第三章_作物的繁殖方式與育種

1、第一節(jié)第一節(jié) 作物的繁殖方式作物的繁殖方式第二節(jié)第二節(jié) 不同繁殖方式作物的遺傳特點及不同繁殖方式作物的遺傳特點及其與育種的關(guān)系其與育種的關(guān)系第三節(jié)第三節(jié) 作物的品種類型及育種特點作物的品種類型及育種特點第三章第三章 作物的繁殖方式與育種作物的繁殖方式與育種一、有性繁殖一、有性繁殖二、無性繁殖二、無性繁殖 第一節(jié)第一節(jié) 作物的繁殖方式作物的繁殖方式一一 有性繁殖有性繁殖定定 義：義： 為植物繁殖的基本方式為植物繁殖的基本方式,由由雌配子雌配子（卵細胞）和（卵細胞）和雄雄配子配子（精細胞）相互結(jié)合（精細胞）相互結(jié)合（即受精）產(chǎn)生后代。（即受精）產(chǎn)生后代。兩性花兩性花 具完全花的作物如稻、麥、棉等，

2、雌雄蕊具完全花的作物如稻、麥、棉等，雌雄蕊都著生于一朵花內(nèi)，稱兩性花，又稱完全花，都著生于一朵花內(nèi)，稱兩性花，又稱完全花，雌雄同花，這有助于自花授粉。雌雄同花，這有助于自花授粉。花器構(gòu)造花器構(gòu)造 . 單性花單性花 又稱不完全花，有雌花與雄花之分，即又稱不完全花，有雌花與雄花之分，即雌、雄蕊分別著于不同的花朵內(nèi)，有利于異雌、雄蕊分別著于不同的花朵內(nèi)，有利于異花授粉花授粉?；ㄆ鳂?gòu)造花器構(gòu)造 . 有性繁殖的方式有性繁殖的方式v 又名自交作物，即主要以自花授粉方式又名自交作物，即主要以自花授粉方式繁殖后代的作物。繁殖后代的作物。v 異交率為異交率為0-4%0-4%。如水稻、小麥、大豆、。如水稻、小麥、

3、大豆、花生、黃麻等。花生、黃麻等。1 1、自花授粉、自花授粉2 2、自花受精、自花受精3 3、花器構(gòu)造特點、花器構(gòu)造特點（一）自花授粉作物（一）自花授粉作物1. 自花授粉自花授粉（self-pollinationself-pollination） 同一朵花的花粉傳到同一朵花的雌蕊同一朵花的花粉傳到同一朵花的雌蕊柱頭上，或同株的花粉傳播到同株的雌柱頭上，或同株的花粉傳播到同株的雌蕊柱頭上。蕊柱頭上。2. 自花受精自花受精 同株或同花的雌雄配子相結(jié)合的同株或同花的雌雄配子相結(jié)合的受精過程。受精過程。3. 花器構(gòu)造特點花器構(gòu)造特點 雌雄蕊同花、同熟，二者雌雄蕊同花、同熟，二者長度接近或雄蕊較長；長度

4、接近或雄蕊較長； 開花時間較短，甚至閉花開花時間較短，甚至閉花授粉；授粉； 花器保護嚴密，其他花粉花器保護嚴密，其他花粉不易飛入。不易飛入。水稻的花器構(gòu)造水稻的花器構(gòu)造v又名異交作物，主要以異花授粉又名異交作物，主要以異花授粉方式繁殖后代的作物。方式繁殖后代的作物。v異交率異交率50%50%，甚至高達，甚至高達95%95%或或100%100%。1 1、異花授粉、異花授粉2 2、異花受精、異花受精3 3、花器構(gòu)造特點、花器構(gòu)造特點（二）異花授粉作物（二）異花授粉作物1. 異花授粉（異花授粉（cross-pollination）雌蕊的柱頭接受異株花粉授粉。雌蕊的柱頭接受異株花粉授粉。2. 異花受精

