产;充实种质资源;利用作物异地种植提高产量。
5.4引种的基本原理
以引种成功与失败的实例说明引种应遵循一定的原理,由此阐明气候相似论、作物生态型和光温敏感性理论是引种时应考虑的基本问题;进而详述3个理论包含的具体内容。引申讲述作物生态型与主导生态因素的关系。
5.5作物引种的一般规律
从引种的基本原理出发,总结出引种的一般规律。收集、保存种质资源的必要性和紧迫性;收集种质资源的方法;收集材料的整理。
5.6主要作物的引种规律
在引种的一般规律基础上,讲述水稻、小麦、玉米、棉花、大豆等作物的引种规律;在此过程中,引申讲述水稻的“三性一期”、小麦冬春性划分标准、不同国家小麦品种引入我国的适应区域等知识。
5.7引种的基本程序
以复习的旧课为基础,转入本课讲述。引种程序包括:引种材料的收集;检疫和隔离种植;引种试验;栽培试验;引种与选择相结合,不断防杂保纯和选育新品种等环节。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
请简述引种的作用、基本原理和主要作物引种。
第五章 选择育种
了解选择育种的理论基础和主要选择育种方式的程序。
引种的基本原理。
鉴定与选择。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过复习前面章节所学内容,阐明从本章开始,课程进入选择育种途径的部分。
5.2选择育种的概念
由引种过程中结合选择培育新品种的工作环节,衔接到选择育种的讲授;首先是选择育种的概念,进而讲述选择育种的特点:优中选优,简便有效;适合于群众性育种;连续选则,品种不断改进。
5.3选择育种的概念
由引种过程中结合选择培育新品种的工作环节,衔接到选择育种的讲授;首先是选择育种的概念,进而讲述选择育种的特点:优中选优,简便有效;适合于群众性育种;连续选则,品种不断改进。
5.4选择的作用
提出为什么选择可以作为独立的育种手段培育新品种的问题,继而以玉米品种波尔白连续定向选择的实例讲解,通过改变群体的基因频率和基因型可以使原始群体发生根本性的变化。
5.5选择育种的成效
以建国后我国选择育种方法在各类作物中育成品种的统计结果为例,阐明选择育种是非常有效的育种手段。引申讲述水稻、小麦、棉花著名品种选择育种过程,增加同学感性认识。
5.6纯系学说
以作物品种稳定性的相对性事实引入Johannsen对菜豆的选择试验,通过讲述实验过程,总结出纯系学说的基本内容。
5.7作物品种自然变异的原因
提出作物品种为什么会发生自然变异的问题,进而解释其原因:自然异交引起的基因重组;自然突变;新育成品种群体内的剩余变异。
5.8鉴定与选择
通过选择与鉴定的关系描述引入本题,讲解选择的两个基本方法的含义;通过表格比较个体选择与混合选择的异同;进而讲述鉴定的主要方法。
5.9选择育种程序
通过对选择育种有关知识的简单回顾,引入选择育种实践中形成的工作程序;结合流程图讲解纯系育种、混合选择育种、集团混合选择育种、改良混合选择育种的程序。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、什么叫选择育种,选择育种的特点及作用是什么?
2、系统选择的理论依据有哪些?具体内容是什么?
3、选择育种的方法有哪些?其程序是怎样的?
第六章 杂交育种
使同学明确杂交育种是目前最有成效的育种手段,掌握亲本选配原则和杂交方式;掌握不同方法处理杂种后代的基本过程;了解杂交育种程序。
亲本选配原则;杂交方式;系谱法、混合法育种程序。
系谱法各世代工作内容。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过复习选择育种的育种特点,说明选择育种利用的是自然变异,而通过人工有性杂交,可以有目的创造遗传变异,导入本课。
5.2杂交育种的概念和意义
以提问方式进入并阐述概念;进而讲述杂交育种的意义:是国内外应用最为广泛,成效最为显著的育种途径;是与其它育种途径相结合的重要程序;杂交育种可同时改良多个目标性状。其间结合杂交育成品种的统计结果进行讲述。
5.3杂交亲本的选配原则
由杂交育种过程可总结为配----选----比三个环节引入讲题,讲述正确选配亲本的重要性;进而讲解亲本选配原则的:双亲具有较多的优点,较少的缺点,在主要性状上优缺点应尽可能互补;双亲中至少要有一个适应当地条件、综合性较好的推广品种;注意亲本间的遗传差异,选用生态类型差异较大,亲缘关系较远的材料;亲本应具有较好的一般配合力。讲解始终结合亲本选配成功的实例进行,对配合力的概念着重进行解释。
5.4杂交方式
从工作的连续性引入杂交方式,根据选择亲本数目、配置方式讲解杂交方式有单交、复交、多父本授粉、回交等形式;分别讲述各杂交方式的表示方法、亲本所占遗传比重;引申讲解复交与单交在应用条件、性状分离世代、育种进程、杂交工作量等方面的差别;三亲本双交与三交在育种进程、选择效果上的差异;使同学更好的理解杂交方式对杂种后代变异程度、育种成效的影响。
5.5杂交技术
在阐明杂交技术包含的内容之后,以不同作物杂交过程的图片讲述去雄、授粉等杂交技术环节。
通过板书系谱法选育品种的过程讲解系谱法的概念;进而结合录像讲述系谱法各世代的工作内容。根据不同世代工作内容总结杂种后代的选择依据是性状遗产力的遗传规律;最后将系谱法的指导思想归结为:优良系统群中选拔优良系统,优良系统中选拔优良单株。
5.7混合种植法
板书混合种植法选育品种的过程;讲述混合种植法的工作要点;进而讲解混合法的理论依据。
5.8系谱法与混合种植法的比较
总结两种方法选择方法的异同;阐述各自具有的优缺点。
5.9衍生系统法与单籽传法
阐明衍生系统的概念,讲述衍生系统法的工作要点。讲解与系谱法、混合法相比衍生系统法的优势,加强同学的认识。结合录像讲述单籽传法的工作程序;总结该法的优缺点。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &布置思考题以及习题。
1、什么叫杂交育种?
2、杂交的方式有哪些?各有何特点?怎样表示?
3、杂交亲本选配的原则有哪些?为什么?
