1、第一章 作物的繁殖方式及品種類(lèi)型,1、教學(xué)的基本要求 （1）了解作物的花器構(gòu)造、開(kāi)花習(xí)性、繁殖方式及其不同類(lèi)型作物的群體的遺傳特點(diǎn)； （2）理解自交與異交的遺傳效應(yīng)； （3）掌握不同繁殖方式作物以及不同類(lèi)型品種的群體與個(gè)體性狀遺傳的特點(diǎn)及其與育種方法的關(guān)系。,第一節(jié) 作物的繁殖方式 不同作物的繁殖方式不同，由此而引起不同作物群體及群體內(nèi)個(gè)體的遺傳組成、性狀的遺傳特點(diǎn)也不相同，對(duì)不同的作物則應(yīng)根據(jù)其遺傳方式、群體與個(gè)體性狀的遺傳規(guī)律，采用相適應(yīng)的育種程序和方法。,有性繁殖：由雌雄配子經(jīng)過(guò)受精結(jié)合， 形成種子繁衍后代,自花授粉,異花授粉 普通異花授粉 特種異花授粉 雄性不育 自交不親和,常異花授粉

2、,無(wú)性繁殖：不經(jīng)過(guò)兩性細(xì)胞的受精過(guò)程而繁殖后代,營(yíng)養(yǎng)體無(wú)性繁殖,無(wú)融合生殖無(wú)性繁殖,一、有性繁殖（一）花器構(gòu)造和開(kāi)花習(xí)性對(duì)授粉的影響,1、花器構(gòu)造,（1）兩性花（水稻、小麥、棉花、油菜） 單性花 （玉米雄穗、雌穗）,（2）其它花器構(gòu)造特點(diǎn),2、開(kāi)花習(xí)性,（二）作物自然異交率的測(cè)定,（三）有性繁殖的主要授粉方式,、自花授粉,、異花授粉,、常異花授粉,（四）兩種特殊的有性繁殖方式,1、自交不親和性（self-incompatibility）,2、雄性不育性（male-sterility）,（1）細(xì)胞核雄性不育,（2）細(xì)胞質(zhì)雄性不育,單性花：又稱(chēng)不完全花，有雌花與雄花之分，即雌、雄蕊分別著于不同的花

3、朵內(nèi)，有利于異花授粉。,雌雄同株異花：如果雌雄花分別著生在同一植株的不同部位，則稱(chēng)為雌雄同株異花。如玉米、瓜類(lèi)等；,雌雄異株：如果雌、雄花分別著生在不同的植株上，則稱(chēng)雌雄異株，如大麻、菠蘿、銀杏等，雌雄異花或異株都有利于異花授粉。,（二）作物自然異交率的測(cè)定： 根據(jù)自然異交率的高低而將有性繁殖作物分為自花授粉、異花授粉與常異花授粉三種類(lèi)型。,一般將自然異交率在4以下的作物稱(chēng)自花授粉作物；自然異交率在50以上的作物稱(chēng)異花授粉作物；介于兩者之間的稱(chēng)常異花授粉作物。,自然異交是指與人工異交相對(duì)而言的。 自然異交是指在自然狀態(tài)下同作物不同品種間的自然雜交。,不同作物在測(cè)定自然異交率時(shí)，適宜選用的標(biāo)志性

4、狀是不同的。有的是標(biāo)志植株，有的是標(biāo)志雜交當(dāng)代種子的。,作物種類(lèi) 標(biāo)志性狀（顯性對(duì)隱性） 水稻 非糯對(duì)糯 小麥 無(wú)芒對(duì)有芒 棉花 綠苗對(duì)黃苗 紅葉對(duì)綠葉 玉米 黃粒對(duì)白粒 非糯對(duì)糯,各作物的自然異交率作物 自然異交率（） 最高（）水稻 0.24 5小麥 1 4大麥（閉花授粉） 0.040.15 大豆、谷子、花生、豌豆 0.5-1 棉花 1-5 30甘蘭型油菜 10 30蠶豆 10 高梁 0.6-50 玉米 95 甘薯、黑麥、苜蓿 99 白菜型油菜 99（自交不親和）,兩種特殊的有性繁殖方式 1、自交不親和性 是指具有完全花并能產(chǎn)生正常雌、雄蕊及正常雌、雄配子的植物，但自花授粉不能結(jié)實(shí)的特性稱(chēng)自

5、交不親和性，這類(lèi)植物有：白菜型油菜、甜菜、向日葵、甘藍(lán)等。具有自交不親和性的植物品種(系)稱(chēng)為自交不親和系。,2、雄性不育性 植物不能產(chǎn)生花粉或不能產(chǎn)生有功能的雄配子（產(chǎn)生的花粉敗育）的特性稱(chēng)為雄性不育性。具有雄性不育性的植物品種(系)稱(chēng)為雄性不育系。,植物的雄性不育性有的受遺傳控制，有的不受遺傳控制，受遺傳控制的雄性不育性分為兩類(lèi)：,（1）細(xì)胞核雄性不育 這種雄性不育性受細(xì)胞核基因控制，并且多數(shù)受隱性基因控制，少數(shù)受顯性基因控制。這種類(lèi)型的雄性不育系在育種中的應(yīng)用有一定的難度，主要原因是找不到穩(wěn)定的保持系，不育系與任一正?？捎钠废惦s交，其后代總是會(huì)有可育株出現(xiàn)。,（2）細(xì)胞質(zhì)雄性不育性即核

