作物育种学刘裕强第四章 引种与选择育种

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1、第四章第四章 引种与选择育种引种与选择育种 一、引种和驯化的概念：一、引种和驯化的概念：1 1、广义的引种广义的引种：指从外地或外国引进新植物、新作物、新品种、品系以及供研究用的各种遗传资源材料。生产上的引种生产上的引种：从外地引进作物新品种，通过适应性试验直接在本地推广种植。2 2、驯化：驯化：人类对植物适应新的地理环境能力的利用和改造。第一节第一节 引种和驯化引种和驯化“引种和驯化的关系引种和驯化的关系”引种是驯化的前提，没有引种，便无所谓驯化引种是驯化的前提，没有引种，便无所谓驯化;驯化是引种的驯化是引种的客观需要客观需要,没有驯化没有驯化,引种便不能彻底完成使命。引种和驯化引种便不能彻

2、底完成使命。引种和驯化既有联系又有区别，是一个整体的两个方面。既有联系又有区别，是一个整体的两个方面。1 1、引进适宜栽培的作物，丰富了我国的作物种类、引进适宜栽培的作物，丰富了我国的作物种类及种质资源类型。及种质资源类型。目前我国的主要栽培植物大约有目前我国的主要栽培植物大约有600种，大约有近种，大约有近300种原产我国，另一半，种原产我国，另一半，即约即约300多种是陆续从国外引进的；我国现有栽培蔬菜约多种是陆续从国外引进的；我国现有栽培蔬菜约209种，原产于我国种，原产于我国只有只有41种。苹果、葡萄、甜橙、番木瓜、芒果、石榴、核桃、香蕉、菠萝、种。苹果、葡萄、甜橙、番木瓜、芒果、石榴

3、、核桃、香蕉、菠萝、草莓、甘薯、马铃薯、蚕豆、黄瓜、番茄、向日葵、可可、咖啡、烟等都是草莓、甘薯、马铃薯、蚕豆、黄瓜、番茄、向日葵、可可、咖啡、烟等都是因为历史上的国外引种。因为历史上的国外引种。2 2、引进综合性状好、引进综合性状好,适应性强的作物优良品种适应性强的作物优良品种,经试验示范后，可在生产中直接利用，有效地提经试验示范后，可在生产中直接利用，有效地提高我国的作物产量和品质，并能迅速产生经济效高我国的作物产量和品质，并能迅速产生经济效益。益。二、引种的意义：二、引种的意义：(一一)引种的气候相似性原理引种的气候相似性原理理论要点理论要点:原产地区与引进地区之间，影响作物生产的主要因

4、素，应尽可能相似，以保证品种互相引种成功的可能性。二、引种的基本原理二、引种的基本原理1 1、一般来说，生态条件相似的地区引入品种是易于成功的。、一般来说，生态条件相似的地区引入品种是易于成功的。生态条件：生态条件：是指与作物品种形成及生长发育有密切关系的环境条件。生态条件可以分为若干类生态因子，如气候生态因子、土壤生态因子等。2、在相同生态型之间相互引种比较容易成功，不同生态型在相同生态型之间相互引种比较容易成功，不同生态型 之间相互引种有一定的困难。之间相互引种有一定的困难。生态型是生态型是指在同一物种变种范围内，在生物学特性、形态特征等方面均与当地的主要生态条件相适应，遗传结构也基本相似

5、的作物类型。作物生态型按生态条件可分为气候生态型、土壤生态型和共栖生态型。如籼稻、粳稻。(二二)引种的生态条件和生态型相似性原理引种的生态条件和生态型相似性原理三、影响引种成功的因素三、影响引种成功的因素(一一)温度温度:一般来说，温度升高能促进生长发育，提早成熟；一般来说，温度升高能促进生长发育，提早成熟；温度降低，会延长生育期。小麦温度降低，会延长生育期。小麦(二二)光照光照:植物对光照长短和强弱反应有的比较敏感，有的比植物对光照长短和强弱反应有的比较敏感，有的比 较迟钝。较迟钝。(三三)纬度纬度:在纬度相同或相近地区间的引种，易获成功在纬度相同或相近地区间的引种，易获成功.(四四)海拔海

