作物育种学
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spContent=人类对粮食油料纤维等产品的需求催生了年轻的作物育种学。它是研究选育和繁殖栽培植物优良品种的科学。本课程主要讲解作物育种的基本原理和方法,按育种进程和创造遗传变异的途径介绍育种目标,种质资源,育种方法,性状鉴定、适应性评价以及种子生产技术。
—— 课程团队
课程概述

作物育种学是研究选育和繁殖作物优良品种的理论与方法的科学,是具有深厚生命科学和数理科学基础的应用科学,它支撑着一个新兴的种子产业;种子产业也推动着作物育种科学的快速发展。作物育种的理论和方法有共性,各种作物的育种又有其个性。作物育种学I课程主要讲解共性的育种理论和方法,包括种质资源,育种目标,利用和创造各种遗传变异进行育种的途径和方法,群体改良,各种生物技术在作物育种中的应用,以及作物育种的试验技术。

授课目标
通过本课程的教学,使学生掌握作物育种的基本原理、基本方法和基本技术。内容涵盖育种基础,遗传资源研究,遗传变异创造,性状鉴定选择,适应性评价以及品种审定登记和原种种子生产技术。
课程大纲

绪论

第一节  作物进化与遗传改良

一、作物品种的概念

二、自然进化与人工进化

三、遗传改良在作物生产发展中的作用

第二节  作物育种学的发展

一、作物育种学的性质和任务

二、作物育种学的主要内容

三、常规育种的技术特点

四、作物育种学的发展与分子育种的兴起

第三节  作物育种的成就与展望

一、近代育种的成就

二、作物育种工作的展望

 

习题:作物育种的基本原理;作物品种的概念。

本章重点是作物育种学的性质和任务及作物品种的概念。难点是对四种品种类型和群体品种中自由授粉品种、综合品种、人工合成品种和多系品种的正确理解。

本章教学要求:

“了解”:作物育种对国民经济的意义,作物育种学的发展过程,近代育种的成就和展望。

“理解”:作物育种的实质;作物育种学的性质、基本任务和主要研究内容。

“掌握”:作物品种的概念。

 

第一章  作物的繁殖方式及品种类型

第一节  作物的繁殖方式

一、有性繁殖

二、无性繁殖

第二节  自交和异交的遗传效应

一、自交的遗传效应

二、异交的遗传效应

第三节  作物的品种类型及其特点

一、作物的品种类型

二、各类品种的育种特点

 

习题:有利于异花授粉的花器构造和开花习性;自交和异交的遗传效应;品种有哪些类型。

本章重点是作物繁殖方式与品种类型的关系,难点是各类品种的育种特点。

本章教学要求:

“了解”:花器构造和开花习性与作物的授粉方式的联系,自交和异交的遗传效应。

“理解”:作物授粉方式与品种类型的联系,作物品种类型及其育种特点。

“掌握”:作物天然异交率的测定方法,4种类型品种的含义及育种特点。

 

第二章  种质资源

第一节  种质资源在育种上的重要性

一、种质资源是现代育种的物质基础

二、稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用

三、新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源

四、种质资源是生物学理论研究的重要基础材料

第二节  作物起源中心学说及其发展

一、瓦维洛夫的起源中心学说

二、Harlan的有关作物起源的观点

第三节  种质资源的研究与利用

一、种质资源的类别及特点

二、种质资源的收集与保存

三、种质资源的研究与利用

第四节  电子计算机在种质资源管理中的应用

一、国内外植物种质资源数据库概况

二、种质资源数据库的目标与功能

三、种质资源数据库的建立

 

习题:种质资源的类别及特点。Vavilov起源中心学说的内容及意义。种质资源研究的主要工作内容与鉴定方法。

本章重点是作物种质资源的概念、种质资源的类别和特点、种质资源的保存、鉴定研究和利用。难点是作物起源中心学说

本章教学要求:

“了解”:种质资源在育种上的重要性;电子计算机在种质资源管理中的应用。

“理解”:作物起源中心学说及其发展

“掌握”:种质资源的概念、种质资源的类别和特点、种质资源的收集、保存、鉴定、研究和利用。

 

第三章  育种目标

第一节  现代农业对作物品种的要求

一、高产

二、稳产

三、优质

四、适应机械化

第二节  制定作物育种目标的原则

第三节  作物育种的主要目标

一、高产

二、优质

三、稳产

四、生育期适宜

五、适应机械化需要

 

习题:现代农业对作物品种有哪些基本要求?制订育种目标的原则。怎样才能正确地制订出切实可行的育种目标?

