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1、第二章第二章 作物的繁殖方式与品种类型作物的繁殖方式与品种类型第一节第一节 作物的繁殖方式作物的繁殖方式v有性繁殖有性繁殖(Sexually propagating)：由雌雄由雌雄配子结合，经过受精过程形成种子繁衍后代配子结合，经过受精过程形成种子繁衍后代的繁殖类型。的繁殖类型。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）v无性繁殖无性繁殖(Asexually propagating)：不经过不经过两性配子的受精过程繁衍后代的繁殖类型。两性配子的受精过程繁衍
2、后代的繁殖类型。一、有性繁殖一、有性繁殖1 1 花器构造和开花习性对授粉方式的影响花器构造和开花习性对授粉方式的影响 1.1花器构造：花器构造：根据花器的完全与否可将花分为：根据花器的完全与否可将花分为：完全花完全花 (complete flower)两性花两性花(bisexual flower)不完全花不完全花：具备花具备花 (incomplete flower)(perfect flower)非具备花非具备花 单性花单性花(monosexual (imperfect flower)flower)禾本科植物的花及小穗禾本科植物的花及小穗禾本科植物的花被变态为浆片，因此无花萼和花冠水稻开花和花
3、器构造，右图品种为黑柱头品种石刁柏（芦笋）的雄株（黄花）和雌株（红果）1.2 开花习性：开花习性：v闭花授粉（闭花授粉（Cleistogamy）：）：barley、soybean，pea Nair S K et al.PNAS 2010;107:490-495v次雄蕊异长（次雄蕊异长（Heterostyly）buck wheat2.2 2.2 异花授粉异花授粉 雌蕊柱头接受异雌蕊柱头接受异株花粉受精的授粉方式株花粉受精的授粉方式花器构造特点及开花习性花器构造特点及开花习性 单性花，雌雄异熟，雌雄异单性花，雌雄异熟，雌雄异长，自交不亲和，雄性不育。长，自交不亲和，雄性不育。雌雄异株：雌雄异株：大
4、麻、番木瓜、石刁柏大麻、番木瓜、石刁柏雌雄同株异花：雌雄同株异花：玉米、黄瓜、蓖麻玉米、黄瓜、蓖麻自交不亲和：自交不亲和：甘薯、向日葵、黑麦甘薯、向日葵、黑麦雄性不育：雄性不育：各类授粉植物各类授粉植物2.3 2.3 常异花授粉常异花授粉同时依靠自花同时依靠自花授粉和异花授粉两种方式繁衍后授粉和异花授粉两种方式繁衍后代的授粉方式。代的授粉方式。花器构造特点及开花习性花器构造特点及开花习性 雌雄同花，雌雄蕊异熟或异长，雌雄同花，雌雄蕊异熟或异长，柱头外露，开花时间长。柱头外露，开花时间长。棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆4 4 两种特殊的有性繁殖方式两种特殊的有性繁殖方式
5、4.1 4.1 自交不亲和性。具有两性花并可形成正自交不亲和性。具有两性花并可形成正常雌、雄配子的某些植物，缺乏自花授粉结常雌、雄配子的某些植物，缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。实能力的一种自交不育性。自交不亲和性是一种受遗传控制的、提高植自交不亲和性是一种受遗传控制的、提高植物自然异交率的特殊适应性。物自然异交率的特殊适应性。黑麦自交不亲和，异花授粉作物向日葵向日葵自交不亲和，异花授粉作物自交不亲和，异花授粉作物小麦雄性不育穗小麦雄性不育穗与正常穗与正常穗小麦不育系花药小麦不育系花药小小麦麦雄雄性性不不育育和和正正常常可可育育的的花花药药4.2.1 4.2.1 细胞核雄性不育性细胞核雄
