农作物育种（精选10篇）
农作物育种 篇1
1 现代农作物育种的具体要求
1.1 高产
农作物中的优良品种的标准首先要具有非常高的发展潜力。作业田里的产品基本都是颗粒的禾谷类和油料等农作物品种, 必须具备很高的亩产量的内在潜力, 棉花要有皮棉上的生产潜力, 麻类品种其茎内要有韧皮纤维生产潜力, 甜菜、甘薯就是要其块根的生产潜力, 马铃薯的块茎产量潜力, 烟草的叶片生产潜力等等。真正的农业大生产要求作物品种的生产潜力不仅仅是停留在试验中的小面积增加产量方面, 更为重要的则是要看大面积的农业推广阶段的全面增加产量。另外, 在对杂种的品种在生产潜力方面的要求则是比较纯系的品种要更高, 一定足够能保障在产生杂交的种子时投入的生产成本, 从而能够获得相应的社会效益和经济效益。
1.2 稳产
在农业生产上, 要求在推广的品种在农业的大面积生产当中能稳定而均衡持续的增产。积极推广具备高产性、抗耐性的农业作物的品种才能够获取大面积持续的增产。同一种作物就有很多种的病虫害和不利环境因素的胁迫, 当然, 有些品种在一个区域内所承受的威胁并不是单单的1个或2个, 生产过程中, 要真正的保证农作物产量的稳定性, 便要求培育出的品种能够具备多种抵抗能力的品种。
1.3 优质
有的品质性状实质上是及田间产量中有效利用物质的产量, 如稻谷的出米率、麦粒的出粉率、油料作物种子中的含油量甜菜中的含糖量等。作物品质性状还包括直接或间接影响产品加工效益的那些性状, 如小麦胚乳蛋白质含量及组分, 在很大程度上影响面粉加工—烘烤面包、蒸制馒头等的品质。农业生产要求作物在高产的基础上具有优良的品质, 甚至要求具有一定品质的产量。优质性状与高产性状之间, 往往存在矛盾, 两者得到协调改进的品种则更符合生产的要求。
1.4 适应性强
农业生产中, 对新的农作物品种要求不仅有适应本地区的自然生产条件, 同时还要求具有适应农作物生长的耕作水平。早熟性除了有利于减免作物生长后期可能遭受的灾害外, 也有利于耕作改制和提高复种指数。谷类作物的茎秆可以通过外界的调整使其矮化便可以提高农作物的耐肥性和抗倒伏的能力, 并且有助于作物的密植和提高产量, 更利于机械收割;成熟时的抗落粒则可减免机械化收获中的落粒损失。棉花的株型紧凑、适于密植, 单株结铃性强, 吐絮早而集中, 籽棉易于离壳等性状, 适于机械操作和收获, 以提高劳动生产率。
2 制订农作物育种目标的主要依据和原则
2.1 国民经济的需要和农业生产发展的前景
在现用品种的基础上, 选育新品种进行品种更换, 需要许多年。因此制订育种目标时, 必须充分估计到将来国民经济发展的需要和生产发展对品种的要求, 以增强预见性;否则所育成的品种到推广时将落后于形势, 而过高的要求也不易实现。
2.2 当地现有品种有待提高和改进的主要性状
在推广新品种的时候, 一定是以本地原有作物品种作为主要的推广对象, 并分析此品种在农业生产发展上所存在的一些实际性问题, 并且要拟订相关的目标性状, 之后再选育出能够克服原有农作物品种的一些缺点, 并且维持和提升这些作物优点的新型农作物品种。确定主要目标性状的同时, 也要考虑到次要的目标性状, 这2者既相对, 又要统一。然而, 在随着一些主要目标性状的逐渐实现, 原来所具有的次要目标也可能会上升为主要的, 因此, 不能片面强调个别主要目标而忽视其他目标, 主次有别, 但应该统筹兼顾, 协调改良。
2.3 育种目标的具体化和可行性
制订育种目标时, 不能只停留在高产、稳产和优质等一般层面上, 生产中需要放到具体性状上, 并要有非常明确的性状指标。如要求达到单位面积产量的水平, 所要抗耐的灾害种类, 具有适应何种用途的产品品质等;还要进一步明确各该性状及其组成因素所要达到的指标。育种目标就是新品种的蓝图, 应该刻画出其具体的综合形象;所定的各目标性状指标还应该因地、因时而异;在原有基础上是切实可行的, 即通过选育可以实现的。
2.4 合理搭配
在同一区域内, 环境因素和生产条件是不可能完全相同, 因此, 对农作物的品种所具备的性状的要求自然也就要有所差异。这便要求在制订育种的目标时, 应该充分地考虑到要分别选育具有适当差异的几类品种, 以便在生产上搭配应用。如有分别适于早晚播的、成熟期有早晚的、分别要求较高肥水条件的和较耐旱瘠的等等。这样可以避免在生产上的品种单一化, 可以减少灾害的风险;可以根据土质、茬口安排相应的品种;可以依次进行播种、收获及管理工作, 使生产安排较顺利。国内外都有过因品种单一化而加重灾害所造成的损失的教训, 今后必须注意配套品种的选育。
农作物育种 篇2
建立商业化育种体系，积极推进构建一批种子产业技术创新战略联盟，为有实力的“育繁推一体化”种子企业建立品种审定绿色通道。
推动种子企业兼并重组，鼓励大型优势种子企业整合农作物种业资源，培育具有核心竞争力和较强国际竞争力的“育繁推一体化”种子企业。
■权威解读
山东寿光每年种子交易额在6亿元人民币以上，但洋种子已占据半壁江山。
我国目前拥有种子经营许可证的企业8700多家，但具有研发能力的只有100家左右，而真正实现产业化运作的不足80家。
这些数字对于我国这样一个世界人口大国来讲，不啻为一种巨大的压力和挑战。