本章重点是如何根据实际情况制订出切实可行的育种目标。难点是对制订育种目标原则的恰当把握。

本章教学要求:

“了解”:育种目标、生物产量、经济产量、收获指数、株型育种、高光效育种的概念。

“理解”:制订育种目标的意义和原则。

“掌握”:制订作物育种目标的4大原则,现代作物育种的主要目标。

 

第四章  引种和选择育种

第一节  引种和驯化

一、引种的意义

二、引种的基本原理

三、影响引种成功的因素

四、作物的不同类型引种后的生长变化规律

五、引种的基本步骤

六、引种实践

七、植物驯化的原理和方法

第二节  选择育种

一、选择育种的基本原理

二、性状鉴定与选择

三、选择育种的程序

 

习题:引种的基本原理、一般规律和程序。

本章重点是引种的一般规律及方法。难点是驯化的原理与方法

本章教学要求:

“了解”:引种驯化的概念、意义,植物驯化的基本原理和方法。

“理解”:影响引种成功的因素,作物不同类型品种引种后的生长变化规律。

“掌握”:引种的一般规律及方法。选择育种的基本原理和基本程序。

 

第五章  杂交育种

第一节  杂交育种的意义

第二节  杂交亲本的选配

第三节  杂交技术与杂交方式

一、杂交技术

二、杂交方式

第四节  杂种后代的选择

一、系谱法

二、混合法

三、衍生系统法

四、单籽传法

第五节  杂交育种程序

一、原始材料圃和亲本圃

二、选种圃

三、鉴定圃

四、品种比较试验

五、生产试验和多点试验

 

习题:杂交育种亲本选配的一般原则和杂种后代的处理方法。

本章重点是亲本选配的一般原则和杂种后代的处理方法。难点是杂种后代的处理方法。

本章教学要求:

“了解”:杂交育种的意义,杂交技术和杂交方式。

“理解”:杂交育种亲本选配的一般原则,不同杂交方式对后代遗传组成的影响。

“掌握”:亲本选配的一般原则和杂种后代的处理方法。

 

第六章  回交育种

第一节  回交育种的意义及遗传效应

第二节  回交育种方法

一、亲本的选择

二、回交后代的选择

三、回交的次数

四、回交所需的植株数

五、修饰回交育种方法

第三节  回交育种的特点及其应用价值

一、回交育种法的遗传特性

二、回交育种的其它用途

 

习题:回交育种的用途和局限性。选择轮回亲本和非轮回亲本要注意的事项。

本章重点是如何正确利用回交方法获得期望的后代。难点是回交过程中对期望基因型植株的鉴别。

本章教学要求:

“了解”:回交育种的意义、用途、局限性,轮回亲本和非轮回亲本的选择标准。

“理解”:回交育种的遗传效应。回交育种的特点。

“掌握”:运用回交方法转移一个显性单基因(或隐性单基因)到轮回亲本中并要求非轮回亲本遗传物质少于2%的回交育种程序

 

第七章  诱变育种

第一节  诱变育种的成绩及特点

一、  植物辐射诱变育种的主要成就

二、  诱变育种的特点

第二节  常用的物理诱变剂及其处理方法

一、  物理诱变剂的类别与性质

二、  物理诱变剂的处理方法

第三节  化学诱变剂及其处理方法

一、  化学诱变剂的类别与性质

二、  化学诱变剂的处理方法

第四节  诱变育种程序

、处理材料的选择

、诱变剂量的选择

、处理群体的大小

四、后代种植和选择方法

第五节  诱变育种的发展

一、  理化诱变剂的特异性

二、  诱变剂的复合处理

三、  诱变育种存在的问题及对策

 