6、性不育性 隐性基因隐性基因(msms)(msms)控制控制 显性基因控制显性基因控制 光、温敏雄性不育光、温敏雄性不育4.2.2 4.2.2 细胞质雄性不育性细胞质雄性不育性 雄性不育系：雄性不育系：S(rfrf)S(rfrf)保持系：保持系：N(rfrf)N(rfrf)恢复系：恢复系：N(RfRf)N(RfRf)或或S(RfRf)S(RfRf)二二 无性繁殖无性繁殖 1 1 营养体繁殖营养体繁殖 利用植物营养器官的再生能力，使其长成新的植物利用植物营养器官的再生能力，使其长成新的植物体的繁殖方式。体的繁殖方式。无性系无性系(clone)(clone)：由营养体繁殖的后代。：由营养体繁殖的后代
7、。2 2 无融合生殖无融合生殖 不经过受精，即不经过雌、雄配子融合而形成种子不经过受精，即不经过雌、雄配子融合而形成种子繁衍后代的繁殖方式。繁衍后代的繁殖方式。胚珠的结构成成熟熟胚胚囊囊的的结结构构2.12.1无孢子生殖：无大孢子形成，有胚珠中不同位置无孢子生殖：无大孢子形成，有胚珠中不同位置的体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊，最后的体细胞进行有丝分裂直接形成二倍体胚囊，最后形成种子的生殖方式。形成种子的生殖方式。2.2 2.2 二倍性孢子生殖：大孢子母细胞不经减数分裂二倍性孢子生殖：大孢子母细胞不经减数分裂而进行有丝分裂形成二倍体胚囊，最后形成种子。而进行有丝分裂形成二倍体胚囊，最后形成
8、种子。2.3 2.3 不定胚生殖：由珠心或子房壁的二倍体细胞经不定胚生殖：由珠心或子房壁的二倍体细胞经过有丝分裂形成胚，由正常胚囊中的极核发育形成过有丝分裂形成胚，由正常胚囊中的极核发育形成胚乳，从而形成种子。胚乳，从而形成种子。2.4 2.4 孤雌生殖：胚囊中的卵细胞未与精核结合直接发孤雌生殖：胚囊中的卵细胞未与精核结合直接发育成单倍体胚，育正常胚乳形成单倍体种子。育成单倍体胚，育正常胚乳形成单倍体种子。2.5 2.5 孤雄生殖：进入胚囊中的精核未与卵细胞结合而孤雄生殖：进入胚囊中的精核未与卵细胞结合而直接发育成单倍体胚，育正常胚乳形成单倍体种子。直接发育成单倍体胚，育正常胚乳形成单倍体种子
9、。第二节第二节 自交和异交的遗传效应自交和异交的遗传效应一一 自交的遗传效应自交的遗传效应 1 1 自交使杂合基因型趋向纯合自交使杂合基因型趋向纯合 2 2 自交引起杂合基因型的后代发生性状分离自交引起杂合基因型的后代发生性状分离 3 3 自交引起杂合基因型的后代生活力衰退自交引起杂合基因型的后代生活力衰退 自交衰退：杂合基因型的作物，自交后代的生活自交衰退：杂合基因型的作物，自交后代的生活力减退，称为自交衰退。表现为生长力下降，繁殖力、力减退，称为自交衰退。表现为生长力下降，繁殖力、抗逆性减弱，产量降低等。抗逆性减弱，产量降低等。二二 自花和常异花授粉作物的基因型自花和常异花授粉作物的基因型
10、 自花授粉作物：由于长期自交，群体内个自花授粉作物：由于长期自交，群体内个体的基因型是纯合的，个体间基因型是同质体的基因型是纯合的，个体间基因型是同质的，表现型是整齐一致的。的，表现型是整齐一致的。常异花授粉作物：群体内包含三种基因型。常异花授粉作物：群体内包含三种基因型。(1)(1)品种基本群体的纯合同质基因型；品种基本群体的纯合同质基因型；(2)(2)杂杂合基因型；合基因型；(3)(3)非基本群体的纯合基因型。非基本群体的纯合基因型。三三 异交的遗传效应异交的遗传效应 1 1 异交形成杂合基因型异交形成杂合基因型 2 2 异交增强后代的生活力异交增强后代的生活力四四 异花授粉作物的基因型异
11、花授粉作物的基因型 品种群体内个体的基因型是杂和的，个体间的基品种群体内个体的基因型是杂和的，个体间的基因型是异质的。因型是异质的。第三节第三节 作物的品种类型及其育种特点作物的品种类型及其育种特点1 1 自交系（纯系）品种自交系（纯系）品种基因型纯合，遗传背景相同的作物品种群体。如基因型纯合，遗传背景相同的作物品种群体。如自花授粉作物的常规品种，玉米自交系等。群自花授粉作物的常规品种，玉米自交系等。群体内个体基因型纯合，个体间基因型同质。体内个体基因型纯合，个体间基因型同质。自交系品种的选育一般采取自花授粉与单株选择自交系品种的选育一般采取自花授粉与单株选择相结合的育种方法。相结合的育种方法