日前，国务院发布了《关于加快推进现代农作物种业发展的意见》（以下简称《意见》），首次明确了农作物种业的地位、种业科研的分工和企业的主体地位，并把建立商业化育种体系作为重点任务，描绘出下一个10年我国种业发展的蓝图。
科研院所：“回归”基础性公益性研究
《意见》首次明确了种业科研的分工，国家级和省部级科研院所和高等院校要重点开展种业基础性、公益性研究，逐步建立以企业为主体的商业化育种新机制。
农业部种植业管理司副司长马淑萍在近日召开的新闻发布会上坦陈，我国种业从2000年开始进入市场，目前尚处于初级发展阶段，商业化的农作物种业科研体制机制尚未建立，科研与生产脱节，育种方法、技术和模式落后，创新能力不强。
“育种最大的挑战是成本高，风险大。”一位业内专家称，一些公益性研究院所自办企业，但由于承担风险的责任主体不明确，导致研发人员不一定按照市场需要研发新产品，造成长期以来的科技与经济两张皮现象。
她表示，“各归其位”无疑有望从深层次解决这一难题。“公益性科研机构应该着力研究应用基础研究，如创造新的育种技术、育种手段和育种理论等等，让这些成果为全行业服务，回归公益性的本质。”《意见》也提出，力争到“十二五”末科研院所和高等院校与其开办的种子企业基本实现“事企脱钩”。
目前，我国种质资源改良、育种方法、技术创新等基础性、公益性研究薄弱。据介绍，全国有39万份种质资源，而经过科研作出全面评价的只有5000份。“怎样把这笔巨大的财富转变成现实的生产力，就需要科研院所加大对这些材料的深入研究，甚至是对这些材料的创制，供给育种家进行品种选育，这样才能支撑现代种业的发展。”马淑萍在会上回答媒体提问时，表达了强化农作物种业基础性公益性研究的紧迫性。
《意见》提出，科研单位重点开展农作物种质资源搜集、保护、鉴定、育种材料的改良和创新等基础性、前沿性、公益性研究。同时，国家将加大对优势科研院所和高等院校的基础性、公益性研究投入，支持科研单位的种质资源、科研人才等要素向种子企业流动，逐步形成以企业为主体、市场为导向、资本为纽带的利益共享、风险共担的农作物种业科技创新模式。
企业：市场竞争“挑大梁”
《意见》首次明确了企业的主体地位，明确种子企业是商业化育种的主体，是种业发展的主体。
反观我国种业企业的研发投入，与此目标的差距不容忽视。据农业部统计，国内种子企业数量高达8700多家，多以产、销为主，拥有自主品种权的企业只有100多家，拥有科研能力的种子企业不到总数的1.5%，研发费用投入平均不到销售收入的1%。而发达国家的种业企业研发费用一般为销售收入的8%~12%。
“商业化育种逐步转向企业，以企业为主来开展商业化运作，这是世界发达国家成功的经验，也是跨国种子集团的一些成功的模式。”马淑萍在会上说，《意见》明确了种业的发展方向，那就是充分利用公益性研究成果，按照市场化、产业化育种模式开展品种研发，逐步建立以企业为主体的商业化育种新机制。
为此，国家将在企业注册资金、固定资产、研发能力和技术水平等方面大幅提高市场准入门槛，推动种子企业兼并重组；积极推进构建一批种子产业技术创新战略联盟，为有实力的“育繁推一体化”种子企业建立品种审定绿色通道；对具有育种能力、市场占有率较高、经营规模较大的“育繁推一体化”种子企业予以重点支持，增强其创新能力。
“这些政策的落实，必将促进我们种子企业竞争能力的提升。有远见的企业应加紧发展、迅速积累，相信不久以后一批重视核心技术创新、遵循市场规律的种业企业会迅速成长起来。”业内专家对此充满信心。
由于缺乏研发能力，“育种不如买种”的现象在目前国内种业普遍存在。看来，提升企业的创新能力，尚需很长的路要走。马淑萍表示：“到2020年，我国要形成科研分工合理、产学研相结合、资源集中、运行高效的育种新机制。”
对于产学研如何实现对接，这位业内专家认为，用为企业提供共性服务的水平和质量来考核评价科研院所，可以实现机制性对接，达到政府、科研院所和企业多赢。她还建议，完善相关政策，让育种家能够自由地在企业和研究所之间流动，以此激发企业育种的积极性，并且首选低成本、低风险和高效率的育种技术。
除了补上研发能力短板外，专家同时建议，企业要增强知识产权意识，保护基因专利，“别让外国公司轻而易举地把我们的当家品种变成了他们的基因产品，然后大规模推广后，向我们坐收专利费。”
政府：多项扶持政策“培育”种业
为加快种业产业升级，《意见》提出将出台多项扶持政策，着力提升我国农作物种业科技创新能力、企业竞争能力、供种保障能力和市场监管能力。
中央财政支持“育繁推一体化”种子企业开展商业化育种，支持种子企业引进国内外先进育种技术、装备和高端人才，并购优势科研单位或种子企业，促进企业发展壮大。
免征“育繁推一体化”种子企业种子生产经营所得税，在兼并重组方面给予税收优惠。
建立健全国家和省两级种子储备制度，完善种子收储政策，鼓励和引导相关金融机构特别是政策性银行加大对种子收储的信贷支持，中央和省级财政对种子储备给予补助。建立政府支持、种子企业参与、商业化运作的种子生产风险分散机制。
对西北、西南、海南等优势繁制种基地实行严格保护，加大新一轮种子工程投入，建设一批规模化、标准化、集约化、机械化的种子生产基地，开展种子生产保险试点工作。
强化各级农业部门的种子管理职能，明确负责种子管理的机构，种子管理工作经费纳入同级财政预算。
