第一章 作物繁殖方式与品质
一、名词解释
1、作物育种学:是研究选育及繁殖作物优良品种的理论与方法的科学。
2、品种:是人类在一定的生态条件和经济条件下,根据人类的需要所选育的具有相对稳定的遗传特性,在生物学、形态学及经济性状上的相对一致性的某种作物的一定群体。
3、自交不亲和性:具有完全花且能形成正常的雌、雄配子,但却不能子花授粉结实的一种自交不育性。
4、雄性不育性:雌蕊正常而雄蕊败育,不产生有功能的雄配子的特性。
二、问答题
1、DUS——作物品种的三大特性。
(1)特异性(Distinctness):本品种群体具有明显区别于同一物种其它品种群体的特征和特性。
(2)一致性(Uniformity):要求品种群体中个体间植株性状和经济形状相对整齐一致,即品种具有不妨碍使用的整齐程度。
(3)稳定性(Stability):在品种的繁殖和利用中,品种的特异性和一致性能够通过遗产而保持稳定的特性。
2、简述作物有性繁殖的三种类型及其花器构造和开花习性。
(1)自花授粉作物(self-pollination crops):同花或者是同株间传粉而繁殖后代的作物。异交率<4%,如:水稻、小麦、大麦、大豆、花生、马铃薯、烟草等。
花器构造和开花习性:两性花,雌雄同株,闭花授粉;花器保护严密,外来花粉不易进入;花小,不鲜艳,无特殊香味;花粉量少。
(2)异花授粉作物(cross-pollination crops):不同植株间传粉而繁殖后代的作物。异交率>50%,有三种类型:雌雄异株、雌雄同株异花、雌雄同花。
(3)常异花授粉作物(often cross-pollination crops):同时依靠自花授粉和异花授粉来繁殖后代的作物
3、什么是自交不亲和性?
自交不亲和性:具有完全花且能形成正常的雌、雄配子,但却不能子花授粉结实的一种自交不育性。
(1)配子体自交不亲和:同花(或同株、同系内等)上的花粉在柱头上萌发后可侵入柱头,并在花柱中延伸一段,此后便受到抑制。减数分裂前。
(2)孢子体自交不亲和:同花(或同株、同系内等)上的花粉在柱头上不能正常发芽,或者是在柱头乳突细胞上缠绕而无法侵入柱头,这一特性取决于二倍体亲本的基因型,减数分裂前。
4、什么是雄性不育性?
雄性不育性:雌蕊正常而雄蕊败育,不产生有功能的雄配子的特性。
(1)细胞核雄性不育性
(2)质核互作雄性不育性
5、简述作物的无性繁殖。
指不经过两性生殖细胞结合而繁殖后代的方式。
(1)营养体繁殖
(2)无融合生殖:单倍体无融合生殖(单性生殖)、二倍配子体无融合生殖、不定胚。
6、从作物育种角度,简述自交和异交的遗传效应。
自交的遗传效应:
(1)自交使得纯合基因型保持不变。
(2)自交使得杂合基因型后代趋于纯和并发生性状分离。
异交的遗传效应:
(1)异交形成杂合基因型。
(2)异交增强后代活力,表现为杂种优势。
7、简述自花、异花、常异花授粉作物和无性繁殖作物的遗传及育种特点
(1)自花授粉作物:
自交使得纯合基因型保持不变;自交使得杂合基因型后代趋于纯和并发生性状分离;自花授粉作物具有自交不退化或退化缓慢的特点;会产生一定程度的天然杂交而引起基因重组或由于环境条件的改变而发生基因突变。
个体基因型纯合,个体间同质;极少数会发生天然异交或自然突变。
(2)异花授粉作物:
异交形成杂合基因型;异交增强后代活力,表现为杂种优势;异花授粉作物不耐自交,表现为自交衰退。
自由授粉,异交远大于自交;个体基因型杂合,个体间异质,表型多样;受异品种授粉、人工选择,自然突变等影响,易造成品种退化。
(3)常异花授粉作物:
连续自交后代生活会下降,表现为自交衰退,但较异花授粉作物来说不明显;品种群体存在有一部分杂合基因型。
(4)无性繁殖作物:由于不经过两性生殖细胞的结合,在表现型上和母体一致,通常也没有性状现象。
8、不同类型的品种群体的育种特点。
(1)纯系品种的育种特点:
自花授粉+单株选择的育种方法。基因型高度纯合、性状优良、整齐一致;多对基因杂合的基因型需要连续多代的自交和单株选择;异花授粉作物通过强迫自交和弹珠选择达到基因纯合。
拓宽遗传变异范围,在大群体中进行单株选择。要综合农艺性状优良,优中选优。
(2)杂种品种的育种特点:
自交系育种和杂交组合育种两个程序,自交系间的配合力测定是关键。
加强影响亲本繁殖和配制杂种产量的性状选择。
需要建立相应的种子生产基地和供销体系,获得低成本、高质量、大量的杂交种。
(3)群体品种的育种特点:
群体品种具有广泛的遗传基础和基因型多样性,以增强品种适应性和稳产性。
控制授粉、充分重组、适当淘汰、遗传平衡,使群体品种保持广泛的遗传基础和基因型多样性。
(4)无性系品种的育种特点:
利用无性系迅速固定优良性状和杂种优势。
选择优良芽变,培育新的优良无性系品种。
9、根据作物群体中个体的同源染色体等位基因以及个体间基因型的情况,简述作物品种类型及其基本特性。
(1)纯系品种
对突变或杂合基因型经过连续多代的自交加选择得到的同质纯合群体。理论亲本系数(具有亲本纯合基因型的后代植株数)达到或超过87%,即自交系(纯系)品种
(2)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组合的F1植株群体。个体基因型高度杂合、群体内同质、生产力高,表现为杂种优势。
