1、第三章 育種目標(biāo),教學(xué)的基本要求,(1)了解現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對優(yōu)良品種的要求；,(2)掌握制定育種目標(biāo)的原則和方法以及作物育種的主要目標(biāo)性狀。,育種目標(biāo)（Breeding Objective）就是對所要育成品種的要求，即在一定地區(qū)的自然、栽培和經(jīng)濟條件下，對計劃要選育出的品種應(yīng)具有哪些優(yōu)良性狀以及各生物學(xué)和經(jīng)濟學(xué)性狀上的具體指標(biāo)。,第一節(jié) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對作物品種性狀的要求,高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)一定地區(qū)的自然條件和栽培條件是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對作物品種的共同要求，是國內(nèi)外作物育種的主要目標(biāo)，也是作物優(yōu)良品種必備的基本條件。但是它們的重要性并不是并列的，而是因年代、地區(qū)和作物的種類不同而有主次之分。,一、高產(chǎn) 高產(chǎn)是

2、指單位面積產(chǎn)量高。優(yōu)良品種具有較高的產(chǎn)量潛力（yield potential）是作物育種的首要目標(biāo)，也是優(yōu)良品種必須具備的最基本條件。當(dāng)然，高產(chǎn)是相對的，是在保證一定品質(zhì)的前提下獲得較高的產(chǎn)量，從而獲得較高的經(jīng)濟效益。,對于不同的作物而言，高產(chǎn)所指對象（性狀）是不同的，禾谷類作物是指子粒產(chǎn)量，棉花是指皮棉產(chǎn)量等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對品種產(chǎn)量的要求 ，不僅是在個體產(chǎn)量上，更重要的是群體產(chǎn)量要高，即大面積產(chǎn)量高，這就要求群體內(nèi)個體間更能協(xié)調(diào)平衡的發(fā)展。,二、穩(wěn) 產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)（stability）是指作物的品種在推廣的不同地區(qū)和不同年份間的產(chǎn)量變化幅度較小，在環(huán)境條件多變的條件下能夠保持均衡的增產(chǎn)作用。,穩(wěn)產(chǎn)與品

3、種的抗逆性、適應(yīng)性密切相關(guān)，一般而言，抗逆性強即抗病、抗蟲、抗不良的自然環(huán)境條件如旱、澇、鹽、倒伏，以及適應(yīng)性廣的品種穩(wěn)產(chǎn)性好。,穩(wěn)產(chǎn)性涉及的主要性狀是作物品種的各種抗耐性和適應(yīng)性，它決定著品種的推廣面積和使用壽命。,在以穩(wěn)產(chǎn)為主要目標(biāo)的育種工作中，要針對當(dāng)?shù)赜绊懛€(wěn)產(chǎn)的主要因素開展相應(yīng)地抗耐性育種工作。,三、優(yōu) 質(zhì) 品質(zhì)優(yōu)良是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對作物品種的基本要求。這是由經(jīng)濟的發(fā)展和市場的需求決定的。,對于不同的作物而言，品質(zhì)性狀所指的內(nèi)涵也是不同的，對于同一種作物而言，品質(zhì)性狀也有多方面的含義。并且同一種作物的產(chǎn)品，當(dāng)用于不同的目的時，其品質(zhì)的要求也是不一樣的。,目前我國要求發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)，

4、聯(lián)系到作物育種目標(biāo)，高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)是對應(yīng)的，這兩者都與效益有關(guān)。此外，當(dāng)有些作物的單產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平時，再提高產(chǎn)量是比較困難的，而改善品質(zhì)的育種則潛力較大。當(dāng)然，高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)又是矛盾的。,四、適應(yīng)機械化 我國的國民經(jīng)濟現(xiàn)正處在高速發(fā)展時期，大量農(nóng)村人口轉(zhuǎn)入城市，從我國廣大農(nóng)村來看，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，經(jīng)營規(guī)模的不斷擴大，種田專業(yè)大戶將不斷出現(xiàn)，要保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化勢在必行。但要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化，這就要求品種必須適應(yīng)機械化作業(yè)的需要。,第二節(jié) 制定作物育種目標(biāo)的原則,作物的育種目標(biāo)是針對特定地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟條件以及種植制度而制定的，因此它是包括多方面內(nèi)容的復(fù)雜工作。不同作物、

