作物育種學總論緒論課件

1、作物育種學總論 Crop Breeding北京農(nóng)學院 陳學珍80799117 10/3/20221作物育種學總論 Crop Breeding北京農(nóng)緒 論10/3/20222緒 論10/2/20222作物生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)量水平的提高改良作物的遺傳特性改善作物的生長條件 兩個相互結(jié)合的途徑本課程將全面系統(tǒng)地介紹作物育種的基本原理和方法作物育種學作物栽培學10/3/20223作物生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)量水平的提高改良作物的改善作物的 兩個相互舉世公認的偉大成就新中國建立以來我國糧食保持著7%的年增長速度以世界7%的耕地生產(chǎn)了24%的糧食養(yǎng)活了22%的人口10/3/20224舉世公認的偉大成就新中國建立以來以世

2、界7%的耕地10/2/2人均糧食占有量300kg年溫飽水平的低限400kg年溫飽略有剩余-小康500kg年以上充足富裕的水平人均糧食占有量人均糧食占有量發(fā)達國家人均糧食占有量為750kg發(fā)展中國家的人均糧食占有量為250kg450kg年中等的水平人均糧食占有量10/3/20225人均糧食占有量300kg年400kg年500kg年以上我國到2030年人口將至16億，人民生活水平應(yīng)達到小康中等水平，需要有6.47.2億噸糧食，即需從目前的4.9億噸凈增糧食1.52.3億噸，也就是到2030年要比目前的單產(chǎn)水平提高55%以上，而產(chǎn)品也要提高60%以上。目前，我國糧食生產(chǎn)水平基數(shù)已很高，在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)科技

3、水平上，單產(chǎn)增長舉步維艱。10/3/20226我國到2030年人口將至16億，人民生活水平應(yīng)達到小康中等我國糧食人均年占有量由1996年的414kg下降到2003年的333kg，低于世界人均400kg的糧食安全標準。10/3/20227我國糧食人均年占有量由1996年的414kg下降到2003年從全球看，聯(lián)合國糧農(nóng)組織2002年10月15日發(fā)表的報告指出，全世界有8.4 億人吃不飽飯，每天有 2.5萬人口直接或間接死于饑餓，其中23是兒童。 世界糧食安全狀況10/3/20228從全球看，聯(lián)合國糧農(nóng)組織2002年10月15日發(fā)表的報告指出世界人口的迅猛增加，尤其是發(fā)展中國家人口增加的壓力對農(nóng)業(yè)生

4、產(chǎn)、新品種的要求也愈來愈高。解決這一突出矛盾的根本出路在于依靠科學技術(shù)，保證世界農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。10/3/20229世界人口的迅猛增加，尤其是發(fā)展中國家人口增加的壓力對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一節(jié) 作物進化與遺傳改良一、作物品種的概念二、自然進化與人工進化三、遺傳改良在作物生產(chǎn)發(fā)展中的作用10/3/202210第一節(jié) 作物進化與遺傳改良一、作物品種的概念10/2/202一、作物品種的概念作物品種（variety）是人類在一定的生態(tài)條件和經(jīng)濟條件下，根據(jù)人類的需要所選育的某種作物的一定群體；這種群體具有相對穩(wěn)定性的遺傳特性，在生物學、形態(tài)學及經(jīng)濟性狀上的相對一致性，與同一作物的其他群體在特征、特性上有所區(qū)

5、別；這種群體在相應(yīng)地區(qū)和耕作條件下種植，在產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)等方面都能符合生產(chǎn)發(fā)展的需要。作物品種是人工進化的、人工選擇的，即育種的產(chǎn)物，是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。在植物分類學上，作物品種屬于一定的種及亞種，但不同于分類學上的變種。10/3/202211一、作物品種的概念10/2/202211英文術(shù)語variety兼具變種和品種的含義cultivar cultivated variety栽培品種的合成術(shù)語專指品種，以有別于變種品種的特點： （1）品種是經(jīng)濟上的類別，具有突出的、符合生產(chǎn)需要的經(jīng)濟性狀； （2）品種的利用具有時間性； （3）品種的利用具有區(qū)域性。品種與良種的區(qū)別：良種是品種的播種材料。

