1、作物育种作物育种1 1绪论绪论n作物育种学的性质和任务作物育种学的性质和任务n品种在农业生产中的作用品种在农业生产中的作用n作物育种的成就与展望作物育种的成就与展望n作物育种的主要目标作物育种的主要目标绪论绪论一、什么是作物育种学？一、什么是作物育种学？作物育种学是研究选育和繁殖作物优良品种的理作物育种学是研究选育和繁殖作物优良品种的理论与方法的科学。论与方法的科学。Crop Breeding can be defined as“the Arts and Science of changing heredity of crops to improve their economic utilit
2、y to man.”N.I.Vavilov：“evolution under the control of man”.第一节第一节 作物育种学的性质和任务作物育种学的性质和任务nArts：q人类在掌握科学知识之前人类在掌握科学知识之前就已开始育种实践。就已开始育种实践。q在现代育种过程中，育种在现代育种过程中，育种家的经验对育种成效仍然家的经验对育种成效仍然起着至关重要的作用。起着至关重要的作用。古代农业B.C.*9000 First evidence of plant domestication in hills above Tigris River*5000 Agricultural co
3、mmunities exist in Mesopotamia*3000 Domestication complete for all important food crops in the old world*1000 Domestication complete for all important food crops in the new world*700 Assyrians and Babylonians-Hand pollination of date palm*5000-3000：河姆渡、大汶口、半坡文化nScience:现代育种过程中育种家的所有活动都是基于一现代育种过程中育种家
4、的所有活动都是基于一定的科学原理，育种活动变得更加有计划。定的科学原理，育种活动变得更加有计划。q遗传学揭示了性状的遗传规律，育种家可以通过组遗传学揭示了性状的遗传规律，育种家可以通过组合不同基因获得新的性状。合不同基因获得新的性状。q可以通过诱变获得新的基因。可以通过诱变获得新的基因。q染色体加倍可以创造新作物。染色体加倍可以创造新作物。q基因工程可以实现不同生物系统间的基因交流。基因工程可以实现不同生物系统间的基因交流。1694*Camerarius(Germany)-First to demonstrate sex in plants.Worked with mulberry and m
5、aize.qSuggested crossing as a method to get new types.qSystematic plant breeding was established at this point.qSlow progress because workers did not recognize difference between genetic and environmental variation.二、与作物育种有关的科学事件二、与作物育种有关的科学事件1719 Fairchild-Created first artificial hybrid of Carnati
6、on x Sweet William,commonly known as Fairchilds mule.1727 Andre de Vilmorin Company(France)-Pedigree method of breeding sugar beets established.Contributed extensively to the development of plant breeding knowledge and improved cultivars for over 280 years.1761-66*Koelreuter(Germany)-Demonstrated th