习题:主要理化诱变剂的种类、性质和诱变原理。诱变的方法和诱变后代选择方法。

本章重点是物理诱变、化学诱变的处理方法和诱变后代植株选育技术。难点是诱变育种的诱变机理。

本章教学要求:

“了解”:诱变育种的意义、用途和局限性,以及改进诱变育种存在问题的对策。

“理解”:诱变育种的遗传机理。诱变育种的特点和适用范围。

“掌握”:诱变剂处理方法和诱变后代选择方法和程序

 

第八章  远缘杂交育种

第一节  远缘杂交育种的重要性

一、  培育新品种和种植系

二、  创造新作物类型

三、  创造异染色体系

四、  诱导单倍体

五、  利用杂种优势

六、  研究生物的进化

第二节  远缘杂交的困难及其克服的方法

、杂交不亲和性及其克服方法

、杂种夭亡、不育及克服的方法

、杂种后代的分离

第三节  远缘杂交育种的其他策略

一、  品系间杂交技术

二、  外源染色体导入

三、  染色体片段的转移技术

四、  体细胞杂交技术的应用

五、  外源DNA直接导入

 

习题:远缘杂交的概念、意义和作用。远缘杂交的困难及其克服的方法。

本章重点是远缘杂交不亲和、杂种夭亡、不育的克服方法。难点是远缘杂种后代分离的控制灵活的选择方法。

本章教学要求:

“了解”:远缘杂交育种的重要性,远缘杂交存在的困难及其克服的方法。

“理解”:远缘杂交不亲和、杂种夭亡、不育的遗传和生理原因。远缘杂交变育种的其他策略。

“掌握”:远缘杂交不亲和、杂种夭亡、杂种不育的克服方法。远缘杂种后代分离控制和灵活选择的方法。

 

第九章  倍性育种

第一节  多倍体育种

、多倍体的种类、起源及特点

二、人工诱导产生多倍体的途径

三、多倍体育种

第二节  单倍体育种

、单倍体产生的途径

二、单倍体的鉴定

三、单倍体在育种上的应用价值

四、单倍体育种的主要步骤

五、单倍体育种成就

 

习题:多倍体、单倍体概念和种类;多倍体植物的特点;人工诱导多倍体和单倍体的主要途径和方法。

本章重点是人工诱导多倍体和单倍体的主要途径和方法。难点是诱导剂量的掌握和处理后代的鉴定和选择。

本章教学要求:

“了解”:多倍体育种的意义及应用现状,单倍体在育种上的应用价值及成就。

“理解”:多倍体植物的特点,单倍体育种的优缺点

“掌握”:多倍体、单倍体概念和种类;多倍体和单倍体的鉴定方法;人工诱导多倍体和单倍体的主要途径和方法。

 

第十章  杂种优势利用

第一节  杂种优势利用的简史与现状

一、杂种优势利用的简史

二、农作物杂种优势利用的现状

第二节  杂种优势的表现特性

一、杂种优势的普遍性

二、杂种优势表现的复杂多样性

三、杂种优势的度量

四、F2及其以后世代杂种优势的衰退

第三节  杂种优势表现的遗传基础

一、杂种优势表现的遗传机理假说

二、杂种优势遗传机理假说的评价

第四节  杂种品种的选育程序

一、杂种优势利用的基本条件

二、亲本选配

三、配合力及其测定

四、杂种品种的亲本选配原则

五、杂种品种的类别

第五节  利用作物杂种优势的方法

一、人工去雄生产杂种种子

二、利用标志性状生产杂种种子

三、化学杀雄生产杂种种子

四、利用自交不亲和性生产杂种种子

五、F2剩余杂种优势的利用

六、雄性不育性的利用

 

习题:杂种优势,特殊配合力,测交种,测验种,一环系,二环系。杂种优势利用的基本条件。杂种优势利用的途径及其特点。杂种优势表现的特点。

本章重点是杂种优势的概念和度量方法、利用杂种优势的途径、杂种一代制种技术。难点是杂种优势形成的遗传机理和生理生化机理。

本章教学要求:

“了解”:杂种优势利用的简史与现状,杂种优势表现特性,杂种优势表现的遗传基础。

“理解”:杂种优势生产的遗传基础,自交系改良的方法

“掌握”:杂种优势的概念和度量方法,自交系的选育和改良,配合力的概念和配合力的测定方法,杂种优势利用的基本条件。利用杂种优势的途径、杂交制种技术。

 

第十一章  雄性不育及其杂种品种的选育

第一节  雄性不育的遗传

一、质核互作雄性不育的遗传

二、核雄性不育的遗传

第二节  雄性不育的生物学特性

一、雄性不育的形态差异

二、雄性不育的细胞学特征

三、雄性不育的生理生化特性

第三节  质核互作雄性不育杂种品种的选育

一、不育系和保存系选育

二、恢复系的选育

三、杂种品种的选配

第四节  核雄性不育杂种品种的选育

一、核不育种质的获得及鉴定

二、光温敏核不育杂种品种的选育

三、核基因不育杂种优势利用

 

习题:雄性不育花粉败育类型及其特征,孢子体雄性不育和配子体雄性不育的概念和特点,不育系保持系恢复系选育方法,光温敏雄性不育种质的获得和利用方法。

本章重点是核质互作雄性不育的遗传特点,三系的选育和杂种一代的选配。核雄性不育的选育及其利用。难点是不同类型核雄性不育的恰当利用。

本章教学要求:

“了解”:雄性不育的遗传和生物学特性。

“理解”:孢子体雄性不育和配子体雄性不育的遗传特点及其与花粉败育类型的关系。

“掌握”:孢子体雄性不育和配子体雄性不育的特点,质核互作雄性不育系、恢复系选育方法,杂种品种选配的程序,不同类型核雄性不育的利用。

 

第十二章  抗病虫育种

第一节  抗病虫育种的意义和特点

一、抗病虫育种的意义与作用

二、抗病虫育种的特点

第二节  作物抗病虫性的类别与机制

一、病原菌致病性及其变异

二、作物抗病虫性的类别

三、抗病性的机制

第三节  抗病虫性的遗传与鉴定

一、抗病虫性的遗传

二、基因对基因学说

三、抗病虫性的鉴定

第四节  抗病虫品种的选育及利用

一、抗源的收集和创新

二、选育抗病虫品种的方法

 

习题:生理小种、生理型、生物型、鉴别寄主、垂直抗性、水平抗性的概念,基因对基因学说,抗病虫育种的主要工作环节,保持品种抗病虫性稳定的策略。

本章重点是与抗病性、抗虫性有关的概念;作物抗病虫育种的特点;作物抗病虫性的类别与鉴定方法。保持品种抗病虫性稳定的策略。难点是抗病虫性鉴定和持久抗性品种选育。

本章教学要求:

“了解”:抗病虫育种的意义和特点,作物抗病虫性的类别。

“理解”:基因对基因学说的内涵,病原菌致病性的遗传与变异,作物抗病虫性的机制。

“掌握”:与抗病性、抗虫性有关的概念;基因对基因学说,抗病虫育种的主要工作环节,保持品种抗病虫性稳定的策略。

 

第十三章  抗逆性育种

第一节  抗逆性育种的意义和特点

、作物逆境种类

、抗逆育种的意义

、抗逆育种的特点

第二节  抗旱性育种

、抗旱性的含义

、抗旱性鉴定技术和指标

、抗旱品种的选育

第三节  耐盐性育种

、耐盐性的含义

、耐盐性鉴定技术和指标

、耐盐品种的选育

第四节  抗寒育种

、抗寒性的含义

、抗寒性鉴定技术和指标

、抗寒品种的选育

第五节  耐铝性育种

、耐铝性的含义

、耐铝性鉴定技术和指标

、耐铝品种的选育

第六节  耐湿性育种

、耐湿性的含义

、耐湿性鉴定技术和指标

、耐湿品种的选育

 