6、拔：海拔每升高：海拔每升高100m100m，日平均气温要降低，日平均气温要降低0.60.6，因此，因此,同一纬度不同海拔高度地区引种要注意温度生态因子。同一纬度不同海拔高度地区引种要注意温度生态因子。(五五)栽培水平、耕作制度、土壤情况栽培水平、耕作制度、土壤情况:引入品种的原栽培、耕引入品种的原栽培、耕 作、土壤等情况与引入地区相似时，容易成功。作、土壤等情况与引入地区相似时，容易成功。(六六)植物的发育特性植物的发育特性:(六六)植物的发育特性植物的发育特性:在植物的发育过程中，存在着对温度、日 照反应不同的发育阶段，即感温(春化)阶段和感光阶段。1、感温阶段感温阶段:植物要求有一定温度、

7、水分、空气、营养物质等条件的总体作用。其中，温度条件起着主导作用。根据植物通过感温阶段所需温度和时间不同，可将其分为四种类型。(1)冬性类：05、3070d；(2)半冬性类：315、2030d；(3)春性：520、315 d；(4)喜温类：2030、57 d。(1)(1)长日照作物：长日照作物：这类作物在通过感光阶段时，要求日照时间在12 h以上，而且光照连续时间越长，就越能迅速通过感光阶段,使抽穗、开花时间提早。当日照时间在12 h以下时，就不能通过感光阶段，导致抽穗开花时间推迟，甚至不能抽穗成熟。(2)(2)短日照作物：短日照作物：这类作物要求在12 h以下的日照日照时间越短，黑暗时间越长

8、，感光阶段通过就越快，它们的抽穗开花期也就越早，而在长日照条件下，则不能通过感光阶段。(3)(3)中间性作物：中间性作物：对日照长短要求不严格，反应不敏感，日照长短对抽穗开花影响不明显。根据作物对光照长度的要求不同，可分为三种类型：根据作物对光照长度的要求不同，可分为三种类型：2 2、感光阶段：通过感温阶段后，作物就会立刻进入感光、感光阶段：通过感温阶段后，作物就会立刻进入感光阶段，在此阶段光照和黑暗条件起着主导和决定性作用。阶段，在此阶段光照和黑暗条件起着主导和决定性作用。1 1、原产高纬度地区的品种引到低纬度地区种植、原产高纬度地区的品种引到低纬度地区种植2 2、原产低纬度地区的品种引至高

9、纬度地区种植、原产低纬度地区的品种引至高纬度地区种植3 3、高海拔地区的冬作物品种引到平原地区种植、高海拔地区的冬作物品种引到平原地区种植 平原地区平原地区冬作物冬作物品种引到高海拔地区种植品种引到高海拔地区种植4 4、冬播区的春性品种引到春播区作春播、冬播区的春性品种引到春播区作春播长江流域蚕豆长江流域蚕豆-西藏春播（日照强西藏春播（日照强 早早 粒重增加）粒重增加）春播区的春性品种引到冬播区作冬播春播区的春性品种引到冬播区作冬播 （光照不足、迟熟、（光照不足、迟熟、冻害）冻害）(一一)低温长日性作物的引种规律低温长日性作物的引种规律四、作物引种后的生长变化规律四、作物引种后的生长变化规律

10、1 1、原产高纬度地区品种引到低纬度地区种植、原产高纬度地区品种引到低纬度地区种植2 2、原产低纬度地区品种引至高纬度地区种植、原产低纬度地区品种引至高纬度地区种植3 3、高海拔地区的品种引到平原地区种植、高海拔地区的品种引到平原地区种植4 4、平原地区的品种引到高海拔地区种植、平原地区的品种引到高海拔地区种植（二）高温短日性作物的引种规律（二）高温短日性作物的引种规律 五、引种的基本步骤五、引种的基本步骤 引种计划的制定和引种材料收集引种计划的制定和引种材料收集引种材料的检疫引种材料的检疫引种材料的试验鉴定和评价引种材料的试验鉴定和评价 (一一)引种计划的制定和引种材料收集引种计划的制定和引

