育種對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的重要作用

1、育種對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的重要作用1、 育種學(xué)的地位在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高糧食生產(chǎn)水平，實(shí)施“糧食安全”策略，主要是通過(guò)作物育種學(xué)科研究來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)作物的遺傳改良，選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的農(nóng)作物優(yōu)良品種，提高單位面積的產(chǎn)量和效益。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）在2002年的報(bào)告中指出，今后國(guó)際糧食總產(chǎn)量增長(zhǎng)的20%可依靠面積的增加，而80%將依賴(lài)于單產(chǎn)水平的提高。單產(chǎn)提高的60%80%將來(lái)源于良種的科技進(jìn)步。2、 什么是育種學(xué)自然界育種學(xué)是研究選育和繁育優(yōu)良品種的理論與方法的科學(xué)遺傳特性人工選擇變異人工創(chuàng)造新品種或物種示意圖3、 人工進(jìn)化與自然進(jìn)化的區(qū)別 生物的進(jìn)化分為自然進(jìn)化和人工進(jìn)化。它們的動(dòng)力

2、取決于三個(gè)基本要素，即變異、遺傳和選擇。遺傳和變異是進(jìn)化的內(nèi)因和基礎(chǔ)，選擇決定進(jìn)化的發(fā)展方向。從這個(gè)意義上講，作物育種學(xué)就是人工進(jìn)化的科學(xué)。自然進(jìn)化人工進(jìn)化自然條件下發(fā)生的自然變異經(jīng)自然選擇的進(jìn)化人們按照自身生產(chǎn)生活的需要，通過(guò)人工創(chuàng)造變異，在人為干預(yù)下進(jìn)行選擇的結(jié)果進(jìn)展緩慢進(jìn)展迅速無(wú)意識(shí)的選擇有意識(shí)地按照人類(lèi)的需要而進(jìn)行的選擇4、 歷史上育種學(xué)對(duì)人類(lèi)的重要作用時(shí)間人物事件影響1865年孟德?tīng)柾愣闺s交試驗(yàn)為現(xiàn)代育種奠定了科學(xué)理論基礎(chǔ)，從而使作物育種有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展1903年約翰生區(qū)分了環(huán)境變異和遺傳變異，同時(shí)提出群體和純系的概念由此發(fā)展而來(lái)的系統(tǒng)育種，在新品種選育和良種繁育過(guò)程中發(fā)揮了巨大作

3、用1909年舒爾提出雜種優(yōu)勢(shì)在農(nóng)作物上已經(jīng)廣泛地利用了雜種優(yōu)勢(shì)，這已成為當(dāng)代最有成效的育種方法之一1927年穆勒利用X射線(xiàn)誘發(fā)果蠅突變奠定了誘變育種基礎(chǔ)1937年布萊克斯里利用秋水仙素誘導(dǎo)植物多倍體奠定了作物多倍體育種的理論基礎(chǔ)1964年古哈從毛葉曼陀羅的花藥培養(yǎng)中獲得了單倍體植株開(kāi)始了以花藥培養(yǎng)為手段的單倍體育種1953年瓦特森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)分子育種誕生了，使人類(lèi)多年來(lái)夢(mèng)寐以求的定向變異變成了現(xiàn)實(shí)植物性狀5、 主要育種目標(biāo)1、產(chǎn)量性狀人類(lèi)主要育種目標(biāo)1、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)2、品質(zhì)性狀2、優(yōu)質(zhì)3、適應(yīng)性3、適應(yīng)性強(qiáng)4、對(duì)病蟲(chóng)害和除草劑的抗耐性4、抗病蟲(chóng)害和除草劑5、成熟期6、適于機(jī)械

4、化生產(chǎn)5、不同成熟期6、對(duì)機(jī)械化生產(chǎn)的適宜性6、 優(yōu)良品種在發(fā)展作物生產(chǎn)中的重要作用（一）、提高單位面積產(chǎn)量。1. 中國(guó)糧食作物品種平均 67年更換1次，一般新品種可比老品種增產(chǎn)15左右。2. 19491984年間中國(guó)主要糧食作物單產(chǎn)增加1倍多,估計(jì)3040可歸功于育種。3. 美國(guó)D.N.達(dá)維克1977年在 3種密度條件下比較3050年代雙交種、6070年代單交種的玉米產(chǎn)量，表明50年間增長(zhǎng)了5760。4. 國(guó)際玉米小麥改良中心從60年代起育成的一大批豐產(chǎn)、抗倒、適應(yīng)性廣、收獲指數(shù)高的半矮稈春性小麥品種，對(duì)南亞、中東等地區(qū)的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起了很大作用。2011年9月19日，袁隆平的“百畝片”試驗(yàn)田畝