“政府维护市场秩序，制定一视同仁的好政策，给企业提供平等竞争的机会比什么都重要。”这位业内专家认为，这些政策对种子企业是利好，更是种业发展的基石。
《意见》明确提出了编制现代农作物种业发展规划。“目前我们在着手制定规划，对《意见》进行具体化和细化。在规划中，我们要分作物、分品种、分地区提出今后10年种业发展的主要任务和阶段性的目标。”此外，马淑萍还透露，种子生产和经营的管理办法、主要农作物品种审定办法、农作物的标签办法都在修订中。
13%
我国持证种子企业有8700多家，种业前10强在国内的市场份额仅有约13%，与国际种业前10强37%的份额相比仍有很大的差距。
100家
8700多家的种子企业中，注册资本在3000万以上的仅有200多家，实现繁育推一体化、经营范围覆盖全国的企业不到100家。
相关数字
3%
8700多家种子企业中，具有自主研发能力的只有100多家。我国大多数种子企业只买不研，即使有研发能力的企业也投入不足，研发费用占营业收入的比重平均只有约3%。相比之下，国际种业巨头销售收入用作科研经费的平均比率约为11%。
90%
国内种子企业研发能力弱，近90%的品种靠科研单位研发。而美国95%的品种出自种业公司自身的研发。我国种业公司的研发能力远落后于国际种业巨头。
40%
根据美国的一项研究成果，在过去100年中，农作物产量提高的约60%是由于种子科技的进步所贡献的，其他化肥、农药、栽培等方面的技术进步的贡献约为40%。在中国，种子技术对于农业增产40%左右的贡献率明显低于发达国家。
900亿元
海南农作物科研育种应注意的问题 篇3
1 精细选地
精心细致地选择所用耕地是保证科研育种和正常生产活动的前提。应选择地势平坦、土层深厚、土质肥沃、有灌溉条件、交通方便和易于管理的地块, 尽量不要选择土质黏重的地块, 避免灌水后长时间不能进行田间作业, 制种用的耕地要尽量连片, 以利于提高制种产量。特别是没有固定基地的育种单位和个人, 应在当地找一位有一定威信和影响力且有担当、肯负责的中间联系人, 这样易于和土地拥有者沟通, 减少很多不必要的麻烦, 会节省很多时间, 专心致志地开展自己的工作。最好与中间联系人建立长期合作关系, 更有利于开展科研育种和生产活动[1]。2013年, 曾出现过由于地块选择不当, 致使制种田产量很低的现象, 既浪费了人力、物力和财力, 失去了南繁的意义, 又严重影响了正常供种。
2 精准隔离
对于制种和亲本繁殖的地块必须做到精准隔离, 通常是空间隔离和时间隔离, 也有用槟榔地和芒果园隔离的。空间隔离必须注意在播种前, 一定要全面、认真地调查周围地块所种的作物种类, 确定无相同作物后, 再进行播种。时间隔离更是要在播种前, 调查清楚周围地块种植作物的播种期和生育期, 准确掌握其抽雄期后, 再根据自己材料的生育日数来决定播种时间, 确保花期错开10 d以上, 保证种子纯度。
3 调整花期
对于玉米制种田来说, 由于父、母本双亲对温度、光照、水分等自然条件反应敏感程度不同, 导致在不同地区各生育阶段发育速度不同。为防止父、母本花期不遇或相遇不好, 应该把制种用的双亲拿到海南进行实际种植, 全面做好各生育期的调查记载, 根据所掌握的科学数据, 进行花期调整, 确保父、母本花期相遇, 提高制种产量。对于测配组合, 最好将测配的骨干系在已掌握开花期的基础上进行适当地分批、分期错期种植调整, 以保证母本骨干系在最佳的吐丝期有足够的父本骨干系花粉进行测配, 取得理想的测配效果。
4 精准管理
4.1 精准施肥
底肥应在整地时一次性精准施入。用优质复合肥 (N、P、K总含量45%以上) 600~750 kg/hm2。在玉米抽雄前后, 结合灌水, 施尿素 (含N 46.4%) 225~300 kg/hm2。
4.2 精准灌溉
切记一定要结合土壤含水量和各生育期对水分要求的实际情况, 在灌水时间、灌水次数和灌水量节点上, 确保精准灌溉。同时, 要考虑到方便进行去雄、套袋、授粉、除草等田间作业。
4.3 及时除草
在海南, 基本上是每隔7~10 d灌1次水, 每灌1次水都会出一茬草, 并且杂草生长很快。因此, 除草要经常进行。特别是材料地, 自交系本身长势就比杂交种弱, 如除草不及时, 草苗齐长, 将影响自交系的正常生长和套袋、授粉等田间作业。
5 套袋授粉
5.1 套袋
因材料地每个材料种的量不大, 所以套袋一定要认真、及时和套牢, 以免浪费材料。如果材料地面积大, 科研人员不足而忙不过来, 需要雇佣他人套袋时, 要选聘有一定经验且认真负责的人员来作业。
5.2 授粉
授粉作业所采集的花粉要及时用完, 最好不要超过2 h, 因气温很高, 花粉活力受影响, 导致结实率不高。授粉植株花丝过长时, 要用剪刀剪掉一部分, 确保结实率。更要注意不要用手触摸花丝, 以免带入其他花粉。
6 除杂去雄
材料地中的材料, 有时也会有杂株, 必须彻底除掉。作为母本的材料, 在不需要自交的情况下, 要及时去掉雄穗, 防止授粉作业时碰到植株, 使花粉落下产生自交。
7 科学保护
