教案-水稻的繁殖及其遺傳特點(diǎn)

1、水稻種子生產(chǎn)技術(shù)教案模板授課題目水稻的繁殖及其遺傳特點(diǎn)知識點(diǎn)技能點(diǎn)1、水稻的繁殖方式2、水稻的雄性不育性3、水稻自交的遺傳效應(yīng)4、水稻異交的遺傳效應(yīng)教學(xué)目標(biāo)了解水稻的繁殖方式，為水稻種子生產(chǎn)準(zhǔn)備理論指導(dǎo)教學(xué)重點(diǎn)水稻的繁殖方式教學(xué)難點(diǎn)水稻的雄性不育系及異交遺傳效應(yīng)教學(xué)方式與分析講授 探究 問答 實(shí)驗(yàn) 演示 練習(xí)本節(jié)課程包含4個知識點(diǎn)，本節(jié)最好結(jié)合實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)田及遺傳模型教學(xué)。授課類型理論課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 練習(xí)課 演示 練習(xí) 參考資料1胡晉.種子生產(chǎn)學(xué)M.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009.2鄧華風(fēng)雜交水稻知識大全M北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2014.3劉愛民，肖層林超級雜交水稻制種技術(shù)北京：中國農(nóng)

2、業(yè)出版社，2011.4程式華，曹立勇，占小登雜交水稻制種技術(shù)北京：金盾出版社，2004.5王建華，張春慶種子生產(chǎn)學(xué)M北京：高等教育出版社，2006.6郝建平，時俠清等種子生產(chǎn)與經(jīng)營管理M北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2004.知識點(diǎn)1 水稻的繁殖方式作物的繁殖方式和授粉方式?jīng)Q定了后代群體的遺傳結(jié)構(gòu)，決定了原種和生產(chǎn)用種的生產(chǎn)程序和保純防雜的生產(chǎn)技術(shù)。特別是在雜種優(yōu)勢廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代種子生產(chǎn)中，在很大程度上講，就是人為控制授粉的技術(shù)。一、作物的繁殖方式作物的繁殖方式可分為兩類：第一類是有性繁殖(sexual reproduction)。凡由雌雄配子結(jié)合，經(jīng)過受精過程，最后形成種子繁衍后代的，統(tǒng)稱為有性

3、繁殖。在有性繁殖中，因雌雄配子是來自同一親本植株或不同親本植株，又分為自花授粉(selfpollination)、異花授粉(crosspollination)和常異花授粉(often cross pollination)3種授粉方式。此外，還包括兩種特殊的有性繁殖方式，即自交不親和性和雄性不育性。第二類是無性繁殖(asexual reproduction)。凡不經(jīng)過兩性細(xì)胞受精過程的方式繁殖后代的統(tǒng)稱為無性繁殖。其中又分植株?duì)I養(yǎng)體無性繁殖和無融合生殖無性繁殖。 二、水稻的繁殖方式水稻的繁殖方式是有性繁殖方式，是通過授粉受精過程，使雌雄配子結(jié)合成受精卵，由受精卵發(fā)育成種子的胚，攜帶遺傳物質(zhì)和信息

4、。 水稻的授粉方式有兩種，一種是自花授粉，主要是常規(guī)水稻；另一種是雄性不育性，主要是雜交水稻不育系。 1、自花授粉繁殖 同一朵花的花粉傳播到同一朵花的雌蕊柱頭上，或同株的花粉傳播到同株的雌蕊柱頭上都稱為自花授粉。由同株或同花的雌雄配子相結(jié)合的受精過程稱為自花授粉，通過自花授粉方式繁殖后代的作物是自花授粉作物，又稱自交作物。 水稻花是兩性花，雄蕊6枚，著生于子房基部，由花絲和花藥兩部分組成；雌蕊1枚，分為子房、花柱、柱頭三部分。常規(guī)水稻自花授粉后可以結(jié)實(shí)。 2、水稻雄性不育性（1）細(xì)胞質(zhì)雄性不育性 這類雄性不育性是受細(xì)胞質(zhì)的育性基因與細(xì)胞核中相對應(yīng)的育性基因互作決定的，實(shí)際上是質(zhì)核互作控制的雄性

