作物育种学繁殖方式及品种类型

第一章 作物的繁殖方式 及品种类型本章重难点本章重难点各繁殖方式的遗传特点； 有性繁殖方式种类及代表作物； 作物品种类型及其育种特点。各繁殖方式的遗传特点； 有性繁殖方式种类及代表作物； 作物品种类型及其育种特点。2008-3-14共34页2第一节、作物的繁殖方式第一节、作物的繁殖方式有性繁殖（有性繁殖（sexual reproduction） 自花授粉（自花授粉（self-pollination） 异花授粉（异花授粉（cross-pollination） 常异花授粉（常异花授粉（often cross-pollination） 无性繁殖（无性繁殖（asexual reproduction） 营养体繁殖（营养体繁殖（vegetative propagation） 无融合生殖（无融合生殖（apomixes）2008-3-14共34页3一、有性繁殖（一、有性繁殖（sexual reproduction）（一）花器官构造和开花习性对授粉方式的影响（一）花器官构造和开花习性对授粉方式的影响2008-3-14共34页4花器官构造对授粉方式的影响花器官构造对授粉方式的影响?两性花：又称完全花。雌雄同 花，利于自花授粉。（稻、麦）两性花：又称完全花。雌雄同 花，利于自花授粉。（稻、麦）?单性花：又称不完全花。有雌 花与雄花之分，利于异花授粉单性花：又称不完全花。有雌 花与雄花之分，利于异花授粉雌雄同株异花（雌雄同株异花（monoecious）： 如玉米、蓖麻、瓜类等 雌雄异株（）： 如玉米、蓖麻、瓜类等 雌雄异株（dioecious）：如大麻、 菠菜、银杏等）：如大麻、 菠菜、银杏等2008-3-14共34页5异花授粉异花授粉蓖麻蓖麻雌雄同株异花雌雄同株异花雄花雄花雌花雌花2008-3-14共34页6异花授粉异花授粉石刁柏（芦笋）石刁柏（芦笋）雌雄异株雄株（黄花）和雌株（红果）雌雄异株雄株（黄花）和雌株（红果）2008-3-14共34页7利于异花授粉的其他花器官构造利于异花授粉的其他花器官构造?具有完全花，但雌雄蕊异长（具有完全花，但雌雄蕊异长（heterogony）。 （棉花：雌蕊）。 （棉花：雌蕊>雄蕊）雄蕊）?有蜜腺和香气，诱使昆虫传粉有蜜腺和香气，诱使昆虫传粉?花粉粒轻、小，寿命长，可借风力传播花粉粒轻、小，寿命长，可借风力传播?雄性不育（雄性不育（male-sterility, MS）2008-3-14共34页8特殊的有性繁殖方式特殊的有性繁殖方式 雄性不育雄性不育?雄性不育（雄性不育（male sterility, MS）：雌蕊 正常而花粉败育，不能产生有功能的雄 配子。雄性不育在植物中广泛存在）：雌蕊 正常而花粉败育，不能产生有功能的雄 配子。雄性不育在植物中广泛存在2008-3-14共34页9开花授粉习性对授粉方式的影响开花授粉习性对授粉方式的影响?闭花受精（闭花受精（cleistogamy）：典型自花授粉）：典型自花授粉(如大麦，豌豆，花生）如大麦，豌豆，花生）?雌雄蕊异熟（雌雄蕊异熟（dichogamy）：利于异花授粉（如油菜，玉米）：利于异花授粉（如油菜，玉米）?其它：散粉时间（棉花花冠张开后散粉）；开 时间长短等其它：散粉时间（棉花花冠张开后散粉）；开 时间长短等?自交不亲和（自交不亲和（self-incompatibility, SI）2008-3-14共34页10特殊的有性繁殖方式特殊的有性繁殖方式 自交不亲和自交不亲和?自交不亲和（自交不亲和（self-incompatibility, SI）： 具有完全花并可形成正常雌、雄配子， 但缺乏自花授粉结实能力的自交不育性）： 具有完全花并可形成正常雌、雄配子， 但缺乏自花授粉结实能力的自交不育性 （甘薯、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、 白菜、甘蓝等）（甘薯、黑麦、白菜型油菜、向日葵、甜菜、 白菜、甘蓝等）2008-3-14共34页11黑麦：自交不亲 和，异花授粉黑麦：自交不亲 和，异花授粉2008-3-14共34页12向日葵：自交不亲和，异花授粉向日葵：自交不亲和，异花授粉2008-3-14共34页13（二）作物天然异交率的测定（二）作物天然异交率的测定?