5、異花受精由異株的雌雄配子相結(jié)合的受精過程。由異株的雌雄配子相結(jié)合的受精過程。3. 花器構(gòu)造特點花器構(gòu)造特點雌雄異株（雌雄異株（dioeciousdioecious）：雌花和雄花）：雌花和雄花分別生長在不同的植株上，分別生長在不同的植株上，如大麻、如大麻、菠菜等；木本植物比較多見，如銀杏、菠菜等；木本植物比較多見，如銀杏、櫻桃、柳樹、鐵樹等櫻桃、柳樹、鐵樹等雌雄同株異花（雌雄同株異花（monoeciousmonoecious）: :雌花和雌花和雄花分別著生在同一植株的不同部位，雄花分別著生在同一植株的不同部位，如玉米、黃瓜；如玉米、黃瓜；雌雄同花但雌雄同花但自交不親和自交不親和，如甘薯、白如甘薯

6、、白菜、向日葵等。菜、向日葵等。蓖麻雌雄同株異花蓖麻雌雄同株異花蘆筍的雄株蘆筍的雄株（黃花）（黃花）和雌株和雌株（紅果）（紅果） 同時依靠自花和異花授粉兩種方式繁殖后代的作物。 屬中間類型,通常以自花授粉為主,天然異交率為4-50%,如棉花、高粱等。（三）常異花授粉作物（三）常異花授粉作物 花器構(gòu)造特點花器構(gòu)造特點雌雄同花；雌雄同花；雌雄異長、異熟；雌雄異長、異熟；雌蕊外露，易接受外來花粉，花朵開放時間雌蕊外露，易接受外來花粉，花朵開放時間長，花瓣鮮艷，分泌蜜汁等。長，花瓣鮮艷，分泌蜜汁等。二二 無性繁殖無性繁殖定義：定義：不經(jīng)過兩性細胞受精過程繁殖不經(jīng)過兩性細胞受精過程繁殖后代的方式后代的方

7、式 。（一）營養(yǎng)體繁殖（一）營養(yǎng)體繁殖（二）無融合生殖（二）無融合生殖無性繁殖的方式無性繁殖的方式（一）營（一）營 養(yǎng)養(yǎng) 繁繁 殖殖(vegetitive propagtion) 利用營養(yǎng)器官繁殖后代的繁殖方式。利用營養(yǎng)器官繁殖后代的繁殖方式。 例如：馬鈴薯、甘薯、甘蔗等。例如：馬鈴薯、甘薯、甘蔗等。（一）營（一）營 養(yǎng)體繁養(yǎng)體繁 殖殖 無性繁殖植物在一定條件下可進行無性繁殖植物在一定條件下可進行 有性繁殖，有的是異花授粉，有性繁殖，有的是異花授粉，如甘如甘 薯，薯，有的是自花授粉，有的是自花授粉，如馬鈴薯。如馬鈴薯。（二）無融合生殖（二）無融合生殖(apomixes) 植物生活史植物生活史成

8、熟胚囊的結(jié)構(gòu)成熟胚囊的結(jié)構(gòu)無融合生殖種類有：無融合生殖種類有： 無孢子生殖無孢子生殖 二倍體孢子生殖二倍體孢子生殖 不定胚生殖不定胚生殖 孤雌生殖孤雌生殖 孤雄生殖孤雄生殖反足細胞反足細胞極極 核核卵細胞卵細胞助細胞助細胞珠心珠心外珠被外珠被內(nèi)珠被內(nèi)珠被珠珠 孔孔珠珠 柄柄作物的授粉方式主要是根據(jù)天然異交率的高低來作物的授粉方式主要是根據(jù)天然異交率的高低來劃分的。劃分的。 自然異交率在自然異交率在4%4%以下以下的是的是典型的自花授粉作物；典型的自花授粉作物； 自然異交率在自然異交率在50-100%50-100%的是的是典型的異花授粉作物；典型的異花授粉作物； 常異花授粉作物常異花授粉作物的自