5、產(chǎn)首次突破900公斤（2） 、改進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)。1、 谷類(lèi)提供人類(lèi)食物熱量的70，但其蛋白質(zhì)的含量較低。自50年代發(fā)現(xiàn)冬小麥高蛋白基因和60年代初發(fā)現(xiàn)玉米高賴(lài)氨酸突變體奧派克2（簡(jiǎn)稱(chēng)O2)之后，品質(zhì)育種進(jìn)展較快。2、 一些產(chǎn)量不低于原有推廣種而蛋白質(zhì)含量提高12的冬小麥品種已在美國(guó)推廣。國(guó)際玉米小麥改良中心也育成了帶O2高賴(lài)氨酸基因和硬質(zhì)胚乳的玉米改良群體。3、 在油料作物方面，近50年內(nèi)蘇聯(lián)通過(guò)輪回選擇，已將向日葵含油量從30提高到50左右。加拿大則在油菜低芥酸和低硫葡萄糖苷育種方面取得成功。 有著優(yōu)良品質(zhì)的葡萄（3） 、保證穩(wěn)產(chǎn)性和產(chǎn)品品質(zhì)，增加抗性。1、 抗寒或早熟育種已使作物分布逐漸向高緯

6、度和高海拔地區(qū)擴(kuò)展。2、 1950年以前，中國(guó)西藏主要農(nóng)區(qū)在海拔3200米以上不種冬小麥。50年代引入冬性較強(qiáng)的“肥麥”以后，已很快發(fā)展成為春、冬麥兼種的地區(qū)。3、 超早熟大豆品種的育成，使黑龍江北部高于10的年活動(dòng)積溫1800以上的地區(qū)可種植大豆。耐旱作物和耐旱品種的選育，則為半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步增長(zhǎng)作出了貢獻(xiàn)。4、 1950年以前，中國(guó)西藏主要農(nóng)區(qū)在海拔3200米以上不種冬小麥。50年代引入冬性較強(qiáng)的“肥麥”以后，已很快發(fā)展成為春、冬麥兼種的地區(qū)。（4） 、擴(kuò)大高產(chǎn)作物種植面積，提高生產(chǎn)效率。1、 選育株矮稈壯、穗層整齊、成熟一致、不易落粒的谷類(lèi)作物品種可大大提高機(jī)械化收獲的效率。2、

7、 如矮稈高粱品種的育成，使小麥聯(lián)合收割機(jī)可兼收高粱，從而有力地促進(jìn)了美國(guó)高粱生產(chǎn)的發(fā)展3、 糖用甜菜昂貴而費(fèi)力的間苗勞動(dòng)，則因單胚品種的育成而大為節(jié)省。早熟品種的推廣，對(duì)增加復(fù)種指數(shù)、提高土地利用率也有重要作用7、 園藝植物育種的原則（1） 滿(mǎn)足生產(chǎn)與市場(chǎng)的需要（2） 經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益兼顧（3） 分析現(xiàn)有品種存在的問(wèn)題（4） 實(shí)現(xiàn)的可能性（5） 近期需要與長(zhǎng)遠(yuǎn)利益兼顧（6） 處理好目標(biāo)性狀與非目標(biāo)性狀之間的關(guān)系8、 作物育種的方案不論有性或無(wú)性繁殖，自交或異交，一、二年生或多年生作物，育種方案不外6種基本做法 ： （1） 雜交育種 雜交育種是指利用具有不同基因組成的同種（或不同種）

8、生物個(gè)體進(jìn)行雜交，獲得所需要的表現(xiàn)型類(lèi)型的育種方法。l 原理：是基因重組。l 方法：雜交自交選優(yōu)l 優(yōu)點(diǎn)：能根據(jù)人的預(yù)見(jiàn)把位于兩個(gè)生物體上的優(yōu)良性狀集于一身。 l 缺點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀。袁隆平雜交水稻（2） 誘變育種 誘變育種是指利用人工誘變的方法獲得生物新品種的育種方法。l 原理：基因突變 l 方法：輻射誘變，激光、化學(xué)物質(zhì)誘變，太空（輻射、失重）誘發(fā)變異選擇育成新品種 l 優(yōu)點(diǎn)：能提高變異頻率，加速育種過(guò)程，可大幅度改良某些性狀；變異范圍廣。 l 缺點(diǎn)：有利變異少，須大量處理材料；誘變的方向和性質(zhì)不能控制。改良數(shù)量性狀效果較差。利用太空射線(xiàn)誘變育種的特大南瓜（3） 多倍體育種