第七章 回交育种
使同学明确回交的遗传效应和回交育种步骤;重点掌握显性单基因、隐性单基因目标性状回交转育的工作内容;回交的用途。
显性单基因、隐性单基因目标性状回交转育的步骤。
回交的遗传效应。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过复习上一章中杂交方式的类型导入新课,继而讲述回交育种的概念;以及轮回亲本和非轮回亲本、供体亲本与受体亲本的概念;回交育种的应用条件。
5.2回交的遗传效应
利用公式、表格讲述回交的遗传效应:轮回亲本的基因频率逐渐增加,非轮回亲本的基因频率逐渐减少;回交后代达到一种纯合基因型的速度更快;可以更有效地打破不利基因的连锁。
5.3回交育种的工作环节
在总结回交育种工作包括杂交、回交、选株连续回交、自交稳定和产量比较五个环节的基础上,分别讲述与回交育种过程相关的轮回亲本、非轮回亲本的选择指标;回交的次数;回交所需的植株数等问题。
5.4显、隐性单基因性状的转移
结合回交育种过程流程,讲述显性单基因和隐性单基因控制性状的回交转育步骤;比较两类性状回交转移步骤地异同。。
5.5多个目标性状的转移
明确对多个目标性状的导入可采用逐步回交和聚合回交的方法,进而以小麦品种大棍棒53的选育过程为例讲述逐步回交的步骤;图示说明聚合回交的两种策略。
5.6回交育种的优缺点
通过与杂交育种的对比,总结回交育种的优势和局限性。
5.7回交的其他用途
阐述除了用于改良品种的个别缺点的作用外,回交还可用于近等基因系的培育、雄性不育系的转育和克服远缘杂交困难等方面。分别讲述各用途的具体操作过程。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、什么叫回交育种?
2、请简述回交育种的基因转移的方式和回交育种的步骤。
第八章 诱变育种
使同学熟悉物理诱变剂及其处理方法;化学诱变剂及其处理方法;理化诱变剂的特异性和复合处理;重点掌握诱变育种的工作程序;了解诱变育种的应用效果。对诱变剂的作用机理作一般了解。
诱变材料的后代处理方法。
诱变原理。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过复习上一章中杂交方式的类型导入新课,继而讲述回交育种的概念;以及轮回亲本和非轮回亲本、供体亲本与受体亲本的概念;回交育种的应用条件。
通过powerpoint 让同学认识不同类型的突变体引入到突变和诱变育种。
5.3诱变育种的成就及特点
通过讲述物理诱变剂和化学诱变剂的发现及在动、植物中的应用历史,使同学了解诱变育种的成就及诱变育种的四个特点:(1)提高突变率,扩大突变谱;(2)改良单一性状比较有效,同时改良多个性状较困难;(3)性状稳定快,方法简单,育种年限短;(4)克服远缘杂交的困难;(5)诱发突变的方向和性质尚难掌握
5.4常用物理诱变剂及其处理方法
结合回交育种过程流程,讲述显性单基因和隐性单基因控制性状的回交转育步骤;比较两类性状回交转移步骤地异同。。
5.5多个目标性状的转移
分别从物理诱变剂和化学诱变剂讲述诱变剂的类别和性质;通过录像片让同学了解物理诱变剂和化学诱变剂的处理方法及处理过程中需要注意的事项(如辐射处理剂量的确定、处理时间的确定及处理温度的确定)。
5.6诱变剂的作用机理(或模式)
用一些动画解释辐射可引起作物的DNA发生碱基突变、染色体片段的丢失、染色体片段的倒位、易位等,从而引起作物发生遗传变异。
5.7诱变育种程序
这部分内容为本章的重点内容,需要同学重点掌握。同其他育种方法程序一样,首先是育种目标的确定,其次是材料的选择,最后是诱变后代的处理。通过表格的形式,让同学掌握诱变后代材料如何处理。
5.8诱变育种的发展
通过观看一些用不同诱变剂诱变成功的图片,向同学讲解理化诱变剂的特异性,诱变剂复合处理的效果及诱变育种存在的问题及解决问题的对策
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、什么诱变育种?
2、物理诱变和化学诱变剂的种类有哪些?
3、什么是辐射强度和剂量率强度,其单位是什么?
4、如何确定适宜的辐射剂量?
5、作物对辐射敏感性的反应是怎样的?
6、如何确定化学诱变剂的处理浓度和时间,其诱变原理是什么?使用中应注意哪些问题?
7、诱变育种和杂交育种在后代处理上有何异同?
第九章 远缘杂交
了解远缘杂交的作用;重点掌握远缘杂交的困难及其克服方法,远缘杂交后代分离特点及处理方法,使同学了解倍性育种的意义,熟悉诱导单倍体、多倍体植物的方法;重点掌握单倍体在育种中的作用及单倍体育种。
远缘杂交的困难及其克服方法,远缘杂交后代处理,单倍体在育种中的作用及单倍体育种。
远缘杂交的困难及其克服方法,单倍体育种。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过 “西红柿与土豆杂交后代可否产生地上部长西红柿,地下部长土豆”,引起同学兴趣。
通过用powerpoint显示自古至今远缘杂交成功的一些动物的图片,如马与驴杂交产生骡子,野生二粒小麦与山羊草杂交产生普通小麦,普通小麦与黑麦杂交产生八倍体小黑麦,四倍体小麦与黑麦杂交产生六倍体小黑麦等导入远缘杂交。
5.2远缘杂交概念
从植物分类中的纲、目、科、属、种引出远缘杂交概念:将植物分类学上用于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交。
5.3远缘杂交育种的重要性
通过一些远缘杂交成功的实例,说明远缘杂交在作物育种中的重要性:(1)培育新品种和种质系;(2)创造新作物类型;(3)创造异染色体系;(4)诱导单倍体;(5)有效利用杂种优势;(6)可以研究生物的进化 (10min)5.4常用物理诱变剂及其处理方法。
结合回交育种过程流程,讲述显性单基因和隐性单基因控制性状的回交转育步骤;比较两类性状回交转移步骤地异同。。
5.4远缘杂交的困难及其克服方法
这一部分是这一章的重点,也是这一章的难点。从玉米与小麦杂交不易成功等实例引出远缘杂交的困难,主要表现在以下几个方面:远缘杂交的不亲和性;远缘杂交杂种夭亡、不育;远缘杂交杂种后代疯狂分离等。针对远缘杂交遇到的困难,以问题“如何克服这些困难?”让同学思考,然后给出解决远缘杂交不易成功的办法:亲本选择上,尽量以栽培种为母本,以染体数目多的作母本,以品种间杂种为母本,通过广泛测交选择母本等;通过染色体预先加倍法,通过桥梁品种法;或采用混合花粉授粉、重复授粉、提前或延迟授粉、射线处理等特殊授粉法;外源激素处理和柱头手术、子房受精、试管受精、体细胞融合等植物组织培养技术克服远缘杂交不亲和性。通过幼胚的离体培养法,杂种染色体加倍法,回交法,延长杂种的生育期等方法克服杂种夭亡、不育。通过F1染色体加倍法,回交法,诱导单倍体法,诱杂染色体易位等方法控制远缘杂种后代的疯狂分离。
5.6远缘杂交产生的特殊育种材料
通过实例使同学明白什么是异附加系,异代换系,易位系等。
5.7诱变育种程序
这部分内容为本章的重点内容,需要同学重点掌握。同其他育种方法程序一样,首先是育种目标的确定,其次是材料的选择,最后是诱变后代的处理。通过表格的形式,让同学掌握诱变后代材料如何处理。
5.8远缘杂交育种的其他策略
现代分子生物学技术使远缘杂交成功的可能性更大了,如染色体片段的转移技术、体细胞杂交技术、外源DNA直接导入技术等。
5.9倍性育种概念
通过“三倍体无籽西瓜和利用花药培养培育的小麦品种京花1号”导入倍性育种,引起同学兴趣,通过powerpoint 让同学认识几种多倍体物种,引出多倍体、同源多倍体、异源多倍体、同源异源多倍体、单倍体等专业名词。
5.10多倍体育种
从普通小麦的进化入手,讲解多倍体的来源、种类及人工诱导产生多倍体的途径:物理因素诱导、化学因素诱导和生物因素诱导等(20min)。重点讲授多倍体育种的程序:选用合适的二倍体原始材料;采用合适的诱导方法;诱导适宜的倍性水平;对出现嵌合体问题的解决;多倍体群体选育及组织培养等其他育种方法相结合等。最后通过几个多倍体育种实例(三倍体甜菜,三倍体无籽西瓜,三倍体无籽香蕉等同源多倍体和普通小麦,六倍体小黑麦,八倍体小黑麦)向同学展示多倍体育种的成果。
5.11单倍体育种
这一部分是这一章的重点,也是难点。从玉米和小麦杂交产生单倍体谈起。首先引入单倍体产生途径:自然发生;细胞和组织培养、远缘杂交、染色体消失、异质体、双生苗、半配生殖、辐射诱导和化学药物诱导等人工诱发(30min)。这些方法只是可能产生单倍体,要准确判断单倍体,还要经过单倍体的鉴定:形态学鉴定; 细胞学鉴定。鉴定得到单倍体后,便可以在育种上通过染色体加倍直接选育优良品种了。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、什么是远缘杂交,远缘杂交的作用和意义是什么?