7、at hybrid offspring received traits from both parents(pollen and ovule transmit genetic information),and were intermediate in most traits.First scientific hybrid produced(tobacco).Demonstrated the identity of reciprocal crosses.Noted hybrid vigor,segregation of offspring(parental and non-parental ty
8、pes)from a hybrid.1819*Shirreff(Scotland)-Utilized pure line selection(progeny test)to develop a new oat cultivar(released in 1824),and a new wheat cultivar(released in 1832).Had first nursery plots,with 70 families by 1857.Suggested crossing parents with desirable characteristics to obtain progeny
9、of value.1823*Knight-Noted that male and female parents contribute equally to the F1,with segregation following in the F2.Made first wheat variety cross in Europe.1830 Red May-first wheat cultivar selected in U.S.released.1847*Reids Yellow Dent maize-developed from the cross of 2 widely different ty
10、pes in the U.S.1859-89*Darwin-Published Origin of species;noted inbreeding,sterility,and differences in reciprocal crosses.1866*Mendel-Published Experiments in plant hybridization;discovered unit factors(genes),segregation of F2,recombination of 2 or more genes,and dominance of one allele over anoth
11、er;formulated the laws of inheritance.1878-81 Beal(Michigan)-Suggested crossing maize cultivars to increase the yield of commercial types1878 Henry Vilmorin-Did the first extensive work with interspecific crosses:Triticum vulgare x T.polonicum and T.durum1886 Schindel(Pennsylvania)-Developed the fir
12、st hybrid wheat,Fulcaster.1890s Farrer(Australia)-Ran extensive wheat breeding program using hybridization;selected for rust resistance1903*Johannsen-Developed the pure line theory of selection1904-05*East and Shull-Began inbreeding experiments with maize1909 Shull-Practiced extensive crossing of ma
13、ize inbreds to produce hybrids.1910 Bruce,Keeble and Pellew-Proposed theory for hybrid vigor due to favorable dominant genes.1920 Hayes et al.-Successfully transferred durum stem rust resistance to bread wheat in the famous cross of Marquis x Iumillo.1922*Harland and Pope-Described the backcross bre
