作物育种学历年考题及答案

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一、 名词解释（20分，每小题2分）0378考过名词解释

1.品种：是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某种作物的群体，这种群体具有相对稳定的遗传特性，在生物学、形态学，经济性状上的相对一致性，与同一作物的其他群体在特征、特性上有所区别，在相应的地区和耕作条件下种植，在产量，品质，抗性等方面都能符合生产发展的需要，是人工进化和人工选择的结果，是重要的农业生产资料。

2.杂交种：利用不同基因型的品种或类型杂交，以创造变异，获得新类型，并通过培育和选择而育成的品种。

杂交种品种是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，他们的基因型是高度杂合的，群体又具有不同程度的同质性，表现出很高的生产力。杂交种品种通常只种植F1，即利用杂种优势。杂交种不能稳定遗传，F2将发生基因型分离，杂合度降低，导致产量下降。

自交系品种又称纯系品种，是对突变或杂合基因型经过连续多代的自交加选择而得到的同质纯合群体，它实际上包含了自花授粉作物和常异花授粉作物的纯系品种和异花授粉作物的自交系品种。

3.测交种：用不育系作母本，用恢复系作父本进行杂交获得的品种。 测验自交系配合力所进行的杂交叫测交，测交所得的后代成为测交种。

用不育系作为母本，恢复系作为父本，测验自交系配合力进行的测交，所获得的后代称为测交种。

4.杂种：不同基因型的品种或类型杂交后获得的基因型混杂的未经选择的种群。 5.制种：按照良种繁殖技术规范进行大规模种子繁殖称为制种。

6.系统育种：根据育种目标，从现有品种的自然变异类型中，选出具有优良变异的个体，分别种植，每一个体形成一个系统，经连续比较鉴定，选优去劣而育成新品种的方法。

7.系谱法：自交种第一次分离世始选株，分别种植成株行，即系统，以后各世代均在优良系统中继续进行单株选择，直至选出性状优良一致的系统升级进行产量实验。在选择过程中，各世代予以系统编号，以便考察株系历史和亲缘关系，故称系谱法。

8.诱变育种：是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选

择符合人们某种要求的单株，进而培育成新的种质或品种的育种方法。

9.配合力：配合力是指一个亲本与另外的亲本杂交后杂种一代的生产力或其他性状指标的大小，配合力有两种即一般配合力与特殊配合力.

10.轮回选择：根据育种目标，从基础群体中选择优良单株进行自交和配合力测定，再将配合力高的优良单株相互杂交，形成遗传基础更加优良的新群体，此过程称为一个轮回，如此进行多次轮回选择，就会提高优良基因的频率，并逐步积累优良显性基因，从而使优良基因个体逐渐增多的选择方法。

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材料。从生产的角度来讲，引种是指从外地引进作物新品种，通过适应性试验，直接在本地推广种植。

杂交育种：不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代进行选择以育成符合生产要求的新品种。

杂种优势：是生物界普遍存在的一种现象，一般是指杂种在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于其亲本的现象。

雄性不育：是指雄性器官发育不良，失去生殖功能，导致不育的特性，在植物界普遍存在。雄性不育可以作为重要工具用于各种作物的杂交育种和杂种优势利用。

转基因育种：根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。

二、简述题（40分，每小题10分） 1.简述杂交育种的基本程序。

作物新品种选育的方法多种多样，但最主要的方法是杂交育种，这里以杂交育种为例，介绍作物新品种选育的基本程序。整个杂交育种过程，有几个连续的选育阶段。根据各阶段种植材料的来源、性质、工作内容和选育上的要求，形成以下几个试验圃：

1、原始材料圃和亲本圃：种植从国内外收集来的各类材料，按类型分类种植，每一个材料种植几十株。应不断引入新的种质，丰富育种材料的基因库。严防机械混杂和天然杂交，保持其纯度和典型性。对所有原始材料定期进行观察记载，根据育种目标，选择材料进行重点研究，以便选作杂交亲本。从原始材料圃中每年选出合乎杂交育种目的的材料作为亲本，种于亲本圃。

2、选种圃：种植杂种各世代当选株系或杂种混合群体，采用系谱法，在杂种分离世代中连续选拔优良单株，直至选出优良一致的株系升入鉴定圃。

3、鉴定圃：种植从选种圃升入的优良品系，对各品系进行初步的产量比较试验，并对性状的优劣和一致性作进一步的评定。产量超过对照品种并达一定标准的优良一致品系升级至品种比较试验，少数再试验一年，其余淘汰。

4、品种比较试验：种植由鉴定圃升级的品系，或继续进行试验的优良品种。在较大面积上对品系进行更精确、更具代表性的产量比较试验，并对各品系的生育期、抗性、丰产性和栽培上的要求等作更为详尽的观察研究。由于各年的气象条件不同，而不同品种对气象条件又有不同的反应，因此为了确切地评选品种，一般材料要参加两年以上的品种比较试验。根据田间观察、抗性和品质鉴定以及产量表现，选出最优良的品种参加全国或省组织的区域试验。

5、生产试验和多点试验：在生产条件下进行较大面积的生产试验，在自然条件不同地区进行多点试验，并结合栽培技术进行栽培试验，以进一步考察供试品系在不同地点和不同生产条件的考验，并起示范和繁殖作用。

6、种子区和繁殖田：对表现优异的品系建立大面积繁殖田，生产较大量的种子，供生产试验和大面积示范推广之用。

2.简述作物种质资源工作的基本内容。P26

种质资源的研究内容包括收集、保存、鉴定、创新和利用。在相当长的时期内，我国农作物品种资源研究工作重点仍将是20字方针，即“广泛收集，妥善保存，深入研究，积极创新，充分利用”

一、

种质资源的收集与保存：1发掘收集保存种质资源的紧迫性。为了更好的保存和

利用自然界生物的多样性，丰富和充实育种工作和生物学研究的物质基础，种质资源工作的首要环节和迫切任务是广泛发掘和收集种质资源并很好的予以保证。实现新的育种目标必须有更丰富的种质资源、为满足人类需求，必须不断发展新作物、不少宝贵种质资源大量流失，急待发掘保护、避免新品种遗传基础的贫乏，克服遗传脆弱性。2收集种质资源的方法。收集种质资源的方法有四种：考察收集、征集、交换、转引。直接考察收集是指到野外实地考察收集，多用于收集野生近缘种、原始栽培类型和地方品种。征集是指通过通讯方式向外地或外国有偿或无偿所求所需要的种质资源，是获取种质资源花费最少、见效最快的途径。交换是育种工作者彼此互通各自所需的种质资源。转引是指通过第三方获取所需要的种质资源。

3收集材料的整理。收集到的种质资源，应及时整理。并进行简单的分类，确定每份材料的植物学分类地位和生态类型，以便对收集材料的亲缘关系、适应性、和基本的生育特性有个概括的认识和了解，为保存和做进一步研究提供依据。4种质资源的保存。保存种质资源的目的是维持样本的一定数量与保持各样本的生活力及原有的遗传变异性。主要采用自然和种质库结合的办法。

二、种质资源的研究与利用：种质资源的研究内容包括性状、特性的鉴定与评价及细胞学鉴定等，鉴定是种质资源研究的主要工作，鉴定内容因作物不同而异，一般包括农艺性状，如生育期、形态特征和产量因素；生理生化特性，抗逆性，抗病性，抗虫性，对某些元素的过量或缺失的耐性；产品品质，如营养价值、食用价值及其他实用价值。鉴定方法依性状、鉴定条件和场所分为直接鉴定和间接鉴定，自然鉴定和控制条件鉴定，当地坚定和异地鉴定。为了提高鉴定结果的可靠性，供试材料应来自同一年份，同一地点和相同的栽培条件，取样要合理准确，尽量减少有环境因子的差异所造成的误差。种质资源鉴定必须十分注意多学科、多单位的分工协作。

3.简述制定作物育种目标的基本原则。09年考过P38

作物的育种目标是针对一定的生态地区和经济条件以及种植制度而制定的，因此它是一项包括多方面内容的复杂工作。一般要掌握以下几项基本原则：

1、立足当前，展望未来，富有预见性：从作物的育种程序来看，育成一个新的品种至少需要5-6年，多则十年以上的时间。育种周期长的特点，决定了育种目标制定必须要有预见性，至少要看到5-6年以后国民经济的发展，人民生活水平和质量的提高以及市场需求的变化，为此在制定育种目标时，要了解作物品种的演变历史，同时对社会和市场的发展变化也要做全面调查，这样才可以掌握该作物的发展趋势，才有可能制定出正确的育种目标，做到育种工作有的放矢。

2、突出重点，分清主次，抓住主要矛盾。生产和市场上对品种的要求往往是多方面的，但是在制定育种目标时，对诸多需要改良的性状不能面面俱到，要求十全十美，而是要在综合性状都符合一定要求的基础上，分清主次，突出的改良一两个产量和品质的主要性状，这就是抓主要矛盾的出发点。

3、明确具体性状，指标落实。抓住主要矛盾，确定主攻方向的同时，在育种目标中不能只一般化的提出高产、稳产、优质、多抗等作为重点改良的目标，还必须对这些有关的性状进行具体的分析，确定改良的具体性状和要达到的具体目标。