(3)群体品种
群体内植株基因型不一致,但基本符合品种的三个基本特性。
包括异花授粉作物的自由授粉品种、异花授粉作物的综合品种、自花授粉作物的杂交合成品种和自花授粉作物的多系品种(其中有“近等基因系”的概念:一组遗传背景相同或相近,仅在几个个别性状存在差异的材料)。
(4)无性系品种
由一个无性系或几个遗传上近似的无性系经过营养器官繁殖而成的群体。基因型由母体决定,表现型与母体相同
第二章 育种目标
一、名词解释
1、育种目标:在一定地区的自然、耕作栽培和经济条件下对计划选育的新品种提出的应该具备的在生物学和经济学性状上的优良特征特性的具体要求。
2、生物产量:作物整个生育期内,通过光合作用所积累的有机质的总量。
3、经济产量:栽培目的所需要的具有经济价值的那一部分产量。
4、收获指数:经济产量和生物产量的比值。
5、株型育种:通过改变作物的根、茎、叶等器官的尺寸和着生状态使其成为有利于干物质向经济器官分配的“理想株型”的育种方法
5、高光效育种:通过提高作物光合能力和降低呼吸消耗而提高作物产量的育种方法。
二、问答题
1、现代农业对作物品种的要求。
高产、稳产、优质、广适、熟期适当、适应机械化
2、制定育种目标的原则。
(1)立足当前,展望未来,富有预见性。
(2)突出重点,分清主次,抓主要矛盾。
(3)明确具体性状,注重可操作性。
(4)考虑合理搭配,实现品种多样性。
(5)必须面向特定的生态地区和栽培条件。
第三章 种质资源
一、名词解释
二、问答题
1、简述种质资源及其重要性。
(1)种质资源是现代育种的物质基础
(2)稀有特异种质资源对育种成效具有决定性作用。
(3)新的育种目标能否实现取决于所拥有的种质资源。
(4)种质资源是生物学理论研究的重要材料。
(5)种质资源可以保护遗传多样性。
2、简述瓦维洛夫作物起源中心学说的内容
(1)野生植物最先被人类栽培利用或产生大量栽培变异类型的较独立的农业地理中心。
(2)主要特征:基因多样性和显性基因的频率较高。因此又名“基因中心”或“变异多样性中心”
(3)原生起源中心有野生祖先,有原始特有类型,有明显的遗传多样性,有大量的显性基因;次生起源中心无野生祖先,有新的特有类型,有大量的变异,有大量的隐性基因。
(4)在育种上能够指导特异种质资源的收集。起源中心与抗源中心一致,不育基因与恢复基因并存于起源中心,可得到抗性材料和恢复材料。可以指导引种,避免毁灭性天灾。
3、简述种质资源的类别及其特点。
(1)地方品种:在局部地区栽培的品种,多未经过现代育种技术的遗传修饰.
(2)当前推广品种(主栽品种):经过现代育种技术改良过的品种,包括自育成或者引进的品种。
(3)外地种质资源:从外地或者外国引入的品种或类型。
(4)野生植物资源:现代作物的野生近缘种及与作物近缘的杂草,包括介于栽培类型和野生类型之间的过渡类型。
(5)人工创造的种质资源:通过杂交、突变体、远缘杂交创造出来的种质资源。
4、如何收集、保存、利用、研究种质资源?
(1)直接考察收集、征集、交换、转引。
(2)种植、贮藏、离体保存和基因文库技术。
(3)直接鉴定、自然鉴定、控制条件鉴定。
(4)利用已有种质资源创造新品种或者新种质,直接选出优良品种。
第四章 引种与选择育种
一、名词解释
1、生态条件:与作物品种形成及生长发育有密切关系的环境条件
2、生态环境:各种生态因子相互影响相互制约形成的起综合作用的生态条件的复合体
3、生态区:对于一种作物具有大致相同的生态环境的地区。
4、生态型:在一定范围内,在生物学特性、形态特征等方面均与当地的主要生态条件相适应,遗传结构也基本
5、引种:广义的引种泛指从外地或外国引进新植物、新作物、新品种、品系以及供研究用的各种遗传资源资料。狭义的引种是作物育种途径之一,指从外地区或外国引进的品种(品系),经过在本地试种鉴定试验,从中选出适宜本地栽培的品种,直接应用于生产或利用它们的某些优良性状作为育种的原始材料,间接地加以利用。
二、问答题
1、简述引种的基本原理及其主要内容。
(1)气候相似性原理
不同地区之间引种影响作物生产的主要气候因素应尽可能相似,引种才有可能成功。
(2)引种的生态条件和生态型相似性原理
生态条件:与作物品种形成及生长发育有密切关系的环境条件
生态环境:各种生态因子相互影响相互制约形成的起综合作用的生态条件的复合体
生态区:对于一种作物具有大致相同的生态环境的地区。
生态型:在一定范围内,在生物学特性、形态特征等方面均与当地的主要生态条件相适应,遗传结构也基本相似的作物类型。气候、土壤、生物生态型。
(3)作物生态区划。依据作物生育特性和抗逆性对作物的生态地区和品种类型的划分。
(4)作物阶段发育理论。
2、简述引种的基本规律
(1)对于低温长日性植物:北种南引,表现为晚熟,生育期延长,甚至不能开花抽穗;营养器官加大,可能增产;易遭受后期自然灾害。南种北引,生育期缩短,早熟,植株矮小,不宜获得高产,易发生冬季冻害和春季晚霜。高原与平原间的引种类似于南北引种。
(2)高温短日性植物:北种南引,由于高温,生育期缩短,早熟,株、穗、粒变小。 南种北引,植株高大,晚熟以及后期的冻害。