6、質(zhì)互作型雄性不育性 這種雄性不育性是由細(xì)胞質(zhì)中控制雄花育性的基因與細(xì)胞核中控制雄花育性的基因共同作用決定的。,- 細(xì) 胞 核 純合顯性 雜合顯性 純合隱性 細(xì)胞質(zhì) （Rf Rf） （Rf rf） （rfrf）-可育細(xì)胞質(zhì)N N（ Rf Rf ） N（ Rf rf ） N（ rfrf ）不育細(xì)胞質(zhì)S S（ Rf Rf ） S（ Rf rf ） S（ rfrf ）-,二、無(wú)性繁殖,（一）營(yíng)養(yǎng)體繁殖（vegetative propagation）:由營(yíng)養(yǎng)體繁殖的后代稱(chēng)營(yíng)養(yǎng)系或無(wú)性系-克隆 （ clone ） 。,（二）無(wú)融合生殖（apomixes）:植物的雌雄配子不經(jīng)過(guò)正常受精和兩性配子的融合過(guò)程而

7、直接形成種子以繁衍后代的方式。,（二）無(wú)融合生殖（apomixes）,二倍體孢子生殖（diplospory）:胚珠體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂直接形成二倍體胚囊（大孢子母細(xì)胞或幼胚敗育）。,無(wú)孢子生殖（apospory）:大孢子母細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂而直接產(chǎn)生二倍體的胚囊，最后形成種子。,不定胚生殖（adventitious embryony）:由胚珠或子房壁的二倍體細(xì)胞經(jīng)過(guò)有絲分裂形成胚，和由正常胚囊中的極核發(fā)育成胚乳而形成種子。,孤雌生殖（parthenogenesis）:由胚囊中的未和精細(xì)胞結(jié)合的卵細(xì)胞直接形成單倍體的胚。,孤雄生殖（androgenesis）:由進(jìn)入胚囊中的未和卵細(xì)胞結(jié)合的精核而直接

8、發(fā)育成的單倍體的胚。,第二節(jié) 自交和異交的遺傳效應(yīng),一、自交的遺傳效應(yīng),1、自交使純合基因型保持不變；,2、自交引起的雜合基因型的后代性狀發(fā)生分離；,（一）自交的遺傳效應(yīng),3、自交引起雜合基因型的后代生活力衰退。,（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,雜合的基因型通過(guò)多代自交，群體中的雜合基因型個(gè)體的比率逐漸減少，純合體的比率逐漸增大，r代后，群體中的純合體的比率為： Xn =（1-1/2r）100%,以一對(duì)基因Aa為例，連續(xù)自交7代，后代群體中純合體的比例已達(dá)98%以上，如果繼續(xù)自交下去，群體中雜合體的比例可忽略不計(jì)。這時(shí)獲得的群體中各個(gè)體的基因型純合，但是個(gè)體之間

9、的基因型不同，這種群體中存在若干種遺傳上不同的純合基因型，稱(chēng)為異質(zhì)純合群體。,通過(guò)多代的自交， 由于基因型趨于純合，群體中的各個(gè)體的性狀表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，這對(duì)品種的保純和物種的穩(wěn)定是十分重要的。,基因型雜合的個(gè)體通過(guò)自交：其后代的性狀發(fā)生分離，這為育種工作提供了選擇的材料，自交是選擇性狀優(yōu)良的純合基因型后代的一種基本方法。,品種基本群體的同質(zhì)純合基因型 ；,雜合基因型；,2、常異花授粉作物 一個(gè)常異花授粉作物的品種群體中至少有三種基因型：,非基本群體的純合基因型。,因此，群體的表現(xiàn)型既反應(yīng)了基本群體的一致性，又包含不同比率的性狀變異的個(gè)體。,由于品種群體中存在部分異質(zhì)的和雜合的基因型，為選擇育種提

10、供了極為有利的條件，但是必須進(jìn)行多次選擇，在良種繁育中應(yīng)注意防止生物學(xué)混雜。,自花授粉與常異花授粉作物的群體與個(gè)體的遺傳特點(diǎn)及育種方法：,個(gè)體的基因型是純合的，并且基因型和表現(xiàn)型是一致的，親代的性狀能穩(wěn)定的遺傳給下代；,從自然品種群體中可通過(guò)選擇育種法，選育新品種；,連續(xù)自交不會(huì)造成后代生活力的明顯衰退雜交育種法；,可選擇配合力高的親本品種直接雜交培育雜交種雜交種育種,二、異交的遺傳效應(yīng),1、異交形成雜合基因型,2、異交增強(qiáng)后代的生活力,（一）異交的遺傳效應(yīng),（二）異花授粉作物的基因型,利用異交增強(qiáng)后代生活力的效應(yīng)，即雜種優(yōu)勢(shì)的利用是目前主要的育種方法之一。,（二）異花授粉作物的基因型 這類(lèi)作