2、远缘杂交的特点和困难有哪些?
3、远缘杂交不亲和的原因和克服的方法有哪些?
4、远缘杂种为何杂种夭亡和不育,如何克服?
5、远缘杂交后代的分离和品种间杂交有何异同?
第十章 倍性育种
了解倍性育种的意义,熟悉诱导单倍体、多倍体植物的方法;重点掌握单倍体在育种中的作用及单倍体育种。
单倍体在育种中的作用及单倍体育种。
单倍体育种。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过 “西红柿与土豆杂交后代可否产生地上部长西红柿,地下部长土豆”,引起同学兴趣。
通过“三倍体无籽西瓜和利用花药培养培育的小麦品种京花1号”导入倍性育种,引起同学兴趣,通过powerpoint 让同学认识几种多倍体物种,引出多倍体、同源多倍体、异源多倍体、同源异源多倍体、单倍体等专业名词。
5.2多倍体育种
从普通小麦的进化入手,讲解多倍体的来源、种类及人工诱导产生多倍体的途径:物理因素诱导、化学因素诱导和生物因素诱导等(20min)。重点讲授多倍体育种的程序:选用合适的二倍体原始材料;采用合适的诱导方法;诱导适宜的倍性水平;对出现嵌合体问题的解决;多倍体群体选育及组织培养等其他育种方法相结合等。最后通过几个多倍体育种实例(三倍体甜菜,三倍体无籽西瓜,三倍体无籽香蕉等同源多倍体和普通小麦,六倍体小黑麦,八倍体小黑麦)向同学展示多倍体育种的成果。
5.3单倍体育种
这一部分是这一章的重点,也是难点。从玉米和小麦杂交产生单倍体谈起。首先引入单倍体产生途径:自然发生;细胞和组织培养、远缘杂交、染色体消失、异质体、双生苗、半配生殖、辐射诱导和化学药物诱导等人工诱发(30min)。这些方法只是可能产生单倍体,要准确判断单倍体,还要经过单倍体的鉴定:形态学鉴定; 细胞学鉴定。鉴定得到单倍体后,便可以在育种上通过染色体加倍直接选育优良品种了。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
1.人工诱导多倍体的主要途径是什么?
2.人工诱导单倍体的主要途径是什么?
3.单倍体诱导的作用有哪些?
第十一章 杂种优势利用
1.学生能用自己的语言说出杂种优势的概念。
2.学生能将杂种优势利用过程中的重要人物以及与之相对应的事件全部讲述出来。
3.掌握杂种优势的度量方法。
4.了解杂种优势的遗传基础。
5.掌握一般配合力和特殊配合力的概念及其测定。
6.熟悉利用杂种优势的方法。
杂种优势的利用。
配合力的测定。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
一 杂种优势现象的发现:从古代到近代按年代讲解:德国学者Kolreuter ()报道烟草种间杂交种具有杂种优势;Mendel 在豌豆杂交试验中,首先提出杂种活力(Hybrid vigor)术语;W.J. Beal :1876―1882,玉米品种间杂交种, 杂种优势利用变得实际可行。
5.2杂种优势研究回顾和利用成就
主要农作物杂种优势利用的简史:包括生产上已成功利用的玉米、高粱、水稻、油菜、棉花和即将利用的小麦分别讲解。先按照作物,每个作物按照年代,注意将每种作物杂种优势利用过程中的重要人物以及与之相对应的事件全部讲述出来,并且在讲解过程中采用启发式教学。
杂种优势利用成就:用图表先讲解全世界的利用成就,再将我国的利用情况介绍给学生,使同学有个全面的认识。只要亲本选择合,杂种优势利用无品质问题。
5.3杂种优势的概念和度量
先让同学笔记概念,按几个知识点进行刨析,加深学生的理解。在杂种优势度量中介绍四种度量方法,包括中亲优势(超均优势)、超亲优势、超标优势杂种优势指数。
5.4杂种优势表现
从产量及产量因素、生长发育特性、抗逆性和适应性:几方面逐项讲解。
5.6杂种优势的遗传机理
杂种优势的遗传基础:主要讲解目前的三大假说:显性假说、超显性假和上位性假说,从其基本论点,各自的不足方面以及对他们的评价等方面分别介绍。
杂种优势的分子机理:表型变异的分子基础在于基因的表达变化;可能的突破口,从杂交种与亲本之间基因差异表达和调控上研究杂种优势分子机理,目前有一些相关研究报道,使学生紧跟科研发展的最新动态。
5.7自交系的选育和改良
自交系的选育:包括对品种或自交系的要求和自交系的选育方法两部分内容,这里要重点讲解一般配合力和特殊配合力的概念和测定。
亲本系(自交系)的改良:有些自交系,存在个别缺点,为了提高其利用价值,有必要对有个别缺点进行改良,即在保持优系全部或绝大部分优良性状和高配合力特性的前提下,改良它的不良性状,一般采用回交改良法。
5.8杂交种的类别
介绍六大类杂种品种,其各自的特点。
5.9利用杂种优势的方法
利用杂种优势必需的基本条件:1 有强优势组合;2 有纯度高的优良亲本;3 繁殖与制种方法简单易行,种子生产成本低。
利用杂种优势的途径:主要讲解人工去雄杂交制种、化学杀雄、利用自交不亲和性,利用雄性不育性在下章专门介绍。在人工去雄杂交制种一般用于雌雄同株异花的作物和种子繁殖系数大而用种量少的作物(烟草)。化学杀雄中要选择花粉发育前的适当时期和优良化学杀雄剂,化学杀雄制种具体方法:看录象。自交不亲和性制种这部分从概念、类型和自交不亲和性在杂种优势利用中的应用三部分讲解,用图片。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、掌握所有的名字解释?