主要是指防治病虫害、鼠害和防止牲畜、人为危害。病虫害正常防治即可。对于鼠害要特别重视, 整个生育季节都要全程防治。播种前, 要在地块周围撒上浸泡好的毒饵, 间隔10 d撒1次, 防止老鼠进入地内。特别是刚出苗, 一定要天天检查, 如发现个别幼苗被老鼠咬断, 必须在19:30开始用“电猫”进行捕鼠, 要连续作业, 直至捕不到老鼠为止。2015年11月, 曾发生一夜之间老鼠将近1 333.3 m2的材料地幼苗全部咬断的现象。用“电猫”一夜捕鼠100余只。灌浆至收获前, 重点防止老鼠咬食籽粒, 除在地块周围撒毒饵外, 也可用“电猫”进行捕鼠。2015年2月, 出现过整垄玉米果穗籽粒被老鼠吃光的事情。对于材料地, 要更加严格看管, 也曾有过材料地幼苗被牲畜部分吃掉的问题。人为危害主要是失窃和混杂。失窃主要是材料地的宝贵材料被人为偷走。混杂是人为将即将收获的测配组合混收在一起, 即使抓到, 也无法分辨出来。2016年2月收获前, 1 000 m2地南瓜组合被当地居民将南瓜籽掏出后混为一起, 整个南瓜育种全部报废。
8 精准收获
制种田基本都是雇佣人员人工收获, 一定不要将父、母本收混。可根据实际情况, 先行单收父本或母本, 确保种子纯度。测配组合收获时, 一定要将植株上的标签和田间记载核对无误后再行单收, 并且网袋内外均放好、拴好标签。
摘要：论述了海南农作物科研育种应注意的问题, 主要包括精细选地、精准隔离、调整花期、精准管理、套袋授粉、除杂去雄、科学防治病虫鼠害及人畜危害、精准收获等方面内容, 以供参考。
关键词：农作物,科研,育种,注意问题,海南省
参考文献
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[3]司海燕, 林栋, 鹿缤.农作物育种与栽培技术研究[J].农业与技术, 2014, 34 (12) :120.
农作物育种 篇4
单核苷酸多态性及其在作物遗传育种中的应用
单核苷酸多态性(simple nucleotide polymorphism,SNP)是等位基因间序列差异最为普遍的类型,可以作为一种高通量的分子标记.本文主要介绍SNP的定义、几种植物学中常用的.检测SNP方法及SNP标记在作物遗传育种中的应用.
作 者：娄虹 阮亚男 李其久 韩阳 LOU Hong RUAN Ya-Nan LI Qi-Jiu HAN Yang 作者单位：辽宁大学,生命科学院,辽宁,沈阳,110036刊 名：辽宁大学学报(自然科学版)英文刊名：JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：36(3)分类号：Q75关键词：单核苷酸多态性 分子标记 遗传育种
农作物育种 篇5
摘要：作物遗传育种工作中涉及大量的信息管理与数据处理工作，如品种资源管理、育种计划的制定、田间试验设计、品种系谱追踪、试验结果的统计分析、遗传育种的理论研究等。目前，电子计算机已成为遗传育种研究不可或缺的信息处理工具，广泛应用于育种工作的各个环节。
关键词：电子计算机；品种资源管理；作物育种管理；亲本选配；应用
中图分类号： S330 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.14.012
1 电子计算机在品种资源管理中的应用
品种资源是育种工作的重要物质基础。农作物资源信息的激增和计算机技术的迅速发展，促使许多国家、地区和国际农业研究机构开始研究利用电子计算机建立品种资源管理系统。中国有极丰富的农作物种质资源。为了充分有效地利用这些资源，在1980年～1985年间，上海、浙江、吉林、宁夏、湖南、山东和北京等地的农业科研部门分别在微型计算机上建立了水稻、小麦、玉米、大豆、高粱等农作物的品种数据库，并不同程度地为用户提供一些服务。1986年，中国开始国家作物种质资源数据系统研究工作，到1990年建成了中国国家作物种质资源数据库系统，拥有种质达27万份，使中国作物种质资源信息管理跨入世界先进行列。中国的国家作物种质资源数据库系统是目前世界上仅次于美国的最大的作物遗传资源数据库系统之一。
当然，不同国家、不同作物的品种资源数据库或信息系统尽管在规模、组成等方面不同，但品种资源信息管理的目标基本相似。一般均能满足育种家和有关研究人员的信息需求。
目前世界各国建立的种质信息系统，按其主要特征可分为三大类。一是文件系统，其数据以文件方式存贮。每份文件设计有一组描述字段，文件可采用不同的组织和记录格式，借助一些描述信息可把文件连接起来操作，以实现对所存贮信息的处理；二是数据系统。数据系统具有文件系统的若干特征，但存贮的数据可独立于数据管理的程序，以供不同目的管理程序共同享用；三是网络系统。建立品种资源数据库的目的在于迅速而准确地为育种和生物工程技术人员提供优质、丰产、抗病、抗逆及特异的种质资源信息，为加速新品种的选育服务。因此，在设计建立品种资源数据库时，要紧紧围绕这个总体目标来进行精心的系统设计。一般要求做到：适用于不同种类的作物，具有广泛的通用性；对品种的描述规范化并在一定历史时期内具有完整性、准确性、稳定性的先进性；要考虑到计算机技术的发展，系统功能要齐全，除了具有输入、修改、插入、增删、查询、检索、打印输出等管理功能外，还应具有定量或定性分析的功能，能够产生灵活多样的报表与报告；程序功能模块化，可移植，易维护，使用方便，人机界面友好。
2 电子计算机在作物育种管理、设计与分析中的应用