3、简述纯系学说及其评价
(1)由纯合的个体自花受精所产生的子代群体是一个纯系。在纯系内,个体间的表型虽因环境影响而有所差异,但其基因型则相同,因而选择是无效的;而在由若干个纯系组成的混杂群体内进行选择时,可以分离出这些纯系,所以选择是有效的。
(2)评价:纯系为自花授粉植物的纯系育种建立了理论基础。纯系学说将变异分为可遗传和不可遗传变异,而且强调区别两者需要进行后代鉴定,在育种工作中,通过鉴定选择可遗传变异。局限性是把“纯系”的“纯”绝对化。
4、简述选择育种的概念、原理以及程序方法。
(1)根据育种目标,在现有品种群体中选出若干自然变异的优良个体,经过鉴定和比较试验,培育作物新品种的方法,又名系统育种。对对典型的自花授粉作物又称之为纯系育种。
(2)利用自然变异,优中选优,使得品种得到改良和提高
(3)简单易行,能保持原品种对环境的适应性;有利变异少,选择率低;不能有目的地创造变异;遗传背景不会拓宽,遗传基础贫乏。
(4)原理包括纯系学说以及自然变异
(5)选择育种的方法有个体选择育种和混合选择育种。
5、简述混合选择法和单株选择法的区别及其应用。
(1)单株选择是选单株以及单株产生的株系,而混合选择是选择群体。
(2)单株选择的个体要单独脱粒,混合选择是混合脱粒。
(3)单株选择费时费力,混合选择省时省力,简单有效
(4)单株选择中一次个体选择法主要应用于自花授粉作物自然变异群体和常异花授粉作物,多次个体选择法是栽培植物最常用的选择方法。混合选择主要用于异花授粉作物。
第五章 杂交育种
一、名词解释
1、杂交育种:利用不用基因型的品种或类型杂交,创造变异,并从中进行鉴定选择,培育成符合生产需求的新品种。
2、组合育种:是将分属于不同品种的,控制不同性状的优良基因随机结合后形成各种不同的基因组合,通过定向选择育成集双亲优势于一体的新品种。其遗传机理主要是基因重组和互作。
3、超亲育种:是将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂种个体中,形成在该性状上超过亲本的类型。其遗传机理主要在于基因累加和互作。
二、问答题
1、简述杂交育种的理论基础。
(1)基因重组,综合双亲优良性状。
(2)基因互作,产生新性状。
(3)基因累加。产生超亲性状。
2、杂交亲本选配的一般原则
(1)双亲都具有较多优点,无突出缺点。在主要性状上优缺点尽可能互补。原理:基因的分离和自由组合原理
(2)亲本之一最好是能适应当地条件、综合性状较好的推广品种。
(3)杂交亲本在生态型和亲缘关系上有较大差异。
(4)杂交亲本应具有较好的一般配合力。
3、简述单交和复交方式。
(1)单交:即两个亲本进行杂交,A/B。
特点:每个亲本只进行一次杂交,简单易行,育种时间短,后代群体规模小。条件:当两个亲本的优缺点能够互补,性状总体上符合育种目标要求。
(2)复交:选用两个以上的亲本,进行两次或者两次以上的杂交。
方式:先将一些亲本配成单交组合,再在组合之间或者组合和品种之间进行杂交。特点:复交的遗传基础比较复杂,变异类型多,但性状稳定慢,所需育种年限长;二是需进行两次及以上的杂交,手续麻烦,杂交量大;复交后代群体的种植规模要比单交大得多,否则难以达到预期目标。
常用的方式包括:三交、双交、四交、聚合杂交、多父本授粉。
4、简述几种杂交育种方法的工作程序。
(1)系谱法:“一代看组合,二代选单株,三代定系统,四代促稳定”
F1评,,按组合点播,成熟后比较组合优劣,淘汰不良组合。
F2选,此世代开始分离,选择优良单株。
F3定,中选的F2种成株行,每个株行称为一个系统或株系。从中选出优良系统,并选择优良单株。
F4促,来自同一F3系统的F4称为系统群,系统群内各系统之间称为姊妹系,选择优良一致系的株系,促进系统稳定。
(2)混合法:
P选亲本,配组合。
F1选择优良组合,混播混收混脱。
F2~F5混播混收混脱。
F6混播,选株脱粒。
F7中选单株混播成行,选优行,混收混脱。
(3)衍生系统法
F1点播,评定优良组合,分组合混收混脱。
F2点播,从优良组合中选株,分株收获脱粒。
F3条播,中选F2单株成衍生系统,选株优良系统,混收混脱。
(4)单籽传法
F2~F4大量选株或每一株随机取一粒种子,混合组成下一代。
F5按株收,下一代种株行。
F6选优良株行,按株行收。
第六章 回交育种
一、名词解释
1、回交育种:两个亲本杂交后,以F1回交于亲本之一,根据育种目标从回交后代中选择特定植株仍回交于该亲本,如此连续进行若干次,再经自交选择育成新品种的方法,就称为回交育种。
2、轮回亲本:用于多次回交的亲本,是目标性状的接受者,又称受体亲本。
3、非轮回亲本:只有第一次杂交时用的亲本,是目标性状的提供者,又称供体亲本。
二、问答题
1、简述回交育种的遗传效应。
(1)回交后代群中,杂合基因型逐渐减少,纯合基因型相应增加。
(2)回交与自交后代群体中纯合基因型的性质不一样。在相同育种进程内,就一种纯合基因而言,回交比自交达到某种纯合基因型个体的频率快。
2、简述回交育种及其特点。
两品种杂交后,自一代与其亲本之一再进行杂交称为回交,采用一次或多次回交的育种方法称为回交育种。