9、多倍體育種是通過(guò)增加染色體組數(shù)以改造生物遺傳基礎(chǔ)，從而培育出符合人類(lèi)需要新品種的方法。 l 原理：染色體變異（染色體加倍） l 方法：秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。l 優(yōu)點(diǎn)：可培育出自然界中沒(méi)有的新品種，且培育出的植物器官l 產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富。 l 缺點(diǎn)：只適于植物，結(jié)實(shí)率低。 多倍體育種方法育出的植物器官大，產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富（4） 單倍體育種 單倍體育種是利用花藥離體培養(yǎng)技術(shù)獲得單倍體植株，再誘導(dǎo)其染色體加倍，從而獲得所需要的純系植株的育種方法。l 原理：染色體變異。l 方法：選擇親本有性雜交F1產(chǎn)生的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體植株誘導(dǎo)染色體加倍獲得可育純合子選擇所需要的類(lèi)型。l 優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短

10、育種年限，加速育種進(jìn)程。l 缺點(diǎn)：技術(shù)較復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合，多限于植物。 單倍體育種明顯縮短育種年限（5） 基因工程育種 物質(zhì)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成。其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)樗鼈児灿靡惶走z傳密碼。在該育種方法中需兩種工具酶（限制性?xún)?nèi)切酶、DNA連接酶）和運(yùn)載體（質(zhì)粒），質(zhì)粒上必須有相應(yīng)的識(shí)別基因，便于基因檢測(cè)。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的DNA上后，可在大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)指導(dǎo)合成人的胰島素；抗蟲(chóng)棉植株的培育;將固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。l

11、 原理：基因重組（或異源DNA重組）。 l 方法：提取目的基因裝入載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因表達(dá)篩選出符合要求的新品種。l 優(yōu)點(diǎn)：不受種屬限制，可根據(jù)人類(lèi)的需要，有目的地進(jìn)行。l 缺點(diǎn)：可能會(huì)引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大。（6） 植物體細(xì)胞雜交 植物體細(xì)胞雜交（細(xì)胞工程育種 ）是指用細(xì)胞融合的方法獲得雜種細(xì)胞，利用細(xì)胞的全能性，用組織培養(yǎng)的方法培育雜種植株的方法。l 原理：細(xì)胞的全能性 l 方法：（1）植物：去細(xì)胞壁細(xì)胞融合組織 培養(yǎng) （2）動(dòng)物克?。汉艘浦才咛ヒ浦?l 優(yōu)點(diǎn)：能克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種。動(dòng)物體細(xì)胞克隆，可用于保存瀕危物種、保持優(yōu)良品種、挽救瀕危動(dòng)物、利用克隆動(dòng)物相同

12、的基因背景進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究等。l 缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，難度大；它將對(duì)生物多樣性提出挑戰(zhàn)，有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎(chǔ)，而“克隆動(dòng)物”則會(huì)導(dǎo)致生物品系減少，個(gè)體生存能力下降。 9、 作物育種的展望 中國(guó)在可預(yù)見(jiàn)將來(lái)的育種目標(biāo)主要是抗逆穩(wěn)產(chǎn)，特別是抗病蟲(chóng)。窄譜抗性將發(fā)展為廣譜抗性，抗單一病蟲(chóng)害育種將發(fā)展為多抗性育種，“垂直”抗性將與“水平”抗性結(jié)合，使育成品種的抗性更為持久。由于營(yíng)養(yǎng)需要的不斷提高和農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激化，品質(zhì)育種也日見(jiàn)重要。同時(shí)，通過(guò)育種改良株型、提高群體的光能利用率和使作物的成熟期更加適宜，也將成為增加復(fù)種和進(jìn)一步提高單位面積產(chǎn)量的重要條件。至于育種的途徑與方法，則任何時(shí)候都有常規(guī)與非常規(guī)之別。常規(guī)為主、多種方法互相配合，綜合運(yùn)用，將使育種水平得到進(jìn)一步提高。 如單倍體技術(shù)與誘發(fā)變異結(jié)合，可提高隱性突變體的出現(xiàn)頻率；組織培養(yǎng)與遠(yuǎn)緣雜交、多倍體育種結(jié)合，可更快地篩選出有