14、eding technique for small grains.1926 Pioneer Hi-bred Corn Co.-First seed company to organize for maize breeding1928 Griffin-discovered genetic transformations in bacteria.1928 Stadler-Described the mutagenic effects of X-rays in barley.1935 Vavilov-Contributed much to knowledge of species origin in
15、 The scientific bases of plant breeding“.1940 Harlan-Compared methods in barley breeding;used bulk breeding.1944 Avery,MacLeod and McCarty-Described the transforming principle and suggested that DNA,not protein,is the hereditary material1953 Watson,Crick and Wilkins-Proposed a model for the structur
16、e of DNA1970 Berg,Cohen and Boyer-introduced recombinant DNA techniques1983 Transgenic tabacco produced1994 FlavrSavr tomato introduced1995 Bt corn introduced1996 Roundup Ready Soybeans introduced遗传遗传变异变异选择选择N.I.Vavilov：“evolution under the control of man”.三、作物育种学的主要内容三、作物育种学的主要内容 1 1 品种选育的一般过程品种选育的
17、一般过程 创造变异、选择变异、稳定变异创造变异、选择变异、稳定变异 2 2 作物育种学的主要内容作物育种学的主要内容 1 1）育种目标的制定；）育种目标的制定；2 2）种质资源的搜集、保存、）种质资源的搜集、保存、研究、利用与创新；研究、利用与创新；3 3）育种途径、方法及技术的研）育种途径、方法及技术的研究；究；4 4）选择的理论与方法研究；）选择的理论与方法研究；5 5）目标性状的遗）目标性状的遗传及选育方法研究；传及选育方法研究；6 6）新品种的审定、推广和种子）新品种的审定、推广和种子生产。生产。四、作物育种学的特点和性质四、作物育种学的特点和性质1 1 作物育种学是一门应用性科学。作
18、物育种学是一门应用性科学。研究国计民生迫切需求解决的问题的科学。与基研究国计民生迫切需求解决的问题的科学。与基础（纯）科学相对应。础（纯）科学相对应。世界人口增长趋势世界人口增长趋势种子学种子学遗传学遗传学Plant Breeding植物病理学植物病理学植物生理学、植物生理学、生物化学生物化学生态学、农生态学、农业气象学业气象学统计学统计学农学、土壤学农学、土壤学植物学植物学性状鉴定性状鉴定亲缘关系亲缘关系抗病虫机理抗病虫机理性状表达的生性状表达的生理生化基础理生化基础田间试验设计田间试验设计与统计分析与统计分析品种生态区划品种生态区划基因型与环基因型与环境互作境互作性状遗传规律性状遗传规律种
19、子生产种子生产农产品加工农产品加工作物品质作物品质新技术新技术方法与技术革新方法与技术革新2 作物育种学是一门综合性（开放性）科学。作物育种学是一门综合性（开放性）科学。第二节第二节 作物品种在农业生产中的作用作物品种在农业生产中的作用n作物品种（作物品种（cultivar）的概念）的概念作物品种是人类在一定生态条件和经济条件下，根据作物品种是人类在一定生态条件和经济条件下，根据自身需要所选育的某种作物群体。该群体具有相对自身需要所选育的某种作物群体。该群体具有相对稳定的遗传特性（稳定的遗传特性（稳定性稳定性,Stability），同时在生），同时在生物学、形态学及经济性状上具有相对的一致性（
