作物育种学各论复习精华

一． 水稻

1. 水稻的育种概况 （1）我国水稻的种植概况

我国是水稻原产地之一，亚洲栽培稻的祖先种普通野生稻分布极广：南起海南三亚，北至江西东乡，西起云南盈江，东至台湾桃园。

水稻栽培历史极为悠久：余姚河姆渡（6950±130BC）浙江桐乡罗家角（7040±150BC）河南舞阳贾湖遗址（8000BC）

（2）水稻矮化育种源于我国，被誉为水稻的第一次“绿色革命”，比国际水稻所育成IR8时间早十年。杂交水稻被誉为水稻的第二次“绿色革命”。

（第一个系统选育而成的半矮秆品种是矮脚南特（广东，来自南特16号，1965）。 第一批杂交选育的半矮秆品种是广场矮、珍珠矮和江南矮等） （矮源：广西矮仔占；育成单位：广东农科院）。 （3）我国的育种简史

20世纪20年代开始有计划地开展水稻育种，但1949年前水稻生产和育种发展缓慢。

50年代以来，我国水稻育种经历了3个重要发展时期： ①高杆良种的评选利用（40年代末期到50年代后期）

早籼南特号，中籼胜利籼，中粳黄壳早廿日，晚粳老来青

②矮化育种阶段（50年代后期到70年代初期）

3个里程碑式的品种：矮脚南特，广场矮，台中在来1号

③杂种优势利用阶段（70年代初到80年代初）

袁隆平，李必湖，颜龙安，谢华安；汕优63 （4）我国的水稻育种成就

1.水稻品种高产稳产水平的持续提高, 是最显著的成就。 矮脚南特、第一代杂交稻、桂朝2号、特青2号、汕优63。

2.稻种资源的收集、整理、保存和研究利用取得重要成果。 3.育种方法和技术是我国水稻育种发展的显著特点。

（品种间杂交育种和杂种优势利用、籼粳亚种间杂交育种、诱变育种、花药和花粉培养

技术）

（5）国际水稻研究所（IRRI）

2. 新（理想）株型：集中形态特征和生理特性的优良性状，使其获得最高的光能利用率，并能

将光合产物最大限度地输送到籽粒中去，通过提高收获指数而提高籽粒产量。

3. 矮秆品种的增产作用是通过：

（1）降低个体的植株高度、增加密度； （2）增施肥料，减少倒伏、提高产量； （3）降低茎秆所占比重、提高收获指数。

Figure 1国际水稻研究所设计的新株型 沈阳农业大学设计的直立穗型超高产粳稻株型（杨守仁）

（注意：高产必须以生物学产量为基础，植株高度也不是越矮越好，育种家普遍认为，在抗倒伏的基础上，增加高度，提高生物学产量，是提高经济产量的重要条件） 4.

玉米

1. 我国玉米种植特点：

（1） 从南到北一年四季都有种植

（2） 集中分布于从东北向西南走向的狭长地带* （3） 间套复种的种植方式 （4） 平均单产较低

*玉米高产最适温度通常灌浆期长且气候冷凉的地区，东北和华北、西南山地具备了这样的气候条件。而东南平原丘陵地区，西北半干旱平原地区？ 答：东南平原丘陵地区：玉米的产量不及水稻

西北半干旱平原地区：水分不足以满足其灌溉期的需求

2. 玉米生物学，生育特性

（1）一年生草本植物，雌雄同株，异花授粉，天然异交率可达95%以上。

（2）短日照喜温作物，短日照可以加速生育进程，日照时数在12小时内，成熟提早，长日照则

开花延迟，甚至不能结穗，光照敏感性：迟熟品种＞早熟品种 3.玉米种质资源的研究

（1）玉米的植物学分类：禾本科玉蜀黍属玉蜀黍亚属玉米种（玉米种包括栽培玉米亚种，墨西哥玉米亚种，小颖玉米亚种） （2）玉米的主要近缘种

大刍草（2n=2x=20）：植株细小，茎秆瘦弱，丛生具有许多分枝，植株顶端穗状花序很小，籽粒易脱落；可以和玉米进行有性杂交，F1表现可育，并且能够进行回交和自交 应用价值：1具有较强的抗逆性（玉米×大刍草）：