4、必须面向特定的生态地区和栽培条件。我国地域广大，跨越几十个维度，气候、土壤差异很大，就一个省的气候、土壤、海拔也有很大差异。因此在制定育种目标时，要针对具体的生态地区确定相应的目标，要做到这一点，又必须对特定的生态地区的生态条件详细了解，才能制定正确的育种目标。

4.简述利用作物杂种优势的途径。P160

1人工去雄生产杂种种子。对雌雄异花作物，繁殖系数高的作物、用量小的作物、花期较大、去雄较易的作物，均可采用人工去雄的方法生产杂种种子。人工去雄生产杂种种子的方法有一个最大优点，即配组容易、自由，易获得强优势组合。印度杂种棉面积达200多万公顷，其杂种基本上是用人工去雄方法生产的。

2利用标志性状生产杂种种子。利用植株的某一显性性状或隐性性状作为标志，区别真假杂种，就可以不进行人工去雄而利用杂种优势。具体做法是：给杂种品种的父本选育或转育一个苗期出现的显性性状，或给杂种品种的母本选育或转育一个苗期出现的隐性性状，用这样的父、母本进行不去雄的天然杂交，拔出具有隐性性状的幼苗，即假杂种或母本苗，留下具有显性标志形状的幼苗，即真杂种。

3化学杀雄生产杂种种子。选用某种化学药剂，在作物生长发育的一定时期喷洒于母本，直接杀伤或抑制雄性器官发育，造成生理不育，达到去雄的目的。化学去雄利用杂种优势具有配组容易，自由及制种手续简单等特点。原理是：雌雄配子对各种化学药剂有不同的反应，雌蕊比雄蕊有较强的抗药性，利用适当的药物浓度和药量可以杀伤雄蕊而对雌蕊无害。受到药物抑制的雄蕊，一般表现花药变小，不能开裂，花粉皱缩空秕，内部缺乏淀粉没有精核失去生活能力。由于化学去雄避开了恢复系、保持系关系及环境因子的制约，易获得强优势杂种，因此被认为是一种很有希望的育种新技术。

4 利用杂交不亲和性生产杂种种子。雌雄蕊正常，但自交或系内交均不结实或结实很少的特性叫做自交不亲和性。分为两类，一类是配子体自交不亲和性，另一类是孢子体自交不亲和性。在十字花科蔬菜中，自交不亲和性已经在生产上应用。油菜的花很小，人工去雄很不经济，因此自交不亲和性对于利用油菜杂种优势有重要的作用。

5 F2剩余杂种优势的利用。遗传研究表明，F2仍具有较大的杂种优势。假设双亲在产量性状上的基因差异为10对，F2代出现纯合基因型的频率不到千分之一，实际上优势组合双亲在产量性状上的基因差异远不止10对，也就是说F2仍保持很大程度的基因杂合率，而品种间杂种优势表现在很大程度上决定于基因的杂合率。实际测定结果表明，作物优势组合的

F2对照杂种优势可达10%或更大。

6、雄性不育性利用。利用雄性不育制种，是克服雌雄同花作物人工去雄困难的最有效途径。因为雄性不育特性是可以遗传的，可以从根本上免除去雄的手续。核质互作雄性不育、基因型-环境互作雄性不育、隐性核不育、显性核不育均可用于生产杂种。

人工去雄；利用标志性状；化学杀雄；利用自交不亲和性；利用雄性不育性 三、论述题（40分，每小题20分）

1.试述作物育种学与遗传学和栽培学之间的关系。 2.试述作物育种方法与育种目标性状间的关系。

四川农业大学2006年招收攻读博士学位研究生考试试题382作物育种学 一．简述作物新品种选育的基本程序（20分）03,6,7,8,9年

作物新品种选育的方法多种多样，但最主要的方法是杂交育种，这里以杂交育种为例，介绍作物新品种选育的基本程序。整个杂交育种过程，有几个连续的选育阶段。根据各阶段种植材料的来源、性质、工作内容和选育上的要求，形成以下几个试验圃：

1、原始材料圃和亲本圃：种植从国内外收集来的各类材料，按类型分类种植，每一个材料种植几十株。应不断引入新的种质，丰富育种材料的基因库。严防机械混杂和天然杂交，保持其纯度和典型性。对所有原始材料定期进行观察记载，根据育种目标，选择材料进行重点研究，以便选作杂交亲本。从原始材料圃中每年选出合乎杂交育种目的的材料作为亲本，种于亲本圃。

2、选种圃：种植杂种各世代当选株系或杂种混合群体，采用系谱法，在杂种分离世代中连续选拔优良单株，直至选出优良一致的株系升入鉴定圃。

3、鉴定圃：种植从选种圃升入的优良品系，对各品系进行初步的产量比较试验，并对性状的优劣和一致性作进一步的评定。产量超过对照品种并达一定标准的优良一致品系升级至品种比较试验，少数再试验一年，其余淘汰。

4、品种比较试验：种植由鉴定圃升级的品系，或继续进行试验的优良品种。在较大面积上对品系进行更精确、更具代表性的产量比较试验，并对各品系的生育期、抗性、丰产性和栽培上的要求等作更为详尽的观察研究。由于各年的气象条件不同，而不同品种对气象条件又有不同的反应，因此为了确切地评选品种，一般材料要参加两年以上的品种比较试验。根据田间观察、抗性和品质鉴定以及产量表现，选出最优良的品种参加全国或省组织的区域试验。

5、生产试验和多点试验：在生产条件下进行较大面积的生产试验，在自然条件不同地区进行多点试验，并结合栽培技术进行栽培试验，以进一步考察供试品系在不同地点和不同生产条件的考验，并起示范和繁殖作用。

6、种子区和繁殖田：对表现优异的品系建立大面积繁殖田，生产较大量的种子，供生产试验和大面积示范推广之用。

二．简述作物育种中创造遗传变异的主要途径（20分）

1诱变：特点：提高突变率，扩大突变谱；改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难；性状稳定快，育种年限短；诱发突变的方向和性质尚难掌握。

常见方法：1物理诱变：常见的物理诱变剂是不同种类的射线，紫外线，以及电子束、激光、粒子注射、航天搭载等方法。

程序如下；首先选择处理的材料，植物各个部位都可以用适当的方法进行诱变处理，最常用的是种子、花粉、子房、营养器官以及愈伤组织等；然后选择处理方法，主要有外照射，被照射的种子或植株所受的辐射来自外部某一放射源，这种方法操作简便，处理量大，最常用的核内照射是将辐射源引入生物体组织和细胞内进行照射的一种方法；其次是辐射处理的剂量，照射量是诱变处理成败的关键，如果选用的剂量太低，虽然植株损伤小，但突变率很低，如果剂量太高就会使M1损伤太重，存活个体减少，而且不利的突变增加，同样达不到诱变效果。

2、化学诱变：特点：诱发率较高染色体畸变少；对材料损伤轻；大部分有效地化学诱变剂较物理诱变剂的生物损伤大，容易引起生活力和可育性下降，此外使用化学诱变剂所需的设备比较简单，成本较低，诱变效果较好，应用前景较广阔。

化学诱变剂主要有：烷化剂、叠氮化钠，碱基类似物，其他化学诱变剂等

处理方法：种子是主要的处理材料。植物的其他各个部分也可以用适当的方法来进行处理，例如芽、插条、块茎、球茎等，此外还可以处理活体植株的幼穗、花粉、合子和原胚以提高诱变率。

诱变育种的程序：应明确育种目标，并比较应用哪种育种方法最容易达到目的。首先是育种材料的选择：诱变育种一般选择高产优质综合性状优良和适应性广的推广品种为材料，通过诱变改良个别性状的缺点。选用的材料一般应是稳定一直的品系，否则难以在后代中进行鉴定和选择。为了扩大诱变后代的变异范围有时也采用杂种当代种子进行诱变处理。然后是诱变剂量的选择，一般参考过去的研究者的结果，在改良个别性状时，为了减少多发性突

变，处理剂量要求稍低些，如果期望产生较多的类型的突变体，供作进一步育种工作需要，则应采取较高的剂量，使其产生中等严重损伤。其次，处理群体的大小，一般根据突变率和M2群体大小来确定处理材料群体的大小。禾谷类小粒作物要求群体有10000株以上，因此可根据主穗产生种子数量来确定处理材料群体的大小。最后，后代种植和选择方法，M1的种植与处理，经诱变处理的种子或营养器官所长成的植株或直接处理的植株均被称为诱变一代。大多数突变都是隐性突变，少数是显性突变。诱变处理后所长成的植株因个别细胞或分生组织随机出现突变，以致形成的组织出现嵌合现象。如果该部分形成性细胞则可以遗传到下一代，因为大多是隐性突变，植株本身又是嵌合体，在形态上不易显露出来，因此通常M1不进行选择。M2及其后代的种植和选择，种植方式因选择方法不同而异，主要有系谱法和混合法。