5、不同地區(qū)在制定的育種目標(biāo)上有很大的差異。,對于育種家來講，要制定出切實可行的育種目標(biāo)，不僅要熟悉育種過程，懂得改良性狀的遺傳特點，而且還必須了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和市場需求、當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、種植制度、生產(chǎn)水平、栽培技術(shù)以及品種的變遷歷史等。,制定作物育種目標(biāo)的原則是：,一、立足當(dāng)前、展望未來、富有預(yù)見性；,二、突出重點、分清主次、抓主要矛盾；,三、明確具體，性狀指標(biāo)落實；,四、必須面向特定的生態(tài)地區(qū)和栽培條件。,第三節(jié) 作物育種的主要目標(biāo) 育種目標(biāo)涉及的性狀很多，一般來說，凡是通過遺傳改良可以得到改進的經(jīng)濟性狀都可以列為育種的目標(biāo)性狀。,通常，一個作物的育種目標(biāo)包括產(chǎn)量、品質(zhì)、生育期、抗病性、抗蟲性、抗

6、倒性以及多種不良環(huán)境條件如干旱、漬水、高溫、低溫、鹽堿等的抗耐性、適應(yīng)性。,但是對于這些目標(biāo)，特別是實現(xiàn)這些目標(biāo)的具體性狀，在不同的地區(qū)、不同的作物以及經(jīng)濟和生產(chǎn)發(fā)展的不同時期，要求的側(cè)重點和具體內(nèi)容是不一樣的。采用不同的育種方法和不同的種質(zhì)資源以實現(xiàn)這些目標(biāo)的途徑也是不一樣的。,一、高 產(chǎn) 在保證一定品質(zhì)的前提下，高產(chǎn)是所有作物育種的基本目標(biāo)。,（一）產(chǎn)量的形成 作物產(chǎn)量的形成是一個很復(fù)雜的過程，受多種因素支配，它是品種的各種遺傳特征特性與環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。當(dāng)然通過高產(chǎn)育種僅僅是獲得了提高作物品種的生產(chǎn)潛力，它的實現(xiàn)還有賴于品種和自然、栽培條件的良好配合。,1、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量 作物

7、的產(chǎn)量包括生物產(chǎn)量（biomass）和經(jīng)濟產(chǎn)量（economic yield）。生物產(chǎn)量中有機物質(zhì)占90-95%，礦物質(zhì)占5-10%?？梢?，有機物質(zhì)的生產(chǎn)和積累是形成產(chǎn)量的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)濟產(chǎn)量只是生物產(chǎn)量的一部分。,生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟產(chǎn)量的效率稱為經(jīng)濟系數(shù)（coefficient of economics）或收獲指數(shù)（harvest index），即經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比值。收獲指數(shù)（HI）高，說明有機物質(zhì)利用率高，要獲得較高的經(jīng)濟產(chǎn)量，不僅要求作物品種的生物產(chǎn)量高，而且要求收獲指數(shù)也高。,2、高產(chǎn)品種的重要特征特性,2、高產(chǎn)品種的重要特征特性,生育早期：早生快發(fā)，建立較大的營養(yǎng)體，為獲得較

8、高的生物產(chǎn)量打好基礎(chǔ)；,生育中期：營養(yǎng)器官與產(chǎn)品器官健壯而協(xié)調(diào)生長，以積累大量的有機物質(zhì)，并形成足夠多的貯藏光合產(chǎn)物的器官；,生育后期：功能葉片多，葉面積指數(shù)高，葉片不早衰，保證有足夠的有機物質(zhì)運向產(chǎn)品器官。,也就是說，高產(chǎn)品種不僅要同化產(chǎn)物多，運轉(zhuǎn)能力強，而且要有相應(yīng)的貯藏產(chǎn)品的器官。這就是所謂的“源、流、庫”學(xué)說。,源是指作物的光合產(chǎn)物以及制造提供光合產(chǎn)物的器官，如葉片、莖桿等，作物要具有合理的株型和良好的光合性能，充分利用光、溫、水、氣，合成盡可能多的光合產(chǎn)物。,流是指光合產(chǎn)物的流向、分配，以及控制光合產(chǎn)物運輸?shù)钠鞴?，如根、莖、果實等，高產(chǎn)品種應(yīng)盡可能多地將光合產(chǎn)物運輸?shù)浇?jīng)濟器官中去，并