优点
(1)对育种群体的遗传变异进行较大程度的控制,既保持轮回亲本的基本性状,又增添了回交非轮回亲本特定的目标性状。
(2)育种育种群体小,针对被转移的目标性状选择,利于温室、异地或异季加代等缩短育种年限。
(3)有利于打破目标基因与不利基因间的连锁,增加基因重组频率,提高优良重组类型的机率。
(4)育成的品种不经产量试验,可在生产上试种。
缺点:
(5)育成的品种仅对原品种的个别缺点改良,大多数性状上没多大提高。如果轮回交本选择不当,则回交改良的品种不适应生产发展的要求,延长育种年限。
(6)回交改良品种仅限于由少数主基因控制的性状, 改良数量性状则比较困难。
(7)每一世代都需人工杂交,工作量大。
(8)目标基因可能存在多效性,或目标基因与不利基因的极紧密连锁是回交育种的障碍。
(9)回交群体回复为轮回亲本基因型常出现偏离。
3、简述回交育种的方法。
(1)亲本的选择
轮回亲本:农艺性状好,只有个别缺点需要改造的品种。(适应性强、产量高、续合性状较好, 改良后有发展前途的品种)
非轮回亲本:具有改进轮回亲本缺点的基因,输出的性状经回交数次后,仍能保持足够的强度,同时其他性状无严重的缺陷;目标性状与不利性状不连锁;被转移的性状由简单的显性基因控制,便于识别。若回交转育的是一个质量性状,应该选择一个其它性状和轮回亲本尽可能相类似的非轮回亲本,以减少回交次数。
(2)回交后代选择
早代选择具有目标性状而农艺性状又与轮回亲本尽可能相似的个体进行回交。 创造使该性状得以充分显现的条件。
A.对于质量性状的回交转育。转移的性状是由显性单基因控制,回交中性状容易识别,回交比较容易。 导入的性状隐性遗传,可将回交一代自交,
在分离的自交后代中选株回交,或在回交一代中作较多的回交,同时在回交株上自交,将回交与自交后代对应种植。分为单显性和单隐性基因的回交转育。
B.数量性状基因的回交转育。一是控制某一性状的基因的数目。基因数目增加时,回交后代出现目标性状基因型的比例降低,种植群体必须增大。 二是环境对基因表现的作用。决定于每一世代对基因型的准确鉴定。 转移多个性状可采用逐步回交,即在同一回交方案中, 逐步转移几个目标性状基因。
(3)回交的次数。不存在基因连锁的情况下,如果双亲间有n对基因差异,则回交m次以后,从轮回亲本导入基因的纯合体比率可按公式(1-1/2m)n计算。
4、简述回交育种的应用。
(1)近等基因系的培育。近等基因系是一组遗传背景相似或相近,而某个特定性状存在差异的一组品系。将不同基因分别转育给同一轮回亲本,育成分别具有个别不同性状基因的近等基因系,在同一遗传背景上,正确地鉴定不同基因对经济性状的影响。同时也可了解不同遗传背景对同样基因的影响。
(2)可用于培育多系品种,细胞质雄性不育系和恢复系的回交转育。利用胞质雄性不育系为母本,与胞质正常、雄性可育、无恢复雄性不育胞核基因的品系杂交,雄性不育的杂种F1与雄性可育亲本回交若干代,使其核基因接近纯合,即成为新的雄性不育系,称为A系。原来的雄性可育系亲本,就成为它的保持系,称为B系。
(3)在远缘杂交中的应用
6、回交和自交的遗传效应有何不同?
自交:
(1)自交使得纯合基因型保持不变。
(2)自交使得杂合基因型后代趋于纯和并发生性状分离。
回交:
(1)回交后代群中,杂合基因型逐渐减少,纯合基因型相应增加。
(2)回交与自交后代群体中纯合基因型的性质不一样。在相同育种进程内,就一种纯合基因而言,回交比自交达到某种纯合基因型个体的频率快。
第七章 诱变育种
一、名词解释
1、突变:生物体的遗传物质DNA发生了改变。
2、辐射诱变:用各种辐射因素诱发生物体遗传特性发生变异的方法
3、内照射:将辐射源引入生物体组织和细胞内照射。
4、外照射:外照射指被照射的种子或植株所受的福射来自外部福射源。
5、急性照射:刻量率高,在几分种至几小时肉完成。
6、慢性照射:剂量率低,需时长(几周圣几个月/年)。
7、化学诱变:利用化学物质诱导生物体遗传特性发生变异的方法。
8、空间诱变:利用空间环境的综合物理因素对作物或生物遗传性的强烈动摇和诱变。
9、适宜辐射剂量:LD50、HD50、LD40
11、突变谱:指作物经诱变处理所产生的各种突变类型。
12、航天育种:指利用运回式卫星和高空气球等返回式空间器所能达到的空间环境对作物(种子)的诱变作用产生有益变异,在地面选育新种质、新材料,培育新品种的作物育种技术。
13、LD50:半致死剂量,经过辐照后植株存活率比未经过辐照的对照减少一半的剂量。
14、HD50:半致矮剂量,辐照后幼苗高度比对照降低一半所需要的剂量。
15、GRD50:辐照后幼苗的生长势比对照降低一半的剂量。
二、问答题
1、列举几个常用的诱变剂。
(1)烷化剂:乙烯亚胺(EI)、甲基磺酸乙酯(EMS)
(2)碱基类似物及有关化合物:BU、MH
(3)叠氮化物NaN3
2、诱变处理剂量的确定。
放射强度:衡量放射性物质放射量大小的一种物理量。
剂量:指受辐照的作物所吸收的能量值。
第八章 远缘杂交与倍性育种
一、名词解释
1、远缘杂交:指植物分类学上用于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交。