（表现为配合力高，根系发达，茎秆抗倒。） 2具备对多种玉米病虫害高抗的特性

（遗单6号单交种(抗大、小斑病，产量高，品质好)。 3具有丰富的遗传多样性

（杂交后代变异多样，有助于拓宽可利用玉米种质资源基础，提高玉米品种杂种优势。）

（3）起源进化：

两个重要的基因：

Teosinte branched 1?花序性别、上部分枝和花序的节间数量及长度 Terminal ear 1?序列核苷酸多样性低于其祖先种小颖大刍草

特点：玉米不同基因间的进化：遗传多样性低（基因间存在不同的核苷酸替换速率和渐渗

速率，自然选择和人工选择及在染色体上位置不同也可造成基因进化速率不同） 玉米基因组的进化：多倍体化和染色体重复（高度的重复序列，占基因组的60-80%，逆转

座子序列占基因组的50%。）

四大核心种质来源：Lancaster；Reid Yellow Dent；旅大红骨；塘四平头。 4.玉米育种目标：

玉米育种总的策略为：大幅度提高产量，同时改进籽粒品质，增强抗性，以充分发挥玉米在食用、饲用和加工等方面多用途特点，为国内市场提供新型营养食品。 具体要求

（1） 高产、优质、多抗普通玉米杂交种选育：

高产：增产10%以上或产量相当，具有特殊优良性状 优质：品质达到食用、饲用、出口中的至少一项

多抗：高抗大斑病（春玉米），小斑病（夏玉米），丝黑穗病、耐病毒病，不感染茎腐病

（2） 特殊品质杂交种的选育：

1高赖氨酸玉米：1总赖氨酸含量不低于0.4% 2.单产可略低于推广杂交种，抗大、小斑病； 2高油玉米：1籽粒含油量不低于7%；2产量不低于普通种5%:；3抗病同普通玉米 3甜玉米：1籽粒中水溶性糖不低于8%，超甜达18%以上；2穗长15cm以上，产鲜果穗