9、且輸導(dǎo)要暢通。,庫即經(jīng)濟器官，指最后接納和貯藏光合產(chǎn)物的器官，高產(chǎn)品種應(yīng)具有較大的庫，以最大限度地貯存光合產(chǎn)物。,在高產(chǎn)育種中，源、流、庫三方面都要符合高產(chǎn)要求，即源要足、流（運轉(zhuǎn)）要暢、庫要大，三者協(xié)調(diào)。,3、作物產(chǎn)量的構(gòu)成因素 單位面積上收獲的產(chǎn)品產(chǎn)量即通常所指的產(chǎn)量，作物品種產(chǎn)量的高低與構(gòu)成產(chǎn)量的各個因素有關(guān)，要獲得高產(chǎn)，必須使構(gòu)成產(chǎn)量的各個因素協(xié)調(diào)增長。對于不同的作物而言，產(chǎn)量因素是不同的，各個產(chǎn)量因素的乘積就是產(chǎn)量。,對于禾谷類作物而言，在其它因素不變的情況下，提高其中的一個或兩個因素或三個因素同時提高，均可能提高單位面積的產(chǎn)量水平。但是，各個產(chǎn)量因素之間往往是相互制約的，是不同程度

10、的負(fù)相關(guān)，難以同步提高。,但當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、耕作栽培條件使各產(chǎn)量因素協(xié)調(diào)增長時，都可以獲得較高的產(chǎn)量。不同地區(qū)、不同栽培條件應(yīng)該有各自不同的產(chǎn)量因素最佳組合。,如：稻、麥的品種可通過三個途徑實現(xiàn)高產(chǎn)目標(biāo)：（1）大穗型，（2）多穗型，（3）中間型。例如小麥，只要栽培措施適當(dāng)，各種類型都能獲得高產(chǎn)。,（二） 高產(chǎn)育種策略 在育種策略上為達(dá)到高產(chǎn)這一目標(biāo)，似乎可將作物育種分為三個階段，即矮桿育種（dwarf breeding）、理想株型育種（breeding for ideal plant type）和高光效育種 （Breeding for high photosynthetic effici

11、ency）。,1、矮桿育種 矮桿品種的增產(chǎn)作用是通過降低個體的植株高度，增加密度，降低莖桿所占的比重，從而提高收獲指數(shù)。另一方面，株高降低也可減少倒伏。,2、理想株型育種 理想株型育種是除矮桿外，按照人的意志，把植株優(yōu)良的形態(tài)特征和生理特性都集中在一個植株上，使其獲得最高的光能利用率，并能將光合作用產(chǎn)物最大限度地輸送到籽粒中去，通過提高收獲指數(shù)而提高籽粒產(chǎn)量。,株型 株型是指植株的形態(tài)，是指株高、葉片大小、分布，葉片與莖桿間的夾角，葉色以及分蘗性等性狀的綜合。株型與群體的光合面積、光能利用率、群體的大小有關(guān)，高產(chǎn)要求品種具有合理的株型，這是高產(chǎn)品種的生育基礎(chǔ)和形態(tài)特征。所謂株型育種，就是改善品

12、種株型態(tài)勢的育種。,谷類作物的合理株型一般具有矮桿、半矮桿，株型緊湊，葉片窄而短，挺直上沖，莖葉所形成的冠層具有合理的受光態(tài)勢，葉片與莖桿的夾角小，葉色深、葉綠素含量高、比葉重（單位面積的葉片重量）大、能充分利用光能等特征。,棉花則具有株型緊湊，主莖與果枝的節(jié)間短，果枝與主莖間的夾角小，葉片大小適中，著生直立，以提高光能利用率為特征。,3、高光效育種 農(nóng)作物是利用光能進行物質(zhì)生產(chǎn)，為了提高對光能利用率，就必須提高作物群體的光合生產(chǎn)率以及經(jīng)濟系數(shù)，也可以在某種意義上講，人類作物育種的歷史，就是不斷提高群體光合生產(chǎn)率和經(jīng)濟系數(shù)的歷史。,高光效育種就是指通過提高作物本身光合性能和降低呼吸消耗的生理指