20、物学、形态学及经济性状上具有相对的一致性（一一致性，致性，Uniformity），并在这些性状上与同一作物），并在这些性状上与同一作物的其他群体有所区别（的其他群体有所区别（特异性特异性,Distinctness）。）。q种（种（species）：具有一定的自然分布区和一定的）：具有一定的自然分布区和一定的生理化、形态特征的生物群，是分类的基本单位。生理化、形态特征的生物群，是分类的基本单位。种内个体具有相同的遗传性状，可以彼此交配产生种内个体具有相同的遗传性状，可以彼此交配产生后代，种间存在生殖隔离。后代，种间存在生殖隔离。q亚种亚种(subspecies)：不同分布区的同一种植物，由：不同
21、分布区的同一种植物，由于生境不同导致两地植物在形态结构或生理功能上于生境不同导致两地植物在形态结构或生理功能上存在差异。存在差异。q变种变种(variety)：具有相同分布区的同一种植物，由：具有相同分布区的同一种植物，由于微生境不同导致植物间具有可遗传的差异。于微生境不同导致植物间具有可遗传的差异。n作物品种的属性：作物品种的属性：q品种是经济学上的类别；品种是经济学上的类别；q品种是重要的农业生产资料；品种是重要的农业生产资料；q品种有使用上的地区性和时间性。品种有使用上的地区性和时间性。1 提高单位面积产量提高单位面积产量 n作物品种在农业生产中的作用作物品种在农业生产中的作用重要谷物的
22、平均产量（重要谷物的平均产量（qt/ha）谷物谷物 国家国家 1948/52 1997 1997:48/52(%)小麦小麦 法国法国 18.3 66.3 358 保加利亚保加利亚 12.4 29.1 235 南斯拉夫南斯拉夫 11.4 36.5 320 匈牙利匈牙利 13.8 40.2 291 美国美国 11.2 26.7 238 罗马尼亚罗马尼亚 10.2 29.7 291 印度印度 6.6 27.1 410 重要谷物的平均产量（重要谷物的平均产量（qt/ha）谷物谷物 国家国家 1948/52 1997 1997:48/52(%)水稻水稻 日本日本 42.5 63.1 148 菲律宾菲律宾
23、 11.8 28.3 240 泰国泰国 13.1 22.6 173 印尼印尼 16.1 45.6 283 美国美国 25.6 66.1 258 印度印度 11.1 29.0 261重要谷物的平均产量（重要谷物的平均产量（qt/ha）谷物谷物 国家国家 1948/52 1997 1997:48/52(%)玉米玉米 法国法国 13.6 90.7 667 保加利亚保加利亚 9.8 30.0 306 南斯拉夫南斯拉夫 13.4 37.3 278 匈牙利匈牙利 17.7 59.6 337 美国美国 24.9 79.7 320 罗马尼亚罗马尼亚 8.1 41.7 515 意大利意大利 18.4 93.2
24、506产量提高的因素：产量提高的因素：扩大面积（扩大面积（31.2%）总产总产 水（水（20%）肥（肥（30%）提高单产提高单产 病虫害防治（病虫害防治（15-20%）（68.8%）品种（品种（30-35%）我国小麦总产量的增长 单位：万吨年代 1949 1954 5564 1965 1997 2000 总产 1381 2335 2500 2522 12328.7 9963 最高总产比49年提高7.9倍扩大面积与提高单产的贡献率（%）：年代 50 60 70 80 90面积 42.2 26.7 17.9 6.9 0单产 57.8 73.3 82.1 93.1 100单产水平的提高年代 1949
25、 1974 1983 1987 1997 2000 单产 43 100 150 200 273 250 最高单产提高了5.35倍。2 改善农产品品质改善农产品品质 作物品质：指作物经济器官在最终用途上满足人类消作物品质：指作物经济器官在最终用途上满足人类消费需求的程度。费需求的程度。外观品质：产品的色、香、味、形、质地等。外观品质：产品的色、香、味、形、质地等。如稻米大小性状，透明度，垩百等。如稻米大小性状，透明度，垩百等。品质性状品质性状 营养品质：产品含有的对人体有益或有害的化学成营养品质：产品含有的对人体有益或有害的化学成 分。如蛋白质含量和氨基酸组成，含油分。如蛋白质含量和氨基酸组成，