9、然異交率的自然異交率介于二者之間。介于二者之間。三三 作物天然異交率的測定作物天然異交率的測定確定授粉方式的方法確定授粉方式的方法（一）（一）根據(jù)花器構(gòu)造等根據(jù)花器構(gòu)造等（二）（二）單株隔離單株隔離（三）（三）遺傳試驗遺傳試驗（一）根據(jù)花器構(gòu)造等（一）根據(jù)花器構(gòu)造等 根據(jù)花器構(gòu)造、開花習(xí)性、傳粉方式、花粉根據(jù)花器構(gòu)造、開花習(xí)性、傳粉方式、花粉發(fā)芽與雌蕊柱頭的關(guān)系等初步判斷。發(fā)芽與雌蕊柱頭的關(guān)系等初步判斷。 有利異交有利異交異花授粉，如雌雄異株。異花授粉，如雌雄異株。（二）單（二）單 株株 隔隔 離離 用用套袋套袋或其他措施，或其他措施，強迫自交強迫自交，觀察其，觀察其結(jié)實結(jié)實是否正常是否正常及

10、及后代表現(xiàn)。后代表現(xiàn)。 若結(jié)實不正?；蚝蟠@著退化則為若結(jié)實不正常或后代顯著退化則為異花異花授粉。授粉。 測定天然異交率，方法步驟：測定天然異交率，方法步驟： 父本父本顯性標(biāo)記性狀；顯性標(biāo)記性狀； 母本母本相應(yīng)隱性性狀；相應(yīng)隱性性狀；（三）遺（三）遺 傳傳 試試 驗驗 父母本間行種植或父本種在母本周圍父母本間行種植或父本種在母本周圍 父本父本母本母本 收母本植株種子，播種，統(tǒng)計：收母本植株種子，播種，統(tǒng)計：%10011(%)總植株數(shù)具有顯性性狀植株數(shù)天然異交率FF一、一、自交的遺傳效應(yīng)自交的遺傳效應(yīng)二、二、自花授粉作物和常異花授粉自花授粉作物和常異花授粉 作物的遺傳組成特點作物的遺傳組成特點三

11、、三、異交的遺傳效應(yīng)異交的遺傳效應(yīng)四、四、異花授粉作物的遺傳特點異花授粉作物的遺傳特點第二節(jié)第二節(jié) 自交和異交的遺傳效應(yīng)自交和異交的遺傳效應(yīng)一一 自交的遺傳效應(yīng)自交的遺傳效應(yīng)（二）（二）性狀分離性狀分離 （一）（一）純合基因型純合基因型（三）（三）自交衰退自交衰退 一對雜合基因型，經(jīng)過連續(xù)的自交，后代中純合一對雜合基因型，經(jīng)過連續(xù)的自交，后代中純合基因型的個體出現(xiàn)的頻率逐代增加，后代中雜合基因型的個體出現(xiàn)的頻率逐代增加，后代中雜合體數(shù)每代遞減體數(shù)每代遞減1/21/2，純合體每代遞增，純合體每代遞增1/21/2。 Xn = 1-(1/2)r （X Xn n為自交為自交r r代純合個體數(shù)目的比率，

12、代純合個體數(shù)目的比率，r r為自交代數(shù)）為自交代數(shù)）（一）使雜合的基因型趨向純合（一）使雜合的基因型趨向純合 世代世代n AA aa Aa AA+aa P1 P2 雜合型雜合型% 純合型純合型%F1 S0 Aa F2 S1 1/4 AA 1/2 Aa 1/4 aa 50 50F3 S2 3/8 AA 1/4 Aa 3/8 aa 25 75F4 S3 7/16 AA 1/8 Aa 7/16 aa 12.5 87.5F5 S4 15/32 AA 1/16 Aa 15/32 aa 6.25 93.75( 1/2 )r 1-(1/2)r（二）后代性狀分離（二）后代性狀分離 自交引起雜合基因自交引起雜合

13、基因后代發(fā)生性狀分離。后代發(fā)生性狀分離。AaAA Aa aa（三）后代生活力衰退（三）后代生活力衰退 雜合基因型作物，自交后代的生活力雜合基因型作物，自交后代的生活力衰退，稱為自交衰退衰退，稱為自交衰退（inbreeding depression） 表現(xiàn)為：表現(xiàn)為：生長勢下降生長勢下降 繁殖力、抗逆性減弱繁殖力、抗逆性減弱 產(chǎn)量降低等產(chǎn)量降低等（二）（二）常異花授粉作物常異花授粉作物 （一）（一）自花授粉作物自花授粉作物二二 自花、常異花授粉作物的遺傳組成特點自花、常異花授粉作物的遺傳組成特點 由純合基因型的相同個體的配子結(jié)合由純合基因型的相同個體的配子結(jié)合繁殖后代，即由遺傳上相同的兩性細胞結(jié)

