1、第三章 作物繁殖方式及与育种的关系,一、作物不同繁殖方式及其遗传特点 二、自交和异交的遗产效应 三、作物品种的遗传类型及其特点 四、繁殖方式与育种,一、作物不同繁殖方式及其遗传特点,1 作物繁殖方式的分类,作物 繁殖 方式,无性繁殖,有性繁殖,营养繁殖甘薯、马铃薯、芋头 无融合生殖孤雌生殖、孤雄生殖、无配子生殖,人工组织、细胞培养,自交繁殖自花授粉作物稻、麦、大豆 异交繁殖异花授粉作物玉米、黑麦 常异交繁殖常异花授粉作物棉花、高粱,作物的授粉方式是根据自然异交率(%)来划分的:,不同有性繁殖作物的自然异交率:作物 异交率(%)自花授粉作物 04(%)(通常小于1%)常异花授粉作物 550异花授
2、粉作物 50以上(一般90%以上),影响植物天然异交率的因素:株距、风力及风向、温度、湿度、昆虫情况等,异交率的测定法:,通常是用遗传试验测定,最简单的方法是用一个显性基因控制的性状作标记性状 ,如小麦的芽鞘颜色红(紫)对绿,用绿色隐性作母本,红色显性作父本,将父本围绕母本种植,从母本后代的显性个体比例就估算异交率。即: F1中具有显性性状的植株数 自然异交率(%)=100F1总植株数,2 自交繁殖作物及其遗传特点,自交繁殖作物:同一朵花内花粉进行传粉而繁殖后代的作物。 例如:水稻、小麦、大麦、燕麦、豌豆、大豆、花生、绿豆、烟草、亚麻、马铃薯等。,(1)生物学特点:这类作物绝大多数植株为自花授
3、粉天然异交率一般不大于1%。在0-4%范围内。又称自花授粉作物。花器构造:花器小。多数无颜色,无香味,雌雄同花等长等。开花习性:雌雄同熟,开放时间短,多数是闭花授粉。豌豆、大豆在开花前完成授粉受精(闭颖受精)。,(2)遗传特点: 群体内的个体遗传基础纯合,个体间的遗传基础可以存在差异。 基因型和表现型基本一致。 耐自交,自交衰退轻。因此,自交作物便于良种繁育,种性易于得到保持。(一般认为,自交是进化适应自然选择的结果。)但是,这类作物尽管自交衰退小,杂种优势不及其他授粉方式的作物。,3 异交繁殖作物及其遗传特点,异交繁殖作物:通过不同植株花朵的花粉进行传粉而繁殖后代的作物。 (1)生物学特点:
4、自然异交率:一般在50%以上,最大可达95%以上。由风媒或虫媒传粉。,花器构造:雌雄异株(大麻、菠菜、石刁柏);同株异花(玉米、蓖麻 );雌雄同花,但在进化过程中形成自交不亲和(黑麦、白菜型油菜、甜菜、向日葵、荞麦、甘薯等)。虫媒花(瓜花)往往有显眼的颜色。 开花习性:雌雄不同熟,自交不亲和等现象。一般开花时间长。,蓖 麻,(2)遗传特点: 个体的遗传组成杂合,群体异质,单个个体的后代分离大,选择效果差。 自交衰退,自交后可能出现育性降低、畸形以致自交不育。而可获得显著的杂种优势。在良种繁育中,必须严格隔离,防止串粉。,4 常异交繁殖作物及其遗传特点,常异花繁殖作物:一种作物同时依靠自花授粉和
5、异花授粉两种方式繁殖后代的作物。 例如:棉花、高粱、粟、蚕豆、苜蓿、甘蓝、油菜、芝麻等,(1)生物学特点:自然异交率:5-50%。这类作物异交率高低受环境条件(地理、气候昆虫多少)的影响。花器构造:雌雄同花,花器多较大,常有较显眼的颜色,或能分泌密汁,引诱昆虫传粉。雌雄不等长等。开花习性:雌雄同熟或不同熟,开花时间长,开花(颖开张角度大)有利于异交。但异交率受大,影响因素有地理、气候、昆虫数量等。,(2)遗传特点:由于异交率较高,群体存在异质性和杂合个体,但农艺经济性状基本一致;自交能正常结实,无明显自交衰退现象。良种繁育需要隔离。,5 无性繁殖作物及其遗传特点,无性繁殖:不经过两性细胞受精过