2.杂交育种：不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代进行选择以育成符合生产要求的新品种成杂交育种。现在我国用于生产的主要作物的优良品种大多是用杂交育种法育成的。杂交育种通过杂交、选择和鉴定，不仅能够获得结合亲本优良性状于一体的新类型，而且由于杂种基因的超亲分离，尤其是那些和经济性状有关的微效基因的分离和累计，在杂种后代群体中还可能出现性状超越任一亲本，或通过基因互作产生亲本所不具备的新性状的类型。程序六个圃。

1杂交亲本的选配：正确选配亲本是杂交育种工作的关键，亲本选配的当，后代出现理想的类型多，容易选出优良品种。从一个优良的杂交组合的后代中，往往能在不同的育种单位分别育成多个优良品种。亲本选配要依据明确的育种目标，在熟识所掌握的原始材料主要性状和特性及其遗传规律的基础上，选用恰当的亲本，组配合力组合，才能在杂种后代中出现优良的重组类型，并选出优良的品种。根据育种理论与各育种单位的经验，选配亲本的原则如下：双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上优缺点尽可能互补；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；注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，亲缘关系较远的亲本材料相互杂交；杂交亲本应具有较好的配合力。

2杂交技术与杂交方式：杂交工作前应对具体作物的花器构造，开花习性，授粉方式，花粉寿命，胚珠受精能力以及持续时间等一系列问题有所了解，并对该作物的不同品种在当地条件下的具体表现有一定认识。1调节开花期，花期不遇；控制授粉，防止自花授粉和天然异花授粉，需要在母本雌蕊成熟前进行人工去雄或隔离；授粉后的管理，杂交后在穗或花序下挂牌，标明父母本名称。

杂交方式：1单交或成对杂交；2复交，综合性状好适应性较强并有一定丰产性的亲本应

安排在最后一次杂交，以便使其遗传组成在各杂种遗传组成中占有较大的比重，从而增强杂种后代的优良性状，如三交，双交等；

3杂种后代的选择：通过正确的选配亲本，并运用适当的杂交方式，获得杂种以后应进一步根据育种目标在良好而一致的实验条件下种植杂种种子，并保证有足够数量的杂种分离群体。杂种后代的处理方法中，应用较广的有系谱法和混合法，还有从这两者派生出来的方法。

3、基因工程育种：作物转基因育种就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。优点：使可利用的基因资源大大拓宽，为培育高产优质的优良品种提供了崭新的育种途径，可以对植物的目标性状进行定向变异和定向选择，大大提高选择效率，加快育种进程。

转基因育种的程序：1目的基因的获得，分为两大类，根据基因表达的产物-蛋白进行基因克隆，从基因组DNA或mRNA序列克隆基因。主要方法有同源序列法，表达序列标签，根据连锁图谱克隆目的基因；2目的基因重组质粒的构建；3受体材料的选择，通常有以下几种类型，愈伤组织再生系统、直接分化再生系统、原生质体再生系统、胚状体再生系统、生殖细胞受体系统；4转基因方法的确定和外源基因的转化；5转化体的筛选和鉴定；6转化体的安全性评价和育种利用

三．简述作物育种中常用的选择方法（20分）P

选择就是选优去劣，选择育种就是从自然变异的群体中，根据单株的表现型选择挑选符合生产需要的基因型，使选择的性状稳定地遗传下去。选择是创造新品种和改良现有品种的重要手段，任何育种方法，都要通过诱发变异、选择优株和试验鉴定等步骤，选择是育种过程中不可缺少的环节。

作物育种有许多选择方法，作物的繁殖方式不同，选择的方法也不同。不论那种方法，都是从自然或人工创造的变异群体中选出符合育种目标的优良个体，然后进行比较鉴定，育成新品种。按照对当选材料的处理方式，可将选择方法分为单株选择和混合选择两种基本方法。在育种实践中，为了提高选择效果，从这两种基本方法演变出了许多其他选择方法。

1、单株选择法：又称系统选择或个体选择。其做法是根据育种目标，从原始群体中选出优良单株，分别脱粒保存，下次分别种植，每个单株种一个小区，根据各小区植株的表现来鉴定上年当选个体的优劣，并据此淘汰不良个体的后代，选出优良株系。再经连续的比较鉴定，选出优良品系，最后培育出新品种。对自花授粉的品种群体可以在早期稀播，以缓和株

间竞争，充分体现单株间的遗传差异而进行单株选择；后期密植进行选择，可使中选的优良单株在较高的密度下进行群体的生产利用，保持原有优势。单收的种子可以进行单株后代测验，对改良自花授粉作物品种群体的效果明显。单株选择法可分为一次单株选择法和多次单株选择法，前者适用于水稻、小麦、大豆等自花授粉作物，后者适用于人工创造的变异群体，是作物育种的主要选择方法。

2、混合选择法：根据育种目标，在原始群体中选择目标性状基本一致的个体，混合后加以繁殖，并与原始群体和对照品种比较，选出优良的混合群体，从而培育出新的品种。对自花授粉作物的品种群体进行混合选择后，其大多数个体基因型趋于纯合化，起到淘汰劣株的作用；但混收的种子不能进行单株后代测验，对改良品种的效果有限。而常异花授粉作物品种群体和异花授粉作物群体经混合选择后，仍保持一定比例和程度的杂合性，既保持了较高的生活力，避免近亲繁殖引起生活力的衰退，又保持了群体的遗传多样性，使整个群体得到进一步改良。更适合于常异花授粉作物品种群体和异花授粉作物品种群体的改良，增加群体内优良基因或基因型的频率。根据选择的次数，混合选择也可分为一次混合选择法、多次混合选择法和改良混合选择法。在育种实践中，为了提高选择效果，混合选择又演变成了集团选择法、单粒传选择法、轮回选择法。

3、配子选择法：主要用于玉米自交系、单交系和双交种的改良。 四．以一种作物为例，简述分子标记辅助育种现状（20分）067年P277

现状：1980年RFLP，即性片段长度多态性技术的问世，开创了分子标记的新纪元。分子标记技术是以生物大分子(主要是遗传物质DNA)多态性为基础的遗传标记技术，它的问世和发展为定向地对作物进行遗传操作和改良提供了可能性。而将分子标记应用于作物改良过程中进行选择的分子标记辅助选择(Marker-assisted Selection，MAS)技术，通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记的基因型来进行育种，不仅弥补了传统育种中选择技术准确率低的缺点，而且提高了育种效率，显示出广阔的应用前景。随着20世纪80年代中后期PCR技术的诞生和人类基因组计划及之后的水稻等多种作物基因组计划的相继推动下，分子标记辅助选择技术的研究和应用得到迅速发展。

分子标记辅助育种主要包括分子标记辅助选择(marker—assisted selection，MAS)和分子标记辅助杂种选育，分子标记辅助选择是指通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记的基因型，借助分子标记对目标性状基因型进行选择。分子标记辅助育种缩短了育种年限，加快了育种进程，提高了育种效率，克服了很多常规育种方法中的困难。

分子标记一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为两大类：一类是以Southern杂交技术为核心的分子标记，如RFLP，这类分子标记被称为第一代分子标记；另一类是以PCR技术为核心的分子标记，如STS、RAPD、AFLP、SSR等，这类分子标记被称为第二代分子标记；单核苷酸多态性(SNP)标记被称为第三代分子标记。

目前MAS在作物育种上的应用主要在质量性状和数量性状的选择这2个方面。

一种基于DNA变异的新型遗传标记——DNA分子标记，或简称分子标记。反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段，它直接反映基因组DNA间的差异。

其优越性表现为：（1）直接以DNA的形式表现，在生物体的各个组织、各个发育阶段均可检测到，不受季节、环境，不存在表达与否等问题；（2）数量极多，遍布整个基因组，可检测座位几乎无限；（3）多态性高，自然界存在许多等位变异，无须人为创造；（4）表现为中性，不影响目标性状的表达；（5）许多标记表现为共显性的特点，能区别纯合体和杂合体。

目前分子标记已广泛用于植物分子遗传图谱的构建；植物遗传多样性分析与种质鉴定；重要农艺性状基因定位与图位克隆；转基因植物鉴定；分子标记辅助育种选择等方面。

第1类是以分子杂交为核心的分子标记技术，RFLP（性片段长度多态性标记）、它是指基因型之间性片段长度的差异，这种差异是由性酶切位点上碱基的插入、缺失、重排或点突变所引起的。该技术包括以下基本步骤：DNA提取；用DNA性内切酶消化；凝胶电泳分离性片段；将这些片段按原来的顺序和位置转移到易操作的滤膜上；用放射性同位素或非放射性物质标记的DNA作探针与膜上的DNA杂交（称Southern杂交）；放射性自显影或酶学检测显示出不同材料对该探针的性酶切片段多态性。