14、繁殖后代，即由遺傳上相同的兩性細胞結(jié)合產(chǎn)生后代，故群體具有以下特點：合產(chǎn)生后代，故群體具有以下特點：（一）自花授粉作物（一）自花授粉作物1 1、一致性：、一致性：個體內(nèi)基因型純合，個體內(nèi)基因型純合，個體間基因型一致。個體間基因型一致。2 2、穩(wěn)定性：、穩(wěn)定性： 純系的自交后代仍然是純系純系的自交后代仍然是純系, ,性狀與上代一致。性狀與上代一致。 但有但有4%4%以下的異交率以下的異交率, ,還會發(fā)生突變還會發(fā)生突變, ,故也有雜故也有雜合基因型個體并產(chǎn)生性狀分離合基因型個體并產(chǎn)生性狀分離, ,但頻率極低。但頻率極低。3、耐自交：、耐自交： 自花授粉方式是在長期的自然選擇下產(chǎn)生和保存自花授粉方

15、式是在長期的自然選擇下產(chǎn)生和保存下來的、對種的生存、繁衍的有利特性，自花授粉下來的、對種的生存、繁衍的有利特性，自花授粉作物具有自交不退化或退化緩慢的特點。作物具有自交不退化或退化緩慢的特點。1 1、這類作物以自花授粉為主，天然異交率較高，、這類作物以自花授粉為主，天然異交率較高，故遺傳上由三部分組成故遺傳上由三部分組成 主要性狀為同質(zhì)結(jié)合，自交試驗不分離，主要性狀為同質(zhì)結(jié)合，自交試驗不分離， 即品種基本群體的純合同質(zhì)基因型；即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； 非基本群體的純合基因型。非基本群體的純合基因型。（二）（二） 常異花授粉作物常異花授粉作物2、較耐自交：、較耐

16、自交： 棉花等連續(xù)自交試驗表現(xiàn)生活力衰退，但不明顯，棉花等連續(xù)自交試驗表現(xiàn)生活力衰退，但不明顯，且主要性狀的分離也不顯著。且主要性狀的分離也不顯著。（一）異交形成雜合基因型：（一）異交形成雜合基因型： 異交是基因型不同的兩親配子結(jié)合異交是基因型不同的兩親配子結(jié)合受精。由于產(chǎn)生基因交換、重組，從受精。由于產(chǎn)生基因交換、重組，從而后代具有雜合的基因型。而后代具有雜合的基因型。三三 異交的遺傳效應(yīng)異交的遺傳效應(yīng)（二）增強后代的生活力：（二）增強后代的生活力： 異交使后代的生長勢、生活力、抗逆性等異交使后代的生長勢、生活力、抗逆性等方面增強和產(chǎn)量提高，稱為方面增強和產(chǎn)量提高，稱為雜種優(yōu)勢。雜種優(yōu)勢。1

17、.1.異質(zhì)性：異質(zhì)性：個體基因型雜合，個體間基因型不同，個體基因型雜合，個體間基因型不同，故表現(xiàn)型也不同。故表現(xiàn)型也不同。2.2.分離不定：分離不定：后代分離，遺傳上不穩(wěn)定。后代分離，遺傳上不穩(wěn)定。3.3.自交顯著退化：自交顯著退化：由于長期異交，自交純合后，隱由于長期異交，自交純合后，隱性的不良性狀顯現(xiàn)，表現(xiàn)為退化。性的不良性狀顯現(xiàn)，表現(xiàn)為退化。四四 異花授粉作物的遺傳特點異花授粉作物的遺傳特點第三節(jié)第三節(jié) 作物品種的類型作物品種的類型一一 、自交系品種、自交系品種二、二、 雜交種品種雜交種品種三三 、群體品種、群體品種四、四、 無性系品種無性系品種1、概概 念念2、育種特點育種特點1、概概