2、怎样度量杂种优势?
3、杂交种利用的原则或前提条件是什么?
4、杂交种的类型有哪些?各有什么特点?
5、杂交种利用的途径或方法是什么?
第十二章 雄性不育性及其杂种品种的选育
1.掌握不同类型的雄性不育的遗传特点;
2.了解质核互作雄性不育杂种品种和核雄性不育杂种品种的选育;
3.掌握雄性不育在杂种优势中的利用。
讲授雄性不育在杂种优势中的利用。
三系制种和两系制种的要点。
讲授法、演示法和谈话法
5.1雄性不育类型:
可分为核质互作雄性不育性和细胞核雄性不育性两种类型;核质互作雄性不育是受细胞质不育基因和对应的细胞核不育基因共同控制的不育类型。S(msms)为不育类型;S(MsMs);S(Msms);N(MsMs);N (Msms);N (msms)为可育类型;细胞核雄性不育是受细胞核不育基因控制的,与细胞质没有关系。
5.2雄性不育遗传:
包括.质核互作雄性不育的遗传和核雄性不育的遗传两大部分。在第一大部分中按照多种质核基因对应的遗孢子体不育和配子体不育的遗传来进行讲解。这里要介绍孢子体不育和配子体不育的概念。在核雄性不育的遗传部分分为隐性核雄性不育的遗传、显性核雄性不育的遗传和环境诱导的雄性不育(即光温诱导的雄性不育)的遗传三部分。杂种优势利用成就:用图表先讲解全世界的利用成就,再将我国的利用情况介绍给学生,使同学有个全面的认识。只要亲本选择合,杂种优势利用无品质问题。
5.3质核互作雄性不育杂种品种的选育
一、三系的选育:首先介绍三系的选育的标准(用图片形象介绍),再介绍不育系、保持系、恢复系的选育方法。
杂种品种的选配:1、选配原则:主要有四大原则。 2、三系杂交种的生产利用,详见图片,可以简单明了的讲解。
5.4显性核基因不育的利用:
以谷子Ch显性核不育生产利用模式讲解。
5.5光温敏雄性不育杂种品种的选育:
包括光温敏雄性不育系的选育、光温敏雄性不育系的鉴定和两系杂种品种的选配和利用三部分内容。光温敏雄性不育系的选育和鉴定部分要点明因光温敏雄性不育系既是不育系又是保持系,所以要要选育遗传性稳定,育性转换特性明显的材料。两系杂种品种的选配和利用在幻灯片中有详细的图解,可以清楚明了
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、如何通过三系配套在生产上利用杂交种。
2、请简述雄性不育类型和雄性不育遗传的机理。
第十三章 抗病虫育种
使同学了解抗病虫育种的意义;品种抗病虫性的类别与机制;熟悉抗病虫性的鉴定;抗病虫性的遗传;重点掌握抗病虫育种方法。
垂直抗性和水平抗性,近等基因系的培育及其在抗病虫育种中的应用,抗病虫育种方法。
基因对基因学说。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过一些作图片展示作物受病菌和害虫危害后的表现,引入抗病虫育种,同时引起同学对作物抗病虫育种的重视。
用powerpoint通过抗病虫品种与不抗病虫品种的比较,引出品种的抗病虫性及抗病虫性育种概念。
5.3病原物与寄主的关系
从Flor ()对亚麻锈病的实验过程及实验结果引出“基因对基因学说”:对于寄主植物中的每一个抗病基因,在病原物中或早或晚都会发现它的毒性基因,病原物中的毒性基因只对寄主植物中的抗病基因产生毒性,双方只有在同共存在的时候方可鉴别出来。寄主植物和病原物的这种关系特别像“锁与钥匙”的关系。为了使同学更容易理解“基因对基因”学说,从钥匙与锁的关系帮助同学理解“基因对基因”学说。再用表格的形式从一对基因到二对基因,再到三对基因加深对此学说的理解。最后用实例再解释“基因对基因”学说。
任何事物都是相对的,而不是绝对的。一个学说也是如此,“基因对基因”学说并不是对所有的作物与病原菌的关系都使用。通过讲解几个特例,拓展大家对病原物与寄主关系的知识。
5.4作物抗病性种类:
这一部分有四个非常重要的概念(垂直抗病性和水平抗病性,永久抗病性,近等基因系)。由生理小种引出垂直抗性和水平抗性:用柱状图解释这两个概念,并用表格的形式比较垂直抗性和水平抗性的区别。由垂直抗性和水平抗性引再引出两个概念,即近等基因系和永久抗性。
5.5作物抗病性机制:
提问:为什么同一植物有的品种抗某种病害,而有的品种却对某种病害高度感染呢?导入抗病性机制:避病、抗侵入、抗扩展、耐病。再从抗病机制引到抗病性遗传,以抗病性鉴定方法结束这一部分内容。
5.6抗病性鉴定
提问:如何判断一个作物品种的抗病性?导入抗病性鉴定的方法,同学通过观看有关抗病性鉴定的录像片,加深对抗病性鉴定方法的直观认识。就抗病虫性不同品种而言,其抗病虫性也存在差异;而对于感病性不同品种而言,其感病性也有很大不同,进而转入下一个话题,抗病性分级。
5.7抗病虫性育种
以“为什么植物的抗病性会丧失?”开始,讲述抗病虫育种的紧迫性和长久性。再从抗病虫种质资源的搜集开始进行抗病虫育种。育种方法可采用引种、杂交育种、回交育种培育多系品种、远缘杂交、辐射育种、轮回选择、生物技术。最后讲述分子标记辅助选择育种及分子标记辅助基因聚合。以抗病育种中存在的问题结束本节内容,以引起同学思考。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、抗病虫育种在现代农业生产中的主要作用?
2、何为生理小种、生理型、生物型和鉴别寄生(品种)?
3、何为基因对基因学说?
4、何为垂直抗性和水平抗性?
5、抗病虫育种的主要工作环节?
6、如何保持抗病虫品种抗性的稳定?