7500kg/公顷以上

5.玉米生产用种的更替：

农家品种?品种间杂交种?顶交种*?双交种?三交种?单交种* *顶交种：品种与自交系间杂交种 *单交种：自交系间杂交种

为什么在早期单交种不直接用于生产？

6. 玉米主要性状的遗传：（遗传率低的在高世代选择）

（1）农艺性状：果穗长度：明显的超亲优势；基因的显性效应为主，遗传率（h2)较低； 果穗长度与每行籽粒数正相关。

穗粒行数：遗传比较稳定；杂种优势不明显，以基因的加性效应为主。 粒重：杂种优势明显，超亲优势也很突出；粒重优势与双亲粒重差异大小有密切

的关系:亲本粒重差异小?F1粒重优势较小；

亲本粒重差异大?F1粒重优势较大

（2） 籽粒性状：（胚乳、种胚、母体基因型控制） 表格 1玉米籽粒类型的遗传（根据形状，胚乳的质地划分） 类型 糯玉米 籽粒特点 胚乳中几乎100%为支链淀粉，较硬，I/KI染色呈红棕色 含糖量8-12% 呈皱缩不规则状 含糖量18%以上 表面结构粗糙，凹陷 控制基因 (核)Wx；第9号染色体 wxwx?糯玉米 Wx???普通玉米 (核)Su1：4号染色体；Su2:6号 su1su1或su2su2?普甜玉米 (核)Sh2：第3号染色体 sh2sh2?超甜玉米 (胚乳)fl:第2号染色体 隐性 (核)D D??马齿型；dd?硬粒型 特性 胚乳直感：性状直接受精核影响，表现为父本性状。 Su?Sh2??普通玉米 susuSh2?? 普甜玉米 Su?sh2sh2? 超甜玉米 susush2sh2 ?介于普甜与超甜之间 se为su1的主效修饰基因，独立遗传 在su1su1遗传背景下表达 无胚乳直感现象，表现为剂量效应 flflfl和Flflfl?粉质 FlFlFl和FlFlfl?普通型 为果皮性状，在当代不立即表现花粉影响 普通 甜玉米 超甜玉米 粉质玉米 胚乳不透明，松软 普通玉米 爆裂玉米 有稃玉米 *除普通玉米（马齿型和硬粒型）为显性遗传外，其他类型为隐性遗传。 籽粒色泽：籽粒的颜色受果皮、糊粉层和淀粉层等三个部分的影响 果皮色泽：受母体基因型的控制 糊粉层：显隐关系：紫?红?白

淀粉层：有黄色胚乳与白色胚乳之分，为一对基因所控制，常见的黄玉米和白玉米即为这一层

的颜色，黄色胚乳为显性，白色胚乳为隐性。

糊粉层，淀粉层（胚乳）均有花粉直感现象，但必须是父本为显性性状时才能表现出来，若父本为隐性则不能表现。

含油量与脂肪酸组成的遗传:(油脂主要存在于种胚中)；含油量的变幅是2.0-10.2％。受许多基因的控制，至少有55对基因与含油量有关。在这些基因中，既存在高油对低油是显性的，也有低油对高油是显性的现象。分析表明：基因的加性效应对含油量的影响比显性效应大。 （3） 抗病性：主要以大斑病（春玉米）、小斑病（夏秋玉米）、丝黑穗病为主 类型 大斑病 危害地区 北方春玉米区和南方玉米产区的冷凉山区 温暖湿润的地区 夏、秋玉米较严重 危害特征 主要危害叶片，也可危害叶鞘与外层苞叶，但不危害果穗。 其他 症状：大型椭圆型病斑，长3cm以上，灰绿色或黄褐色 小斑病 玉米T型雄性不育胞质引入不仅危害叶片，同时还危害叶鞘、茎我国，逐步成为我国玉米主杆、果穗的苞叶、穗柄、果穗和穗轴。 要病害之一 。 （4） 植株性状：（不同基因型的玉米植株，会表现出不同的性别）

ts能使雄花序发育成雌花序，形成完全的雌株 ba能使雌花序发育受阻，只有顶端雄花序发育

7.玉米育种史上的育种方法： （1）不控制授粉

改进玉米品种的生育期，植株高度以及穗部性状有一定的效果，但对提高产量的作用甚微。 （2）控制授粉（主要进行品种间杂种的选育）

品种群体遗传基础复杂，品种间杂交种虽然在产量上有较大幅度的提高，但因群体内个体间的差异较大，群体的整齐度差，而限制了群体的产量潜力。

8.优良自交系：玉米优株经过连续多代自交，结合选择而产生的性状整齐一致，遗传上相对稳定

的自交系后代系统。

应具备的条件：（1）农艺性状好（植株性状，穗部性状，抗病、虫、逆性）

（2）配合力高（自交系配合力的高低是衡量自交系优劣的首要指标包括GCA和SCA） （3）繁殖和制种产量高（降低制种成本）

（4）基因型纯合度高（杂交种的遗传基础一致，群体整齐，杂种优势强）

9. 选育自交系的基本材料：

地方品种

综合品种 ? 一环系 经轮回选择的改良群体

自交系间杂交种后代中选育出的自交系 ? 二环系 10.选育自交系的方法：

选育玉米自交系是一个连续套袋自交并结合严格选择的过程（5-7代），方法有系谱法、回交法、

聚合改良法，以及近二十年来发展起来的诱变育种法和花药培养法，而系谱法应用最多。 （一）系谱法技术要点：

第一季: 种植500株以上，按育种目标选优良单株（S0）套袋自交，每材料自交10-30穗，收获

前淘汰不良单株，当选的自交穗分别收藏并予以系谱编号

第二季：将上季当选的自交穗，按基本材料的来源以及果穗的编号，分别种成小区（或穗行），

各小区中会有各式的性状分离，按育种要求在优良小区选择优良单株套袋自交，当选的自交穗分别收藏并继续予以系谱编号（自交一代（S0）相当于自花授粉作物的杂交二代（F2），为最佳选择世代）