习题:作物逆境的主要种类,作物抗逆性鉴定的主要方法,作物抗逆育种的一般程序。

本章重点是作物各种逆境的含义,作物抗逆性鉴定的主要方法和指标。难点是在分离世代准确鉴定和选择各种抗逆性的方法。

本章教学要求:

“了解”:作物抗逆性育种的意义和特点。

“理解”:三大环境胁迫的的内涵,各种逆境抗性的鉴定指标。

“掌握”:作物逆境种类及其含义,作物抗逆性鉴定的主要方法,作物抗逆育种的一般程序。

 

第十四章  群体改良和轮回选择

第一节  群体改良的意义

一、创造新的种质资源

    二、选育优良综合品种

    三、改良外来种质的适应性

第二节  群体改良的原理

    一、Hardy-Weinberg定律(基因平衡定律)

    二、选择和重组是群体进化的主要动力

第三节  基础群体的建立

一、基础群体的选择

二、基础群体的合成

第四节  群体改良的轮回选择法

一、  群体内遗传改良方法

二、  群体间遗传改良方法

三、  复合选择方案

第五节  雄性不育性在轮回选择中的应用

    一、混合集团选系法

    二、S1选择

三、自交半同胞家系轮回选择

 

习题:群体改良的概念和作用。群体改良的原理。群体改良的基本过程和主要环节。

本章重点是群体改良的原理,群体改良的轮回选择方法。难点是群体内半同胞轮回选择方法和全同胞轮回选择方法及群体间半同胞相互轮回选择和全同胞相互轮回选择方法。

本章教学要求:

“了解”:群体改良的意义,基础群体的建立、基础群体的合成注意事项。

“理解”:群体改良的原理,雄性不育性在自花授粉作物轮回选择中的应用。

“掌握”:群体改良的概念和作用。群体改良的原理。群体改良的基本过程和主要环节。半同胞轮回选择和全同胞轮回选择。

 

第十五章  细胞工程与作物育种

第一节         植物的细胞和组织培养技术

一、培养基及其组成

二、培养基的配制

三、无菌操作方法

第二节         组织培养与作物育种

一、  体细胞克隆变异及其育种利用

二、  单倍体细胞培养及其育种应用

三、  幼胚培养与远缘杂交育种

四、  种质的长期保存

五、  脱毒及繁殖重要品种或材料

六、  人工种子的生产

第三节         植物原生质体培养和体细胞杂交

一、原生质体的分离

二、原生质体培养

三、细胞融合(体细胞杂交)

 

习题:培养基的主要组成成分。体细胞克隆变异的遗传基础。单倍体细胞培养物在作物育种中的应用价值。

本章重点是植物组织培养技术、体细胞克隆变异的筛选方法、小孢子培养、原生质体培养和体细胞杂交等技术。难点是原生质体培养和体细胞杂交技术。

本章教学要求:

“了解”:植物细胞工程的理论基础和在作物改良中的作用。培养基配制技术。

“理解”:体细胞克隆变异的遗传基础,培养条件下的小孢子发育与正常小孢子发育途径的差异

“掌握”:植物组织培养技术、体细胞克隆变异的筛选技术、小孢子培养、原生质体培养和细胞融合(体细胞杂交)技术。

 

第十六章  转基因技术与作物育种

第一节         作物的转基因技术

一、转基因技术的发展现状

二、转基因育种程序

第二节         转基因作物的遗传特点

一、外源基因整合的机制

二、整合后的外源基因在植物体内的表现

三、外源基因在后代中的遗传规律

第三节         转基因作物品种的选育

一、转基因作物的育种目标的制订

二、转基因方法的确定及转基因植株的获得

三、转基因作物品种的选育

第四节         转基因作物的生物安全性

 

习题:转基因作物育种的概念和研究内容。转基因育种的优缺点及与常规育种的关系。常用的转基因方法和转基因植株鉴定方法。

本章重点是作物的转基因技术和转基因体的鉴定。转基因作物的遗传特点及转基因作物品种的选育。难点是转基因技术和转基因体的鉴定。

本章教学要求:

“了解”:转基因技术的发展现状,转基因作物的生物安全性评价。

“理解”:外源基因整合的方式及其特点,基因沉默的原因及解决方法。

“掌握”:常用的转基因方法和转基因植株鉴定方法。转基因作物品种选育的程序。

 