第十四章 抗逆育种
使同学熟悉逆性(抗寒性、抗旱性、抗热性、耐湿性、耐盐性、耐铝性)育种的意义与基本方法。重点掌握作物抗逆机理。
作物抗旱育种。
作物抗逆机理。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过目前全球环境条件的变化及干旱沙漠化面积的增加,引出新课,使同学认识抗逆育种的重要性,“我们育种者能做些什么呢”,那就是通过选育抗性强的品种。
通过图片讲解人类希望沙漠变绿洲的设想引起同学兴趣。
通过powerpoint 以图片的形式让同学认识作物生长环境中不同类型的逆境,引入逆境和抗逆育种两个概念。
5.3抗逆育种的意义
通过图表和数据向同学展示环境胁迫是世界上植物生产的重要限制因素,制约了产量潜力和品质的充分表达。最后点出抗逆性育种的目的:保证作物在逆境条件下保持相对稳定的产量及应有的产品品质
5.4逆境的种类:
用分类讲解法,使同学了解逆境可分为生物逆境和非生物逆境,生物逆境即第十章讲的病、虫、还有杂草。非生物逆境即这一章的内容,包括温度胁迫、水分胁迫和矿物质胁迫。
5.5抗逆性鉴定方法:
提问:如何判断一个作物品种的抗逆性?导入植物抗逆性鉴定的方法:通过图片使同学了解抗逆性直接鉴定(大田鉴定和模拟条件鉴定)和间接鉴定法(通过测定膜透性的变化等)。
5.6干旱胁迫,热胁迫
干旱胁迫和热胁迫是目前地球上最严重的逆境胁迫。通过图片和图表向同学展示干旱胁迫和热胁迫对作物造成的损失,同时也使同学充分认识到节约用水的重要性。
5.7植物抗旱机理
5.8植物抗旱、耐热育种
根据抗旱性或耐热性作物的一些性状特点及内部生理特点,从选择抗旱种质资源入手,用引种、杂交育种、回交育种、远缘杂交、辐射育种、轮回选择、生物技术等育种方法培育抗旱或耐热品种。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、作物逆境的主要种类?
2、作物的抗旱性、耐盐性的含义?
3、作物抗逆育种的一般程序?
4、作物抗逆性鉴定的主要方法?
第十五章 群体改良和轮回选择
使同学了解群体改良的意义,熟悉雄性不育性在轮回选择中的应用,重点讲授群体轮回改良在作物品种改良中的作用及群体改良的方法。
轮回选择。
轮回选择。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
由Hardy-Weinberg Law引出异花授粉作物群体基因和基因型变化规律。这也是群体改良的最基础的理论知识。
5.2群体改良的概念和意义:
通过讲解在一个群体中,如果目标基因频率和目标基因型频率较高,引入群体改良概念:对变异群体进行周期性选择和重组来逐渐提高群体中有利基因和基因型的频率,以改进群体综合表现的育种方法。进而再深入到群体改良的意义:使原始品种群体聚集大量基因,扩大其变异范围并具有丰富的遗传基础;从改良的群体中能够不断地分离出优良类型;群体本身仍能保持一定的变异范围,供人们继续选择和利用;杂种群体常选常新,成为日益充实、永不耗竭的种质库。
5.3群体改良的途径:
通过图示讲解群体改良的主要途径有:轮回选择(最主要的群体改良的方法)、作物雄性不育性的利用、不同变异类型群体的形成等。
5.4轮回选择:
这一部分为本章的重点内容,也是本章的难点。用图示让同学明白轮回选择的程序及概念:通过循环式多次交替进行选择和杂交改进作物群体遗传结构,以提高群体中有利基因频率的育种方法。改良的群体可直接用于生产,也可从中选出具有更多有利基因的品种、自交系或综合种。
并通过图片直观展示轮回选择的效果。以流程图的形式从基础群体的培育开始,到群体中个体的鉴定,再到新一轮群体的形成讲解轮回选择的过程。
根据群体改良的性状的特点,可选用不同的轮回选择方法:群体内轮回选择和群体间轮回选择。其中群体内轮回选择为重点讲解内容。同样用流程图讲解群体内轮回选择不同方法的程序及特点,包括简单轮回选择、半同胞轮回选择、全同胞轮回选择、自交系间轮回选择。
5.5杂种群体改良的其他途径
异花授粉作物综合品种育种法,综合品种为一重要概念需要同学重点掌握。歧化选择。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、群体改良的概念和作用?
2、简述群体改良的原理?
3、群体改良的基本过程和主要环节?
4、复合品种与综合品种的异同点?
5、怎样合成群体改良的基础群体?
6、群体内轮回选择法有哪些,各有哪些特点?
第十六章 细胞工程与作物育种
使同学了解细胞和组织培养在作物育种中的应用;熟悉掌握细胞和组织培养技术及原生质体培养及体细胞杂交技术;重点讲授细胞和组织培养在作物育种中的应用。
细胞和组织培养在作物育种中的应用。
原生质体培养及体细胞杂交。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过马铃薯和甘薯的脱毒微繁及利用组织培养技术生产名贵花卉的图片,导入新课,以引起学生对学习细胞工程的兴趣。
以“体外培养、体外繁殖和微繁”引出细胞工程的概念。通过powerpoint以图片的形式标明组织培养流程图。
5.3植物的细胞和组织培养技术:
从培养基因的种类和特点、培养基的配制、无菌操作等几方面,通过图表和数据向同学展示植物的细胞和组织培养技术。
5.4细胞和组织培养与作物遗传育种:
这一部分是这一章的重点内容。通过powerpoint中的图片和一些实例从体细胞克隆遗传变异的遗传基础讲起到突变体的筛选,再到突变体的鉴定等方面,使同学掌握细胞和组织培养应用于作物遗传育种的技术。
5.5原生质体培养和体细胞杂交
用图表示植物原生质体,从而引出原生质体培养和体细胞杂交的概念。用图示说明如何制造单细胞无性系、原生质体融合、杂种细胞的鉴定和选择等。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、在体细胞无性系选择中应注意哪些问题?
2、单倍体细胞培养在作物育种中有什么应用价值?
第十七章 转基因技术
使同学了解转基因技术的发展及转基因作物的遗传特点和转基因作物的生物安全性;熟悉转基因育种的程序;重点讲授如何将转基因技术应用于作物育种实践中。
转基因技术。
转基因技术
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过“转基因可使植物与植物之间,甚至植物与动物之间打破生殖界限,如将荧火虫中的发光基因转入城市街道两旁的绿化树中,使这些树在晚上可以发光,以节约电能”,引起同学兴趣。
通过提问“可否将动物中的产生对某种疾病的抗体基因转入粮食或水果蔬菜中?这样就可以免受打针或吃药的痛苦。”导入转基因技术可以做到这一点。
通过与常规育种方法相比,引出转基因育种的意义和转基因的概念。
5.3作物的转基因技术:
这一部分是这一章的重点和难点内容。用表格的形式讲解转基因技术的发展历史及发展现状,并用图片展示转基因的效果(尤其是转基因抗病虫作物与普通品种的比较)。重点讲解转基因育种的程序(图片加流程图):从目的基因的获得―目的基因重组质粒的构建―受体材料的选择―转基因方法的确定和外源基因的转化―转化体的筛选和鉴定―转化体的安全性评价和育种利用分步骤讲解作物的转基因技术。
5.4转基因作物的遗传特点:
从外源基因整合机制、整合后的外源基因在植物体内的表现,外源基因在后代中的遗传规律来分别讲解转基因作物的遗传特点。
5.5转基因作物品种的选育
同其他育种方法一样,首先要确定育种目标,然后根据育种目标确定转基因的方法,再通过转基因后代的鉴定确定转基因成功的后代,最后通过纯系育种、杂交育种等育种方法选育符合育种目标的品种。
5.6转基因作物的安全性评价
从目前媒体对转基因安全性的讨论引入转基因安全性评价。从转基因作物的环境安全性和转基因作物的食品安全性。最后指出转基因产品具有一定的危险性必须从对人类健康、社会安全和生态平衡的角度出发采取行之有效的措施。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、用基因工程改造植物的主要内容和步骤是怎样的?