2、远缘杂交不亲和性:远缘杂交时常出现花粉不萌发,花粉管不
能伸入柱头,花粉管生长缓慢或破裂,花粉管不能达到子房,雌雄配子不能结合形成合子,合子胚不发育,幼苗死亡等规象,也称为不可交配性。
二、问答题
1、简述远缘杂交的意义。
(1)培育新品种和种质系。
(2)创造作物新类型和新物种。包括完全双二倍体和不完全双二倍体
(3)创造异染色体系
异附加系:利用染色体工程技术将外源染色体转移进某一物种遗传背景而形成的一种非整倍体材料。
异代换系:某物种的一对或几对染色体被另一物种的一对或几对染色体所取代而形成的新类型。
易位系:导入异源染色体与受体物种染色体发生易位二形成的重组体。
(4)诱导单倍体
(5)利用杂种优势
(6)研究生物的进化
2、简述远缘杂交的不亲和性如何克服。
(1)亲本的选择与组配:以栽培种为母本,以染色体数目多的物种为母本,以品种间杂种为母本,广泛测交,选择适当亲本组配,注意正反交差异。
(2)桥梁法
(3)染色体预先加倍法
(4)采用特殊的授粉方式:重复授粉,用混合花粉授粉,提前或延迟授粉,射线处理法
(5)植物组织培养:柱头手术、子房受精、试管受精、体细胞融合。
3、简述远缘杂种的夭亡、不育及其克服途径。
原因:
(1)核质互作不平衡:核质不协调,引起雄性不育或生长发育所需物质的合成和供应障碍,进而影响生长发育。
(2)染色休不平衡:由于双亲的染色体组染色休数目、 结构、性质等的差异,在减数分裂时不能进行同源染色体的配对、分离,而不能形成有正常功能的配子而出现不育。
(3)基园不平衡:由于不同亲本染色休上所携带的基因或基因剂量的差异,影响个体生长发育所需物质的合成。
(4)组织不协调:、胚、胚乳及母休组织(珠心、 珠被等)间的生理代谢失调或者发育不良,而导致胚乳败育及杂种幼胚天亡。
克服方法:
(1)幼胚的离体培养;
(2)杂种染色体加倍法;
(3)回交法;
(4)延长杂种的生育期;
(5)其他方法,如嫁接。
4、简述远缘杂交后代的分离与选择。
分离特点:
(1)分离规律不强;
(2)分离类型丰富,并有向两亲分化的倾向;
(3)分离世代长,稳定慢。
促进远缘杂种后代稳定的方法:
(1)F1染色体加倍
(2)回交
(3)诱导单倍体
(4)诱导染色体易位
5、简述植物多倍性及其意义。
(1)同源多倍体较二倍体具有某些器官增大或代谢产物含量提高的特点,对于以收获营养器官为目的的作物及无性繁殖作物有极好的育种利用价值。
(2)人工创造多倍体也可以将野生种与栽培种的遗传物质重组,育成新型作物,如小黑麦、三倍体无籽西瓜等。
6、简述植物多倍体的诱导及选育。
(1)物理因素诱导,包括利用温度激变、机械创伤、电离辐射、非电离辐射、离心力等方法诱导染色体加倍。
(2)化学因素诱导,包括秋水仙素、富民隆等处理正在分裂的细胞诱导染色体加倍产生多倍体。
(3)生物因素诱导,主要包括利用胚乳培养、体细胞杂交等技术生产多倍体。
7、简述人工诱导多倍体在农业生产上的应用。
(1)同源多倍体:谷类作物的四倍体黑麦,三倍体甜菜,三倍体西瓜
(2)异源多倍体:异源八倍体小黑麦
8、简述植物单倍性及其意义。
(1)缩短育种年限。
(2)克服远缘杂交的不亲和性
(3)提高诱变育种的效率
(4)合成育种新材料
9、简述获得植物单倍体的方法。
(1)细胞和组织离体培养:花药(花粉)离体培养;未受精子房(胚珠)培养;
(2)远缘杂交;
(3)染色体消减;
(4)诱发基因及异质体;
(5)半配合生殖;
(6)孪生苗或多胚苗;
(7)辐射或者化学药物诱导;
(8)延迟授粉
10、简述单倍体的鉴定及染色体加倍。
(1)细胞学鉴定,检查体细胞中的染色体数及花粉母细胞中的染色体数目及配对情况。
(2)形态学鉴定——“小型化”,细胞及器官变小,植株矮小。
(3)鉴定花粉的育性,单倍体是高度不育的。
(4)遗传标志的应用
11、简述单倍体育种方法。
(1)选择诱导材料
(2)获得单倍体
(3)单倍体染色体加倍
(4)二倍体材料的后代选育
第九章 杂种优势利用
一、名词解释
1、杂种优势:指两个或几个遗传特性不同的亲本杂交所产生的杂种一代在生长势、生活力、抗逆性、产量、品种等诸方面优于其亲本的现象。
2、自交不亲和性:具有完全花且能形成正常的雌、雄配子,但却不能子花授粉结实的一种自交不育性。
3、一环系:指从地方品种、推广品种、各类杂种品种、综合品种或人工合成群体和品种间杂种品种中选育出的自交系,通称为一环系。
4、二环系:从自交系间杂种品种中选育出的自交系,称为二环系。
5、姊妹系:指在自交系选育过程中,对来自同一个原始的基本株,按不同的农艺方向选择所得到的遗传基础绝大部分相同,只微小差异的同胞自交系。
6、一般配合力(GCA):是指一个纯系(自交系)亲本与其他若干个品种(自交系)杂交后,其杂种一代在某个数量性状上的平均表现。它是由基因的加性效应决定的,为可以遗传的部分。
7、特殊配合力(SCA):是指两个特定亲本系所组配的杂交种的产量水平,又称为某一特定组合F1的实测值与其双亲一般配合力得到的预测值之差。它是由基因的非加性效应决定的。
8、测交:测验自交系配合力所进行的杂交。
9、测交种:指测交所得的后代。
10、测验种:指测交所用的共同亲本。
