現(xiàn)代植物育種學(xué)

前言

　　植物是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類對植物的開發(fā)利用是從野生植物上采摘可利用部分開始的。人類定居后，由于野生植物的數(shù)量不能滿足人類的需求，人類就對有利用價值的野生植物進(jìn)行栽培。此時的栽培只是利用野生植物的部分資源，而且栽培過程中人類只是根據(jù)自身的需要對栽培的植物進(jìn)行選擇，這就是植物育種的起始——馴化。馴化只利用自然變異，但隨著人類對植物認(rèn)識的深化，發(fā)現(xiàn)植物也有雌雄性別分化。選擇不同類型的植物做父母本進(jìn)行人工雜交，后代將會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果？這個問題引起了人們的好奇，并且最終導(dǎo)致了一門全新的科學(xué)——遺傳學(xué)的誕生。從此植物育種不再僅僅是一門藝術(shù)，而是在遺傳學(xué)理論指導(dǎo)下的一門技術(shù)科學(xué)，遺傳學(xué)的誕生標(biāo)志著科學(xué)育種時代的到來。遺傳學(xué)所說的基因僅是一個抽象的概念，分子生物學(xué)的逐步發(fā)展使得人們認(rèn)識到基因就是一段DNA序列，因而可以對基因進(jìn)行測序、分析和操作，比較同一基因的不同形式（等位基因）的結(jié)構(gòu)、功能異同，對等位基因進(jìn)行有效鑒別，將基因按照人們的意愿進(jìn)行任意剪切、拼接，實(shí)現(xiàn)基因的跨界大轉(zhuǎn)移，最終明了調(diào)控性狀形成的基因網(wǎng)絡(luò)，從而使育種進(jìn)入在基因組學(xué)指導(dǎo)下的分子育種新紀(jì)元。分子育種時代，育種策略顯著改變，育種可資利用的基因來源范圍顯著擴(kuò)大，育種方法和手段顯著增加，育種精確性、準(zhǔn)確性、預(yù)見性和育種效率顯著提高。　　世界上大約有25萬種植物，其中栽培植物約有3.5 萬種，約占世界植物種類的14％。人類最先馴化的是禾谷類作物，然后是根類作物和豆類作物，接著是蔬菜、油料作物、纖維作物和果樹，飼料、花卉和藥用植物的馴化較遲，而林木和能源植物育種才剛剛開始。目前，人類已對大約200種植物進(jìn)行了遺傳改良，涉及食用（糧油、果蔬等）、纖維（棉麻等）、飼用、藥用、觀賞用、能源用、林木七大用途以及白花授粉、異花授粉、常異花授粉和無性繁殖4種繁殖類型的植物。通過對這些植物的遺傳改良已為人類的衣、食、住、行、康、樂提供了更多更好的食品、藥品、加工原料、再生能源和生活環(huán)境?！　榱讼到y(tǒng)總結(jié)植物育種學(xué)理論與方法的縱深發(fā)展及其在不同類型植物上的廣泛應(yīng)用，科學(xué)探討植物育種學(xué)的發(fā)展趨勢，我們在充分吸收國內(nèi)外植物育種研究成果的基礎(chǔ)上，編著了本書。

內(nèi)容概要

本書以育種方法的發(fā)展歷程為經(jīng)線，以育種方法在各類植物改良上的應(yīng)用為緯線，按照育種的基本環(huán)節(jié)將全書分為四篇。育種基礎(chǔ)篇包括植物育種的繁殖生物學(xué)基礎(chǔ)、遺傳學(xué)基礎(chǔ)和分子生物學(xué)基礎(chǔ)；創(chuàng)造變異篇囊括基因資源發(fā)掘、有性雜交、體細(xì)胞雜交、誘發(fā)突變和轉(zhuǎn)基因等各種發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造變異的方法；鑒定選擇篇介紹了育種選擇的一般原理、植物形態(tài)發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等各種性狀的鑒定選擇方法以及細(xì)胞水平、染色體水平和分子標(biāo)記水平的選擇方法；育種綜合篇包括育種目標(biāo)和育種平臺、育種程序、品種審定和保護(hù)、種子生產(chǎn)等章節(jié)。本書對植物育種學(xué)相關(guān)的研究成果進(jìn)行了全面系統(tǒng)地分析、歸納和整理，充分反映了現(xiàn)代植物育種學(xué)鮮明的時代特色和豐富的科學(xué)內(nèi)涵?！　”緯粌H適合農(nóng)林、醫(yī)藥、能源等植物育種研究人員、研究生閱讀，也可供植物遺傳學(xué)、基因組學(xué)研究人員參考。