6、程繁殖后代。(1)营养(器官)繁殖无性繁殖作物主要有甘薯,马铃薯、甘蔗。如利用根、茎、芽或其它器官繁殖。,(2)无融合生殖例如单性繁殖,无配子生殖,人工花药培养和体细胞融合等。开花特点:在通常情况下不开花,或开花不结实。但在一定的自然或人工控制条件下,这类作物也能开花结实,进行有性繁殖。在有性繁殖时,马铃薯为自花授粉,甘薯为异花授粉。遗传特点:群体的个体间具有高度的同质性,个体内的基因型具有高度的杂合性甚至有些是种间杂种,表现具有显著的杂种优势,自交分离大、衰退严重。,芽变(即体细胞发生突变):无性系在繁殖过程中产生的突变,但突变率很低,通常只有显性突变才能表现出来,变异的遗传通常很简单。 无
7、性繁殖作物的基因型:通常是高度杂合的,其后代的基因型与母体是相同的,性状具有高度的稳定性和一致性。,无性系:一个个体通过无性繁殖而产生后代,称为无性繁殖系,简称为无性系。无性系起源于母体的体细胞,无论母本的基因型纯杂如何,产生的后代通常都没有分离,表型与母本完全相似。无性繁殖为作物利用杂种优势提供了很大的方便。马铃薯和甘薯可进行有性和无性繁殖。,二 自交和异交的遗传效应,1 自交的遗传效应 (1) 自交使杂合基因型趋于纯合xn=1-(1/2)n n-自交代数(2) 自交使杂合基因型后代发生性状分离 (3) 自交衰退(inbreeding depression),2 异交的遗传效应 (1) 异交
8、形成杂合基因型有选择的异交是创造遗传变异的一种主要方法。 (2) 异交增强后代的生活力主要表现在生长势、繁殖力、抗逆性等方面。,三 作物品种的遗传类型及其特点,1 同质纯合型自交系品种(纯系品种) 2 同质杂合型杂交种品种 3 异质杂合型群体品种 4 异质纯合型多系品种,1 自交系品种,品种群体的个体间基因型基本相同,个体内各个等位基因位点基本上均是高度纯合的,这样的品种类型就称为同质纯合型。如自花授粉作物的纯系品种,异花作物的自交系。表现型整齐一致。,2 杂交种品种,品种群体的个体间基因型基本相同,但 个体内的基因型是高度杂合的。如异交作物自交系间的单交种,无性繁殖作物的优良无性系。,3 群
9、体品种,品种群体中,个体间基因型不一致, 个体内基因型也是杂结合,但群体的主要 性状,如生育期、株高等是基本一致的和 稳定的。如异交作物的地方品种顶交种、双交种、 和综合种均属此类。,4 多系品种,异质纯合型的品种群体是多个纯系的 混合体,个体基因型有一致的,也有不一 致的,个体内的基因型是纯合型。如自交作物的地方品种及多系品种,属 于这一类的品种。,四 繁育方式与育种,(一)利用自然异交 (二)利用人工创造变异 (三)杂种优势利用,1 自交作物的育种特点:(1)必须是人工创造或依靠自然变异。(2)若利于杂种优势必须选择不育系。,2 异交作物的育种特点:(1)利用群体自由授粉。(2)利用杂种优势,但必须获得纯合亲本。,3 常异交作物的育种特点:(1)能够选择并保持变异。(2)在利用杂种优势时也必须有不育系。,4 无性繁殖作物的育种 特点:(1)通过有性繁殖创造变异,通过无性繁殖固定变异。(2)利用芽变。,思考题,名词解释: 自花授粉作物、异花授粉作物、常异花授粉作物、无融合生殖 1 作物常见有哪几种繁殖方式?作物不同繁殖方式遗传效应有何不同? 2 不同繁殖方式作物有何遗传特点? 3 怎样测定作物的自然异交率? 4 不同繁殖方式作物应采用的育种方案有何不同?,