6、10/3/202212英文術(shù)語variety兼具變種和品種的含義cultivar 二、自然進化與人工進化現(xiàn)有的各種各樣植物都是從原始植物演變而來的；現(xiàn)有各種作物，屬于栽培植物，都是從野生植物演變而來的。這種演變發(fā)展的過程稱為進化過程。10/3/202213二、自然進化與人工進化現(xiàn)有的各種各樣植物都是從原始植物演變而變異自 然 界人工創(chuàng)造遺傳特性人工選擇新品種或物種所有生物的進化決定于三個基本因素即變異、遺傳和選擇遺傳變異是進化的內(nèi)因和基礎(chǔ)，選擇決定進化的發(fā)展方向10/3/202214變異自 然 界人工創(chuàng)造遺傳特性人工選擇新品種所有生物的進1. 變異 自然變異：自然突變、天然異交 人工創(chuàng)造變異：

7、（人工雜交；人工誘變；生物技術(shù)）2. 選擇自然選擇：有利于自身生存 適應(yīng)性 人工選擇：符合人類需要 經(jīng)濟性狀現(xiàn)代作物品種是在自然選擇基礎(chǔ)上人工選擇的產(chǎn)物10/3/2022151. 變異 10/2/202215野生植物漫長的自然選擇和人工選擇經(jīng)馴化成為作物從古老的原始地方品種經(jīng)不斷選育現(xiàn)代品種10/3/202216野生植物漫長的自然選擇和人工選擇經(jīng)馴化成為作物從古老的原始地作物育種實際上就是作物的人工進化，是適當利用自然進化的人工進化，其進程遠比自然進化為快。10/3/202217作物育種實際上就是作物的人工進化，是適當利用自然進化的人工進野生小麥栽培小麥野生稻栽培稻栽培大麥野生大麥10/3/2

8、02218野生小麥栽培小麥野生稻栽培稻栽培大麥野生大麥10/2/202野生棉栽培棉10/3/202219野生棉栽培棉10/2/202219新中國成立以來先后培育出41種作物的5000多個新品種、新組合我國農(nóng)作物品種更換了45次每更換一次增產(chǎn)10%30%三、遺傳改良在作物生產(chǎn)發(fā)展中的作用遺傳改良就是作物品種改良。在作物生產(chǎn)中，新品種的應(yīng)用、增施肥料、防治病蟲害和改善管理等方面，品種的作用最大。新品種的應(yīng)用在提高作物產(chǎn)量方面占40%。10/3/202220新中國成立以來先后培育出41種作物的5000多個新品種、新組水稻單季雙季高稈矮稈常規(guī)稻雜交稻品種改良已推廣雜交水稻累計達 2.33億 hm2增產(chǎn)

9、糧食達3000多億 kg矮稈種質(zhì)的鑒定及利用水稻矮腳南特水稻低腳烏尖小麥農(nóng)林10號第一次綠色革命10/3/202221水稻單季雙季高稈矮稈常規(guī)稻雜交稻品種改良已推廣雜交水稻累計達優(yōu)良品種是指在一定地區(qū)和耕作條件下能符合生產(chǎn)發(fā)展要求，并具有較高經(jīng)濟價值的品種。生產(chǎn)上所謂良種，應(yīng)包括具有優(yōu)良品種品質(zhì)和優(yōu)良播種品質(zhì)的雙重含義。優(yōu)良品種在發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用： 1. 提高單位面積產(chǎn)量 2. 改進產(chǎn)品品質(zhì)3. 保持穩(wěn)產(chǎn)性和產(chǎn)品品質(zhì)4. 擴大作物種植面積 5. 有利于耕作制度的改良、復(fù)種指數(shù)的提高、農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展及勞動生產(chǎn)率的提高 10/3/202222優(yōu)良品種是指在一定地區(qū)和耕作條件下能符合生產(chǎn)發(fā)展要

10、求，并具有第二節(jié) 作物育種學的發(fā)展10/3/202223第二節(jié) 作物育種學的發(fā)展10/2/202223作物育種學的概念：是研究選育及繁殖作物優(yōu)良品種的理論與方法的科學。基本任務(wù)：研究育種規(guī)律；培育新品種，實現(xiàn)品種良種化；繁育良種，實現(xiàn)種子標準化。性質(zhì)：人工進化的科學；綜合性的應(yīng)用學科；實踐性強。作物育種學與作物栽培學有著密切的聯(lián)系，是作物生產(chǎn)科學的兩個不可偏缺的主要學科。一、作物育種學的性質(zhì)和任務(wù)10/3/202224作物育種學的概念：是研究選育及繁殖作物優(yōu)良品種的理論與方法的二、作物育種學的主要內(nèi)容育種目標的制訂及實現(xiàn)目標的相應(yīng)策略；種質(zhì)資源的搜集、保存、研究評價、利用及創(chuàng)新；選擇的理論與方