書籍目錄

序言 前言 第一章 緒論 第一篇 育種基礎(chǔ) 　第二章 植物育種的繁殖基礎(chǔ) 　第三章 植物育種的遺傳學(xué)基礎(chǔ) 　第四章 植物育種的分子生物學(xué)基礎(chǔ) 第二篇 創(chuàng)造變異 　第五章 植物遺傳變異的主要來源 　第六章 植物基因資源發(fā)掘 　第七章 植物有性雜交 　第八章 植物體細(xì)胞雜交 　第九章 植物誘發(fā)突變 　第十章 植物基因工程 第三篇 鑒定選擇 　第十一章 植物育種選擇的一般原理 　第十二章 植物形態(tài)發(fā)育性的鑒定與選擇 　第十三章 植物產(chǎn)量性狀的鑒定和選擇 　第十四章 植物品質(zhì)性狀的鑒定與選擇 　第十五章 植物生物脅迫抗性的鑒定與選擇 　第十六章 植物非生物脅迫抗性的鑒定與選擇 　第十七章 植物離體選擇和雙單倍體育種 　第十八章 植物染色體的鑒定方法 　第十九章 植物分子標(biāo)記輔助選擇 第四篇 育種綜合 　第二十章 植物育種目標(biāo)和育種平臺 　第二十一章 植物育種程序 　第二十二章 植物品種試驗(yàn)和品種審定 　第二十三章 植物新品種權(quán)保護(hù) 　第二十四章 種子生產(chǎn)與質(zhì)量監(jiān)控 圖版

章節(jié)摘錄

　　然而，自花授粉植物的純合也是相對的，它們也有一定的自然異交率，通過自然異交可產(chǎn)生基因重組或由于環(huán)境條件的改變而發(fā)生基因突變，以及在長期進(jìn)化過程中由微小變異發(fā)展而來的顯著變異，都是白花授粉植物在自然條件下產(chǎn)生變異的主要原因。通過人工選擇再度分離純系，這些產(chǎn)生的變異又趨于純化。自花授粉植物除利用自然變異進(jìn)行選擇育種外，人工創(chuàng)造變異選擇育種和利用雜種優(yōu)勢進(jìn)行雜交育種是目前最有效的方法。這類植物雖然自然異交率低，但在良種繁育時，也應(yīng)注意適當(dāng)隔離，以防自然異交和機(jī)械混雜?！　《?、異花授粉植物　　異花授粉作物改良的總目標(biāo)是改良群體的基因頻率以固定有利基因而保持高度雜合。異花授粉植物具有以下遺傳行為特點(diǎn)?！　。?）具有個體內(nèi)的雜合性和個體間在基因型與表現(xiàn)型上的不一致的特點(diǎn)。在長期自由授粉的條件下，異花授粉植物的群體是來源不同、遺傳性不同的兩性細(xì)胞結(jié)合而產(chǎn)生的雜合子所繁衍的后代。由于雙親的來源不同，遺傳組成也不同，群體內(nèi)各個體的基因型是雜合的，各個體間的基因型是異質(zhì)的，沒有基因型完全相同的個體。因此，它們的表現(xiàn)型多種多樣，沒有完全相似的個體，單個個體的后代分離大，選擇效果差。評價群體的好壞，主要是看其優(yōu)良基因和優(yōu)良基因型頻率的高低?！　。?）異花授粉植物不耐自交，自交會導(dǎo)致其生活力顯著衰退，但雜交可使其產(chǎn)生雜種優(yōu)勢。苜蓿、胡蘿卜、紅三葉草等異花授粉植物極不耐自交，苜蓿自交產(chǎn)生的純合植株不能存活。自交效應(yīng)在頭5～8代十分顯著，但8代以后多可忽略。同源多倍體自交衰退往往比二倍體更嚴(yán)重，達(dá)到純合的過程也慢很多。但洋蔥、向日葵、瓜類（cucur-bits）、黑麥、玉米植物自交衰退不嚴(yán)重。為避免或減輕自交對生活力下降的影響，對異花授粉植物群體進(jìn)行改良時，多采用多次混合選擇法。利用混合選擇法改良異花授粉植物群體，一般是在對各個分離世代不控制授粉條件下，根據(jù)母本植株的表現(xiàn)型選擇穗型、株型、抗病性等方面相似的優(yōu)良個體混收混脫，下年種成一個小區(qū)并種植原始群體進(jìn)行鑒定比較。由于不知道入選單株的父本來源，父本花粉有優(yōu)有劣，加之中選優(yōu)株本身是異質(zhì)結(jié)合子，其后代總是表現(xiàn)出多樣性變異，并不斷有劣株分離出來。然而，當(dāng)群體經(jīng)過幾輪混合選擇后，劣株比例不斷下降，優(yōu)株比例不斷上升，群體的綜合經(jīng)濟(jì)性狀將逐步改良提高。同時，經(jīng)多次混合選擇的異花授粉植物群體仍可保持一定的異質(zhì)性，將避免或減輕像單株選擇那樣因近親繁殖而引起的生活力衰退現(xiàn)象。還可利用穗行法、頂交后裔鑒定法、全同胞選擇、相互輪回選擇等后裔鑒定選擇法來進(jìn)行群體改良?！　∽越浑m使生活力衰退，但同時也使性狀趨于穩(wěn)定。對于自交能夠正常結(jié)實(shí)的異花授粉植物，也可以通過若干世代的自交和單株選擇，待得到純合穩(wěn)定的自交系后再選擇遺傳基礎(chǔ)不同的優(yōu)良自交系進(jìn)行雜交，以篩選獲得具有強(qiáng)優(yōu)勢的雜交種，這是異花授粉植物的一個重要育種途徑。玉米自交系間雜交種的選育和推廣利用，就是把自交、選擇和雜交三個環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐最具體的例證。在良種繁育中，要嚴(yán)格隔離和控制授粉，注意防止基因漂移，以防雜保純?！　　?/pre>








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