11、配子体自交不亲和性:同花(或同株、同系内等)上的花粉在柱头上萌发后可侵入柱头,并在花柱中延伸一段,此后便受到抑制。
12、孢子体自交不亲和性:同花(或同株、同系内等)上的花粉在柱头上不呢个正常发芽,或者是在柱头乳突细胞上缠绕而无法侵入柱头,这一特性取决于二倍体亲本的基因型。
13、核质杂交种:通过回交置换法得到的杂交种。
二、问答题
1、作物杂种优势表现的特点。
(1)杂种优势的普遍性:生长势和营养体大小的杂种优势;产量和产量构成因素的杂种优势;抗逆性和适应性;生理功能方面;品质方面。
(2)杂种优势表现的复杂多样性。杂种优势受双亲基因互作和与环境条件互作的影响,因作物种类、亲缘关系远近、杂交组合、性状差别、亲本纯度、环境条件不同而存在明显的差异。
(3)F3及以后世代杂种优势的衰退。
(4)杂种优势的固定
2、写出作物杂种优势度量的方法。
3、自交系选育的基本材料有哪些?
(1)地方品种和推广品种;
(2)各类杂种品种;
(3)综合品种或人工合成群体。
4、简述杂种优势表现的遗传基础。
(1)显性假说
(2)超显性假说
(3)上位性假说和基因组互作假说
5、对杂交种亲本的选配原则
(1)亲本配合力高。
(2)亲本亲缘差异要适当。
(3)农艺性状良好,且优缺点互补。
(4)亲本自身产量高,花期相近,制种技术简单。
(5)特殊要求的亲本选配。
6、简述作物杂交种品种的类型。
包括品种间杂交种(intervarietal hybrid)、品种-自交系间杂交种(variety-line hybrid)、自交系间杂交种(interline hybrid)、雄性不育杂交种(hybrid with male sterility)、自交不亲和系杂交种(hybrid with self-incompatibility)、种间与亚种间杂交种、核质杂交种。
(1)自交系间杂交种是选育自交系的良好基础材料,它们有优良的基因型和较多的有利基因位点,而且遗传背景比较简单,所以从中选育出优良自交系的机率较高。
(2)单交种和三交种品种集中了较多的有利基因位点,具有良好的基因型, 且遗传基础较简单,分离出优良自交系的几率高,是好的资源。
(3)玉米的双交种或多系杂交种的遗传背景略复杂,自交后性状的分离和变异较大,但也可选育出优良的自交系。
7、杂种优势利用的基本条件
(1)要有强优势的杂交组合;
(2)异交结实率高;
(3)繁殖与制种技术简单易行。
8、测定配合力的方法有几种?育种者常用的测用结合的方法是哪种?
(1)顶交法;
(2)双列杂交法;
(3)多系测交法,育种者常用的是此法。
9、自交系间杂交种品种因亲本数目和组配方式不同,可分为哪几种?
(1)单交种,用两个自交系组配而成,如AXB。
(2)三交种,用三个自交系组配而成,组合方式为(AXB)XC。
(3)双交种,用4个自交系组配而成,先配成两个单交种,再配成双交种,组合方式为(AXB)X(CXD).
(4)综合杂交种,用多个自交系组配而成。
10、利用作物杂种优势的途径有哪几种?
(1)人工去雄生产杂种种子;
(2)利用标志性状生产杂种种子;
(3)化学杀雄生产杂种种子;
(4)利用自交不亲和性生产杂种种子;
(5)F2剩余杂种优势的利用;
(6)雄性不育性利用。
11、论述质核互作雄性不育性在杂种优势中的利用。
(1)细胞质基因:可育N或不育S
(2)细胞核基因:显性可育RR、隐形不育rr,杂合可育Rr
(3)只有S(rr)不育,即为不育系(母本);N(rr)保持系(父本):N(RR)或S(RR)为恢复系(父本)。
(4)不育系选育方法:远缘杂交核置换,回交转育,人工制造保持系,保持类型品种间杂交选育保持系和转育不育系。
(5)具有应用价值的优良不育系还需要具有以下特点: 1配合力好,具有高产潜力,优良性状多,不良性状少;2恢保面广,可恢复性好;3具有良好的花器构造和开花习性,异交率高;4品质好,能配出商品价值和经济效益均高的杂种品种;5抗性好,在抗逆性和抗病性方面均有较好表现: 6细胞质不具严重弊病。
(6)恢复系的选育:测交筛选、杂交选育、回交转育、人工诱变。
(7)具有应用价值的优良恢复系应具备的优良特性: 1恢复力强:所配杂种开花散粉正常,结实率达到或超过推广种,并受环境影响小,不因更换同质不育系而影响恢复力. 2配合力好:具有高产潜力,优良性状多,缺点容易被克服,能配出理想的强优组合。3遗传基础丰富:能与不育系保持有较大的遗传距离。4株高稍高于不育系:花时较长,花粉量大,有利于异交结实。5品质好能配出商品价值高的杂种品种。6抗性好:能对主要病虫和不良环境有较好的抗性。
12、简述孢子体雄性不育和配子体雄性不育的差别
(1)孢子体雄性不育(sporophyte male sterility)是指花粉育性的表现由孢子体(母体植株)的基因型控制,与花粉(配子体) 本身的基因无关。F1自交后代表现为株间分离。
(2)配子体雄性不育(gametophyte male sterility)是指不育系的花粉败育发生在雄配子体阶段,花粉的育性受配子体本身基因型控制,配子体基因为r时花粉表现不育配子体基因为R时花粉表现正常。
13、水稻、玉米杂种优势利用研究的主攻方向各是什么?为什么?
