玉米育种学s (2)

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玉米育种学
主要参考书:
1. 《玉米育种学》 2. 《作物育种学各论》 3. 《玉米遗传育种学》 4. 《玉米种子大全》 5. 《中国玉米新品种图鉴》 6. 《中国玉米科技史》
玉米育种课程内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 玉米育种概况 玉米育种目标 玉米种质资源 玉米性状遗传 玉米自交系的选育 玉米杂交种的选育 玉米种子生产
政府计划/规划
国家规划:863计划、973计划 农业部攻关计划等。 省计划:“良种产业化”工程、省农业厅 、 省科委
Fra Baidu bibliotek
市场需求
食用硬粒、营养、食味好
淀粉原料淀粉含量高、淀粉提取率高、 白粒(免脱色)
早春鲜食特早熟
2、提出赶超对象及赶超水平
赶超对象—当地生产上种植的最优杂交种(CK), 参照省、国家区试。 04年以前,紧凑型:掖单4号, 稀植大穗型:农大108 05年以后,郑单958 ▲预见性未来3-5年CK变化 B组:鲁玉16鲁单50农大108郑单958???
种子醇溶蛋白电泳
玉米自交系RAPD图谱
思考题
1、玉米的起源地 2、玉米的生物学特点 3、玉米育种的特点 4、玉米育种发展的阶段 5、如何处理新技术育种和常规育种的关系



玉米育种目标
第一节 育种目标的制订
育种目标:杂交种 最后要求 自交系 直接要求
一、制定原则
玉米育种总目标: 以高产稳产为前提, 改进品质为中心, 进行多用途、抗病、适应机械化操作 的杂交种的选育。 制定原则 ►自然条件 ►高产水平 具体目标,详细方案 ►育种条件
一、品种选育与改良
国内1926金陵大学王绶、郝钦铭、孙仲逸分离自交 系和组配杂交种作为教学之用,卢纬民 于1929年开始玉米育种工作。 1930 年南京中央大学农学院赵连芳、金善 宝开始玉米育种工作。 1931年山西省铭贤学校在太谷开始引种试 验,从中选出金黄后品种,成为中国20 世纪50年代至60年代中期栽培面积最大 的品种之一。
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二、品种间杂交种选育与利用
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三、自交系间杂交种选育与利用
双交种方案(Double-cross) 三交种 单交种
中国玉米育种发展历程
玉米简介
第四节 玉米育种动向 一、育种目标
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一、育种目标
二、育种方法
玉米:粮、饲、经三用作物 禾本科作物高产之王。八十年代以前, 玉米是仅次于水稻、小麦的第三大粮食 作物,现在玉米产量已超过小麦,成为 第二大粮食作物。 玉米别名:棒子、玉蜀黍、玉麦、珍珠米、 苞谷、包儿米、西番麦、御米等。
2、共同祖先理论
1906,Montgomery提出: 玉米、大刍草具有共同 祖先。 1918年Weatherwax认为摩擦 禾和玉米、大刍草也具有 共同祖先。
3、“三成分”理论
1939,Reeves和Mangelsdorf提出: 1)大刍草是野生玉米与摩擦禾的杂种 后代; 2)有稃玉米可能是祖先类型; 3)大刍草对玉米进化起重要作用。
玉米育种方法发展趋势 三、选择手段 种子醇溶蛋白电泳 思考题 玉米育种目标 第一节 育种目标的制订 一、制定原则 二、制定步骤 1、做好调查
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政府计划/规划
市场需求
2、提出赶超对象及赶超水平 赶超水平