第十七章  分子标记辅助选择育种

第一节         分子标记的类型和作用原理

一、分子标记的类型和特点

二、分子标记的原理和遗传特性

第二节        重要农艺性基因连锁标记的筛选技术

一、  遗传图谱的构建与重要农艺性状基因的标记

二、  近等基因系的培育与重要农艺性状基因的标记

三、  群体分离分析法与重要农艺性状基因的标记

四、  数量性状基因的定位

第三节         作物MAS育种

一、  作物MAS育种需具备的条件

二、  MAS育种方法

三、  提高分子标记的筛选效率

 

习题:分子标记的类型和特点,重要农艺性状基因连锁标记的筛选技术,作物分子标记辅助选择育种方法。

本章重点是分子标记的原理,遗传分离群体的构建与基因定位,MAS育种方法。难点是分子标记的技术原理,QTL定位和精细定位。

本章教学要求:

“了解”:分子标记的发展过程,作物分子标记辅助选择育种需具备的条件

“理解”:分子标记的原理和遗传特性,遗传图谱的构建原理和方法。

“掌握”:分子标记的类型和作用原理,分子标记筛选技术,分子标记辅助选择育种需具备的条件、应用场合和育种方法。

 

第十八章  作物育种的试验技术

第一节  作物育种的田间试验技术

一、  田间试验设计技术

二、  试验小区设计技术

三、  不同育种阶段的试验技术

第二节  品种区域试验技术

一、  区域试验的方法和程序

二、  区域试验资料的统计分析

第三节  品种稳定性和适应性分析

一、  品种和环境的交互作用

二、  品种适应性和产量稳定性的参数估计

 

习题:田间试验的基本要求,试验小区设计技术,品种稳定性参数估计方法。

本章重点是田间试验和试验小区设计技术,品种区域试验技术,品种产量稳定性和适应性分析。难点是多年多点区试数据的分析和品种产量稳定性的参数估计。

本章教学要求:

“了解”:作物育种不同阶段的试验技术,试验小区设计技术,区域试验的方法和程序,区试资料的统计分析。

“理解”:田间试验设计三大原则和小区设计技术对控制试验误差的作用。

“掌握”:田间试验和试验小区设计技术。区域试验的方法、程序、资料的统计分析以及品种产量稳定性的参数估计


预备知识

植物学,普通遗传学,细胞遗传学,分子遗传学,数量遗传学,田间试验与统计分析。

证书要求

本课程采用百分制计分:

平时单元测试占30%,为客观题;

随堂布置的课程讨论表现占20%;

课程结束考试占50%。

60分及以上为合格,80分及以上为优秀。


参考资料

  材:《作物育种学总论》,张天真主编,中国农业出版社,2003年,标准书号: ISBN 7-109-08195-8。(面向21世纪课程教材)

参考书:

1.  《作物育种学总论》,潘家驹主编,农业出版社,1994年,标准书号:  ISBN 7-109-03071-7/S. 1972。(全国高等农业院校教材,全国高等农业院校教材指导委员会审定)

2. 《作物育种学》,西北农学院主编,中国农业出版社,1981年,标准书号:     ISBN 7-109-00902-5/S. 683。(全国高等农业院校试用教材)

3. 《作物改良原理》,莫惠栋主译,江苏科学技术出版社,1983年,书号:16196-140

4.  《作物育种学各论》(第二版),盖钧镒主编,中国农业出版社,2006年9月,标准书号:ISBN 7-109-09797-8。(普通高等教育“十一五”国家级规划教材,普通高等教育“十五”国家级规划教材,面向21世纪课程教材)

5. 《作物育种学各论》,盖钧镒主编,中国农业出版社,1997年5月,标准书号:ISBN 7-109-04314-2/S. 2672。(全国高等农业院校教材,全国高等农业院校教材指导委员会审定)

     6. 《Principles of Plant Breeding》, R.W. Allard, 1960, New York: John Wiley & Sons, Inc. 60-14240


常见问题

暂无。