第十八章 分子标记与作物育种
使同学了解分子标记的类型;熟悉掌握分子标记的原理和遗传特性,重要农艺性状基因连锁标记的筛选技术;重点讲授分子标记原理及其在作物育种中的应用。
分子标记原理及其在作物育种的应用。
分子标记原理。
讲授法、演示法和谈话法。
5.1导入新课:
从作物的性状标记(如紫色叶耳,矮秆,叶片一茎秆蜡质,颖壳带毛等)引入到分子标记。
性状标记可以从形态上将一种类型区别于另一种类型,分子标记是在分子水平上将一种类型区别于另一种类型。通过详细讲解分子标记的概念让同学理解分子标记所揭示的植物多态性要比性状标记和细胞学标记更多,更有意义。
5.3分子标记的类型和作用原理:
这一部分是这一章的重点和难点内容。用图示和表格的形式讲解分子标记的类型主要有两种:一种是以分子杂交为基础的DNA标记,另一种是以PCR扩增为基础的分子标记。通过比较这两种分子标记的原理让同学明白两类分子标记的特点。
5.4重要农艺性状基因连锁标记的筛选技术
目标基因的标记筛选(gene tagging)是进行分子标记辅助选择(MAS)育种的基础,用于MAS育种的分子标记须具备三个条件:①分子标记与目标基因紧密连锁;②标记实用性强,重复性好,而且能够经济简便地检测大量个体;③不同遗传背景选择有效。通过以图示讲解遗传作图的原理,让同学明白作物遗传图谱的构建对作物重要农业性状分子标记的重要性,同时详细介绍几种用于作物遗传图谱构建的作图群体:临时分离群体,近等基因系,重组自交系,DH系等。
5.5作物MAS育种
重要农艺性状基因分子标记的筛选是为了更好地应用于作物分子标记辅助选择育种(MAS育种)以抗病性分子标记的筛选及标记辅助选择育种为例,全面诠释作物MAS育种的方便性及提高育种效率的高效性。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、请简述分子标记的类型和作用原理。
第十九章 种子生产与管理
使同学了解作物品种审定与推广的程序及相关制度;熟悉掌握品种混杂、退化的原因及其防止措施;重点掌握如何加速品种审定与推广及种子生产的关键技术。。
加速品种审定与推广,种子生产。
讲授法、演示法和谈话法
5.1导入新课:
通过图片说明作物新品种培育出来后,面临的主要问题就是品种的审定与推广,通过讲解我国现行的品种审定体制和程序,使同学了解品种审定的艰辛和保护育种家权力的迫切性。
5.2品种审定与推广:
通过powerpoint讲解作物品种审定与推广的程序:申请―受理―品种试验―审定―公告。通过我国与其他国家品种审定制度的比较,明确作物品种审定的重要性。
5.3品种的混杂、退化及其防止:
“育成品种推广一段时间后,经常出现品种的混杂、退化,如何防止这种情况发生?”,以问题的形式提出来,引起同学的关注。
5.4种子生产
在作物新品种推广过程中,种子生产至关重要,为了为农业提供质量一流的种子,在种子生产过程中,明确种子生产要经过育种家种子―原种―良种。通过流种图详细说明种子保纯繁殖程序、原种生产流程、良种生产程序。最后让同学了解加速繁殖种子的方法。
5.5同学讨论
教师组织,就种子生产与管理这一部分内容进行专题小讨论。“科技要尽快转化为生产力,如果你是育种家,你准备怎样尽快将它转化为生产力?”
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、申请审定的品种应当具备什么条件?
2、品种混杂退化的实质和主要原因是什么?
3、原种生产的方法有哪几种?它们的区别在那里?
各论& 第一章 小麦育种
通过本课程的学习,要求学生掌握小麦育种目标及作用性状的遗传和选育、小麦种质资源的研究和利用、小麦育种途径和方法、小麦育种试验技术等内容。
小麦的种质资源、小麦主要性状的遗传和选育、小麦的育种途径和方法。
小麦育种目标及作用性状的遗传和选育、小麦及其近缘植物的分类、小麦育种途径和方法。
讲授法、演示法和谈话法。
5.1导入新课:
通过介绍世界各国的小麦生产以及我国的小麦生产状况以及小麦悠久的种植历史,使同学们了解到小麦育种的重要性。
5.2国内外小麦育种概况:
1、世界小麦生产状况:小麦是世界性的禾谷类作物,其种植面积,总产量和总贸易额均居各类作物之首。
2、在我国冬小麦占80%,春小麦20%,小麦是仅次于水稻的第二位重要粮食作物.