26、含油 量及脂肪酸组成，芥酸、棉酚含量等。量及脂肪酸组成，芥酸、棉酚含量等。加工品质加工品质：加工时产品表现的物理和机械性能。如：加工时产品表现的物理和机械性能。如 棉纤维品质和小麦面粉的流变学特性。棉纤维品质和小麦面粉的流变学特性。无毒棉育种无毒棉育种左图上有小黑点状的油腺，是棉毒素的贮存处。右为无棉毒素材料左图上有小黑点状的油腺，是棉毒素的贮存处。右为无棉毒素材料棉花的苞基蜜腺与油腺棉花的苞基蜜腺与油腺3 保持稳产性和产品品质保持稳产性和产品品质世界水稻由于真菌病害每年减产世界水稻由于真菌病害每年减产4000万吨，虫害减产万吨，虫害减产2600万吨，万吨，病毒性病害减产病毒性病害减产1000
27、万吨。万吨。我国因小麦条锈病流行我国因小麦条锈病流行50年和年和64年分别减产年分别减产75和和50亿公亿公斤；斤；棉花枯、黄萎病过去为棉花枯、黄萎病过去为“不治之症不治之症”；黑龙江黑龙江60-70年代因早霜、低温每年减产粮食年代因早霜、低温每年减产粮食30亿公斤；亿公斤；干旱、盐碱等非生物逆境。干旱、盐碱等非生物逆境。4 有利于扩大作物的栽培地区有利于扩大作物的栽培地区 早熟、抗寒粳稻品种的选育使我国水稻种植地区早熟、抗寒粳稻品种的选育使我国水稻种植地区扩展到北纬扩展到北纬50度附近的爱辉、漠河地区；度附近的爱辉、漠河地区；超早熟大豆品种的育成使我国大豆栽培地区向北超早熟大豆品种的育成使我
28、国大豆栽培地区向北推移了推移了100公里以上。公里以上。5促进耕作制度改良与复种指数提高促进耕作制度改良与复种指数提高 6 促进农业机械化的发展，提高劳动生产率促进农业机械化的发展，提高劳动生产率机收番茄（美国加州中谷地区）机收番茄（美国加州中谷地区）第三节第三节 作物育种的成就与面临的挑战作物育种的成就与面临的挑战n我国建国以后，分别于我国建国以后，分别于50年代中期和年代中期和79-83年年先后组织了两次大规模的种质资源搜集工作，先后组织了两次大规模的种质资源搜集工作，并对野生稻、野生大豆等资源进行了专门考察，并对野生稻、野生大豆等资源进行了专门考察，同时通过国际种质资源交换、引种，搜集了
29、大同时通过国际种质资源交换、引种，搜集了大量种质资源，相继建立了多个种质资源库。量种质资源，相继建立了多个种质资源库。q我国种质资源有我国种质资源有36万余份，在数量上居世界第二万余份，在数量上居世界第二位位;国家长期库贮存种质国家长期库贮存种质32万份，居世界各种质库万份，居世界各种质库首位。首位。一一 育种成就育种成就 1 1 种质资源工作方面种质资源工作方面n美国从美国从18971970年的年的73年中，共派出考察队年中，共派出考察队150次，其中到中国考察达次，其中到中国考察达20次。次。50年代在拉年代在拉丁美洲收集各种类型玉米种质丁美洲收集各种类型玉米种质1800份；到阿份；到阿根
30、廷、巴西收集花生，到意大利、希腊、土耳根廷、巴西收集花生，到意大利、希腊、土耳其收集豌豆；其收集豌豆；70年代到非洲收集牧草、薯类；年代到非洲收集牧草、薯类；到土耳其、伊朗收集小麦和豆科作物。到土耳其、伊朗收集小麦和豆科作物。q到到1996年美国已收集各类作物种质资源达年美国已收集各类作物种质资源达55万份，万份，28万余份入长期库保存，成为世界种质资源大国。万余份入长期库保存，成为世界种质资源大国。n原苏联著名学者瓦维洛夫及其同事在原苏联著名学者瓦维洛夫及其同事在20世纪世纪20年代和年代和30年代进行了年代进行了200次考察，到过次考察，到过60多多个国家，收集作物种质约个国家，收集作物种
31、质约15万份。万份。60年代中年代中到到70年代又考察了年代又考察了50多个国家，收集到多个国家，收集到13万万份材料。份材料。q到目前为止，俄罗斯共收集种质资源到目前为止，俄罗斯共收集种质资源35万多份，入万多份，入库保存库保存17.8万份。万份。n日本自日本自50年代以来共进行种质资源考察年代以来共进行种质资源考察20余余次。次。q1954年开始对中东小麦及其近缘野生植物进行考年开始对中东小麦及其近缘野生植物进行考察，延续察，延续20余年，收集材料余年，收集材料6400余份。余份。q自自70年代开始，赴意大利、匈牙利、印度考察水年代开始，赴意大利、匈牙利、印度考察水稻；赴尼泊尔、巴基斯坦考