5、不育性，在三系雜交水稻中廣泛應(yīng)用。 （2）細(xì)胞核雄性不育性 這類雄性不育性是受核基因控制的，多為隱性，水稻中發(fā)現(xiàn)了光、溫敏核雄性不育性，在兩系雜交水稻中廣泛應(yīng)用。 實(shí)用型光溫敏兩用核不育系的溫光反應(yīng)是：在高溫長日照時，表現(xiàn)雄性不育；在低溫短日照時，表現(xiàn)可育。 知識點(diǎn)2 水稻的雄性不育性應(yīng)用雄性不育系是水稻雜種優(yōu)勢利用的基本途徑和必要條件。 我國雜交稻的成功最早開始于野敗不育細(xì)胞質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，20世紀(jì)70年代育成了第一批三系不育系，其保持系均為浙江等地的早秈優(yōu)良品種，還有一些利用日本常規(guī)粳稻作保持系的BT型不育系。 20世紀(jì)80年代研究發(fā)掘了更多的不育細(xì)胞質(zhì)源，育成D型、岡型、紅蓮型、印尼水田

6、谷型、滇型等多種不育系，其保持系大多是雜交選育獲得。 20世紀(jì)90年代由于科技政策的導(dǎo)向使兩用核不育系發(fā)展迅速。 進(jìn)入21世紀(jì)以后三系不育系逐漸復(fù)蘇，形成了與兩系不育系共同發(fā)展局面。 一、水稻雄性不育性的概念植株的花粉敗育、不能產(chǎn)生有功能的雄配子的特性稱為雄性不育性（male-sterility）。利用雄性不育性有利于避免自交，提高自然異交率，增強(qiáng)植物種的生活力和適應(yīng)性。 用雄性不育的植株作母本，通過異花授粉，可以得到大量的雜交種子，是利用雜種優(yōu)勢極其寶貴的性狀和親本資源，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水稻雜交水稻種子生產(chǎn)中。二、雄性不育性的分類 植物受遺傳控制的雄性不育性分為兩大類：1、細(xì)胞質(zhì)雄性不育性（c

7、ytoPlasmic nucleic male sterility） 這類雄性不育性是受細(xì)胞質(zhì)的育性基因與細(xì)胞核中相對應(yīng)的育性基因互作決定的，實(shí)際上是質(zhì)核互作控制的雄性不育性。質(zhì)核互作雄性不育性的遺傳有下列3種基本模式：當(dāng)水稻的一個品系具有細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因（s)和相對應(yīng)的細(xì)胞核隱性雄性不育基因（rfrf）時，其基因型為S（rfrf），表現(xiàn)型為雄性不育，就是細(xì)胞質(zhì)雄性不育系（male sterile line）。當(dāng)一個品系具有正常的細(xì)胞質(zhì)基因（N）和雄性不育系相同的隱性核基因（rfrf）時，其基因型為N（rfrf），表現(xiàn)型為雄性可育。用它的花粉對雄性不育系的雌花授粉，結(jié)果為：S（rfrf）&#

8、215;N（rfrf） S（rfrf），所產(chǎn)生的后代仍保持雄性不育性，稱之為保持系。當(dāng)水稻的一個品系的細(xì)胞核具有與細(xì)胞質(zhì)不育基因相對應(yīng)的育性顯性恢復(fù)基因（RfRf），不論它是正常細(xì)胞質(zhì)或是不育細(xì)胞質(zhì)，其基因型為N（RfRf）或S（RfRf），表現(xiàn)型均為雄性可育。用它的花粉對雄性不育系授粉，結(jié)果是：S（rfrf）×N（RfRf）或s（rfrf） S（Rfrf），所產(chǎn)生的后代恢復(fù)雄性可育，稱之為恢復(fù)系。2、細(xì)胞核雄性不育性（nucleic male sterility） 這類雄性不育性是受核基因控制的，多為隱性，水稻中發(fā)現(xiàn)了光、溫敏核雄性不育性。石明松發(fā)現(xiàn)的湖北光敏感核不育水稻（phot

9、operiod sensitive genic male sterile rice），經(jīng)研究表明，它的雄性不育性是受一對隱性基因控制，其光敏感性則受12對基因控制，因而湖北光敏感核不育水稻材料具有在長日照條件下誘導(dǎo)雄花不育，在短日照條件下誘導(dǎo)雄花可育，而雜交F1又全部可育的特性。同一品系既可能作母本配制雜交種，又可自己繁殖后代，做到一系兩用，是一種十分寶貴的雄性不育資源。但由于自然光、溫條件的復(fù)雜性，不同年度和地區(qū)間，光、溫條件的變化以及不同遺傳背景的影響等，都可能造成育性的波動，所以在育種和種子生產(chǎn)上有較大難度。目前實(shí)用型光溫敏兩用核不育系的育性可以從可育轉(zhuǎn)成半不育、不育，從不育轉(zhuǎn)成可育，這