18、 念念2、育種特點育種特點1、概概 念念2、育種特點育種特點1、概概 念念2、育種特點育種特點一一 自交系品種自交系品種 1 1、概念：、概念：( (純系品種，純系品種，pure line cultivar） 從突變中及雜交組合中經(jīng)過多代自交加選擇得到從突變中及雜交組合中經(jīng)過多代自交加選擇得到的同質(zhì)純合群體。的同質(zhì)純合群體。 理論親本系數(shù)：理論親本系數(shù)： 即具有親本純合基因型的后代植株數(shù)達到或即具有親本純合基因型的后代植株數(shù)達到或超過超過87%87%，就是自交系品種。，就是自交系品種。 自交系品種包括：自交系品種包括： 自花授粉作物的常規(guī)品種和異花授粉植物的自花授粉作物的常規(guī)品種和異花授粉植物

19、的自交系。自交系。 自交系品種是由同一群同質(zhì)的和純合的基因型植自交系品種是由同一群同質(zhì)的和純合的基因型植株組成，嚴格講是來自一株優(yōu)良純合基因型植株的株組成，嚴格講是來自一株優(yōu)良純合基因型植株的后代，故育種上采用：后代，故育種上采用： 2、 育種特點育種特點1.1.自交自交 + + 單株選擇，連續(xù)自交下選擇純合單株選擇，連續(xù)自交下選擇純合優(yōu)良的基因型。優(yōu)良的基因型。2.2.創(chuàng)造豐富變異群體從中進行單株選擇。創(chuàng)造豐富變異群體從中進行單株選擇。二二 雜交種品種雜交種品種 1 1、概念：（、概念：（hybrid cultivar hybrid cultivar ） 指在嚴格選擇親本和控制授粉的條件下生

20、產(chǎn)指在嚴格選擇親本和控制授粉的條件下生產(chǎn)的各類雜交組合的的各類雜交組合的F F1 1植株群體。植株群體。2 2、遺傳特點、遺傳特點 個體內(nèi)基因型高度雜合，個體間基因型有個體內(nèi)基因型高度雜合，個體間基因型有不同程度的同質(zhì)性。不同程度的同質(zhì)性。 3 3、 育種特點育種特點自交系間雜交種優(yōu)勢最強。自交系間雜交種優(yōu)勢最強。 連續(xù)自交選擇獲得純合的、一般配合力高的自交系。連續(xù)自交選擇獲得純合的、一般配合力高的自交系。 測定自交系間雜交組合的特殊配合力，配得強優(yōu)勢組測定自交系間雜交組合的特殊配合力，配得強優(yōu)勢組合。合。 育種中注意選擇利于制種的性狀，如柱頭外露、雙親育種中注意選擇利于制種的性狀，如柱頭外露

21、、雙親花期差距、母本雄性不育性的穩(wěn)定性、父本花粉量等。花期差距、母本雄性不育性的穩(wěn)定性、父本花粉量等。水稻三系雜種優(yōu)勢的利用：水稻三系雜種優(yōu)勢的利用：1973年，實現(xiàn)水稻三系配套、并成功的應(yīng)用于大田生產(chǎn)。年，實現(xiàn)水稻三系配套、并成功的應(yīng)用于大田生產(chǎn)。1981年，獲得國家第一個年，獲得國家第一個特等發(fā)明獎特等發(fā)明獎，以第一個農(nóng)業(yè)技術(shù)專利轉(zhuǎn)讓，以第一個農(nóng)業(yè)技術(shù)專利轉(zhuǎn)讓 美國。美國。1991年，雜交稻種植面積為年，雜交稻種植面積為26083.5萬畝萬畝(1738.9萬公頃萬公頃)，增產(chǎn)效果明，增產(chǎn)效果明 顯顯(5075kg/畝畝)。1997年，雜交稻種植面積為年，雜交稻種植面積為25987.5萬畝萬