作物育种工作者常因不能及时地处理分析大量的育种试验资料而埋没了许多重要的信息，从而影响了育种效率的提高。为了整理分析试验数据、设计田间试验、编制田间记载册等，育种工作者不得不年复一年地花费大量时间和精力。为此，研究育种的计算机辅助系统显得非常必要和重要。
3 电子计算机在亲本选配研究中的应用
亲本先配是杂交育种成败的关键，因而也就成为国内外学者在植物育种中计算机应用研究的热点之一。计算机亲本选配系统的研究尽管起步晚，但已取得长足的进展。在一些经济技术发达的国家，植物杂交育种的亲本选配都借助于计算机，只要将育种目标和对亲本组配的要求输入计算机系统，计算机就能按人的意愿组配组合，不仅速度快，而且组配的很准确。
计算机应用于亲本选配，其意义不仅仅在于可以将一些复杂的、参数估计较难的方法直接应用于育种实践，更重要的是促进亲本选配研究系统科学化，使亲本选配在过去经验性总结或单一分析地基础上，能够较全面、综合地考虑问题；使亲本选配研究能够开拓思路，引入新思想、新方法、新手段，从而提高育种水平，高效率地育成作物新品种，促进育种科学的发展。
4 作物育种的专家系统
计算机专家系统是模拟某一专门领域中专家求解问题能力的计算机程序系统，以便对复杂的问题作出专家水平的判断、解释、推理、决策、结论和咨询。目前，在计算机应用的研究领域中，专家系统的研制非常活跃。作物育种是一个复杂的系统，需要多学科知识，丰富的经验，育种的周期长、成功率低且因人而异。作物育种不仅是一门科学，也是独具匠心的艺术，专家经验在培育品种方面往往起着决定性作用。研制作物育种的专家系统对提高育种效率，将高技术和育种结合起来，对出好品种，快出品种有十分重要的促进作用。
总而言之，现代作物育种是一门综合性的，以多学科协作为特征的应用学科。它集传统经验、遗传理论、生物技术、现代计算技术、理化技术和系统思想于一体来适应育种目标越来越综合化、复杂化和多样化的要求。电子计算机在遗传育种中的应用，包括各专家系统、辅助系统、咨询系统、管理系统的建立，使育种学在科学化、现代化水平上迈开了一大步。然而，计算机技术的应用，不仅仅是使我们能够打破时空的限制，应用专家经验，掌握资料信息，从繁杂的事务性劳动中解放出，更重要的应是结合这种现代技术，研发和应用新的思想、新的理论和新的方法，从而促进育种工作的开展，提高育种水平，高效率地为农业生产培育出更多更好的作物品种，促进高产、优质及高效农业的发展。
农作物育种 篇6
1 选择合理的农作物育种方法
在农业生产工作中, 为了更好地促进农业生产, 满足社会经济发展的需求, 结合农业生产工作的实际情况, 分析农作物育种的方法, 并根据农作物生长、育种的各种因素, 选择合理的农作物育种方法, 对于提高农作物最终的产量及农作物的育种水平都很重要。
1.1 杂交育种
在农作物育种环节中, 杂交育种是相对普遍的一种育种方法。杂交育种主要是指通过对农作物种子进行基因重组的方式, 促使农作物的优点发挥到最大限度, 进而实现农作物高产目标的一种育种方法。农作物育种主要包括增殖杂交育种、回交育种和复合杂交育种3种方式。在实际的农业生产工作中, 结合农作物的育种需求, 选择合理的育种方法, 可以有效地提高农作物的成活率, 确保农作物稳产高产。
1.2 诱变育种
诱变育种主要是指农作物种子发生的一种基因突变。在农作物育种环节中, 通过使用一定的物理或者化学的诱变剂, 促使农作物种子的分子结构发生变化, 进而引起农作物种子的性状发生变化, 提高农作物育种、选种的效率。诱变育种包括物理诱变方法与化学诱变方法两种。在农作物育种工作中, 重视诱变育种这一方法, 具有一定的积极意义。
2 农作物栽培技术分析
2.1 温室栽培技术
在农作物栽培技术分析中, 温室栽培技术是其中非常重要的技术手段之一。温室栽培技术是一种通用的园艺作物的栽培方法。在农作物栽培环节, 通过发挥温室设备的保暖、保湿、不遮光等专业技术措施, 实现保护农作物幼苗保暖、御寒等目的, 促使农作物及农作物幼苗获得顺利生长、开花、结果的一种有效的技术手段。因此, 在农作物栽培技术探究中, 重视温室栽培技术这一手段, 对提高农业生产效益是有好处的。
2.2 反季节作物栽培
反季节作物栽培是当前农业生产中较为常用的栽培技术手段。它是建立在应用先进的农业科技基础之上的一种技术, 在本不适宜农作物生长的季节, 培育出符合农业生产要求的农作物, 这一过程被人们称为反季节作物栽培。反季节作物栽培技术的应用, 提高了农作物栽培技术的水平, 弥补了季节性市场蔬菜短缺的弊端。
2.3 无土栽培技术
农作物无土栽培技术, 是指在不使用土壤的情况下, 通过发挥各种物料营养成分的作用, 为农作物生长提供必要养分, 促使其顺利获得生长的一种技术手段。通常情况下, 无土栽培技术的方法有很多种, 其中水培、基质栽培是较为常见的方法。在农作物栽培技术研究工作中, 积极研究无土栽培技术的应用, 不但有利于农作物栽培技术水平的提高, 还可以科学利用有限的空间, 节约宝贵的土地资源。