11、种材料收集引入品种材料时，首先从生育期上估计哪引入品种材料时，首先从生育期上估计哪些品种类型能适应本地自然条件和生产要些品种类型能适应本地自然条件和生产要求，然后确定从哪些地区引种和引入哪些求，然后确定从哪些地区引种和引入哪些品种。品种。(二二)引种材料的检疫引种材料的检疫引种往往是传播病、虫、草害的一个主要途径。如棉花的枯、引种往往是传播病、虫、草害的一个主要途径。如棉花的枯、黄萎病都是随国外的引种传入的，此外还有甘薯的茎线虫病黄萎病都是随国外的引种传入的，此外还有甘薯的茎线虫病和根腐病。因此，对引入材料要严格检疫，及时清除杂草杂和根腐病。因此，对引入材料要严格检疫，及时清除杂草杂物。物。1

12、 1观察试验观察试验：将引入的少量种子与当地推广的优：将引入的少量种子与当地推广的优良品种进行比较。良品种进行比较。2 2品种比较试验和区域试验品种比较试验和区域试验：对于在观察试验中：对于在观察试验中获得初步肯定的品种进行试验。获得初步肯定的品种进行试验。3 3栽培试验栽培试验：对已确定引入的品种进行栽培试验：对已确定引入的品种进行栽培试验(三三)引种材料的试验鉴定和评价引种材料的试验鉴定和评价 六、引种实践六、引种实践 (一一)水稻引种：水稻引种：由南向北引种时，选择早稻早熟品种、中熟品种 或对短日照品种反应迟钝的品种比较容易成功。北方水稻引至南方时，因遇高温和短日照，使发育加快，抽穗期提

13、早，生育期缩短，导致减产。宜引晚熟品种，但一般不能进行引种生产。将北方的冬小麦引至南方，由于气温偏高日照将北方的冬小麦引至南方，由于气温偏高日照变短，往往不能顺利完成感温阶段，导致成熟变短，往往不能顺利完成感温阶段，导致成熟期延长，甚至不能抽穗结实期延长，甚至不能抽穗结实 。将南方的弱冬性小麦品种引种到华北地区，因将南方的弱冬性小麦品种引种到华北地区，因越冬前就通过了感温阶段，抗寒性降低，易发越冬前就通过了感温阶段，抗寒性降低，易发生冻害，不能安全过冬。生冻害，不能安全过冬。北方的春小麦品种的感温阶段短，且要求范围北方的春小麦品种的感温阶段短，且要求范围较宽，适应性强。把它向南引至广东、海南岛

14、较宽，适应性强。把它向南引至广东、海南岛和西藏高原等地，均获得了成功。和西藏高原等地，均获得了成功。(二二)小麦引种小麦引种 南方大豆引至北方，由于日照增长而延迟开南方大豆引至北方，由于日照增长而延迟开花，但能正常成熟，所以饲料大豆南种北引易花，但能正常成熟，所以饲料大豆南种北引易成功。北方大豆引至南方，由于日照缩短而促成功。北方大豆引至南方，由于日照缩短而促其生长发育加快，植株变小，成熟提早，产量其生长发育加快，植株变小，成熟提早，产量降低，引种价值不大。降低，引种价值不大。玉米、高粱、麻类作物均属短日性作物，它玉米、高粱、麻类作物均属短日性作物，它们引种规律同水稻、大豆。们引种规律同水稻、