32、察小麦；赴非洲、土稻；赴尼泊尔、巴基斯坦考察小麦；赴非洲、土耳其、伊朗、南美考察饲料作物等，收集到大量耳其、伊朗、南美考察饲料作物等，收集到大量原产当地的种质资源。原产当地的种质资源。q现已入库保存现已入库保存14.6万份。万份。n世界其它国家也十分注意国外种质资源的世界其它国家也十分注意国外种质资源的考察收集。据统计，印度已入库保存考察收集。据统计，印度已入库保存14.4万份，韩国万份，韩国11.5万份，加拿大万份，加拿大10万份。万份。n全世界合计已收集种子样品全世界合计已收集种子样品610万份（含重万份（含重复）。复）。p雄性不育性的利用：雄性不育性的利用：p玉米是第一个在生产中大规模利
33、用杂种优势的作玉米是第一个在生产中大规模利用杂种优势的作物。物。p随着雄性不育性研究的深入，创造了自花授粉和随着雄性不育性研究的深入，创造了自花授粉和常异花授粉作物杂种优势利用的条件。常异花授粉作物杂种优势利用的条件。p目前已在几十种大田作物和蔬菜上利用了杂种优目前已在几十种大田作物和蔬菜上利用了杂种优势。势。p杂交水稻和杂交油菜的选育和推广，我国处于国际领先杂交水稻和杂交油菜的选育和推广，我国处于国际领先地位。地位。1976年年2006年，全国累计种植杂交水稻年，全国累计种植杂交水稻3.76亿亿公顷，共增产稻谷公顷，共增产稻谷5200亿公斤。亿公斤。2 2 育种途径、方法和技术方面育种途径、
34、方法和技术方面n远缘杂交：远缘杂交：q创造新物种、新类型：六倍体、八倍体小黑麦，小创造新物种、新类型：六倍体、八倍体小黑麦，小偃麦等。偃麦等。n花药培养和单倍体育种：花药培养和单倍体育种：q花药培养已在花药培养已在250多种高等植物中获得成功应用，多种高等植物中获得成功应用，q小麦、玉米、大豆、甘蔗、橡胶等近小麦、玉米、大豆、甘蔗、橡胶等近50种植物的种植物的花粉再生植株由我国科技人员在国际上首先培育花粉再生植株由我国科技人员在国际上首先培育成功，并培育出小麦、水稻、烟草等作物的多个成功，并培育出小麦、水稻、烟草等作物的多个花培品种，在生产中大面积推广应用。花培品种，在生产中大面积推广应用。n
35、诱变技术和诱变育种：诱变技术和诱变育种：q截止到截止到2009年，利用诱变育种技术，年，利用诱变育种技术，60多个国家多个国家在在170多种植物上育成了多种植物上育成了3000多个突变品种，其中多个突变品种，其中我国在我国在45种植物上培育的突变品种有种植物上培育的突变品种有800多个。诱多个。诱变育种已成为提高农业经济效益的重要手段之一。变育种已成为提高农业经济效益的重要手段之一。n基因工程与作物遗传改良基因工程与作物遗传改良q转基因作物种植面积从转基因作物种植面积从1996年首次商业化种植的年首次商业化种植的170万公顷增加到万公顷增加到2013年的年的1.75亿公顷，增长了亿公顷，增长了
36、100倍倍;q种植转基因作物的国家从种植转基因作物的国家从6个增加到个增加到27个。个。n还有还有32个国家许可转基因作物产品的进口。个国家许可转基因作物产品的进口。n先后共有先后共有59个国家批准了个国家批准了24种转基因作物的应用。种转基因作物的应用。q2013年，年，99%以上的转基因作物种植面积集中在以上的转基因作物种植面积集中在大豆、玉米、棉花和油菜等大豆、玉米、棉花和油菜等4种作物上，分占转基种作物上，分占转基因作物面积的因作物面积的48.2%、32.8%、13.6%、4.7%。n4种作物的转基因品种面积占各作物总种植面积的比例大种作物的转基因品种面积占各作物总种植面积的比例大豆豆
37、79%、棉花、棉花70%、玉米超过、玉米超过32%、油菜超过、油菜超过24%。http:/www.isaaa.org/resources/publications/briefs/46/infographic/default.asp转转基基因因大大豆豆转基因抗虫水稻转基因抗虫水稻绿色植株（抗虫株）黄色枯萎植株（非抗虫株）绿色植株（抗虫株）黄色枯萎植株（非抗虫株）3.1矮化育种：矮化育种：20世纪世纪60年代，墨西哥国际小年代，墨西哥国际小麦玉米改良中心（麦玉米改良中心（CYMMIT)和国际水稻所和国际水稻所(IRRI)先后育成了一系列矮杆、半矮杆小麦先后育成了一系列矮杆、半矮杆小麦和水稻品种，在
38、世界范围内的许多国家大和水稻品种，在世界范围内的许多国家大面积推广，获得了极大的增产效果，成为面积推广，获得了极大的增产效果，成为“绿色革命绿色革命”的主要推动因素。的主要推动因素。q我国我国50年代开始水稻矮化育种，实现了我国水年代开始水稻矮化育种，实现了我国水稻育种历史上的第一次突破，由亩产稻育种历史上的第一次突破，由亩产200-250公斤提高到公斤提高到300-350公斤。小麦的矮化育种使公斤。小麦的矮化育种使小麦株高由小麦株高由110-120厘米降低到厘米降低到80-90厘米。厘米。3 3 目标性状的选育方面目标性状的选育方面绿色革命绿色革命 2020世纪世纪6060年代中期在发展中国