3、分解落实赶超对象 第二节
目标性状的分析
(国际1930—至今 , 国内1960’S初—至今) ▲Shult(1908):品种间杂交种不整齐, 杂种优势未完全发挥 ?? 品种 → 自交系,VALA、VBLB , A×B F1(自交系间杂交种单交种) 优点: 整齐、优势强,增产30-40% 缺点: 自交系产量低,种子成本高 →农民开始难以接受
二、栽培玉米的进化
1、美洲玉米 2、欧洲玉米引种 3、中国玉米引种
1、美洲玉米的迁移
玉米基本种质来源:墨西哥大刍草。 美洲玉米迁移三路径:
西路(最古老途径):墨西哥和危地马拉 沿 太平洋 沿岸向北 中路(近代的途径):墨西哥中部向北到美国边境 东路:墨西哥东部向北、西扩展 B染色体分布、染色体纽和异常10染色体
二、制定步骤
1、做好调查
2、提出赶超对象及赶超水平 3、分解落实赶超对象
1、做好调查
政府计划/规划 (国家、省、当地) 市场需求 (国内外) 自然条件:胶东沿海→抗大斑病 鲁中鲁南→抗小斑病 栽培条件:高肥、水浇地→高产、抗倒 瘠薄、干旱地→中产、抗旱 低洼地→ 耐湿、抗病 耕作制度:套种→生育期100-110天 直播→95天左右。机械化高
中国玉米育种发展历程
60’S初:双交种→双跃3号、4号,新双1号, 农大3、7号, 6000万亩。 60’S末: 三交种→ 烟三6号,泰安三1号 70’S初: 单交种→ 丹玉6号、中单2号 1975年:单交种55%, 双交种40%,三交种5% 1986年:全国单交种面积为96% 山东、河北、吉林近100% 目前,广西尚种植部分顶交种和三交种。
选马齿型留种生长势, 产量
二、品种间杂交种选育与利用
(国际1880-1930, 国内1954-1959) ▲Beal:1880年首批品种间杂交种, 产量↗20%, 美国及欧洲 我国50’S中开始杂交种选育: 山东:坊杂2、4号,↗15%,3000万亩 河北:白头霜×大红袍
三、自交系间杂交种选育与利用
第三节 玉米育种方法的演变
玉米栽培史: 4000年 (中国近500年) 育种史: 150年 (中国近80年) 国内外玉米育种三阶段: 一、品种选育与改良 二、品种间杂交种选育与利用 三、自交系间杂交种选育与利用
一、品种选育与改良
玉米生产:品种(地方品种), 自留自种,多年重复利用。 育种工作:农家品种 → 改良品种
第二节 玉米的特性
一、生物学特性 二、遗传结构 三、育种特点
一、生物学特性
1、♀♂同株异位 发育不同步: ♂早3-4天
2、花粉量大
2500—3500粒/花药, 2000万粒/株 6000 kg籽粒
3、花粉易传播
风媒、质轻,传播800—1000米。 ▲利于异株传粉 自然异交率95% 异花授粉作物
虫媒?
二、遗传结构
自由授粉条件下 个体: 基因型高度杂合杂合体 群体: 不同杂合体的混合物,
个体数=基因型数
玉米品种群体的遗传特点:
自然条件下: 外来花粉→群体内非随机授粉典型 性↘↘ 隔离区内:随机授粉, 无突变、无迁移、 无自然选择 基因频率不变,品种典型性不变 基因平衡,Hardy-Weinberg 定律
2、欧洲玉米引种
1494,欧洲(西班牙)首次引种。 后陆续从墨西哥、希腊、美国、加拿大等 地引种玉米。 硬粒型和马齿型类型种质丰富。
3、中国玉米引种
1511年以前,玉米引入中国(‘颖州志’ 有玉米的记载)。 2个可能途径: 1、北欧 印度 西藏 四川 (中 国)。 2、欧洲由海路传至东南沿海,再传至内 地(中国)。
现代玉米品种:玉米与大刍草(一次或多 次)杂交的产物。
4、野生杂种理论
1979, Mangelsdorf提出: 玉米起源于野生玉米(原始的有稃----爆裂玉米)与二倍体多年生大刍草的 杂种。 同时, Mangelsdorf坚持认为野生玉米的祖 先已灭绝.