第2类是以聚合酶链式反应（PCR）为核心的分子标记技术，包括RAPD（随机扩增多态性DNA标记）利用合成的随机引物对基因组DNA进行PCR扩增，然后电泳检测PCR产物的多态性。SSR（简单序列重复标记）即微卫星DNA，是一类由几个（多为1-5个）碱基组成的基序（motif）串联重复而成的DNA序列，其长度一般较短，广泛分布于基因组的不同位置。不同遗传材料重复次数的可变性，导致了SSR长度的高度变异性，这一变异性正是SSR标记产生的基础。尽管微卫星DNA分布于整个基因组的不同位置，但其两端序列多是保守的单拷贝序列，因此可以根据这两端的序列设计一对特异引物，通过PCR技术将其间的核心微卫星DNA序列扩增出来，利用电泳分析技术就可获得其长度多态性，即SSR标记。AFLP扩展片段长度

多态性标记（是RFLP与PCR结合的产物，基于对植物基因组DNA双酶切经PCR扩增后的性片段进行选择）、STS序标位、SCAR序列特征化扩增区域；

第3类是一些新型的分子标记，如：SNP单核苷酸多态性（它是指不同生物个体基因组DNA序列之间单个核苷酸的差异，这种差异可以通过设计特异PCR引物扩增和电泳检测显示出来，SNP标记是根据基因组测序结果发展起来的，其数量十分丰富，检测SNP的最佳方法是DNA芯片技术）、EST表达序列标签 三 分子标记技术在玉米遗传育种中的应用

分子标记技术，是新近发展起来的现代育种技术之一。这些技术主要包括RFLP、RAPD、STS、SSR和AFLP等。获得的分子标记在玉米育种中的作用和意义主要表现在以下几方面：

(1)利用分子标记划分杂种优势群。通过分子标记可以揭示杂种优势的遗传基础，鉴定种质资源(亲本)的遗传多样性，并对其进行分类，从而有效地选配亲本。玉米育种中，此方面的研究最多。利用分子标记研究亲本遗传差异与杂种优势的相关性首先是在玉米中开展的。Smith和Stuber等对玉米的研究结果表明，杂种表现与亲本遗传距离间存在高度相关性。吴敏生等先后利用RAPD和AFLP标记对亲本遗传距离与玉米杂种产量有事的关系进行了研究，发现利用分子标记技术预测杂种优势作用有限。刘敏芝等首次利用RAPD标记对中国目前推广杂交种的15个主要亲本自交系进行了类群划分，结果表明利用此标记进行玉米自交系类群划分与系谱法一致，表明RAPD在玉米自交系类群划分的应用时可行的。吴敏生，番兴明吴渝生等也先后证明利用RAPD,AFLP,SSR标记在玉米杂种优势群划分中的可行性。

2)利用分子标记辅助育种(MAS)。该技术的关键是鉴定出与重要农艺性状紧密连锁的DNA分子标记，通过利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行间接选择。美国、日本、西欧各国近年都投入巨资开展这方面的工作。水稻、小麦、玉米、棉花、大豆等重要作物的一批重要基因已被标记，如抗病虫、耐盐基因等。利用鉴定到的分子标记进行辅助选择育种也取得了一定的进展。在育种中利用分子标记辅助选择可以不受环境条件的干涉与影响，而且可克服对隐性基因控制的性状进行选择困难的问题，可以准确地对育种目标进行选择，从而大大缩短育种周期，提高育种效率。MAS成功应用于育种实践例子已有很多报道，但在玉米育种中的报道较少。研究表明，应用标记辅助选择方法在回交育种中转移QTL的有利等位基因是可行的，即对数量性状的改良也是有效的。因此，未来的玉米育种中可以从直接进行带目标基因的自交系的选育、构建近等基因系及进行有利基因聚合三方面开展MAS。

3)利用分子标记建立植物品种的指纹图谱，通过指纹图谱可以精确地把遗传差异很小的植株区别开来，在植物新品种保护领域特别有应用价值。而且建立常用自交系和杂交种的DNA指纹图谱数据库，可以对植物基因型做出明确的鉴定，特别是对那些没有准确系谱记载的育种材料进行遗传分类，并估算这些材料之间的遗传距离。

4)利用分子标记探寻优良基因资源。通过分子标记，能够准确鉴定种质资源中的优异农艺性状基因的多样性，特别是能够从农艺性状不良的野生种中，鉴定出其中蕴藏着的优良农艺性状基因，这将发掘出大量的未被利用的优良农艺性状的基因，大大拓宽育种的种质基础。

分子标记技术不久的将来必将成为常规育种技术中一个重要组成部分，但目前分子标记还需要在以下几方面不断完善：一、构建玉米分子遗传饱和图谱；二、探索基因型与表现型之间的关系，进行更多重要农艺性状基因的精细定位；三、探索分子标记与常规育种的有效结合途径；四、探索自动化程度高，价格低廉的新分子标记。

五、分子标记技术在玉米育种中的应用前景

由于DNA分子标记有着明显的优越性，它可以用于遗传分析的多个方面，因此得以迅速的传播开来。在玉米遗传育种中，DNA分子标记技术主要局限于基础研究领域，还没有与育种实践真正结合起来。DNA分子标记在玉米遗传育种中的应用还有一定的局限性，主要包括以下几个方面：检测结果的偏差；QTL的精确定位还有一定难度；分子标记与表型之间的关系有待进一步研究；费用昂贵，实验要求技术比较全面。尽管目前DNA分子标记技术仍存在其局限性，但随着分子生物学的发展，分子标记技术必将会逐步完善，或出现新的分子标记技术，而成为生命科学的一种简便、快捷、高效的分析手段。在玉米遗传育种中，如果将分子标记同常规育种相结合，DNA分子标记技术将有更加广阔的应用前景。

五．以一种作物为例，简述基因工程育种现状（20分）067年考过P258

现状：近年来，基因工程在玉米遗传育种中取得了巨大进展，基因工程弥补了玉米遗传资源的不足，并解决了过去不能解决的难题。

1988年以前玉米组织培养只能用愈伤组织再生植株，原生质体再分化植株没有成功，直到1993年玉米基因工程研究才取得了一系列成绩。在玉米遗传育种中常用的基因工程技术主要有分子标记、DNA重组技术(也称转基因技术)等。转基因技术方法主要有农杆菌介导法、基因法、PEG介导、子房注射法、花粉管通道等方法。到目前为止，在玉米基因工程中应用最多、效果最好的转基因方法就是基因法。分子标记自1980年以来发展迅速，多种DNA分子标记技术的应用，解决了许多玉米遗传育种工程技术上的难题。转基因技术、分子标记技术等

基因工程技术被广泛应用于玉米自交系的遗传多样性分析、优势群划分、雄性不育系的研究、品质改良、病虫害抗性等方面。

基因转化技术在玉米遗传育种中的应用。玉米转基因技术应用领域十分广泛，主要应用在抗除草剂玉米、特种玉米等方面。抗虫转基因玉米主要应用的是Bt基因和从植物中分离出的昆虫蛋白酶抑制基因(广泛应用的是豆胰蛋白酶抑制剂基因CpT)及植物凝集素基因等。目前所发现的Bt基因，可以毒杀鳞翅目、双翅目、鞘翅目的昆虫。昆虫蛋白酶抑制基因对于许多给农业生产造成重大经济损失的害虫都具有抗性，其中包括玉米螟、直翅目的蝗虫等。将抗除草剂耐性引人玉米是增加除草剂选择及安全性的一种新途径，BASF公司开发的抗除草剂玉米对于稀禾定具有高度耐受性，使其可以在玉米发芽后喷施，防止所有的禾本科杂草。近年来，转基因玉米层出不穷，1998年，转基因玉米占全球转基因作物面积的30%，仅次于转基因大豆，主要是抗虫玉米和耐除草剂玉米。

分子标记技术在玉米遗传育种中的应用

随着分子生物学的发展，开发了一类基于DNA变异的分子标记。目前，已开发的分子标记主要有：RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SCAR、SNP等。分子标记直接以DNA形式表现，不受环境条件和发育阶段的影响，标记的数目多、多态性高。有许多分子标记表现为共显性，能提供完整的遗传信息。Heienqaris(1986)等用100多个500～1000bp的简单序列克隆建立了第一张玉米RFLP分子标记遗传图谱，定位了113个位点，到1995年玉米遗传连锁图已经定位了1168个RFLP标记。根据DNA分子标记、可以准确定位玉米的各种质量性状和数量性状基因，使育种者可更清楚地了解一些重要性状的遗传基础，有助于根据基因间的互作效应，基因与标记间的遗传距离等，决定选用哪种育种方法，配制多少组合及培育多大供选群体，从而制定高效育种计划。利用分子标记，通过研究遗传多样性，为玉米种质资源收集、保存和利用，为亲本选择、玉米类群的划分和组建提供依据。同时加强基因工程在杂种优势预测方面的研究，使基因工程更好地服务于玉米遗传育种工作。

基因工程在玉米遗传育种中的应用展望

在饱和遗传图谱和分子标记的基础上，Pratt(1992)等开展了抗病基因分子标记辅助选择工作。尤其是QTLs的分子标记基因定位，使操作单个QTL成为可能。育种者可从单个主基因或单个QTL直接选择。在抗病基因和外壳蛋白基因克隆方面，利用转座子标记法已得到克隆的玉米抗圆斑病基因Hml、玉米的抗锈病基因RPI、玉米矮花叶病毒外壳蛋白基因。转基因玉米数量也是逐年增多，1998年转基因玉米在全球种植面积为830万公顷，1999年增至1100万公顷。