39、家兴起的，年代中期在发展中国家兴起的，以采用农作物高产良种为中心的一场技术革以采用农作物高产良种为中心的一场技术革命，其主要内容是大规模地推广矮秆、半矮命，其主要内容是大规模地推广矮秆、半矮秆、抗倒伏、产量高、适应性广的小麦和水秆、抗倒伏、产量高、适应性广的小麦和水稻作物优良品种，并配合灌溉、施肥等技术稻作物优良品种，并配合灌溉、施肥等技术的改进。的改进。墨西哥从墨西哥从19601960年推广矮秆小麦，在短短年推广矮秆小麦，在短短3 3年时年时间达到了占种植面积的间达到了占种植面积的95%95%，总产接近，总产接近200200万吨万吨 ，比比19441944年提高年提高5 5倍，并部分出口。倍
40、，并部分出口。印度实施绿色革命发展战略，印度实施绿色革命发展战略，19661966年从墨西哥引年从墨西哥引进高产小麦新品种，同时增加了化肥、灌溉、农进高产小麦新品种，同时增加了化肥、灌溉、农机等投入，至机等投入，至19801980年促使粮食总产量从年促使粮食总产量从72357235万万吨增到吨增到1.51.5亿吨，翻了一翻，由粮食进口国变为粮亿吨，翻了一翻，由粮食进口国变为粮食出口国。食出口国。3.2抗病育种：抗锈品种的选育，使我国小麦生产抗病育种：抗锈品种的选育，使我国小麦生产60年代以后再没有发生大规模的流行。抗枯、黄萎年代以后再没有发生大规模的流行。抗枯、黄萎病棉花品种的育成，基本上控制
41、了该病对棉花产病棉花品种的育成，基本上控制了该病对棉花产量的影响。玉米抗大、小斑病，水稻抗白叶枯病量的影响。玉米抗大、小斑病，水稻抗白叶枯病等都取得了显著成效。等都取得了显著成效。3.3品质育种：禾谷类作物的高蛋白、高赖氨酸品种，品质育种：禾谷类作物的高蛋白、高赖氨酸品种，“三高三低三高三低”优质油菜品种，棉花高纤维强度品优质油菜品种，棉花高纤维强度品种等的选育，都获得了较大的进展。目前欧美油种等的选育，都获得了较大的进展。目前欧美油菜生产已基本实现了优质化，我国优质品种的面菜生产已基本实现了优质化，我国优质品种的面积也正逐年扩大。积也正逐年扩大。二二 面临的挑战面临的挑战n 人口持续增长。人
42、口持续增长。到到2020年，世界人口将增加到年，世界人口将增加到80亿，粮食需亿，粮食需求量将比现在增加求量将比现在增加60%。我国人口将增至。我国人口将增至16亿，粮食需求量将由现在的亿，粮食需求量将由现在的4.9亿吨左右增加亿吨左右增加到到6.4-7.2亿吨，净增亿吨，净增1.5-2.3亿吨。亿吨。n 城市化进程不断加快，耕地不断减少。城市化进程不断加快，耕地不断减少。n 环境不断恶化。环境不断恶化。气候变暖，森林砍伐，沙漠化，土壤流失、气候变暖，森林砍伐，沙漠化，土壤流失、水浸等。水浸等。n解决策略解决策略q发展新作物、新品种，拓展作物种植区域。发展新作物、新品种，拓展作物种植区域。q选
43、育高效、抗病、抗逆新品种，提高作物产量潜力。选育高效、抗病、抗逆新品种，提高作物产量潜力。q选育生物产量和经济产量均高的新品种。选育生物产量和经济产量均高的新品种。n工作展望工作展望q进一步加强品种资源工作进一步加强品种资源工作q积极开展育种理论方法的研究积极开展育种理论方法的研究q以常规育种为基础，积极探索新的育种途径和技以常规育种为基础，积极探索新的育种途径和技术术第四节第四节 育种目标育种目标 育种目标是指在一定地区的自然、耕作栽培及经济条育种目标是指在一定地区的自然、耕作栽培及经济条件下所要育成的作物新品种应具备的优良性状指标。高产、件下所要育成的作物新品种应具备的优良性状指标。高产、
44、稳产、优质、适应性强是现代农业对作物品种的共同要求，稳产、优质、适应性强是现代农业对作物品种的共同要求，也是育种工作的总目标。也是育种工作的总目标。一一 高产高产 具有高的产量潜力是优良品种应具备的基本条件，具有高的产量潜力是优良品种应具备的基本条件，选育具有高产潜力的品种始终是作物育种的主要目选育具有高产潜力的品种始终是作物育种的主要目标。标。国内外小麦平均亩产比较国内外小麦平均亩产比较小麦记录产量小麦记录产量美国冬麦品种美国冬麦品种Gaines，1965年，年，940公斤公斤/亩亩中国春麦品种中国春麦品种76-338，1978年，年，1013公斤公斤/亩亩CIMMYT品种品种Wonder