第三季：按系谱种植上季当选的自交穗，先选择表现优良的系谱，再在优系内选优良单株套袋

自交，当选果穗分别收藏并系谱编号。

自交5-7代：可获得一批自交系，选择进行到后期世代，不对外观性状选择淘汰，而在系内选

择有典型性的优良植株自交保留后代，当性状完全趋于稳定时，采用自交与系内姊妹交或系内混合授粉隔代交替的方法，既保持自交系纯度，又可避免自交导致的衰退。

*姊妹系：来自于同一原始S0单株或同一S1穗行的S2穗行成为姊妹行，姊妹行选择到后期所得

到的自交系互称为姊妹系。

（S3代注意姊妹系的保留，用于制种时的系内同胞交） （二）自交系配合力的测定：

自交系的配合力高低和原始群体产量性状及其遗传基础有直接关系，原始单株（S0）配

合力的高低和其自交各代配合力高低是基本一致的，由同一原始单株所选育出的不同姊妹系间配合力的变异远远小于不同原始单株之间的变异。S0代进行一般配合力测定是可取的，这样便于及早淘汰低配合力单株，集中力量在高配合力的单株后代中选择优系。

测验时期 早代测验 （S0-S3） 测验目的 GCA 测验种 群体品种或杂交种 优良自交系 测验方法 顶交法*或一父多母法 轮交法* 父母本 品种?（待测）自交系 （待测）自交系?优良自交系 晚代测验（S4 后） GCA、SCA *顶交法：即是用一个群体品种或杂交种作测验种，测验种作母本，用被测材料作父本，一边自交；

一边测交，并要成对编号，以便根据测交种鉴定结果，进行选择与淘汰。

*轮交法：自交系间彼此一一相交。 11. 玉米杂交种的类别：品种间杂交种

自交系间杂交种（单交种、三交种、双交种） 顶交种 综合杂交种

12．单交种的选育：（经过配合力测定选出优良自交系再组配单交种）

方法：1、优良自交系轮交组配单交种：经过GCA测定的优良自交系，可将它们用套袋授粉

的办法，配成可能的单交组合。组合数目为n(n-1)/2 ，其中n为自交系数目。 2、用“骨干系”与优良自交系配制单交种：在优良自交系数目很多时，可选取特别优

良自交系作“骨干系”，分别与其它系杂交，进行产量鉴定，选出符合育种目标要求的杂交种。

13.单交种的优缺点：

优点：（1）杂交优势强、（2）性状整齐一致、（3）亲繁制种程序比较简单 缺点：（1）制种产量偏低、（2）制种成本高 改良单交种：姊妹系杂交

14. 三交种和双交种的选育：根据单交种的试验结果组配 产量预测：双交种（AB×CD）=1/6（AB+AC+AD+BC+BD+CD

双交种（AB×CD）=1/4（AC+AD+BC+BD） 三交种（AB×C）=1/2（AC+BC）

15. 综合杂交种的组配原则：

（1）群体应具有遗传成分的多样性和丰富的有利基因位点

（2）组配过程中应使全部亲本的遗传成分有均等的机会参与重组，并达到遗传平衡状态。 方法：直接组配：选定的若干原始亲本自交系?等量种子混合，自由授粉?不进行严格选择，