综上所述, 在我国社会经济发展中, 为了更好地促进农业产业的发展, 重视农作物育种与栽培技术研究工作, 并及时针对农作物育种与栽培技术方面存在的问题, 进行深入的探究, 有利于在实现农作物高产目标的同时, 提高农作物育种与栽培技术的水平。农作物育种与栽培技术水平的提高, 也是国家粮食安全的重要保障之一。因此, 在农业生产工作中, 通过科技手段进行创新发展, 是提高农作物育种与栽培技术水平的基础性工作。
摘要：近年来, 许多科技手段被用于农作物育种与栽培技术中, 农作物育种与栽培技术研究成为广大农民关注的发展问题。简要分析了农作物育种与栽培技术方面的相关问题, 并提出了自己的见解。
关键词：农作物,育种,栽培技术
参考文献
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浅析作物的遗传和育种 篇7
1.1 遗传、变异的是生物普遍存在的现象
子代与亲代之间的相似现象就叫做遗传。生物依靠这种特性, 保持了性状的相对稳定性, 一个优良品种也可反复地在生产上利用。生物的亲代与子代之间不但有相似的一面, 也存在着差异的一面。世界上没有2个完全相同的生物个体, 即使是一卵双生的双胞胎也不可能完全一样。这种亲代和子代之间, 以及子代不同个体之间出现的性状上的差异, 就叫做变异。
生物的变异是多种多样的, 概括起来可分为遗传的变异和不遗传的变异。遗传的变异是由于生物体内的遗传物质发生变化所引起的变异, 这类变异一旦产生就能通过遗传传递给后代, 所以遗传的变异是培育新品种的源泉, 但也是优良品种退化的根源。不遗传的变异是受环境条件影响而引起的变异, 这类变异只限于当代性状的表现, 而不能遗传给后代, 所以, 在农业生产中良种要配以良法, 充分发挥品种的优良遗传特性。
1.2 遗传与变异的相互关系
遗传与变异是生物繁衍过程中表现出来的一对矛盾, 在这对矛盾中, 遗传是相对的, 而变异是绝对的。遗传和变异是相互依存, 相互转化的。遗传可以发生变异, 而变异又可遗传。遗传使生物保持物种的相对稳定, 使农作物品种保持原有的优良性状。变异使生物能更好地适应环境条件的变化, 并为人类创造新类型和新品种提供了条件。
2 遗传的基本规律
2.1 分离规律
分离规律是揭示生物1对相对性状的遗传规律。比如豌豆是严格自花授粉作物, 有的开红花, 有的开白花, 红花与白花是1对相对性状。以红花植株为母本, 白花植株为父本杂交, 杂种1代全部表现红花, 杂种1代表现出来的亲本性状叫做显性性状 (如红花) , 而未表现出来的另一亲本性状, 叫做隐性性状 (如白花) 。再将杂种1代套袋自交, 在杂种2代群体中, 有的植株开红花, 有的植株开白花。这种显隐性状在杂种2代同时出现的现象叫分离现象。
2.2 自由组合规律
自由组合规律也叫独立分配规律, 是揭示2对以上相对性状的遗传规律。以豌豆种子形状 (圆粒与皱粒) 及子叶颜色 (黄色与绿色) 两对相对性状的杂交试验为例, 杂种1代全部表现黄色、圆粒, 这说明黄色对绿色是显性, 圆粒对皱粒是显性。杂种2代分离出4种类型, 4种类型的比例接近于9∶3∶3∶1这种比例说明, 不同对的相对性状是自由组全的。
2.3 连锁遗传规律
连锁遗传规律也是揭示2对以上相对性状的遗传规律。以玉米籽粒形状 (饱满对凹陷) 、籽粒颜色 (有色与无色) 两对性状杂交试验为例, 杂种2代也出现4种类型, 但分离比例与9∶3∶3∶1相距悬殊, 表现出两种亲本类型 (饱满、无色和凹陷, 有色) 偏少。原来在亲本中组全在一起的性状, 在杂种2代中也时常组合在一起, 2种性状有一定程度联系的倾向, 这种遗传现象称为连锁遗传。作物育种是研究选育和繁殖优良品种的科学。
3 品种的概念及作用
作物品种是人类在一定的自然条件和栽培条件下, 根据需要选育的某种作物群体。该群体具有相对一致、稳定的特征特性。优良品种是重要的生产资料, 所以必须具有高产、稳产、优质、适应性强和抗逆性广等特点, 否则就不能作为农业生产资料。
优良品种还具有一定的地域性和时间性, 优良品种在农业生产上具有十分重要的作用。利用优良品种能够显著提高产量, 有效地改进产品品质。同时, 在抵抗病虫害和其他不良条件, 改革耕作制度, 提高复种指数, 扩大作物栽培区域和适应农业现代化发展等方面也起到十分重要的作用。
4 作物育种目标和品种资源
4.1 育种目标
育种目标就是对品种的要求。它是育种工作的蓝图, 决定育种工作成败的关键。现代化农业对品种要求有以下几方面:
4.1.1 高产
高产是优良品种最基本的条件。在高产育种中, 除重视和协调穗数、粒数和粒重等产量构成的因素外, 选育矮秆、半矮秆, 改良株型, 提高光能利用率等方面是现代高产育种的主要内容。
4.1.2 稳产
一个优良品种不但高产, 还必须稳产。产量的稳定性与品种的抗逆性和适应性有密切的关系。一般抗逆性强, 适应性广的品种稳产性好。品种的抗病虫性和抗旱耐瘠性是抗逆性的重要内容。早熟也是品种稳产的重要条件。但早熟不是越早越好, 适宜的早熟性, 应以能充分利用当地的生育期, 获得全年高产为原则。
4.1.3 优质
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高, 对农产品的优质要求日益迫切, 优质育种已列为育种工作的重要目标。在制订育种目标时, 应考虑当前国民经济的需要和生产的前景, 充分了解和分析当地自然栽培条件, 分清主次, 抓住主要矛盾, 制定出具体的育种目标。