11、物的自然品種群體，由于長(zhǎng)期自由授粉，群體中個(gè)體的基因型是高度雜合的，并且群體內(nèi)的個(gè)體間基因型也是不同的，沒(méi)有基因型完全相同的個(gè)體，因而，群體的表現(xiàn)型多種多樣，缺乏整齊一致性，構(gòu)成了一個(gè)遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜但又保持遺傳平衡的異質(zhì)雜合群體。,就個(gè)體而言，異花授粉作物群體中的個(gè)體都是由異交產(chǎn)生的，個(gè)體的基因型是雜合的，因此，基因型和表現(xiàn)型不一致。,由于個(gè)體的基因型是雜合的，再加之異交，使得子代的性狀與親代表現(xiàn)不一，即性狀不能穩(wěn)定的遺傳給子代，后代總會(huì)出現(xiàn)性狀分離，即根據(jù)表現(xiàn)型選擇的優(yōu)良性狀常常不能在后代重演。,要使異花授粉作物品種群體組成保持完全不變是很難的，新基因的進(jìn)入（異交或基因突變）、原有基因的丟失（

12、常常是由小群體選擇引起的），都會(huì)不同程度地改變?cè)后w的遺傳組成，所以，異花授粉作物品種特別容易退化，因此在種子生產(chǎn)過(guò)程中，必須嚴(yán)格良種的繁育程序，做好嚴(yán)格隔離及防雜保純工作。,混合選擇育種法；,雜交種育種法；,異花授粉作物適宜采用的育種方法有：,輪回選擇法；,綜合品種育種法。,第三節(jié) 作物的品種類(lèi)型及其育種特點(diǎn),作物品種是人類(lèi)在一定的生態(tài)條件和經(jīng)濟(jì)條件下，根據(jù)人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要所選育的一定群體，該群體具有相對(duì)穩(wěn)定的遺傳特性，群體內(nèi)的個(gè)體間在生物學(xué)、形態(tài)學(xué)及經(jīng)濟(jì)性狀上的一致性，并與同一作物的其他群體在特征、特性上有所區(qū)別。這種群體在一定的地區(qū)和耕作條件下種植，在產(chǎn)量、品質(zhì)、適應(yīng)性等方面符合生產(chǎn)

13、和生活的需要。,一、作物的品種類(lèi)型 農(nóng)作物的品種一般都具有三個(gè)基本要求：特異性（distinctness）、一致性（uniformity）、穩(wěn)定性（stability），簡(jiǎn)稱(chēng)DUS。,特異性是指本品種具有一個(gè)或多個(gè)不同于其他品種的形態(tài)、生理等特征；,一致性是指品種群體內(nèi)個(gè)體間基因型相同，性狀整齊一致，能指出品種內(nèi)植株間一些特異性狀的變異；,穩(wěn)定性是指繁殖或再組成本品種時(shí)，品種的特異性與一致性能保持不變。,根據(jù)作物的繁殖方式、遺傳基礎(chǔ)、育種特點(diǎn)、商品種子的生產(chǎn)方法及利用方式，可將作物品種區(qū)分為下列類(lèi)型：,自交系品種（pure line cultivar）,雜交種品種（hybrid cultiva

14、r）,群體品種 （population cultivar）,異花授粉作物的自由授粉品種,異花授粉作物的綜合品種,自花授粉作物的雜交合成群體,多系品種,無(wú)性系品種（clonal cultivar）,自交系品種（pure line cultivar） 自交系品種又稱(chēng)純系品種，是指包括從突變中及雜交組合中經(jīng)過(guò)系譜法（連續(xù)多次自交和單株選擇）育成的同質(zhì)的、基因型純合的后代群體-同質(zhì)純合群體，其群體是由遺傳背景相同并且基因型純合的一群植株所組成，其理論親本系數(shù)0.87，即具有親本純合基因型的后代植株數(shù)87%。,無(wú)性系品種是由一個(gè)或多個(gè)近似的無(wú)性系經(jīng)過(guò)營(yíng)養(yǎng)器官的繁殖而成，無(wú)性系的基因型與表現(xiàn)型均與母體相同。,二、各類(lèi)品種的育種特點(diǎn),（一）自交系品種的育種特點(diǎn) 1、自花授粉加單株選擇的育種方法 2、拓寬遺傳變異范圍，在大群體中進(jìn)行單株選擇,要培育出優(yōu)良的自交系品種，必須拓寬遺傳變異范圍，要采用多種方法（雜交、誘變等），引起基因重組、突變，擴(kuò)大性狀變異范圍，并在性狀分離的大群體中進(jìn)行單株選擇，多中選優(yōu)，優(yōu)中選優(yōu)，方能選出綜合性狀優(yōu)良的個(gè)體。,（二）雜交種品種的育種特點(diǎn),1、包括自交系育種和雜交種育種兩個(gè)程序，貫穿于兩個(gè)程序之間的關(guān)鍵問(wèn)題是自交系間配合力的