收取群体

间接组配：选定的若干原始亲本自交系双列杂交配成单交组合?等量种子混合，自由授

粉?不进行严格选择，收取群体

（区别：是否先配成单交组合）

16. 群体改良：

遗传基础：一个育种群体的优劣决定于具有优良基因（或增效基因）的位点数及每一位点上

优良基因（或增效基因）的频率

概念：对变异群体进行周期性选择与重组来逐渐提高群体有利基因和其基因频率。 方法：轮回选择：半同胞轮回选择（伴随着自交系的选择，GCA、SCA的测定）

全同胞轮回选择 相互半同胞轮回选择*

相互全同胞轮回选择（双穗类型）

*相互半同胞轮回选择：（P151）

第一代：自交并相互杂交（互为测验种） 第二代：测交种比较试验 第三代：合成改良群体

特点：1.对群体一般配合力进行改良

2.玉米群体改良与自交系、单交种的选育紧密结合

17. 质核互作雄性不育的遗传解释质核互作的6种遗传结构

细胞核基因

细胞质基因

R R

N 可育 S 不育

N（RR）可育 S（RR）可育

R r N（Rr）可育 S（Rr）可育

r r N（rr）可育 S（rr）不育

注：其中S（rr）为不育系、N（rr）为保持系、N（RR）和S（RR）为恢复系 18. 玉米雄性不育胞质的分群（P154） 分类依据：（1）以携带不同恢复基因的恢复系测定各不育系的恢保关系

（2）用玉米小斑病菌T小种接种，鉴定各不育系的抗性反应 类群 T群 S群 C群（生产应用） 不育性稳定，雄穗生长正常，但花药不开裂，也不外露，花药干瘪，花粉败育，呈透明三角形 对玉米小斑病菌Ｔ小种具有较强的抗性 不育性随环境变化，花粉不育性极其稳定，花药完全干瘪不外露，败育多呈不规则的三角花粉败育较彻底，败育花粉形状多种，以形，花粉败育不彻底 菱形三角状为多并呈透明空胞，比正常花温暖干燥?不育性稳定 粉粒小。 冷凉湿润?不育性不稳定 对玉米小斑病菌T小种高度专化感染。 1.受两对显性基因Rf1和Rf2控制，显性互补效应 2. 大多数不育系与恢复系均带有Rf2基因，不育系与恢复系之间往往仅存在一对基因即Rf1与rf1之间差别，因此， F2的可育与不育的分离比例常呈现3:1。 孢子体雄性不育 对玉米小斑病菌 T小种不专化感染 花粉 特征 表现性特征 恢复的遗传效应 受显性基因Rf3控制 由两个恢复基因Rf4、Rf5控制，且Rf4与Rf5表现为基因的重叠作用 类型 配子体型雄性不育 孢子体型雄性不育 19. 不育系的选育：（测交筛选结合回交转育的方法）

以现有的雄性不育系为母本，用优良自交系做父本进行杂交，再以优良自交系做轮回亲本，进行多次回交和选择（4-5代），可将优良自交系转化为不育系。（轮回亲本优良自交系为所育不育系的同型保持系（P155）

20. ?二系掺和制种的方法（能够理解这个育种方法，考论述题，P157）

定义：仅利用雄性不育系和保持系进行玉米自交系，不育系的繁殖以及配置单交种。

特点：可以迅速有效的吧配合力高，农艺性状优良的有苗头的单交种，在短时间内利用雄性不育系育种方法转育为不育系及其保持系，并用掺和法用于生产。

油菜

1.油菜概况：油菜属于十字花科芸薹属植物。 （1）禹式三角：

其中：①栽培油菜类型：白菜型油菜（即芸薹） 甘蓝型油菜 芥菜型油菜

②基本种：黑芥、甘蓝、芸薹（三个角） （2）用途：低芥酸菜油是良好的食用油（低硫苷）

黑芥 2n=16、bb 埃芥 2n=34、bbcc 芥菜型 2n=36、aabb 甘蓝 2n=18、cc 甘蓝型 2n=38、aacc 芸薹 2n=20、aa 用于加工高温绝缘油和选矿工业的矿物浮选剂等（芥酸含量45%以上） 高芥酸菜油（芥酸含量55%以上）是理想的冷轧钢脱模剂及喷气发动机的润滑剂 油菜是能源作物，用于生产生物柴油