15、大豆。(三三)大豆引种大豆引种 七、植物驯化的原理和方法七、植物驯化的原理和方法 (一一)风土驯化学说及驯化方法风土驯化学说及驯化方法 1 1、基本原理基本原理:生物体与其赖以生存的环境之间存在着对生物体与其赖以生存的环境之间存在着对 立统一的关系，其核心立统一的关系，其核心内容内容是改造植物的遗传保守特性，是改造植物的遗传保守特性，使其适应新的环境。使其适应新的环境。2 2、具体做法具体做法:选用植物遗传不稳定、最易动摇的材料作为风土驯选用植物遗传不稳定、最易动摇的材料作为风土驯化材料，化材料，采用采用逐步迁移办法逐步迁移办法,使其达到驯化的效果。使其达到驯化的效果。(二二)其他植物引种驯化

16、理论和驯化方法其他植物引种驯化理论和驯化方法 “生态因子季节节律同步论生态因子季节节律同步论”；“顺应与改造相结合顺应与改造相结合”理论；理论；“直播育苗、循序渐进、顺应自然、改造本性直播育苗、循序渐进、顺应自然、改造本性”的方法；的方法；地理生态生物学特性综合分析法地理生态生物学特性综合分析法”；“生境因子分析法生境因子分析法”等。等。第二节第二节 选择育种选择育种 选择育种（选择育种（breeding by selection）:是指对现有品种群体中出是指对现有品种群体中出现的现的自然变异自然变异进行性状鉴定、选择并通过品系比较试验、区进行性状鉴定、选择并通过品系比较试验、区域试验和生产试

17、验培育农作物新品种的育种途径。选择育种域试验和生产试验培育农作物新品种的育种途径。选择育种又称系统育种（又称系统育种（pedigree breeding method）；对典型的自花）；对典型的自花授粉作物又可称为纯系育种（授粉作物又可称为纯系育种（pure line breeding）。选育的）。选育的要点是：要点是：根据既定的育种目标，从现有品种群体中选择优良根据既定的育种目标，从现有品种群体中选择优良个体，实现优中选优和连续选优。这是作物育种中最基本的，个体，实现优中选优和连续选优。这是作物育种中最基本的，简易、快速而有效的途径简易、快速而有效的途径。自然变异自然变异优中选优优中选优培育

18、新品种培育新品种(一一)作物品种自然变异现象和纯系学说作物品种自然变异现象和纯系学说 一、选择育种的基本原理一、选择育种的基本原理作物品种在一定的时间内具有相对的稳定性。但随作物品种在一定的时间内具有相对的稳定性。但随着外界环境条件的不断变化而产生的突变着外界环境条件的不断变化而产生的突变(包括碱包括碱基替换、颠换或内源转座子跳跃而导致的碱基重排基替换、颠换或内源转座子跳跃而导致的碱基重排)或自然杂交等原因，不断地出现自然变异。因此，或自然杂交等原因，不断地出现自然变异。因此，品种的稳定性是相对的品种的稳定性是相对的。纯系学说的主要内容：纯系学说的主要内容：1 1、在自花授粉作物原始品种群体中

19、、在自花授粉作物原始品种群体中(各纯系的混合群体各纯系的混合群体)，通过单株选择繁殖，通过单株选择繁殖，可以分离出若干个不同的纯系，并且这样的选择是有效的。可以分离出若干个不同的纯系，并且这样的选择是有效的。2 2、从同一纯系内继续选择是无效的，因为同一纯系的不同个体的基因型是相同、从同一纯系内继续选择是无效的，因为同一纯系的不同个体的基因型是相同的，它们之间的差异由环境因素所引起的，是不能稳定遗传的。的，它们之间的差异由环境因素所引起的，是不能稳定遗传的。能遗传能遗传不能稳定遗传遗传不能稳定遗传遗传纯系学说纯系学说1 1、自然异交引起的基因重组。、自然异交引起的基因重组。2 2、在自然环境条