12、。拓宽遗传变异范围，在大群体中进行单株选择。拓宽遗传变异范围，在大群体中进行单株选择。2 2杂交种品种杂交种品种 在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的各类杂交在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的各类杂交组合的组合的F F1 1植株群体。个体基因型高度杂合，群体基因型植株群体。个体基因型高度杂合，群体基因型同质。同质。杂交种品种的选育包括两个程序：自交系的选育和杂交种品种的选育包括两个程序：自交系的选育和杂交组合的鉴定。配合力测定是杂交种品种育种的主要杂交组合的鉴定。配合力测定是杂交种品种育种的主要特点。特点。在选育杂交种品种的自交系时，除了注意对自交系在选育杂交种品种的自交系时，除了注意对
13、自交系品种的一般优良性状进行选择外，还要对影响自交系繁品种的一般优良性状进行选择外，还要对影响自交系繁殖和制种产量提高的一些性状进行选择。殖和制种产量提高的一些性状进行选择。3 3 群体品种群体品种 遗传基础复杂，个体间基因型不同的品种群体。遗传基础复杂，个体间基因型不同的品种群体。（1 1）异花授粉作物的自由授粉品种：玉米、黑麦等作）异花授粉作物的自由授粉品种：玉米、黑麦等作物的地方品种。个体基因型杂和，群体异质。物的地方品种。个体基因型杂和，群体异质。（2 2）异花授粉作物的综合品种：由一组经过选择的自）异花授粉作物的综合品种：由一组经过选择的自交系采用人工控制授粉和在隔离区多代随机授粉组
14、成交系采用人工控制授粉和在隔离区多代随机授粉组成的遗传平衡群体。个体基因型杂和，群体异质。的遗传平衡群体。个体基因型杂和，群体异质。（3 3）自花授粉作物的杂交合成品种：用两个以上的自）自花授粉作物的杂交合成品种：用两个以上的自花授粉作物的自交系品种的杂交后代组成的多种纯合基花授粉作物的自交系品种的杂交后代组成的多种纯合基因型的混合群体。个体基因型纯合，群体异质。因型的混合群体。个体基因型纯合，群体异质。*重组近交系重组近交系 （4 4）多系品种：多个自交系品种的种子混合繁殖的后）多系品种：多个自交系品种的种子混合繁殖的后代群体。个体基因型纯合，群体异质。代群体。个体基因型纯合，群体异质。*近
15、等基因系：一组遗传背景相同，只在个别性状上近等基因系：一组遗传背景相同，只在个别性状上存在差异的自交系品种。存在差异的自交系品种。v群体品种育种的主要目的是创建和保持广泛群体品种育种的主要目的是创建和保持广泛的遗传变异和基因型多样性，因此，品种群的遗传变异和基因型多样性，因此，品种群体建立后，对后代群体一般不进行选择，并体建立后，对后代群体一般不进行选择，并用尽可能大的随机样本保存群体。用尽可能大的随机样本保存群体。4 4 无性系品种无性系品种由作物营养体或专性无融合生殖产生的种子繁殖由作物营养体或专性无融合生殖产生的种子繁殖的后代群体。的后代群体。无性系品种的选育可采用有性杂交和无性繁殖相无
16、性系品种的选育可采用有性杂交和无性繁殖相结合的方法，迅速固定优良性状和杂种优势。结合的方法，迅速固定优良性状和杂种优势。芽变育种是营养体无性系品种育种的一种有效方芽变育种是营养体无性系品种育种的一种有效方法。法。异异质质 同同质质纯合纯合 杂合杂合 自花授粉作物的自花授粉作物的杂交合成群体杂交合成群体多系品种多系品种异花授粉作物的异花授粉作物的 自由授粉品种自由授粉品种 综合品种综合品种自交系品种自交系品种 杂交种品种杂交种品种无性系品种无性系品种思考题：思考题：1.什么样的花期构造和开花习性有利于异花授什么样的花期构造和开花习性有利于异花授粉？什么样的花期构造和开花习性有利于自粉？什么样的花期构造和开花习性有利于自花授粉？花授粉？2.明确自交和异交的遗传效应。明确自交和异交的遗传效应。3.熟悉各品种类型的遗传组成特点及其主要的熟悉各品种类型的遗传组成特点及其主要的育种手段。育种手段。