4.2 品种资源
低植酸作物育种研究进展 篇8
1 研究概况
早在1865年Haring首先发现了植酸,但是还未将其命名,只是知道这是一些非淀粉的小颗粒,是种子中的一种贮藏物质,并且影响种子发芽和生长。一种极其稳定的磷酸盐于1872年在小麦胚乳中分离出来,7a之后芥菜种子中提取到同样可以被水解的物质,将其命名为“肌醇磷酸”[4]。Anderson在1914年提出植酸结构,确定其分子量为660.8,这个结构式在1969年被人们用核磁共振波谱所证实[5]。Mellanby在1912年首次报导了植酸与动物营养之间的关系以及带来的影响[6,7]。Heubner和Stadler于1914年首次建立了铁沉淀法用来进行植酸分析。植酸于1919年Postemak首次在实验室成功合成[8]。玉米种子植酸含量从开花到成熟过程中的变化是由Earley和De Turk等在1944年进行了首次报道。
2 植酸在主要作物中的沉淀部位及其生物合成
植酸是由植物种子中提取出的化合物,禾谷类作物种子中的磷主要以肌醇-6-磷酸形式存在[9,10],其含量占种子总磷量的65%~85%、占酸性肌醇磷的90%以上、种子干重的1%以上。一粒完整的成熟种子中,总磷量约为4mg·g-1,其中植酸磷的量为3mg·g-1,其它肌醇磷小于0.5mg·g-1。此外,成熟种子中的Pi含量占总磷含量的2%~8%,细胞磷含量占种子总磷含量的10%~20%[11,12]。
1969年,Johnson发现了生物体中植酸主要的沉淀形式,这主要是由于植酸分子结构中的氢原子一共有12个并且是可以解离的[13],这些氢原子的位点可与金属阳离子结合形成植酸盐[9],植酸还可以与蛋白结合形成球状体沉淀。植酸在种子中的分布是不平均的,玉米作物籽粒中,75%~80%的植酸储存于盾片层,糊粉层只有10%左右。在大麦作物籽粒中也有部分存在于胚芽中。植酸在双子叶植物中主要贮存在胚乳和子叶中,其它组织中也会有少量的累积(见表1)。
表1 作物籽粒中的植酸占总磷含量比及沉淀部位Table 1 The ratio of total phosphorus content and precipitation parts of phytic acid of crop
在植物体内植酸的生化合成主要分为早期肌醇供应阶段和后期肌醇转化两个阶段。肌醇合成由D-1磷酸肌醇合成酶(MIPs)催化合成D-1-磷酸肌醇。D-1磷酸肌醇能生成游离态的肌醇和Pi,但这需要在某一特定单磷酸酶的作用下降解完成;也可能通过1个或多个激酶直接磷酸化产生6磷酸肌醇。植酸后期合成的阶段主要由代谢中间产物进一步磷酸化形成,真核细胞代谢过程中ATP的产生会影响植酸的形成,产生高磷肌醇(7或8-磷酸肌醇)。
3 植酸与主要营养成分的关系
人类主要是以大田作物例如水稻、小麦、玉米等作为主食,人体微量元素的补充主要是通过食用小麦等禾谷类植物制做的食品来获得。水稻、小麦、玉米等植物中含有大量的植酸,植酸非常容易与蛋白质、金属元素的阳离子等产生化学反应生成植酸盐,从而降低对微量元素的吸收和利用,对人体健康产生不良影响。植酸的这一特性同时又会带来另外一方面的作用,即植酸与重金属元素的结合可以降低其在人体中的吸收和沉淀,消除其对人体产生的不良影响。所以,植酸对人类和动物而言,是一把双刃剑,利弊兼顾,其重点是要确定好植酸在作物中的高低水平,这样才可以更有效地发挥植酸的有效作用而消除它的不利影响。
植酸是磷素在农业和生态系统循环模式中的主要代表,这是因为植酸是作物种子中磷的最主要贮存形式,土壤中的磷其中20%~80%为有机磷,植酸磷则占50%以上,植物是利用其根系吸收土壤中的无机磷,但是土壤中的无机磷又容易与其它物质结合形成颗粒。土壤中虽然含有丰富的植酸磷,但是能够分解植酸磷的微生物又极少,更不用说植物根系了,因此农业生产中则需要增施磷肥。土壤中的植酸磷会随着自然运动进入水系造成赤潮,进而破坏了生态系统的平衡。磷矿是不可再生的资源,长期对其进行开采最终会导致磷矿的短缺。目前亟需解决的是提高磷素利用效率,而降低磷污染已经成为了目前研究的新方向。
植酸容易与金属离子形成鳌合物,自然状态下,植酸会与食品中金属元素形成盐,食用后的消化过程中,植酸与其它来源的金属元素形成的化合物也不能被吸收利用,最终被排出体外。研究表明食品中加入少量的植酸锌的吸收率将会下降一半。在另一个去除植酸的实验中得到锌吸收率则翻了一番。Reddy等的研究中植酸对铁的吸收率的实验显示,植酸对铁吸收影响研究中表明加入极少量的植酸就会使铁的吸收率下降高达90%[8]。
植酸在动物消化道中经酸、碱作用,与蛋白质、蛋白消化酶结合形成不溶性二元或三元复合物,使动物对金属阳离子的吸收和利用大打折扣,蛋白消化酶的活性得不到发挥,造成胃肠对蛋白的消化极少,过剩的蛋白只有靠后段消化道进行消化,易引起腹泻等消化性疾病。
4 作物低植酸突变体的研究现状
20世纪90年代初,主要农作物低植酸突变体的获得及选育工作在国外已大量的展开,主要是采用化学或物理诱变剂人工诱发获得。主要是利用化学诱变剂或者物理辐照技术处理种子,利用突变体的无机磷与植酸含量呈反比的关系,通过简单易行的检测无机磷含量的方法间接筛选出低植酸突变体,经过连续加代鉴定,最终获得稳定的低植酸突变系。研究表明,纯合的低植酸突变种子的植酸含量有3种类型,其具体分类情况见表2。