3、甘肃地理条件复杂,陇东的庆阳、平凉两地在全国小麦区划中属于华北晚熟冬麦区;以天水为中心渭河上游地区属黄淮中熟冬麦区。陇南地区属于长江中下游冬麦区;甘南和临夏两州属青藏冬春麦区,其它属西北春麦区、由于生态条件复杂,品种选育工作难度较大,育成品种很难在适应性上跨区推广。
5.3小麦育种目标及作用性状的遗传和选育:
1、中国小麦种植区划: 小麦种植区域的划分是根据环境、耕作制度、品种、栽培特点等对小麦生长发育的综合影响而进行的区划,也是最直接服务于生产决策的综合区划。全国分为三大麦区,十个生态区和相应的十个小麦生态类型。
2、主要育种目标:北方冬麦区小麦品种应具有越冬性好、早熟、高产、抗旱和抗倒、抗条锈、白粉病及其它一些病害。南方冬麦区要求品种早熟、抗倒伏和耐湿性强、抗穗发芽、抗赤霉病、白粉病及其它一些病害。春麦区要求小麦品种具有相应于各生态条件的丰产性和抗逆性。
3、甘肃小麦生态区和品种生态型:甘肃小麦生态区包括:河西灌溉春麦区、中部干旱、春麦区、洮岷高寒、春麦区、陇南湿润冬麦区、陇南渭河上游冬麦区、陇东泾河上游冬麦区;它们的生态型为:春性或弱冬性、光反应较敏感抗干热风,旱地品种、春性、光反应敏感,
耐阴湿、耐寒春性光反应敏感,春性或弱冬性、光反应不敏感,冬性或弱冬性、光反应敏感或中等,冬性或强冬性、光反应敏感。
5.4小麦种质资源的研究和利用
1、小麦属的分类:小麦属内包括有二倍体(一粒系小麦 2n=2X)、四倍体(二粒系小麦 2n=4X)和六倍体(普通系小麦 2n=6X)三大类群,5个种即:一粒小麦种、圆锥小麦种、提莫菲维小麦种、普通小麦种、茹可夫斯基小麦种,21个 “亚种”或“类”。
其中普通小麦在全世界的分布范围最广,种植面积占各种小麦总面积的90%以上。我国种植的小麦98%以上都是普通小麦。
普通小麦的品种类型极其丰富,有多种多样的形态特征和生物学特性,全世界的小麦育种首先都是以普通小麦品种资源为基础。但一粒小麦、二粒小麦、波斯小麦等,分别具有对不同病害的重要抗源以及对异常条件的耐性。圆锥小麦中的分枝类型具有多花多粒性。波兰小麦、硬粒小麦中具有优质、大粒性。提莫菲维小麦和茹可夫斯基小麦与普通小麦杂交后具有细胞质雄性不育的特性。
2、我国小麦的种类和品种特点:普通小麦占98%,冬小麦(秋播)80%,春小麦(春播)20%硬粒小麦、圆锥小麦、密穗小麦等只有零星种植。我国小麦地方品种特点突出,早熟、、多花多粒、高亲和性特殊抗逆性,但高、不耐肥、易倒伏、产量低。
3、国外资源的应用:中国从20世纪20年代开始引进外国资源,年引进300余份;1932年中央农业实验所,从英国购进世界小麦品种1700余份;1946年前北大农学院从USA引进品种2000余份;1949年已从80多个国家引进资源16500多份。
5.5 小麦主要性状的遗传与选育
1、产量构成因素的遗传与选育:亩产量=穗数×穗粒数×千粒重。
2、生物学产量与收获指数:生物学产量=光合面积×光合速率×光合时间―呼吸消耗,除根部以外所有地上部分器官的重量。收获指数=经济产量/生物学产量×100%。
3、小麦品质与小麦品质性状的遗传:籽粒的各种化学成分及含量。主要是蛋白质含量和氨基酸的组成,特别是赖氨酸的含量。磨粉品质(一次加工品质)磨粉过程中出粉率及能耗高低。食品加工品质主要取决于面粉中蛋白质和面筋的含量和质量,与面粉中淀粉的糊化特性和α-淀粉酶的含量和活性有关。要处理好高产与优质的关系,坚持高产、稳产与优质并重。
4、小麦矮杆性的遗传及选育:株高降低降低,收获指数增高,产量增加株高遗传率较高,66.5%,早代选择有效,但不宜太严格,以70-80cm为宜。矮秆与早衰、青枯、千粒重和容重低、品质差相关。矮秆与生物学产量,在一定高度的基础上,改善茎秆质量,提高抗倒伏性能
5、抗病虫性的遗传与选育:品种对条锈病的专化性抗性大多受主效基因控制,不同抗病品种的抗性基因有呈显性或不完全显性,亦有呈隐性的。白粉病的抗性可受单基因、两个基因或多基因控制,抵抗为显性、隐性或部分显性,也存在基因间互作的情况。小麦对赤霉病的抗性有抗侵入型和抗扩展型。一般以抗扩展型为主。
小麦的抗虫机制有:① 拒虫性;②抗虫性;③耐虫性三种。一些小麦害虫存在生物型分化现象。小麦的抗虫性可受单基因、二个基因、或多基因控制。
6、抗逆性的遗传与选育:主要包括抗寒性的遗传与选育和抗旱性的遗传与选育。
7、生育特性和早熟性:我国由南→北 大体由春性、弱冬性至冬性或强冬性,从东到西,海拔增高,冬性增高
南方品种光迟钝,光照阶段短,北方和高海拔地区多为敏感型,我国东北春麦区的小麦属春性,但对光照反应敏感,光照阶段长。
春性对冬性为显性,受Vrn1--Vrn5等5个显性独立基因控制,光照不敏感对敏感为显性,受ppd1、ppd2和ppd3三个基因控制。
小麦生育期可划分为前、中、后期,前为出苗→拔节,拔节→抽穗为中,抽穗→成熟为后,抽穗期作为小麦熟性的指标(便于观察)、抽穗期、灌浆速率、脱水速率是影响成熟期的关键因素。
5.6 小麦杂种性状遗传及后代的选择
1、小麦性状遗传规律。
2、各世代选择对象与可考虑选择的性状:同一性状随杂种世代的推进逐步稳定。所以,选择的可靠性随世代的推选逐步增大。同一世代根据个体选择的可靠性最低,根据系统选择次之,根据F3或F4衍生系统以及系统群选择的可靠性最高。&&& 不同性状稳定的世代早晚不同。
5.7小麦的种子生产
1、良种的加速繁殖
(1).提高繁殖系数。种子繁殖的倍数叫繁殖系数。
途径是:节约单位面积的播种量;提高单位面积产量。
(2).一年多代繁殖
方式是:异地或异季繁殖。即选择光、热条件可以满足作物生长、 发育所需要的某些地区,进行冬繁或夏繁加代。
2、原种生产
自花授粉、常异花授粉作物的原种生产采用“单株选择,分系比较,混合繁殖”的方法。
即:二年二圃制和三年三圃制的区别。
6本章小结& 串讲本章的主要内容。
7思考讨论 &
1、我国北方冬麦区包括那几个亚区,你认为你所在亚区的小麦育种目标是什么?
2、我省可以划分为那几个小麦生态区,各生态区的范围及自然条件怎样?
3、与小麦育种目标的有关的性状有哪些?在你所在的地区欲选育一个理想的小麦品种应具备哪些生态性状?
4、小麦是怎样进行分类的?
5、我国小麦品种资源有何突出的特点?
6、国外小麦品种资源有何特点?如何利用?