(1)主攻研究雄性不育性来利用玉米杂交优势。利用雄性不育性可以简化杂交种的制种过程,增强杂交优势.玉米雄性不育在自然界中可以分为细胞质雄性不育、细胞核雄性不育以及质核互作雄性不育。其中,质核互作雄性不育主要应用于三系配套(不育系、保持系和恢复系)生产杂交种,但存在易受环境影响、育性不稳定等缺点。而细胞核雄性不育则克服了这些缺点,具有遗传特性简单、不受恢复系限制、育性稳定等优点。因此,在玉米杂交育种中,细胞核雄性不育材料的应用越来越广泛。
(2)水稻主攻籼稻和粳稻的“两系”配套法研究。因为水稻籼粳亚种间杂种优势强于亚种内杂种优势,并且已经实现了籼型和粳型水稻的“三系”配套,因此我国水稻杂种优势利用研究从“三系”法转向“两系”法。
第十章 作物主要目标性状的遗传改良
一、名词解释
1、垂直抗虫性:指寄主品种对某一害虫的不同生物型存在专化性
反应,抗性水平较高,但难以稳定持久。
2、水平抗虫性:指寄主品种对某一害虫的各种生物型具有相似的
抗性,抗性程度不高,但有相对稳定持久的抗性。
3、生理小种:根据病原菌致病性差别划分出来的类型。
4、致病性:是病原物侵入寄主并在寄主上引起病害的能力。包括毒性和侵袭力两个方面。
5、毒性(或毒力,virulence):指的是病原菌能克服某一专化抗病基因而侵染该品种的特殊能力,又称为专化性致病性(specific pathogenecity)。毒性是一种质量性状。
6、侵袭力(aggressivenese):是指在能够侵染寄主的前提下,病原菌在寄主作物上的生长繁殖速率和强度,没有专化性,即不因品种而异,又称非专化性致病性。侵袭力是一种数量性状。
7、抗旱系数=干旱胁迫下产量/非胁迫下的产量
8、抗旱指数(DL)=抗旱系数*旱地产量/所有品种旱地平均产量
9、抗逆性:作物对环境胁迫的抗耐性
10、环境胁迫:在作物生长、发育过程中,除了受到病虫等生物因素侵袭外,也常常受到不良气候和土壤因素的影响,而使其产量和品质受到影响,这种不良影响称为环境胁迫或逆境。
二、问答题
1、简述基因对基因假说。
针对寄主植物的每一个抗病基因,病原菌迟平会出现一个相对应的毒性基因(virulent gene);专性基因只能克服其相应的抗性基因,而产生毒性致病)效应。在寄主一寄生物体系中,任何一方的每个基因都只有在另一方相应基因的作用下,才能被鉴定出来。假定抗病基因是显性,无毒基因是显性,只有当抗病基因与对应的无毒基因匹配时,寄主才来现抗病反应,其他均为感病反应。
2、目前研究比较清楚的抗病机制(或防卫机制)。
(1)抗侵入:当病原菌侵入寄主前或侵入后,寄主可以凭借固有的或诱发的组织结构障碍,阻止病原菌的侵入和侵入后建立寄生关系,称为抗侵入。
(2)抗扩展:病原菌侵入寄主体内建立寄生关系后,仍会遇到寄主某些组织结构、生理生化特性等方面的抑制而难于进一步扩展,称为抗扩展。主要表现在病害潜育期长,病斑小、病斑扩展慢,病原产孢量低,侵染期短。 如植物的厚壁细胞组织、木栓化组织、胶质层等限制病
(3)避病:感病的寄主品种在一定条件下避开病原菌的侵染而未发病的现象称为避病。包括以下两类: 时间避病:指作物易受感染的生育期错开了病原菌侵染的高峰期或适于发病的环境条件。 空间避病:指因寄主作物的株型、组织结构、开花习性等阻碍了病原菌与寄主的接触而表现不发病或发病较轻。
(4)耐病:当某一寄主品种被病原菌侵染,其发病程度与感病品种相当,产量、籽粒饱满度及其他农艺性状等不受损害或影响较小,这类品种称为耐病品种。
3、简述抗病虫的遗传与鉴定。
(1)遗传:主效基因遗传、微效基因遗传、细胞质遗传
(2)鉴定:田间鉴定和室内鉴定
4、作物逆境的种类
(1)温度胁迫:低温、高温
(2)水分胁迫:干旱和湿、渍害,干旱又分为大气干旱和土壤干旱
(3)矿物质胁迫:盐害和酸性土、铝害
5、作物所受的干旱类型
大气干旱、土壤干旱、混合干旱
6、作物抗旱性鉴定技术:
(1)自然田间鉴定:常年干旱地区
(2)田间水分控制:干旱偶发地区,人为设置早地和水浇地或采用盆钵试验控制土壤水分含量
(3)人工气候箱鉴定
(4)PEG模拟干旱:水培试验
7、区别寒害、冻害、冷害。
(1)寒害泛指低温对作物所起的损伤,根据低温的程度,分为冻害和冷害。
(2)冻害指气温下降到冰点0℃以下使作物体内结冰而受害的现象。
(3)冷害指0℃以上的低温影响作物正常生长发育的现象。
8、作物品质的分类。
(1)外观品质(exterior quality)又叫形态品质或商品品质,是指作物初级产品的外在形态或物理上的表现,也指消费者满意的作物产品的外形、色、香、和质地,包括作物籽粒形状、整齐度、饱满度和胚乳质地等
(2)化学或营养品质(nutritional quality)是指作物产品的营养价值,是作物产品品质的重要方面。包括作物被利用部分或产品所含有的对人类健康有益、有害和有毒的化学成分.