油分含量高、加工品质好、营养丰富，是将来玉米转基因的研究方向。因而转基因研究应从单基因的转化向多基因转化方向发展，加强特种玉米的转基因研究。我国要加强国际间合作，充分利用我国的资源优势和现有成果，用不同的分子标记来实现我们自己的研究目的。利用分子标记，建立我国玉米自交系和杂交种遗传脆弱性监测机制及体系，通过研究遗传多样性，为玉米种质资源收集、保存和利用，为亲本选择、玉米类群的划分和组建提供依据。同时加强基因工程在杂种优势预测方面的研究，使基因工程更好地服务于玉米遗传育种工作。

将基因工程与常规育种方法结合起来，可以准确地鉴定基因型。例如，可以先用常规方法把多个抗性基因组装在一起，然后利用分子标记技术快速、准确地鉴定出多抗性基因型。应用基因工程技术与常规育种方法紧密结合是玉米育种的一个突破方向。而实现种间、属间甚至动、植物间的基因流动是另一个突破方向。将基因工程与常规育种方法结合起来，可以准确地鉴定基因型。目前，发展起来的基因芯片技术解决了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目标分子数量少、成本高、效率低等不足，已被广泛应用于基因表达研究、发现新基因等领域，将来有望在玉米基因工程育种上发挥其重要作用。

玉米转基因技术主要有：以农杆菌Ti质粒介导的载体转化技术；利用基因、PEG等的DNA直接导入转化技术及通过花粉管通道、子房注射的转化技术。

目前玉米的基因工程研究大多集中在以下几个方面：一、培育抗病虫的转基因玉米。抗虫转基因玉米主要应用的是苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因(简称Bt基因)和昆虫蛋白酶抑制基因(广泛应用的是豆胰蛋白酶抑制剂基因C声 )及植物凝集素基因等。二、培育抗除草剂的转基因玉米。将抗除草剂基因引入玉米是增加除草剂选择及安全性的一种新途径。三、培育抗旱、抗寒等抗逆性转基因玉米。四、培育高淀粉、高蛋白、高氨基酸等优良品质玉米。

基因工程在玉米遗传育种研究中的应用，主要是将外源基因导入受体系统，使其整合在受体基因组DNA上，并得以表达。通过这种手段使植株体内基因的数目和种类日益增加，同时，培育的玉米种质资源也会越来越丰富，即我们从分子水平上对玉米进行改良和创新。在抗病基因和外壳蛋白基因克隆方面，已得到克隆的玉米抗圆斑病基因Hm1、玉米的抗锈病基因RPI、玉米矮花叶病毒外壳蛋白基因。通过目的基因的插入及表达已得到一批优良的玉米种质，在玉米育种和生产上发挥着重要的作用。基因工程的应用弥补了玉米遗传资源的不足，并解决了过去不能解决的许多难题。

综上所述，基因工程技术在玉米遗传育种上的应用越来越广泛，而且日益深入。结合我国实际情况，应考虑以下几个方面：1．由于玉米的分子标记图谱已经相当饱和，涉及到的标

记类型包括RFLP、RAPD、AFLP和SSR，以及目前还在发展的新的标记类型如单核苷酸多态性(SNP)，我们可以充分利用已获得的成果而不必从头开始，可以利用不同的分子标记结合实际情况来达到我们自己的研究目的。2．对我国的玉米自交系、杂交种及农家品种的遗传多样性研究还不够全面、细致、深入，有必要利用分子标记方法进行研究。这不仅可以建立我国玉米自交系和杂交种遗传脆弱性的监测机制和体系，还可通过遗传多样性的研究为玉米种质资源的搜集、保存和利用提供可靠的依据。3．选择重要性状如品质性状、病虫害抗性等进行基因定位作图，并对重要性状基因克隆进行分子生物学研究，积极应用分子标记辅助技术加强种质创新，提高育种效率。4．要真正使玉米转基因技术走向实用化，就必须提高受体的转化频率，这是影响玉米转基因技术应用的主要问题。目前，转基因研究还主要集中在单基因转化方面，随着转基因技术的不断发展，数量性状基因的转化也会实现质的突破。另一方面，应当密切注意转基因玉米的安全性及其对环境的影响，一定要做到趋利避害。

六．以一种作物为例，评述抗病育种现状（20分）

我国玉米抗病育种进展：玉米在16世纪传入中国，20世纪发展为仅次于水稻和小麦的第三大作物，在我国国民经济中占有重要位置。长期以来玉米病害一直是影响我国玉米高产稳产的主要因素之一。玉米病害种类多、分布广、危害重。每年因各种病害造成的玉米产量损失约占总产量的10％左右，并且严重地降低了玉米产品的质量。因此，提高玉米的抗病性已经成为玉米育种的永恒目标，选育抗病虫的杂交种，对于保证玉米高产、稳产具有十分重要的意义。

对参加2002～2004年全国区试的普通玉米品种进行抗病性统计，对主要病害的综合抗性水平达到%，表明我国目前新育成普通玉米品种的整体抗性水平是较高的。对参加2002～2004年全国区试的鲜食玉米品种进行抗病性统计，对主要病害的综合抗性水平为%，表明我国目前新育成的鲜食玉米品种抗性水平还较低，有待于进一步提高。虽然我国玉米的抗病育种总体水平较高，但还存在以下问题：

1 生产用杂交种的遗传基础狭窄：虽然育种工作者早就意识到了这个问题，并采取了一定措施，但种质基础狭窄的状况依然存在。我国生产上使用的玉米杂交种的种质基础80%左右(1994年)是以塘四平头、旅大红骨、兰卡斯特(Lan-caster)和瑞德黄马牙(Reid Yellow Dent)4个杂种优势群为主。就山东省来说，1996年共有9个种植面积超过66 000 hm2的玉米杂交种，其中6个含有黄早四的血缘，其播种面积占当年全省玉米播种面积的%；9个杂交种中6个含有8 112的血缘，播种面积占当年全省玉米播种面积的%。如果其中一个自交系出了问题，如丧失了对某种重要病害的抗性，那么就会给生产带来极大的损失。

2 抗病育种目标单一，缺乏多抗性品种：原来的抗病育种基本都是以高抗某一病害为目标。我国年度间病害流行差异比较大，如果连年大面积种植某一品种，极易造成病害流行，给生产造成重大损失。并且控制高抗水平的基因通常都是单基因性质，这种基因转入育成品种中后，往往在短短几年后由于其对病原的定向选择而使自身抗病性迅速降低甚至丧失。

3 对育种材料抗性缺乏统一的鉴定标准：缺乏对现有骨干自交系及品系抗病性的系统鉴定。目前许多育种单位育种时只是靠田间自然发病率来确定自交系及杂交种的抗病性，特别是一些新流行病害，在品种的抗病评价上缺乏人工控制下的接种病菌鉴定，并且品种抗病评价标准不统一。由于我国年度间及地区间病害流行差异较大，这就了抗病品种选育和应用，育成的品种在抗性稳定性上也较差。

4 加强传统育种技术与生物技术的有机结合

80年代以来，特别在90年代，分子生物技术在玉米育种中得到广泛的应用。从1992年起，转基因玉米，包括转基因抗螟玉米、转基因抗除草剂玉米和转基因耐除草剂玉米，已在美国玉米带大量种植并取得增产效益。随着转基因技术的发展，可望进一步克服物种间的生殖隔离，便于导入异种的有利基因，更有效地改变和提高玉米。分子标记技术已经广泛用于玉米遗传育种研究。将分子标记用于辅助选择，在一定条件下可加速玉米育种进程，提高选择效果，加强传统育种与生物技术育种的有机结合。

七．以一种作物为例，评述品质育种现状（20分）

玉米品质广义上包括营养品质、特殊食用品质和工业品质。在育种工作实际中，根据改良性状的化学性质，可以将玉米品质育种分成蛋白质品质育种，碳水化合物品质育种，玉米油品质育种以及其它特殊目的的品质育种。 一、蛋白质品质育种进展

我国自1972年开始了优质蛋白玉米的转育工作，经历了三个阶段：“六五”期间育成的高赖氨酸玉米杂交种籽粒产量相当于普通玉米对照种的92%-95%，籽粒赖氨酸含量高于%，胚乳为软质型。在此阶段，中国农业科学院作物研究所首先育成了我国第一个通过全国审定的优质蛋白玉米品种中单206。“七五”期间育成的高赖氨酸玉米杂交种产量达到了普通玉米主栽品种的产量水平，胚乳为半硬质或软质，赖氨酸含量在%以上。在此阶段，山东省农业科学院玉米研究所成功地选育了我国第一个通过审定的半硬质胚乳优质蛋白玉米品种鲁玉13。此外，北京农业大学育成的农大107、的中南1号、辽宁的高玉1号等产量都略低于或相当于普通玉米对照种。“八五”期间，国家玉米攻关专家组将育种目标做了调整，在要求产量超