10、種現(xiàn)象稱為育性轉(zhuǎn)換。導(dǎo)致兩用核不育系育性發(fā)生轉(zhuǎn)換的原因是外界溫度與光照的變化。 實(shí)用型光溫敏兩用核不育系的溫光反應(yīng)是：在高溫長日照時，表現(xiàn)雄性不育；在低溫短日照時，表現(xiàn)可育。 知識點(diǎn)3 水稻自交的遺傳效應(yīng)一、自交使雜合的基因型逐漸趨向純合 以一對雜合基因型Aa的個體為例，在沒有選擇的前提下，經(jīng)過連續(xù)自交，后代中純合基因型AA和aa的個體出現(xiàn)的頻率將有規(guī)律地逐漸增加；同時，雜合基因型Aa的個體則逐代減少，以至基因型接近完全純合狀態(tài)。從右圖1中可見F1（S0）全部是雜合基因型個體（Aa）,在不經(jīng)選擇的前提下，連續(xù)自交到F7（S6）時，其中純合的基因型個體（AA或aa）已占總數(shù)的98%以上，雜合的個

11、體（Aa）的比率已低于2%。由于基因型逐代純合，其后代群體的各性狀表現(xiàn)穩(wěn)定一致，所以自交對品種保純和物種的相對穩(wěn)定是十分重要的。 二、自交引起雜合基因型的后代發(fā)生性狀分離 自交后，由于個體內(nèi)等位基因的純合個體間基因型的分離，一些被掩蓋的隱性性狀因隱性基因純合而表現(xiàn)出來，使后代出現(xiàn)性狀分離，因而導(dǎo)致群體中表現(xiàn)型的多樣化。性狀分離以單基因和少數(shù)主效基因控制的質(zhì)量性狀最為明顯，如芒的有無、葉鞘顏色、稃尖顏色等有可能在雜合基因型的自交后代中出現(xiàn)性狀分離，為育種者提供選擇的依據(jù)和條件。三、自交引起雜合基因型的后代生活力衰退 雜合基因型的作物，自交后代的生活力衰退，稱為自交衰退。表現(xiàn)為生長勢下降，繁殖力、

12、抗逆性減弱，一況下自交代數(shù)愈高，衰退程度愈重。有的個體甚至衰退到不能正常生長和繁殖的地步，而自然淘汰。 知識點(diǎn)4 水稻異交的遺傳效應(yīng)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)合受精。異交產(chǎn)生的后代具有雜合的基因型。兩親的基因型差異愈大，則其后代基因型雜合程度愈大，即雜合的等位基因位點(diǎn)愈多；反之，兩親的基因型差異不大，其后代基因型雜合程度也不大。雜合基因是產(chǎn)生基因交換、重組和產(chǎn)生新基因型的基礎(chǔ)。 有選擇的異交（人工雜交）是創(chuàng)造遺傳變異的一種主要方法。 1970年，袁隆平的助手李必湖與馮克珊在海南島崖縣的野生稻自然群落中找到野生稻（O.rufipogon）雄性敗育株，當(dāng)時袁隆平就把它命名為“野敗”,后續(xù)兩年的研究發(fā)現(xiàn)其是能100%保持遺傳的雄性不育，為雜交水稻研究成功打開了突破口。 二、異交增強(qiáng)后代的生活力異交使后代的生活力增強(qiáng)，主要表現(xiàn)在生長勢、繁殖力、抗逆性等性狀的增強(qiáng)和產(chǎn)量提高。即數(shù)量性狀方面比親本明顯提高，稱為雜種優(yōu)勢。 雜種優(yōu)勢的強(qiáng)弱與基因型的雜合程度相關(guān)聯(lián)。在雜交親和的情況下，一般基因型的雜合程度愈大，則雜種優(yōu)勢愈強(qiáng)，反之，則雜種優(yōu)勢較弱。因此，利用異交增強(qiáng)后代生活力的效