(3)加工品质(processing quality)是指不明显影响产品品质,但对加工过程有影响的原材料特性.
(4)食用品质(eating quality)是指影响产品质量的原材料特性。食用品质与营养品质、蒸煮食味品质、加工品质及外观品质等有关。
9、品质育种的意义。
(1)品质育种是增加作物营养成分含量的重要途径
(2)优质品种有利于增进人体健康
(3)优质品种有利于发展畜牧业生产
(4)优质品种有利于食品加工
(5)优质品种有利于促进工业发展
(6)优质品种有利于提高经济效益
第十一章 品种审定与种子生产
一、名词解释
1、品种审定:新品系或引进品种在完成品种试验(包括区域试验和生产试验)程序后,省级或国家农作物品种审定委员会根据试验结果,审定其能否推广,能推广的审定其推广范围,这一程序称为品种审定。
2、品种推广:是指在品种试验和品种审定的基础上,因地制宜为生产提供优良品种的优质种子的过程。
3、育种家种子:是指育种家育成的遗传性状稳定的品种或亲本的最初一批种子,用于进一步繁殖原种种子。
4、原种:是指用育种家种子繁殖的第一代至第三代,或按原种生产技术规程生产的达到原种质量标准的种子。用于进一步繁殖良种种子。
5、良种:是指用常规原种繁殖的第一代至第三代种子,以及达到良种质量标准的一代杂种种子。
6、品种混杂:是指品种里混有非本品种的个体。
7、品种退化:是指品种在产量和品质方面生产力降低或丧失的一种现象。
8、品种更换:就是用新选育出的优良品种,替换生产上表现不良的另一品种。
9、遗传漂移:在一个小群体内,每抽取一部分个体形成下一代群体时,就会产生较大误差,由这种误差引起的基因频率的偶然变化称为遗传漂移。留种数量愈小,发生遗传漂移的可能愈大。
二、问答题
1、申报审定的品种应具备的条件
(1)人工选育或发现并经过改良;
(2)与现有品种(本级品种审定委员会已受理或审定通过的品种)有明显区别;
(3)遗传性状相对稳定;
(4)形态特征和生物学特性一致;
(5)具有适当的名称。
3、分析品种混杂退化的原因和克服的方法
品种混杂退化的原因:
(1)机械混杂;(2)天然杂交;(3)自然变异;(4)微效基因分离重组;(5)自然选择;(6)不正确的人工选择;(7)外界环境条件引起的表型变化。
克服方法:
(1)严格执行防杂保纯措施;(2)采取合适的隔离措施,不但不同品种的种子田要彼此隔离,就是与同一品种级别较低的种子田和可能发生天然杂交的异种植物也要隔离;(3)采取合理的选择和留种方法;(4)在尚未稳定的群体中选株自交,使之达到纯合,增加品种群体中个体的遗传稳定性,然后从自交系中选株混合,建立一个优良而整齐一致的基础群体,同时从中选择多个自交株系,混合繁殖;(5)尽量减少长期的自然选择,保持品种原有的遗传平衡状态,或者加强人工选择,保留有利于人类的经济性状;(6)人工选择时注意原品种的典型性,不宜强调单一性状的选择,同时,要选留较多的个体,以免发生随机漂移,对产量性状的选择,应兼顾到几个有关的产量因素,选择标准应接近于群体的平均值,或按众数选择。
4、论述在生产上利用的一代杂交种(F1)种子生产技术程序
分为两个部分,一部分是常规技术,包括播前精细整地,保证墒情,一播全苗,肥水管理,病虫草害防治等;另一部分是特殊技术,内容包括:(1)确定制种田和亲本繁殖田面积比例;(2)设置隔离区;(3)确定父母本间种行比;(4)调节播期,确保花期相遇;(5)除去杂株;(6)及时去雄和辅助授粉;(7)父母本分收分藏;(8)质量检查。
6、在杂交种的种子生产中,如何调节播种期,确保花期相遇?
(1)对于异花授粉作物和常异花授粉作物,一是“宁可母本等父本,不可父本等母本”,二是将母本安排在最适宜的播期,然后调节父本的播期。
(2)对于自花授粉作物,一是“宁可父本等母本,不可母本等父本”,二是将开花期安排在最适宜的季节。
(3)杂交制种田在气候比较异常的年份,如干旱或低温年份,因亲本生物学特性差异较大,对变化条件反应不一,仍可能出现父母本花期不遇。在这种情况下,就要进行花期预测,发现花期相遇有问题时,及早采取花期调节措施。花期预测一般采用观察幼穗法。花期调节一般采用偏水偏肥、剪苞叶或剪花丝的方法。