过普通品种的同时，加大硬质、半硬质胚乳QPM（优质蛋白玉米）育种力度。进而育出了中单9409、中单3850、新玉6号、新玉7号、成单201、长单58等一批QPM杂交种，解决了优质和高产之间的矛盾，这一成就使我国在这一领域的研究居国际领先水平。 二、碳水化合物品质育种进展

1.甜玉米育种：甜玉米在我国省每年约2万公顷种植面积，在中国的科研和开发利用则相对滞后，1968年北京农业大学育成我国第一个甜玉米品种“北京白砂糖”。70年代中国农业科学院作物研究所、上海市农业科学院作物研究所等单位先后开展甜玉米育种工作。到80年代，甜玉米研究工作进展很快，许多科研单位在挖掘当地资源潜力的同时，开始从国外引进品种资源开展引种育种，1984年育成普甜玉米综合种——农梅一号（上海市农业科学院）和我国第一个超甜玉米综合种——甜玉2号（中国农业科学院）。并利用甜质基因为主要种质资源，采用一环系法、二环系法和杂交选育、回交转育等方法，陆续选育出一批优良自交系，配制出农大甜单1号、沈农甜单1号、密玉4号等甜玉米杂交种。现在我国甜玉米年种植面积近3万公顷。我国甜玉米育种虽已达到一定水平，但与美国相比，还有很大差距。

2.糯玉米育种：我国糯玉米新品种选育工作起步较晚，采用回交选育法、杂交选育法和轮回选育法已成功培育出一批优良糯玉米杂交种。如糯玉1号、烟单5号、白糯玉1号、苏玉1号和鲁糯玉1号等。

三、高油玉米育种：我国自70年代末开始高油玉米自交系选育工作。至19年，第一个高油玉米杂交种“农大高油一号”通过品种审定。并在1991年纳入国家科委重点推广项目计划。中国农业科学院、长春市农业科学院等单位也陆续育成一批高油玉米新组合，投入生产或进入品种区域试验。其中“高油115”代表了我国高油玉米的育种水平，在产量、适应性、抗性等方面与普通玉米水平相当，在生产上对普通玉米有较强的竞争力。此外，中国农业科学院作物研究所从引进的国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）高油群体中筛选出一批自交系，目前已转育成若干双高系，这些双高系籽粒赖氨酸含量平均为%，含油量为%。

四、其他特殊用途玉米品质育种进展

1.爆裂玉米育种：全国已有十多个爆裂玉米新品种育成。代表品种有中国农业科学院的黄玫瑰、黄金花，沈阳农业大学的沈爆一号、沈爆二号等，我国的爆裂玉米品种和技术水平与美国差不多，但原料加工设备和工艺十分落后。爆裂玉米的规范化生产和工厂化加工还仅仅是开始。

2.青饲玉米育种：我国青饲玉米育种在“七·五”期间列入国家攻关计划，以青枝绿叶、茎叶多汁、富含糖分、适口性好和生物产量高为主要育种目标。1985年，北京市品种审定委员会首次审定了青饲玉米新品种。此后，各地先后育成了太多一号、科多4号、辽原一号、龙牧一号等青饲玉米新品种。其中，辽宁省农业科学院的辽原一号是粮食饲料兼用型杂交种，青饲营养含量高，适口性好，在全国26个省市自治区都有种植。

3.玉米笋育种：玉米笋的生产起源于我国省。品种分专用型和兼用型两类。山东、山西、河北、北京、辽宁等很多地方有从事玉米笋研究的技术力量，选育出的代表性品种有烟台市农业科学研究所的鲁笋玉1号，山西省农业科学院的晋甜一号及石家庄地区农业科学院研究所的石多一号等。

我国玉米品质育种仍然存在一些问题亟待解决。首先是优质与高产之间的矛盾。其次是育种种质基础狭窄。三是育种技术没有新的突破，今后要不断探索育种方法。

2007年招收攻读博士学位研究生考试试题

5.以一种作物为例，试述杂交育种与品质育种的关系（20分） 2008年招收攻读博士学位研究生考试试题3082作物育种学

三．以一种作物为例，试述杂种优势利用的历史与现状（20分）P144

1简史：Darwin（1877）年观察并测量了玉米等作物的杂种优势后提出了异花授粉有利、自花授粉有害的观点。其后许多学者对玉米做了一系列研究，终于导致玉米成为利用杂种优势的第一个代表性作物。Shull首次提出了杂种优势这一术语和选育单交种的基本程序，从遗传理论上和育种模式上为玉米自交系间的杂种优势利用奠定了基础。但因当时的自交系产量低，生产商品杂种种子成本高，玉米杂交种未能投入生产。直到1918年Jones提出利用双交种的建议才使玉米自交系间杂种优势的利用变的实际可行。20世纪20年代中后期，美国创建了一批以生产玉米商品杂种种子为主的科技行业—种子公司，使玉米杂种品种得以迅速推广。1930年，Ashby提出的“玉米生理性状的杂种优势”假说，是对玉米当代杂种优势认识的真正开始。1934年美国玉米杂种品种只占玉米种植面积的%，到1944年玉米杂种品种的面积已占56%，到1956年全美已普及了玉米杂种品种。1963年后，由于自交系生产水平的提高，开始推广玉米单交种。我国玉米杂种优势利用研究始于20世纪30年代，直到50年代，才开始推广品种间杂种品种，60年代推广双交种，70年代推广单交种。1987年全国种植的玉米杂种品种已占玉米总面积的80%以上，2000年玉米单交种超过玉米总面积的90%。

2现状：20世纪70年代，Kannenberg等用子粒大小相似或大小不同的杂交种或自交系杂交，研究花粉对胚乳重、胚重和粒重的影响。20世纪80年代，Printer L.和Tsai .等对果实直感对玉米粒重、玉米胚乳干物质和N积累的影响做了大量研究。在国内，20世纪80年代，金慧芬、赵文耀、史振声和刘志勇等较早开始玉米当代杂种优势研究并就利用途径和方法进行探讨。

玉米当代杂种优势能否利用一直是倍受关注的问题，主要集中在产量、营养含量和杂种优势的利用，同时也涉及到雄性不育的利用。

1 粒重优势的利用

对粒重优势利用的诸多研究中，不同研究的结果和结论差异很大。分析原因，可能与试验设计和试验方法有关。比较一致的结论是：单交种之间的杂交，当代粒重的增幅较小，即使是在小粒/大粒的杂交中并实现100%的杂交，增加的幅度一般也不超过5%。至于杂交是否引起穗粒数增加，现有研究还没有充分的证据。因此，再减去一定比例的父本，粒重的平均增加幅度仅在2%左右。所以说真正的粒重优势在大田生产中增产作用是很有限的。

有研究结果认为，在大田生产中利用当代杂种优势可大幅度提高产量，即不同品种混种或间种，并且出现一些增产10%以上的试验结果。而另外一些研究认为，该方式能大幅度增产的主要原因并不是当代杂种优势的作用，而是新型的立体栽培方式（如间、混、间套种）构成的良好群体结构、去雄产生的空间优势、合成群体的良好适应性和抗逆性等使得粒重、穗粒数、穗粒重甚至单位穗数的增加而最终增产。

2营养含量优势的利用

研究证明，根据某种营养物质的遗传规律，利用高含量品种作父本可提高子粒营养。从理论上讲，如果品种搭配得当，栽培方式合理，在粮食不减产的情况下可以作为增产、增收、增效的生产技术。

3杂种优势预测问题

已经证明，不同基因型的F0代组合其粒重存在差异且与F1代产量相关。也有研究证明，可通过F0代粒重优势估计自交系的一般配合力，但是能否预测F1代杂种优势（特别是对产量的预测）尚需要进一步研究。因为在育种实践中，入选品种的子粒产量增幅一般仅在5%-10%，如此小的差异是否能在F0代通过粒重预测还难以确定。

4 其他

对杂交当代的粒重、子粒体积、养分含量的遗传研究，杂交当代子粒和母体植株代谢生理生化研究还需要进一步深入，对当代杂种优势的利用等问题仍需进一步探讨。

鉴于利用杂种优势可大幅度提高作物产量和改良作物品质，社会、经济效益显著。人们对杂种优势表现得遗传机理与生理生化基础深感兴趣，进行了多方面研究，得到了不少有价值的结果，但迄今为止，杂种优势形成的遗传机理与生理生化基础尚无突破性进展。随着现代分子生物学的快速发展及研究的不断深入，杂种优势的理论与应用研究将会取得更大的进展。

玉米种子杂种优势的利用方式

1基因型不同的杂种间、混种大面积种植一个杂交种,姊妹交近于自交。如选种即丰产又适宜本地区种植的几个杂交种间、混种,由于天然串花杂交率高从而能发挥杂交种当代种子的杂种优势。

2可育杂交种与雄性不育的杂交种间、混种。中国农业大学1998年在承德地区,利用雄性可育高油115与雄性不育(可育)农大3138混种。试验田两侧高油115、农大3138(可育的)各5hm2,中间5hm2是高油115与农大3138(不育的)种子1 :1混合,收获经有关单位验收,中间混种分别比两侧显著增产。可见此种试一举三利用:种子的杂种优势、雄性不育和高油,这是目前利用杂种优势最好的方式。1999年北京市各郊区县都大面积试用这种混种方式。