20、件下，引起作物基因型发生、在自然环境条件下，引起作物基因型发生 改变，产生变异。改变，产生变异。3 3、新育成品种群体中的变异。、新育成品种群体中的变异。(二二)作物品种自然变异的原因作物品种自然变异的原因二、选择育种的方法及程序二、选择育种的方法及程序1 1、系统选择育种；、系统选择育种；2 2、混合选择育种；、混合选择育种；3 3、混合选择育种方法的拓展、混合选择育种方法的拓展 集团混合选择育种集团混合选择育种改良混合选择改良混合选择（一）系统选择育种（一）系统选择育种株行比较实验株行比较实验原始品种群体原始品种群体品系比较实验品系比较实验区域实验区域实验种子田种子田生产实验生产实验大面积

21、推广大面积推广各株种子分别种植成行（系），以原品种为对照行，选择优良株行（系）各株种子分别种植成行（系），以原品种为对照行，选择优良株行（系）当选的各株行（系）的种子分别脱粒当选的各株行（系）的种子分别脱粒当选的各单株的种子分别脱粒当选的各单株的种子分别脱粒选择优良单株，选择优良单株，各系种子分别种于小区，设对照小区，进行有重复的实验，各系种子分别种于小区，设对照小区，进行有重复的实验，选择优系选择优系当选品系的种子当选品系的种子各系同时进行区试，试种和繁殖各系同时进行区试，试种和繁殖经审定合格的品系成为品种经审定合格的品系成为品种图图4-1 4-1 纯系（系统）育种程序纯系（系统）育种程序纯

22、系育种或称系统育种，是通过个体选择，株行试验和品系比较试验到新品纯系育种或称系统育种，是通过个体选择，株行试验和品系比较试验到新品种育成一系列过程种育成一系列过程（二）混合选择育种（二）混合选择育种原始品种群体原始品种群体经混选群体经混选群体繁繁 殖殖选择优良而一致的个体，混合脱粒选择优良而一致的个体，混合脱粒经混选混合脱粒的种子经混选混合脱粒的种子经混选的改良群体经混选的改良群体与原品种比较试验与原品种比较试验经比较确比原品种优越的混选群体的种子经比较确比原品种优越的混选群体的种子所繁殖的优质种子所繁殖的优质种子原始品种群体原始品种群体大面积推广大面积推广混合选择育种程序混合选择育种程序1

23、1、集团混合选择育种程序、集团混合选择育种程序 经比较表现优良的集团种子经比较表现优良的集团种子原始品种群体原始品种群体原品种原品种集团集团2 2繁殖种子繁殖种子集团集团1 1集团集团3 3大面积推广大面积推广所繁殖的优质种子所繁殖的优质种子各集团与原品种的比较试验各集团与原品种的比较试验经分别混合选择的不同类型的种子经分别混合选择的不同类型的种子按类型分别混合选择、分别脱粒按类型分别混合选择、分别脱粒集团混合选择育种程序集团混合选择育种程序（三）混合选择育种的拓展（三）混合选择育种的拓展2 2、改良混合选择育种、改良混合选择育种 原品种群体原品种群体个体选择、分别脱粒个体选择、分别脱粒当选个

24、体的种子当选个体的种子系行种植鉴定系行种植鉴定分系鉴定分系鉴定经鉴定合格的各系经鉴定合格的各系分别收获混合脱粒分别收获混合脱粒改良群体与原品种比较试验改良群体与原品种比较试验表现较优越的群体收获脱粒表现较优越的群体收获脱粒原品种原品种改良群体改良群体繁殖推广繁殖推广改良混合选择育种程序改良混合选择育种程序三、目标性状的鉴定评价三、目标性状的鉴定评价1.直接鉴定和间接鉴定直接鉴定和间接鉴定 直接鉴定就是对被鉴定的性状直接进行鉴定。直接鉴定就是对被鉴定的性状直接进行鉴定。但对一些生理生化特性往往不易进行直接鉴定或鉴定但对一些生理生化特性往往不易进行直接鉴定或鉴定方法较麻烦，可根据与目标性状有高度相