自花授粉：天然异交率自花授粉：天然异交率4%?异花授粉：异花授粉： 50%天然异交率天然异交率100%?常异花授粉：常异花授粉： 5%天然异交率天然异交率<50%天然异交率天然异交率=F1中显性性状个体数中显性性状个体数F1总个体数总个体数××100%(××2)2008-3-14共34页14（三）有性繁殖植物的主要授粉方式（三）有性繁殖植物的主要授粉方式?自花授粉：同一朵（株）花的花粉传到同一朵（株） 花的雌蕊柱头上自花授粉：同一朵（株）花的花粉传到同一朵（株） 花的雌蕊柱头上（水稻、小麦、大麦、燕麦、大豆、豌豆、 花生、芝麻、绿豆、马铃薯、亚麻、烟草等）（水稻、小麦、大麦、燕麦、大豆、豌豆、 花生、芝麻、绿豆、马铃薯、亚麻、烟草等）小 麦大 豆小 麦大 豆马 铃 薯马 铃 薯烟 草烟 草2008-3-14共34页15自花授粉自花授粉水稻2008-3-14共34页16有性繁殖的主要授粉方式有性繁殖的主要授粉方式异花授粉异花授粉?异花授粉：雌蕊柱头接受异花授粉：雌蕊柱头接受异株花异株花的花粉而授粉的花粉而授粉（玉米、黑 麦、甘薯、向日葵、白菜型油菜、甘蔗、甜菜、蓖麻、大麻、木薯、 紫花苜蓿、三叶草、草木樨、啤酒花等）（玉米、黑 麦、甘薯、向日葵、白菜型油菜、甘蔗、甜菜、蓖麻、大麻、木薯、 紫花苜蓿、三叶草、草木樨、啤酒花等）啤 酒 花啤 酒 花玉 米玉 米大 麻大 麻白 菜 型 油 菜白 菜 型 油 菜2008-3-14共34页17有性繁殖的主要授粉方式有性繁殖的主要授粉方式常异花授粉常异花授粉?常异花授粉：同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式， 自花授粉为主常异花授粉：同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式， 自花授粉为主（棉花、甘蓝型油菜、芥菜型油菜、高粱、蚕 粟等）（棉花、甘蓝型油菜、芥菜型油菜、高粱、蚕 粟等）高 粱高 粱棉 花棉 花粟粟2008-3-14共34页18二、无性繁殖（二、无性繁殖（asexual reproduction）1) 营养体繁殖（营养体繁殖（vegetative propagation）：）：利用植株营养体部分的再生能力利用植株营养体部分的再生能力，采取分根、扦 插、压条、嫁接等方法，采取分根、扦 插、压条、嫁接等方法繁殖后代繁殖后代的方式的方式2) 无融合生殖（无融合生殖（apomixes）：植物的雌雄性细胞甚至雌配子体内的某些单、二倍体细胞）：植物的雌雄性细胞甚至雌配子体内的某些单、二倍体细胞不 经过正常受精和两性配子的融合不 经过正常受精和两性配子的融合过程而直接 形成种子以繁衍后代的方式过程而直接 形成种子以繁衍后代的方式2008-3-14共34页19无融合生殖（无融合生殖（apomixes）类型）类型? 无孢子生殖（无孢子生殖（apospory）：）：大孢子母细胞或幼胚败育，而由 珠体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊，最后形成种子大孢子母细胞或幼胚败育，而由 珠体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊，最后形成种子 ? 二倍体孢子生殖（二倍体孢子生殖（diplospory）：）：大孢子母细胞不经过减数 分裂而进行有丝分裂直接产生二倍体胚囊，最后形成种子大孢子母细胞不经过减数 分裂而进行有丝分裂直接产生二倍体胚囊，最后形成种子 ? 不定胚生殖（不定胚生殖（adventitious embryony）：）：由胚珠或子房壁 二倍体细胞经有丝分裂形成胚，同时由正常胚囊中的极核发育成胚 乳而形成种子（柑橘）由胚珠或子房壁 二倍体细胞经有丝分裂形成胚，同时由正常胚囊中的极核发育成胚 乳而形成种子（柑橘） ? 