3玉米立体栽培。近年来沈阳市康法地区在玉米与小麦套种基础上,逐步发展起来玉米小麦立体栽培。所说立体栽培模式是:小麦、中秆玉米掖单13、高秆玉米高油115、中秆玉米新铁10、小麦各一垄相间种植,依此类推,形成起伏波浪状立体形式。据沈阳市农业技术推广站1995年统计全市玉米立体栽培面积已达3 333hm2。如将其中的中秆玉米再不育化,那将是玉米理想的栽培形式。

2009年招收攻读博士学位研究生考试试题3082作物育种学 一 、以一种作物为例，试述如何制订育种目标（10分）P38

作物的育种目标是针对一定的生态地区和经济条件以及种植制度而制定的，因此它是一项包括多方面内容的复杂工作。超级玉米是以超高产为主要目标，兼具优质、多抗、广适、易制种等优良性状。根据我国玉米生产需要和科研发展动态，提出超级玉米的五项指标。

(1)超高产。在适宜生态区和优化可行的栽培技术条件下，可较稳定地达到15 000 kg/hm2

的超高产水平，或比生产上同生育期主栽对照品种增产20%以上；(2)优质。品质达到玉米国标二级以上指标；(3)多抗。抗多种主要病(虫)害，耐密植、抗倒伏、耐干旱、耐肥、耐阴雨寡照等；(4)广适。适宜我国黄淮海、京津唐夏玉米区或东华北、西北春玉米区或西南玉米区，

应在一个以上适宜地区通过品种审定；(5)易制种。我国西北甘肃等主要玉米种子生产基地，制种产量可达7500kg/hm2水平，制种技术简便易操作，易保证含水率、芽率和纯度等质量指标。

各主要生态区可根据生产和生态条件，细化具体指标，也可根据总体目标分步实施。诸如抗病种类，不同地区则不完全一样，但对水、肥等高效充分利用、多种抗性和广泛适应性等是共同的目标。另外，也不是所有地区、所有类型的玉米都要搞超高产，有些地区强调抗旱、耐瘠、稳产，特用专用玉米则更强调品质。

1. 立足当前，展望未来，富有预见性：从作物的育种程序来看，育成一个新的品种至少需要5-6年，多则十年以上的时间。育种周期长的特点，决定了育种目标制定必须要有预见性，至少要看到5-6年以后国民经济的发展，人民生活水平和质量的提高以及市场需求的变化，为此在制定育种目标时，要了解作物品种的演变历史，同时对社会和市场的发展变化也要做全面调查，这样才可以掌握该作物的发展趋势，才有可能制定出正确的育种目标，做到育种工作有的放矢。

玉米是我国第二作物，年播种面积已达2700万hm2，年产玉米亿多t。我国是世界上仅次于美国的第二大玉米生产国和消费国。我国的玉米生产和消费对世界玉米市场供需起着重要影响。通过科技创新，不断地实现玉米单位面积的高产、更高产，才能大幅度地增加玉米的总产量。这对保障我国的粮食安全、食品安全、能源安全以及生态环境都有重要意义。

2、突出重点，分清主次，抓住主要矛盾。生产和市场上对品种的要求往往是多方面的，但是在制定育种目标时，对诸多需要改良的性状不能面面俱到，要求十全十美，而是要在综合性状都符合一定要求的基础上，分清主次，突出的改良一两个产量和品质的主要性状，这就是抓主要矛盾的出发点。

我国干旱和半干旱地区占耕地的一半左右，玉米有较强的耐旱性，在绝大部分地区可以实行雨养旱作，特别是在水资源紧缺的地区，发展玉米及其雨养旱作配套技术生态意义重大。

3、明确具体性状，指标落实。抓住主要矛盾，确定主攻方向的同时，在育种目标中不能只一般化的提出高产、稳产、优质、多抗等作为重点改良的目标，还必须对这些有关的性状进行具体的分析，确定改良的具体性状和要达到的具体目标。

目前全国玉米平均5250kg/hm2的水平，比平均5250kg/hm2高出一倍，即单产达到10500kg/hm2的地块即称为高产，而达到15000kg/hm2的水平，可堪称“超高产”。超高产是超级玉米的主要标志。

4、必须面向特定的生态地区和栽培条件。我国地域广大，跨越几十个维度，气候、土壤差异很大，就一个省的气候、土壤、海拔也有很大差异。因此在制定育种目标时，要针对具体的生态地区确定相应的目标，要做到这一点，又必须对特定的生态地区的生态条件详细了解，才能制定正确的育种目标。

在我国年种植面积曾超过200万hm2的玉米品种共有5个，分别是中单2号、丹玉13、掖单13、农大108、郑单958。他们共同的特点是除了在当时的条件下高产外，主要是具有广泛适应性的稳产性和易制种。在不同生态区有各自的特殊性，如西南区目前还主要需用稀植大穗型品种，京津唐和东北冷凉地区除了产量外，主要还要早熟。在这些地区如果能保持郑单958的综合特性，生育期显著提早，也是一种超越，也可称作超级品种。

二、以一种作物为例，试述杂种优势利用的基本程序（10分）P152

作物杂种优势要在生产上加以利用必须满足以下三个基本条件：1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。作物杂种优势利用研究都是围绕着这三条进行的。

一亲本选配：1对杂种亲本的基本要求：杂种的亲本一般为纯系或自交系，多不直接用于生产，而只在生产商品杂种种子时使用。纯度高，基因型纯合，表现型才能整齐一致。经过多代自交和严格选择，纯度达到育种要求的纯系或自交系，其系内单株的表型均整齐一致，表现本系的特征特性，并能把本系的特征特性稳定的传递给下代。具有较高的一般配合力，一般配合力高，表明自交系具有较多的有利基因位点，这是产生优势杂种的遗传基础，才能组配出强优势的杂种品种。具有优良的农艺性状，纯系或自交系农艺性状的优劣直接影响杂种的相应性状。亲本自身产量高，开花习性符合制种要求，易于繁殖制种，降低商品杂种种子成本。2杂种亲本的选育：选育自交系的原始材料。选育自交系的原始材料多种多样主要有三大类，第一类是地方品种和推广品种，第二类是各类杂种品种，第三类是综合品种或人工合成群体。从上述品种群体和品种间杂种品种中选育出的自交系称为一环系。从自交系间杂种品种中选育出的自交系称为二环系；自交系的选育方法。自交系选育是一个连续多代套袋自交结合农艺性状选择及配合力测定的过程；自交系的改良，目的是在保留优系全部或大部分优良性状并保持其高配合力特性的前提下，改良他的个别不良性状，提高优系的利用价值。

二、配合力及其测定：配合力测定是自交系选育中一个不可缺少的重要程序，在自交系的选育中，不仅要对自交系的农艺性状进行选择还必须测定自交系的配合力，只有这样才能

选育出农艺性状优良、配合力高的自交系。配合力的测定，1测定时期可分为早代测定，中代测定，晚代测定；2测验种的选择，测验自交系配合力所进行的杂交叫测交，测交种在产量和其他数量性状上表现出的数值差异即为这些被测系间的配合力差异；3测定方法，通常有顶交法，双列杂交，系*测验系法。如玉米以利用单交种为主，选用几个优系作为测验种，在测定待测系配合力的同时可获得杂种优势。

三、通过配合力测定后，选育出农艺性状优良、配合力高的自交系，再通过杂种优势利用的六种方法进行利用，人工去雄生产杂种种子，利用标志性性状生产杂种种子，化学杀雄生产杂种种子，利用自交不亲和性生产杂种种子，F2剩余杂种优势的利用，雄性不育性的利用。

三、以一种作物为例，试述制种的主要技术环节（25分）

玉米是异花授粉植物,天然杂交率高达95%以上,应选择隔离条件好,交通便利,土壤肥沃,地力均匀,地势平坦,光照充足,排灌方便,旱涝保收,集中连片的地块做为制种基地,采用空间隔离、时间隔离、自然屏障隔离或高秆作物隔离方式,以确保授粉安全。

1 隔离方法与数目

空间隔离

在隔离区的四周一定距离内不种其他品种的玉米,以防外来花粉的串杂。自交系繁殖隔离区空间隔离应不少于500m,单交制种区不少于400m,在多风地区,特别是隔离区设在其他玉米的下风处或地势低洼处,应适当加大隔离距离。

时间隔离

把隔离区制种玉米的播种期与邻近周围其他玉米的播期错开,一般春播玉米错期40d,夏播玉米错期30d,可依据当地的条件灵活掌握。

自然屏障隔离

利用山岭、房屋、林带等自然障碍物隔离,达到防止外来花粉串粉混杂的目的。 高秆作物隔离

在隔离区周围种植高粱、麻类等高秆作物隔离,但高秆作物的隔离距离应不少于150m,高秆作物应适当早播,并加强管理,以便玉米抽穗时高秆作物的株高超过玉米的株高。

隔离区的数目

隔离区的数目因繁殖类别而不同。配制单交种,需设置3个隔离区,即2个自交系繁殖区和1个杂交种制种区;配制三交种需设置5个隔离区,即3个亲本自交系繁殖区,1个亲本单交制种