5、大刍草理论
19世纪70’S,Ascherson提出,多人发展: a.玉米由大刍草与一个已灭绝的近缘禾本 科植物杂交起源; b.玉米是野生大刍草与栽培型大刍草杂交 产物; c.玉米起源于大刍草与蜀黍族杂种。 大刍草在玉米起源上起主要作用。近年, 形态、遗传和细胞学研究支持。
二、育种方法
1、常规育种;主导方法,90%以上品种由 常规法育成。 2、诱变育种 60C0γ 、激光、快中子、卫 星搭载 一般为隐性突变,需双亲都为隐性时才能 在F1表现 ,转育时有可能优势不强。 3、生物技术育种 1)单倍体育种 (2) 离体诱变育种 (3)体细胞杂交 (4) 基因工程
玉米育种方法发展趋势
双交种方案(Double-cross)
▲East(1927) → 双交种方案: ▲种子公司兴起 先锋 × 迪卡布 F1 (制种繁琐) 双交种一度作为单交种的替代措施。 1930年,第1个双交种,比品种间杂交种 ↗10-15% 1944年,美国玉米带90%为双交种。
A×B F 1a C×D F 1b
1、混合选择法(Mass selection)
地方品种 选株(穗) 混合脱粒 改良品种 产量↗3—5%
代表品种:Reid品种 1847年开始选育, 1880年占美国玉米面 积的 3/4 缺点:无法全部淘汰 误选个体
2、穗行育种法(Ear-to-raw selection)
原始品种 优株(穗) 穗行 优行混粉 改良品种 产量↗5-10%
第四节 玉米育种动向 一、育种目标
1、高产育种:
1950-80’S: 世界玉米总产↗1.6 倍,面积↗40%, 单产↗83% 1980’S后:面积↘,单产↗ 总产↗
总趋势:高产、优质、抗病、抗倒、机械化
一、育种目标
2、生理生态育种
高光效,耐盐性,抗旱性,抗逆性,适应性 。
3、品质育种 (1)饲用玉米 (2)食用玉米 (3)工业原料 (4)特用玉米
代表品种:Lancaster, 金皇后,华农1、2号 缺陷: 1)选优株时只注意授 粉产物(果穗)的选择, 没有控制授粉。 2)未利用异花授粉特 点,育种效果较差。
品种间杂交种杂种优势的发现
马齿品种 鸟害缺苗
○ ○ ○○ ○ ○○ ○ ○ ○
补种 硬粒品种
○▲○▲○○ ▲○▲○○▲ ○ ▲ ○▲○
三交种
单交种
1960’S初, 自交系产量↗↗, 开始利用三交种(Three-way cross) : A × B F 1’ × C F 1 作为单交种的过渡。 1963年, 迪卡布公司 XL45(单交种) 60’S中, 美国开始利用单交种 70’S中, 美国普及单交种 目前:全世界80%单交种 发达国家90-98%单交种
一、产量性状 1、穗部性状 2、植株性状 2、植株性状 2、植株性状
玉米简介
玉米种植地带: 世界:北纬58°—南纬40°。 世界:面积19亿亩,总产4400亿斤 玉米种植最多的国家: 美国>中国>巴西>阿根廷>法国>墨西哥
玉米简介
中国:北纬50°东北黑河 —北纬17°海南三亚等地。 遍及全国 中国:面积3亿亩,总产350亿公斤.
三、玉米育种特点
1、易于利用杂种优势: 人工去雄制种: 1-2亩/工日, 4-6亩/人 制种1000公斤大田300-400亩。 2、育种手续较繁琐:
自交系选育(小麦、棉花品种选育) 杂交种选育(选配杂交組合) 良种繁育(自交系保存、繁殖、制种)
3、需严格人工控制授粉: (各育种环节)
一、品种选育与改良
国际18471847年Reid家族在伊利诺斯自己的农场种上了从 Ohio州带来的Golden Hopkins品种,因缺苗补 种了一部分当地的Little Yellow品种,在这两个 品种天然杂交的后代中经过混合选择改良,以 后又经过James Reid在隔离条件下混合选择, 终于育成了Reid Yellow Dent品种,由于它的丰 产性能和广泛的适应性而成为当时美国玉米带 的主要品种,在美国推广杂交种以前的50年中, Reid Yellow Dent及其衍生品系大约占美国玉米 带3/4的种植面积,以后这个品种成为自交系的 主要亲本之一。
第一章
玉米育种概况
第一节 玉米的起源与进化
一、玉米的起源假说
★玉米原产于南美洲的墨西哥、秘鲁一带。 ★玉米起源:5大理论假说
1、有稃玉米理论
1829,法国,Saint-Hilaire提出: 有稃玉米是玉米的自然状态,推测原 产地在南美或巴拉圭。
∵有稃玉米和正常玉米只有一个单基因 差别,形态与玉米草、类大刍草有稃型相 似,不具有野生禾草特征。 ∴许多人反对该理论。
★ 不同育种方法相结合具较大实践意义 。 ★常规育种+生物技术→→趋势和方向 生物技术作为常规育种的辅助手段, 以常规育种为基础,结合生物技术提供的 新技术新方法应用于作物育种实践,这是 当前作物育种发展的趋势和方向。 目前国内是常规育种为主
三、选择手段
1、形态标记: 形状、体积、重量、颜色 2、生理生化标记: 光合效率、酶活性、同功酶、电导率、 细胞透性、生化产物含量。 3、分子标记 : SSR、RFLP、RAPD、AFLP等。
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