45、Wheat，1000-1200公公斤斤/亩亩国内外玉米平均单产比较（公斤国内外玉米平均单产比较（公斤/亩）亩）目前世界记录产量目前世界记录产量18501850公斤公斤/亩，我国记录产量亩，我国记录产量14021402公斤公斤/亩亩 山东科技报山东科技报2011111620111116期期n水稻记录产量水稻记录产量q2011.9.19：袁隆平团队，“Y两优2号”，926.26公斤/亩q2011.9.24：谢华安团队，“宜优673”，1005.85公斤/亩q2011.10.10：昆明市农业局，“云光109”，970公斤/亩q2010.9.22：李开斌，“楚粳28号”，1002.11公斤/亩q200
46、6.9.7：万建民，“协优107”，1287公斤/亩实现高产的途径实现高产的途径n产量因素的合理组合产量因素的合理组合q禾谷类作物的理论产量禾谷类作物的理论产量=亩穗数亩穗数*穗粒数穗粒数*粒重粒重q棉花的理论产量棉花的理论产量=亩株数亩株数*株铃数株铃数*衣分衣分q油菜的理论产量油菜的理论产量=亩株数亩株数*株荚数株荚数*荚粒数荚粒数*粒重粒重中国农业大学选配的玉米双果穗新组合1999年新疆兵团农年新疆兵团农4师师61团一季玉米吨粮田团一季玉米吨粮田*注意的问题：注意的问题：不同产量因素之间常呈负相关，在制定育不同产量因素之间常呈负相关，在制定育种目标时，应充分分析现有品种的产量构成种目标时
47、，应充分分析现有品种的产量构成因素，找出主要限制因素作为主攻目标。因素，找出主要限制因素作为主攻目标。2 合理株型合理株型 株型指作物的茎、枝、叶等主要光和器官株型指作物的茎、枝、叶等主要光和器官在植株上的着生态势。在植株上的着生态势。合理的株型可使作物充分利用光能资源，提高有合理的株型可使作物充分利用光能资源，提高有机物的合成，为高产打好基础。机物的合成，为高产打好基础。C.M.Donald小麦的理想株型直立穗型超高产粳稻株型（沈阳农业大学直立穗型超高产粳稻株型（沈阳农业大学）沈农沈农159两优培九两优培九n矮化育种矮化育种是株型育种的一个重要内容，是品种是株型育种的一个重要内容，是品种改良
48、的一个突破口。改良的一个突破口。q 植株矮化后，抗倒伏能力增强，可以适当密植，植株矮化后，抗倒伏能力增强，可以适当密植，增加单位面积株数。增加单位面积株数。q 提高肥水利用率。提高肥水利用率。q 提高收获指数。提高收获指数。3 高光效育种高光效育种 以提高作物光和效率为目标的遗传改良称为高光以提高作物光和效率为目标的遗传改良称为高光效育种。效育种。广义的高光效育种包括株型育种的基本内容，广义的高光效育种包括株型育种的基本内容，狭义的高光效育种则指提高单位叶面积的净光和速狭义的高光效育种则指提高单位叶面积的净光和速率的生理育种。率的生理育种。经济产量经济产量=生物产量生物产量收获指数收获指数 =
49、净光和产物净光和产物收获指数收获指数 =（光合强度（光合强度光合面积光合面积光合时间）光合时间）收获指数收获指数二二 稳产稳产 品种在生产应用过程中，不同年份间保持其品种在生产应用过程中，不同年份间保持其产量有相对的稳定性，称为品种的稳产性。产量有相对的稳定性，称为品种的稳产性。选育抗病虫和抗逆性好的品种，是保证品种选育抗病虫和抗逆性好的品种，是保证品种稳产性的有效措施。稳产性的有效措施。在我国许多地区，早熟品种是高产、稳产的在我国许多地区，早熟品种是高产、稳产的重要条件。重要条件。以抗雪腐病为目标的小麦育种工作以抗雪腐病为目标的小麦育种工作三、优质三、优质 1 外观品质外观品质我国优质米标准
50、 级级别别 类类型型 形形状状 垩垩百百 胚胚乳乳 籼稻 中长形 一一级级 粳稻 椭圆形 5%半透明 籼稻 中长形 二二级级 粳稻 椭圆形 10%近半透明 2 营养品质营养品质 不同作物蛋白质的生物价：不同作物蛋白质的生物价：稻米：稻米：77；小麦：；小麦：67；玉米：；玉米：60；大豆：；大豆：57；燕；燕麦：麦：85；小米：；小米：57。不同油料作物亚油酸含量：不同油料作物亚油酸含量：向日葵：向日葵：73%；大豆：；大豆：52%；玉米：；玉米：57%；小麦：；小麦：58%；油菜：；油菜：20%。3 加工品质加工品质 机械和工业加工品质：稻谷的碾磨品质；小麦的机械和工业加工品质：稻谷的碾磨品