区,1个三交制种区。在制共同父本的杂交种时,可采用“一父多母”的办法,以1个父本和有关的母本在同一隔离区制种,一个隔离区内可以同时配制几个杂交种,但有关亲本仍要单独设置隔离区繁殖。

2 种子处理 精选种子

剔除霉变、破碎、病粒、子粒色泽差和形状差的种子。 晒种

播种前选晴好天气晒种1～2d,可增强酶的活性,提高种子发芽率和出苗率。 种子包衣

为减少病虫害和促进玉米生长发育,选择含有微量元素的种衣剂进行种子包衣,可有效防止地下害虫,减少苗期害虫,提高保苗率。种子是有生命力的,所以种子包衣一定要严格按照操作规定进行,严防发生人、畜中毒及种子药害。

3 适时播种 精细整地

播种前抢墒精细整地,捡去残茬和杂草,然后开沟起垄,做到地平、土碎,开好三沟。 根据玉米生长特性及当地具体情况确定播期,春播宜在当地气温稳定在12℃以上抢墒播种,一般以地下5cm处地温稳定在6℃可覆膜种植,在8℃时可裸地种植。土壤墒情适宜时,播深一般以3～4cm为宜,覆土厚度均匀。由于玉米自交系种子顶土能力差,出苗慢,苗期长势弱,因此制种区播种必须提高播种质量,力争一播全苗。制种区播种必须严格分清父、母本行,不得重播、漏播,行向要直,父母本同期播种要固定专人分别负责播父母本行,以防播错。父母本分期播种的要将晚播亲本的行距和行数在田间预作标记,以免再次播种时出现重播、漏播、交叉等现象。如有缺苗断垄现象,不能用其他玉米补种,父本行可移栽或补种原父本的苗或种子,母本行不要移栽或补种,以免拉长去雄时间。

合理行比

确定父母本行比大小,总的原则是:在保证父本花粉供应充足的前提下,尽量增加母本的行数,以提高制种产量。一般父本花粉量大的组合,可以适当增加母本行的比例;种植行距小的,可以增加母本行的比例,提倡缩小行距,加大株距的种植方法,这样对增大母本行的比例有利。

调节父母本播种期

制种区父母本花期相遇是制种的关键,花期相遇是指母本的吐丝期与父本的散粉期相遇,

如果双亲花期相同或母本花期比父本早2～3d,父母本可同时播种,两个亲本的花期相差在5d以上就需要调节播期,先播花期较晚的亲本,隔一定天数,再播另一亲本。如果母本吐丝盛期比父本散粉盛期早2～3d,则是最理想的花期相遇,这是因为母本花丝的生活力一般可以保持6～7d,而父本散粉时间较短,一般4～5d,同时花粉在田间仅能存活5～6h。因此调节播期要掌握“宁可母等父,不要父等母”的原则。应当注意的是,双亲花期相差的天数,并不等于播种期相差的天数,因为早播的亲本,前期温度低,生长慢,所以错期的天数应比花期相差的天数多几天。

父母本播种期调节的方法是根据两个亲本的生育期的相差天数和叶片数来进行,但是根据生育期来调节播期往往受天气变化、耕作条件的影响,不够十分准确,而根据父、母本的叶片数来调节播种期比较可靠,比如两个亲本全生育期的叶片总数相同,则先播母本,等母本出苗长出1～2片叶时再播父本,便可保证花期相遇。若父母本生育期基本相同,可将母本早播3～4d或者把母本种子浸种8～12h,再与父本同时播种。

有些自交系的开花期,对不同地区的气候条件的反应敏感,在甲地错期的天数不一定适合乙地,因此对新组合的杂交制种,在父母本同期播种的情况下,可将父本分成3份分期播种:一份浸种催芽,一份干种子与母本同时播种,一份干种子比母本晚播5～7d,延长父本的散粉期;或在制种区内种植一定面积的父本作为采粉区,以备万一花期相遇不好时,作为人工辅助授粉用。

4 加强田间管理

出苗后二叶一心或三叶期要及时间苗,当幼苗可见叶达5叶时,及时定苗。原则上在母本去杂去劣时留典型一致苗,父本去杂去劣时大苗小苗间隔留,以延长父本供粉期。肥水管理总体原则为重施基肥,早施苗肥,重施穗肥。定苗后施入苗肥可促苗早发,在大喇叭口期重施穗肥,中耕培土,提高植株抗倒能力。肥水管理上要父母本并重,不能偏肥。及时防治病虫害以免影响散粉,田间有个别纹枯病时用20%的井岗霉素进行防治,可间隔一周连防2～3次。

5 花期预测及调节 花期预测

一般采用叶片比较法,即根据父母本生长出来的叶片数测定花期是否相遇。要了解两亲本全生育期的总叶片数,按照“母等父”的原则,在生育期间,母本应比父本提前发育1～2片叶。

花期调节

母本早于父本的调节方法一是加强父本水肥管理,促进父本生长;二是推迟母本去雄时

间,等到将要散粉时再去雄,以延缓雌穗生长,但要注意掌握好母本去雄时间,以免散粉影响种子质量;三是母本吐丝过早的采取剪花丝留2cm左右。

父本早于母本的调节方法一是加强母本水肥管理;二是提早母本去雄,当雄穗刚露出顶叶即拔掉,必要时在雄穗未露出顶叶时,带1～2片叶一起拔掉,使养分集中到雌穗上,以便提早3 ～5d吐丝;三是如果母本苞叶过多,吐丝偏晚,则剪去母本苞叶3cm左右以促进母本提早吐丝。

6 去杂去劣及母本去雄 去杂去劣

田间常见的杂株有机械混杂的混杂苗,生物学混杂的杂种苗,自然变异的畸变苗等,都要严格地分期多次进行去杂去劣,要在熟悉自交系典型性状的基础上分4次进行:第1期在苗期,根据幼苗叶色、叶型、叶鞘色、生长势,结合间定苗拔除优势苗和杂、劣、病苗;第2期在植株拔节后至抽雄前,根据株高、株型、叶片长相等性状识别,一般进行2～3次;第3期在父本抽雄散粉期进行,抽雄吐丝期是玉米各亲本的典型特征表现最充分的时期,可根据父本的雄穗形态,花药颜色将混在父本的杂株连根拔除;第4期是在收获后脱粒前,根据母本穗型、粒型和子粒、穗轴颜色等穗部性状淘汰所有杂穗,做到去杂留纯、去劣留优。

母本去雄

制种区母本去雄,是保证制种质量,获得优质杂交种的中心环节,必须固定专人负责,实际操作时贯彻“及时、彻底、干净”的原则。及时是指母本雄穗刚露出顶叶而尚未散粉时及时去除,彻底是指把制种区所有母本的雄穗一株不漏地全部拔除,干净是指母本的每个雄穗不留分枝,去除干净。对母本去雄的时间要严格掌握,以抽穗后散粉前去净为原则,在抽穗初期,可隔天去雄1次,抽雄盛期和后期必须每天去雄1次,一般在上午8时之前进行,做到风雨无阻。在母本雄穗露出顶叶1 /3即可去雄,做到逐行逐株检查及时去雄,去雄时不带顶叶,不留分枝,以1次去除为好,当制种区去雄达到90%以上时,尚有一部分植株的雄穗尚未抽出来,可以带顶叶1～2片1次去除,以节约去雄时间和劳力,拔除的雄穗要带出制种田块集中处理,以防串粉。

7 加强人工辅助授粉,及时割除父本做好玉米制种区的人工辅助授粉,是提高玉米制种产量的有力措施,制种花期相遇不好或在开花阶段气候条件不利于授粉时,人工辅助授粉的增产效果更加显著。在玉米开花散粉期间,根据玉米开花吐丝特点,人工辅助授粉时间宜在上午露水干后9～11时进行,若是阴凉天气,可延长至下午3～4时,并做到边采粉边授粉。采集父本新鲜花粉用细网袋滤去花药,置于授粉用的竹筒内,在每一雌穗上方轻轻击打小竹筒使花粉均匀

落在花丝上,应进行2～3次授粉,遇上雨天,雨停后要及时补授,以增加授粉机会,提高结实率。花丝上有露水时须等到露水干后再授粉,须剪苞叶的,要在吐丝前进行。母本吐丝早,花丝过长,应剪短后再授粉,父本散粉早,母本吐丝晚,应先剪苞叶后再授粉。授粉结束后及时割除父本,既能改善通风透光条件,同时又能够减少病虫害,以利于母本通风透光,提高光合效率,避免后期父本与母本争水、争肥、争光,充分发挥边际效应,有利于提高千粒重,增加制种产量,保证种子质量。

8 适时收获,晒干入库

当母本果穗苞叶发黄,种子完全成熟后择晴天及时收获,避免种子霉烂,影响种子质量和产量。按标准进行穗选,剔除所有杂穗烂粒及落地子粒,尽早脱粒晒干入库,保证种子发芽率及良好的商品性状。