22、畝(1732.5萬公頃萬公頃)，約占水稻種，約占水稻種 植面積的植面積的62.84%；總產(chǎn)；總產(chǎn)2236.34萬萬噸，單產(chǎn)噸，單產(chǎn)468.67公斤公斤/畝畝 (7.03噸噸/公公頃頃)，比全國水稻平均產(chǎn)量增，比全國水稻平均產(chǎn)量增11.17%。雜交稻制種雜交稻制種156.9萬畝萬畝(10.46萬公頃萬公頃)，制種平均產(chǎn)量為，制種平均產(chǎn)量為181.33公斤公斤/畝畝(2.72噸噸/公頃公頃)。 中國工程院院士，中國工程院院士，“雜交水稻之父雜交水稻之父”袁隆平先生袁隆平先生1981年，謝華安用“明恢63”與不育系“珍汕97A”配成“汕優(yōu)63”，解決了第一代雜交稻不抗稻瘟病的致命缺陷。當(dāng)時，雜交稻難

23、敵稻瘟病，推廣嚴重受阻，有的地方甚至將幾十萬公斤種子封存。生死存亡之際，“汕優(yōu)63”橫空出世，給雜交稻注入勃勃生機。1987年起，“汕優(yōu)汕優(yōu)63”連續(xù)連續(xù)15年種植面積冠居全國年種植面積冠居全國，累計種植面積近10億億畝，增產(chǎn)稻谷增產(chǎn)稻谷700多億公斤多億公斤，堪稱世界稻作史之最。這項被譽為“挽救了雜交稻”的成果獲國家科技進步一等獎。油菜三系雜種優(yōu)勢的利用：油菜三系雜種優(yōu)勢的利用：1972年，年，傅廷棟傅廷棟等發(fā)現(xiàn)等發(fā)現(xiàn)“玻里馬玻里馬”油菜細胞質(zhì)雄性不育油菜細胞質(zhì)雄性不育；1976年，年，湖南農(nóng)科院首先實現(xiàn)湖南農(nóng)科院首先實現(xiàn)“玻里馬玻里馬”雄性不育的三系配套。雄性不育的三系配套。1980年，年

24、，李殿榮李殿榮等發(fā)現(xiàn)等發(fā)現(xiàn)“陜陜2A”油菜細胞質(zhì)雄性不育；油菜細胞質(zhì)雄性不育；1983年，年，實現(xiàn)實現(xiàn)“陜陜2A”油菜雄性不育的三系配套；油菜雄性不育的三系配套；油菜雜交種：油菜雜交種：秦油秦油2號、華雜號、華雜2 號、川油號、川油12號、蜀雜號、蜀雜1號、油研號、油研5號號 等細胞質(zhì)雄性不育系雜種已推廣應(yīng)用。等細胞質(zhì)雄性不育系雜種已推廣應(yīng)用。1992年，年，我國雜種油菜種植面積已近我國雜種油菜種植面積已近1.33106hm2，約占油菜總面積，約占油菜總面積20。 1997年，年，官春云官春云，育成了我國第一個，育成了我國第一個“雙低雙低”油菜。油菜。三三 群體品種群體品種1、概念（、概念（p

25、opulation cultivar）: 異花授粉作物的自由授粉品種：異花授粉作物的自由授粉品種： 品種內(nèi)植株間、及與相鄰的異品種間隨機授粉，包品種內(nèi)植株間、及與相鄰的異品種間隨機授粉，包含雜交、自交和姊妹交產(chǎn)生的后代。含雜交、自交和姊妹交產(chǎn)生的后代。故其個體的基因故其個體的基因型是雜合的，群體是異質(zhì)的，保持一些本品種的主要型是雜合的，群體是異質(zhì)的，保持一些本品種的主要特征。特征。 異花授粉作物的綜合品種異花授粉作物的綜合品種: :（synthetic cultivar） 是由一組選擇的自交系采用人工控制授粉和在隔離是由一組選擇的自交系采用人工控制授粉和在隔離區(qū)多代隨機授粉組成的遺傳平衡的群體。區(qū)多代隨機授粉組成的遺傳平衡的群體。個體內(nèi)雜合、個體內(nèi)雜合、個體間異質(zhì)，但具一個或多個代表本品種的性狀。個體間異質(zhì)，但具一個或多個代表本品種的性狀。（3 3）自花授粉作物的雜交合成群體）自花授粉作物的雜交合成群體: : （composite-cross population) 由二個以上自交系品種雜交后繁殖出的分離的混由二個以上自交系品種雜交后繁殖出的分離的混合群體，最后將成為一個多種純合基因型的混合群合群體，最后將成為一個多種純合基因型的混合群體