13、標(biāo)而提高作物產(chǎn)量的育種方法。作物經(jīng)濟產(chǎn)量的高低與光合作用產(chǎn)物的生產(chǎn)、消耗、分配和積累有關(guān)。,從生理學(xué)上講，農(nóng)作物產(chǎn)量與光合效率 之間的關(guān)系可概括為： 經(jīng)濟產(chǎn)量=生物產(chǎn)量經(jīng)濟系數(shù) =凈光合產(chǎn)物收獲指數(shù) =（光合能力光合時間光合面積）-呼吸消耗 經(jīng)濟系數(shù),由此可見，高產(chǎn)品種應(yīng)該具有較高的光合能力（強度）、較低的呼吸消耗、光合性能保持時間長，葉面積指數(shù)（leaf area index，LAI）大、收獲指數(shù)高等特點。,二、優(yōu)質(zhì) 優(yōu)質(zhì)育種目前在我國已經(jīng)成為主要的育種目標(biāo)。農(nóng)作物產(chǎn)品的品質(zhì)依據(jù)作物種類和產(chǎn)品用途而異，一般可分為：營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、衛(wèi)生品質(zhì)和商品品質(zhì)等。它必須根據(jù)市場和人們生活的需求確定各

14、類作物的品質(zhì)指標(biāo)。,（一）谷類作物,營養(yǎng)品質(zhì)：谷類作物品質(zhì)育種最受重視的是淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)的含量；,加工品質(zhì)：涉及水稻的糙米率、精米率等。小麥的出粉率、面筋的含量與質(zhì)量等；,衛(wèi)生品質(zhì)：包括谷粒中農(nóng)藥的殘留、重金屬含量、有害微生物等；,商業(yè)品質(zhì)：包括外觀、色澤等。,這些品質(zhì)性狀雖然在不同的作物和不同的用途中要求是不一樣的，但是都應(yīng)該在相應(yīng)的育種目標(biāo)中加以確定。,（二）油料作物 食用油品質(zhì) 一般要求食用油中油酸、亞油酸的含量高，它們是人體中必需的脂肪酸。而亞麻酸、花生酸、芥酸是對油用作物不利的脂肪酸，因此要求它們的含量低。對于大豆而言，食用大豆要求蛋白質(zhì)含量高，油用大豆則是含油量高。,（三）纖維

15、作物 棉花的品質(zhì)主要是加工品質(zhì)。它涉及到棉纖維的長度、強度、成熟度、細(xì)度和整齊度等。隨著紡織工業(yè)機械設(shè)備的改善，對棉纖維的品質(zhì)要求已從強調(diào)纖維長度等外觀品質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閺娬{(diào)纖維強度、細(xì)度等內(nèi)在品質(zhì)。,在以品質(zhì)作為主要育種目標(biāo)時，選用專用型品種是一種有效的育種策略。這是因為對產(chǎn)品品質(zhì)的要求是由產(chǎn)品的用途決定的。,在營養(yǎng)品質(zhì)方面，并不總是營養(yǎng)成分含量越高越好。如，啤酒大麥就是以蛋白質(zhì)含量較低為優(yōu)良性狀。其次，許多營養(yǎng)品質(zhì)性狀是負(fù)相關(guān)的，要在一個品種中使多種營養(yǎng)成分同時提高是很困難的。,三、穩(wěn) 產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)是優(yōu)良品種的重要條件，它主要涉及品種對病蟲害以及不良的氣候、土壤等環(huán)境條件的抗耐性，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到較高水平時，保持和提高推廣品種的穩(wěn)產(chǎn)性是非常重要的。,（一）抗病、蟲性,（三）抗倒伏性,（四）適應(yīng)性,（二）抗旱耐瘠,四、生育期適宜 生育期是育種目標(biāo)的一項重要指標(biāo)，它決定著品種的種植地區(qū)。生育期與產(chǎn)量呈明顯的正相關(guān)。生育期長產(chǎn)量高，生育期短產(chǎn)量低。但是，選育的品種必須根據(jù)當(dāng)?shù)責(zé)o霜期的