孤雌生殖（孤雌生殖（parthenogenesis）：）：胚囊中的卵细胞未和精核结 合，直接形成单倍体的胚。特殊情况下，胚囊中的助细胞和反足细 胞也能发育为单倍体或二倍体的胚胚囊中的卵细胞未和精核结 合，直接形成单倍体的胚。特殊情况下，胚囊中的助细胞和反足细 胞也能发育为单倍体或二倍体的胚 ? 孤雄生殖（孤雄生殖（androgenesis）：）：进入胚囊中的精核未与卵细胞融 合，直接形成单倍体的胚。（油菜中的小孢子培养技术）进入胚囊中的精核未与卵细胞融 合，直接形成单倍体的胚。（油菜中的小孢子培养技术）2008-3-14共34页20甘蓝型油菜小孢子培养流程甘蓝型油菜小孢子培养流程取花蕾取花蕾小孢子培养小孢子培养移栽移栽继代培养继代培养2008-3-14共34页21繁殖 方式交配 制度花器构造特点遗传特点主要品 种类型繁殖 方式交配 制度花器构造特点遗传特点主要品 种类型自花 授粉 作物自交雌雄同花，同熟，开 花时间较短，外界花 粉不易侵入群体同质，个体基因型 纯合，基因型与表现型 相对一致，自交无害， 不断自交导致纯合纯系品种 杂交种自花 授粉 作物自交雌雄同花，同熟，开 花时间较短，外界花 粉不易侵入群体同质，个体基因型 纯合，基因型与表现型 相对一致，自交无害， 不断自交导致纯合纯系品种 杂交种异花 授粉 作物自由 交配雌雄异株，或雌雄同 株异花异花 授粉 作物自由 交配雌雄异株，或雌雄同 株异花,或雌雄同花或雌雄同花, 花器利于异交或自交 不亲和群体异质，个体基因型 杂合，强制自交、近交 可获得稳定后代，但导 致自交衰退，杂交产生 杂种优势杂交种花器利于异交或自交 不亲和群体异质，个体基因型 杂合，强制自交、近交 可获得稳定后代，但导 致自交衰退，杂交产生 杂种优势杂交种常异 花授 粉作 物基本自交雌雄同花异熟或雌雄 蕊不等长常异 花授 粉作 物基本自交雌雄同花异熟或雌雄 蕊不等长,易接受外 来花粉易接受外 来花粉,异交率较高群体基本同质，个体基 本纯合，杂合体分离纯系品种 杂交种异交率较高群体基本同质，个体基 本纯合，杂合体分离纯系品种 杂交种无性 繁殖 作物无性 繁殖 作物群体同质，个体基因型 杂合，无性繁殖产生的 无性系不分离，表现型 与母本相似无性系群体同质，个体基因型 杂合，无性繁殖产生的 无性系不分离，表现型 与母本相似无性系2008-3-14共34页22第二节、自交和异交的遗传效应第二节、自交和异交的遗传效应一、自交的遗传效应一、自交的遗传效应1.自交使纯合基因型保持不变自交使纯合基因型保持不变2.自交使杂合基因型的后代发生性状 分离自交使杂合基因型的后代发生性状 分离3.自交引起后代生活力衰退自交引起后代生活力衰退2008-3-14共34页23自交各代纯合体比率计算公式自交各代纯合体比率计算公式?一对杂合基因型?n对杂合基因Xn为自交后代纯合体比例为自交后代纯合体比例 r为自交代数为自交代数Xn=(1-1 2r)×100%×100%Xn=(1-1 2r)n×100%×100%一对杂合基因型个体自交各代分离比例及基因型纯合化的进程一对杂合基因型个体自交各代分离比例及基因型纯合化的进程2008-3-14共34页24二、异交的遗传效应二、异交的遗传效应1.异交形成杂合基因型异交形成杂合基因型2.异交增强后代的生活力异交增强后代的生活力2008-3-14共34页25第三节 作物的品种类型 及其特点第三节 作物的品种类型 及其特点2008-3-14共34页26一、作物品种的类型一、作物品种的类型?自交系品种（自交系品种（pure line cultivar）?杂交种品种（杂交种品种（hybrid cultivar）?群体品种（群体品种（population cultivar）?无性系品种（无性系品种（clonal cultivar）2008-3-14共34页27（一）、自交系品种（一）、自交系品种（pure line cultivar）o又称又称纯系品种纯系品种：是对突变或杂合基 因型经过连续多代的自交加选择而 得到的同质纯合群体。：是对突变或杂合基 因型经过连续多代的自交加选择而