11、法；人工創(chuàng)新變異的途徑、方法及技術(shù)；雜種優(yōu)勢利用的途徑與方法；目標性狀的遺傳、鑒定及選育方法；作物育種各階段的田間實驗技術(shù)；新品種的審定、推廣和種子生產(chǎn)。10/3/202225二、作物育種學的主要內(nèi)容育種目標的制訂及實現(xiàn)目標的相應(yīng)策略；三、常規(guī)育種的技術(shù)特點常規(guī)育種的主要任務(wù)（1）提高產(chǎn)量（2）改進品質(zhì)（3）增強抗逆性常規(guī)育種的特點（1）綜合多個優(yōu)良基因，同步改良農(nóng)作物的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性水平（2）盲目性較大（3）育種既是科學又是藝術(shù)10/3/202226三、常規(guī)育種的技術(shù)特點10/2/202226四、作物育種學的發(fā)展與分子育種的興起（一）作物育種學的發(fā)展1927 Hayes &Garber （

12、美）作物育種1935 Vavilov （蘇） 植物育種的科學基礎(chǔ)1942 Hayes&Immer（美） 植物育種方法1960 Allard（美） 作物育種原理1936 王綬（中） 中國作物育種學1948 沈?qū)W年（中） 作物育種學泛論1976 蔡旭 （中） 植物遺傳育種學1981 西北農(nóng)學院 作物育種學10/3/202227四、作物育種學的發(fā)展與分子育種的興起（一）作物育種學的發(fā)展1育種目標要求不斷提高種質(zhì)資源工作得到廣泛的重視測試手段逐步完善開拓育種的新途徑和新技術(shù)現(xiàn)代作物育種的發(fā)展動向增產(chǎn)潛力、抗耐性、適應(yīng)性、產(chǎn)品品質(zhì)、適應(yīng)機械操作搜集、保存、研究評價、利用及創(chuàng)新目標性狀進行微量、快速、精確

13、的鑒定方法人工誘變育種、倍性育種遠緣雜交育種、細胞工程染色體工程、基因工程10/3/202228育種目標要求種質(zhì)資源工作測試手段開拓育種的新現(xiàn)代作物育種增產(chǎn)（二）分子育種的興起1953年 WatsonCrick發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)，分子生物學的新時代。1973年 Berg DNA重組成功，生物技術(shù)和生物工程階段；定向改造生物的新階段。植物基因工程在育種上應(yīng)用最重要的突破是在抗逆性育種方面。Beachy 研究組將TMV外殼蛋白基因引入煙草，轉(zhuǎn)基因抗性育種。10/3/202229（二）分子育種的興起1953年 WatsonCrick發(fā)現(xiàn)蘇云金芽孢桿菌的Bt殺蟲晶體蛋白基因轉(zhuǎn)基因抗蟲

14、品種對棉鈴蟲、玉米螟等害蟲表現(xiàn)出高水平的防治效果在植物抗蟲性方面棉花、玉米馬鈴薯等和常規(guī)的育種技術(shù)相比，基因工程有三大顯著的優(yōu)點1源于生物的有利基因在人、動物、植物、微生物四大系統(tǒng)內(nèi)可進行隨機交換2可以獲得生物的定向變異3是使個別目的基因轉(zhuǎn)移的技術(shù)10/3/202230蘇云金芽孢桿菌的轉(zhuǎn)基因抗蟲品種對棉鈴蟲、玉米螟在植物棉花、玉第三節(jié) 作物育種的成就與展望10/3/202231第三節(jié) 作物育種的成就與展望10/2/202231一、近代育種的成就主要表現(xiàn)在以下四個方面（一）新品種的選育與推廣（二）種質(zhì)資源的收集、保存和創(chuàng)新（三）育種新方法及技術(shù)研制和利用（四）目標性狀的選育方面二、作物育種工作的展