油菜在作物轮作和间套作中有重要作用(水稻、棉花和玉米等良好前作物) 2.育种概况

加拿大：第一个甘蓝型无芥酸品种Oro（来源为Liho）（芥酸含量小于0.3%）

第一个甘蓝型双低（低芥酸，低硫苷）品种Tower（芥酸0.47%、硫苷25.3?mol/g，抗

病性好，但产量不高）

国内：（1）傅廷栋（华中农业大学）

① 国内首次育成甘蓝型油菜自交不亲和系及其杂种

②国际上首先发现波里马油菜细胞质雄性不育（pol cms） ③并利用pol cms育成华杂2号、3号、4号等优质高产杂交油菜

（2）官春云（湖南分中心） ①甘蓝型油菜高发高产栽培技术

②根据光温生态特性划分为：冬、半冬、春（弱感光性）、春（强感光性） ③育成湘油13、15、16号等 3. 油菜育种目标

（1）适应性：选育适合当地栽培制度要求的不同熟期的品种

（2）产量：选育产量比同类的当地推广面积最大的优良常规品种超过10%以上 （3）品质：含油量﹥ 42%

芥酸含量﹤1% 硫甙含量﹤30μmol/g 蛋白质含量﹥36%-40%

（4）抗性：抗病（菌核病）、耐寒、耐湿、抗倒性、抗裂角（芥>白>甘） 4.产量性状的遗传：总角果数（变异大）、角果粒数和粒重（变异小） 5.品质性状的改良目标：

（1）含油量与产油量（甘>白>芥；黄籽的含油量较一般高1-3%，高的达5%；含油量与蛋白质呈

负相关，与生育期正相关，与单株产量无关；测定仪器为索氏抽提仪） （2）脂肪酸组成：（脂肪酸品质改良的三个目标）

1芥酸含量由45-50%降到1%以下（无芥酸或低芥酸），提高油酸和亚油酸含量 2亚麻酸含量由8-10%降到3%以下 3饱和脂肪酸含量降到7%以下

（关键基因：FAE1；FAD2：去饱和脂肪酸，调控亚麻酸合成18:3）

（3）蛋白质：脱脂后的干物质中含蛋白质36％-40％，以球蛋白为主，清蛋白次之， （4）硫苷：油菜新品种：<30μmol/g； 育种材料：<10μmol/g 6. 薹叶与主茎关系是花期区分不同种类油菜的重要形态学指标 （白：全抱茎；芥：不抱茎；甘：半抱茎） 油菜常用的形态标记性状：黄籽，无花瓣，光叶 7. 油菜引种的基本规律和应用

春化：低温对越冬植物成花的诱导和促进花器发育（冬性越长，所需的低温越长）

感受春化（低温）的器官通常为茎端分生组织

规律：1. 白菜型品种适应性较差，抗病性强的适应性较大，甘蓝型油菜适应性最强

2. 长江上、中游间相互引种较易成功，以甘蓝型早熟或中熟品种为宜；长江下游的迟熟品种引种到华北、关中区适应较好，长江上游的早熟品种引种到华南沿海区较为适宜 3. 春油菜产区可直接引种加拿大育成的甘蓝型优质油菜品种

8.油菜的品种间杂交

（1）系谱法育种要点：（选择从F2代开始）

F1代在大量杂交组合中按熟期迟早和优势强弱选择优势组合；

F2代按农艺性状进行单株选择优良植株，分株收获籽粒，并进行品质性状的测定，综合评选; F3代单株播种，形成株系圃，进行优系选择和优系鉴定 F4代进行品质性状的选择（低芥酸低硫苷）

F5-F7代进行产量预备试验和正式品种产量比较试验，评选出优系

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