各论& 第二章 玉米育种
通过本课程的学习,要求学生掌握玉米育种目标及主要性状遗传、玉米种质资源的研究和利用、玉米育种途径和方法、玉米育种试验技术、玉米遗传育种研究的动向与展望等内容。
玉米育种主要目标性状的遗传、玉米的种质资源、玉米自交系及其杂交种的选育、轮回选择和雄性不育性的应用。
玉米主要性状的遗传、自交系及其杂交种的选育、轮回选择和雄性不育性的应用。
讲授法、演示法和谈话法。
5.1导入新课:
玉米又名玉蜀黍、大蜀黍、棒子、苞米、苞谷、玉菱、玉麦、六谷、芦黍、珍珠米、红颜麦和薏米包等,属禾本科玉米属。全世界玉米播种面积仅次于小麦、水稻而居第三位。在我国玉米的播种面积很大,分布也很广,是我国北方和西南山区及其它旱谷地区人民的主要粮食之一。中国的玉米产量居世界第2位。
5.2玉米生产和育种概况
1、玉米的花器构造与传粉特点:玉米雌雄同株异花。玉米的传粉主要有两条途径:一是靠风传粉,一是靠昆虫传粉。在异花授粉作物中,以雌雄异株的自然异交率为最高,达100%,玉米的自然异交率在96%左右。总的说来,这类作物的自然异交率在50-100%之间。
2.异花授粉作物的遗传与育种特点:异花授粉作物的开放授粉品种群体是一种异质性群体。从开放授粉品种群体中选出的优良单株其后代要发生性状分离。自交发生衰退,杂交产生优势。
在开放授粉品种群体中挑选优良个体以改良群体,其效果有限。选育自交系,组配自交系间杂交种。在良种繁育时,要严格防杂保纯。
3.玉米生产和育种概况:美国是世界玉米生产大国,其总产占世界玉米总产的 40%以上。我国是仅次于美国的玉米生产大国,年种植玉米3亿亩左右,是仅次于水稻,小麦的第三大粮食作物。我国玉米育种发展大致经过了六个阶段:即农家品种、品种间杂交种、顶交种、双交种、三交种、单交种。
4.我国玉米分布、区划与育种目标我国玉米划分为6个自然区域:a、北方春播玉米区;b、黄淮海平原套复夏播玉米区;c、西南山地套种玉米区;d、南方丘陵玉米区;e、西北灌溉玉米区;f、青藏高原玉米区。
5.3 玉米育种目标及主要性状遗传
1、玉米育种目标
玉米育种总的策略为:大幅度提高产量,同时改进籽粒品质,增强抗性,以充分发挥玉米在食用、饲用和加工等方面多用途特点,为国内市场提供新型营养食品。具体可分为两类:一类是高产、优质、多抗、普通玉米杂交种的选育。另一类是特殊品质杂交种的选育。
2、主要性状的遗传
(一)、农艺性状的遗传
玉米产量是数量遗传性状,各产量因素也都是数量遗传性状。产量因素包括:
1、果穗长度& 2、穗粒行数& 3、粒重& 4、单株果穗数
(二)、籽粒性状的遗传
1、籽粒类型的遗传 玉米籽粒根据其形状、胚乳的质地可分为不同的类型。它们大多呈简单遗传,由一对或两对基因控制。除普通玉米即马齿型或硬粒型呈显性遗传外,其他类型均为隐性遗传。
2、籽粒色泽的遗传
玉米籽粒的色泽受果皮、糊粉层和淀粉层等三个部分的影响。
糊粉层,淀粉层(胚乳)均有花粉直感现象,但必须是父本为显性性状时才能表现出来,若父本为隐性则不能表现。如黄胚乳×白胚乳的Fl代产生的果穗上即可分离出黄白粒来。
3、籽粒其他品质性状的遗传
(1)含油量与脂肪酸组成:油脂主要存于种胚,而胚乳中含量较少。
(2)玉米油质量:玉米油质量取决于各类脂肪酸的相对比例,而各类脂肪酸的含量同样受遗传的控制。对于软脂酸、油酸和亚油酸,加性基因效应起着最重要的作用。各种脂肪酸的含量除了受到多基因体系的控制外,同时还与某些主效基因的作用有关。
(三) 植株性状的遗传
玉米的营养器官在形态上存在着广泛的变异,这些变异除了由微效多基因体系控制以外,还标定了70多个基因位点。
玉米植株性别发育也明显受若干基因的支配。
(四)抗病性的遗传
80年代以来,大斑病、丝黑穗病和茎腐病成为我国春玉米产区的主要病害,而小斑病、茎腐病和矮化花叶病则成为夏玉米产区的主要病害。其它病害如纹枯病等均有所发展。
5.4 玉米种质资源的研究与应用
1、玉米的分类:
根据植物学分类,玉米属于禾本科玉米族,玉米族中包含7个属。起源于亚洲的有5个属。起源于美洲的有2个属,即玉米属和摩擦禾属。
依据玉米籽粒形状、胚乳淀粉的含量与品质,籽粒有无稃壳等性状,可将栽培玉米种分为9个亚种或类型。即:有稃型、爆裂型、粉质型、甜质型、甜粉型、马齿型、硬粒型、糯质型、半马齿型。
2、玉米种质资源的利用:拓宽种质资源培育自交系,开拓玉米种质的途径& 。
5.5 玉米主要目标性状育种
1、高产育种:
a..单株穗数
有单穗、双穗和多穗几种类型。生产上主要是单大穗类型的杂交种,极少数属双穗类型。今后育种应由单株大穗类型转向以选育单株双穗中大穗类型的杂交种为主。
b.行粒数、粒重:行粒数取决于穗长,要增加行粒数,必须提高果穗的长度。玉米籽粒过小或过大都不利于高产。
紧凑型玉米叶片上冲,叶片匹配合理,受光效率高,对C02的同化强度大。适宜密植。
2、品质育种:a.高赖氨酸玉米的育种。
(1)、产量与含水量:高赖氨酸玉米一般产量低,子粒含水量高.
(2)、育种技术:由于高赖氨酸玉米受隐性单基因控制,种质材料贫乏,难以获得高配合力的组合,因此应通过群体改良,不断拓宽种质基础。
b.甜玉米育种 甜玉米主要是普通甜玉米和超甜玉米,前者用以作制罐原料,后者多以作鲜穗食用。
(1)、直接引入国外、国内优良甜玉米自交系,经观察选用优系。
(2)、用国外、国内甜玉米杂种自交分离选系或回交选系,组成综合群体再行选系。
(3)、人工诱导新突变基因等方法。
c.高油玉米育种:含油量在6%以上,为常规玉米的一倍多,而亩产可达常规玉米水平的玉米品种。
5.5玉米的杂交制种技术
1、配制玉米杂交种的技术:
(一)选地安全隔离& 一般把配制杂交种和繁殖亲本的地块称为隔离区。
(二)规格播种a、合理确定父母本行比。一般制种田母本与父本的行数比例为 2:1。在父本花粉量充足的情况下,亦可采用3:1,4:1或5:1的比例。b、调整父母本播期:一般说来,如果母本的抽花丝期比父本散粉期早2-3天或相同者,父母本可同期播种,否则应调节父母本播种期。
(三)严格去杂。
(四)母本彻底去雄和人工辅助投粉。
(五)分收保纯不论是自交系繁殖田或是杂交种制种田,从收获到贮藏,必须做到:分收、分运、分脱、分晒、分藏。
(六)检查杂交种的增产效果。
2、自交系原种保纯和提纯复壮
1.穗行筛选法
第一年,在玉米自交系繁殖田中,选择100-200株生长良好、典型的植株,套袋自交,收获后严格穗选,当选果穗分别保存。
第二年,将上年当选果穗在隔离区内分别种成穗行区,留优汰劣。当选穗混合脱粒,即为原种。
2.穗行测交筛选法
第一年:在自交系繁殖田内选100-200个典型的植株自交,当选果穗分别编号保存。
第二年:将上年当选果穗,在隔离区内种成穗行,经评选,淘汰(拔去雄

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