25、关的性状表方法较麻烦，可根据与目标性状有高度相关的性状表现来鉴定该目标性状。如抗旱、耐寒现来鉴定该目标性状。如抗旱、耐寒 田间鉴定就是将试验材料种于大田，进行各种性状的直接鉴田间鉴定就是将试验材料种于大田，进行各种性状的直接鉴定。如利用自然田间条件对作物的抗虫性进行鉴定，又如作定。如利用自然田间条件对作物的抗虫性进行鉴定，又如作物种子纯度的大田鉴定。物种子纯度的大田鉴定。但品质性状及一些生理生化指标则但品质性状及一些生理生化指标则需要在实验室内进行需要在实验室内进行。如利用改良聚丙烯酰胺凝胶电泳法测。如利用改良聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定大豆种子贮藏蛋白的含量、定大豆种子贮藏蛋白的含量、DNADN

26、A指纹鉴定玉米杂交种纯度、指纹鉴定玉米杂交种纯度、电导率法鉴定黄瓜品种的耐热性等都需要在实验室进行。田电导率法鉴定黄瓜品种的耐热性等都需要在实验室进行。田间鉴定和实验室鉴定各有优缺点，有些性状需要田间鉴定与间鉴定和实验室鉴定各有优缺点，有些性状需要田间鉴定与实验室鉴定结合进行。实验室鉴定结合进行。2.2.田间鉴定和实验室鉴定田间鉴定和实验室鉴定3.3.自然鉴定和诱发鉴定自然鉴定和诱发鉴定对生物胁迫和非生物胁迫的抗（耐）性，如在试验田里经常对生物胁迫和非生物胁迫的抗（耐）性，如在试验田里经常反复出现，则可就地直接鉴定试验材料的抗（耐）性；否则，反复出现，则可就地直接鉴定试验材料的抗（耐）性；否则

27、，就必须人工创造诱发条件，如人工造成干旱、水涝、冷冻、就必须人工创造诱发条件，如人工造成干旱、水涝、冷冻、病虫害等条件，进行抗旱性、抗淹性、抗寒性、抗病性、抗病虫害等条件，进行抗旱性、抗淹性、抗寒性、抗病性、抗虫性等诱发鉴定。在诱发鉴定时，要注意创造合适的诱发条虫性等诱发鉴定。在诱发鉴定时，要注意创造合适的诱发条件。若条件过严，则所有材料都严重受害；若条件过宽，所件。若条件过严，则所有材料都严重受害；若条件过宽，所有材料受害程度偏低。在这两种情况下，抗耐性鉴定结果都有材料受害程度偏低。在这两种情况下，抗耐性鉴定结果都出现偏差。所以，诱发条件的危害程度要适度。出现偏差。所以，诱发条件的危害程度要

28、适度。一般来说，试验材料在当地条件下进行鉴定，但有时还得借一般来说，试验材料在当地条件下进行鉴定，但有时还得借助于异地条件。如病虫害在当地年份间或田块间有较大差异，助于异地条件。如病虫害在当地年份间或田块间有较大差异，而且在当地又不易或不便人工诱发，则可以将试验材料送到而且在当地又不易或不便人工诱发，则可以将试验材料送到病虫害经常发生的地区进行异地鉴定。病虫害经常发生的地区进行异地鉴定。以加代为主要目的的异地繁殖（如冬繁、夏繁和秋繁），也以加代为主要目的的异地繁殖（如冬繁、夏繁和秋繁），也提供了异地鉴定的良好条件，特别是鉴定育种材料对温光反提供了异地鉴定的良好条件，特别是鉴定育种材料对温光反应为主的适应性，在不同海拔或不同纬度地区下进行生态试应为主的适应性，在不同海拔或不同纬度地区下进行生态试验，是异地鉴定的一种有效方式。验，是异地鉴定的一种有效方式。4.4.当地鉴定和异地鉴定当地鉴定和异地鉴定