Rasmussen S K等于1998年在大麦低植酸突变体的研究中发现,其突变体分为两种类型,一种是lpa1型,是普通单基因遗传的遗传模式;另一种lpa2型,这类构建的分离群体出现了纯合株致死的情况,但亦有可能是因为种子发芽率以及其它的环境因素影响所致[14]。1999年Yoshida K T和2000年Raboy V分别在玉米和水稻的杂合后代中发现,其基因型的分离比为1∶2∶1,而其表型为3∶1[15,16]。2004年Oltmans S E等对大豆低植酸突变体材料构建了分离群体,其野生∶杂合∶低植酸的比例为7∶8∶1,说明其选育出的低植酸突变体的性状是由两对双显性上位性基因控制,只有当两个位点都表现出纯合状态时,才会显现出低植酸突变性[17]。
表2 低植酸籽粒的突变类型Table 2 Mutation type of crops with low phytic acid
目前关于低植酸作物的一些分子标记已经相继被人们研究出来,2000年Raboy等发现低植酸玉米的突变类型为lpa1和lpa2,其所在突变位点在1S染色体,与umc157和umc167连锁[12]。2004年Pili R创制的低植酸玉米的突变类型为lpa1,所在的突变位点在1S染色体,并且与umc1222的遗传距离为9.2cm[18]。2011年马磊研究发现鲁原92的无机磷含量为0.93μg·mg-1,初步确定属于低植酸自交系;其低植酸性状受隐性单基因控制,与lpa241等位[19]。2013年高庆华等进一步对其实验室先前得到的齐319进行了鉴定分析,发现它的植酸含量仅为常规玉米自交系的1/4左右,虽然其田间发芽率略低,但发芽后的植株生长正常,并确定其低植酸性状受隐性单基因控制,发现第2染色体长臂上的2个标记(IDP7818和IDP7635)与低植酸性状连锁[20]。1998年Larson S R研究发现大麦的低植酸突变体的突变类型为lpa1型,突变位点位于2H染色体,并且与kgE38M47连锁;突变类型为lpa2的大麦低植酸突变体的突变位点位于7H染色体上,并且Kg40M48和KgE37M59标记连锁[21]。1999年Yoshida K T研究的低植酸水稻突变体的突变类型为lpa1型,其突变位点位于2L染色体,并且与RM48和RM207分子标记连锁[16]。2011年李佰权等在大豆中创制出低植酸大豆突变体,其突变类型为lpa1和lpa2型,突变位点位于2B染色体上,并且与Satt168和Satt416标记连锁[22]。其具体情况见表3。
表3 低植酸主要作物的突变类型、突变位点及连锁标记Table 3 Mutation types,mutations and chain tag of crops with low phytic acid
5 展望
随着人们生活水平的不断提高,社会经济的发展,人们对农产品的需求已不再停留在吃饱的问题上,而是要求吃好,特别是食品的安全、营养等方面的质量要求。低植酸的食品符合了营养优质的两个重要条件既提高了产品中原有营养元素的水平又提高了营养的利用率。同时,还能增加资源利用率,减少环境污染。
美国最早从大量的作物品种利用诱变育种技术进行低植酸作物品种的选育,1992年在大麦、玉米、水稻、大豆等作物上开展了低植酸突变体的培养和品种的选育工作,到2001年,低植酸玉米在美国已进入商品化生产阶段;我国自2010年初也通过转基因技术育成了一个转入植酸酶的玉米品种,并通过我国农业部门的审批。目前通过杂交、回交以及单倍体选育等手段对突变株进行改良或通过分子手段对其进行定向修饰,以减少因植酸含量降低对植物引起的生物学负效应,调节与作物产量相关的代谢过程,对进一步阐明其突变的遗传机理,了解植酸和微量金属元素之间的相互作用,从而进一步改良低植酸突变体作物都会产生积极影响,也会成为今后的研究热点。
摘要：植酸广泛存在于作物种子中,由于植酸中的磷不能被非反刍动物有效吸收利用,而从粪便排出造成了磷资源的极大浪费和环境污染。近年来,利用理化诱变与转基因技术已成功地获得了玉米、大麦、水稻和大豆等作物的低植酸突变体。为进一步研究低植酸作物育种的现状,对植酸的简史、生物合成过程、低植酸突变体的培育及遗传特征、低植酸突变体农艺性状进行了综述,并对低植酸作物的应用前景进行了简要分析。
作物育种学教学改革 篇9
关键词：作物育种学,课程教学,改革
作物育种学是农学专业的一门主干专业课程, 具有非常重要和不可替代的作用。同时, 该课程具有较强的理论性与实践性[1,2,3,4]。因此, 为了培养出一流的农业科研工作者和高等农业技术人才, 应当将育种学课程的建设与教学改革作为农学类学科建设的重要内容。笔者在作物育种学的教学实践中, 结合学科发展趋势和专业特点, 根据广西大学实际情况, 对作物育种学课程的教学改革进行了初步的探索。
1 选择教材与优化课程体系
为了适应新形势下社会发展的需要, 目前高等学校对宽口径复合型人才的培养越来越重视。广西大学相应提出了建设研究型大学的目标。由于不断增加选修课程门类, 从而大大减少了必修课的教学时数。因此, 教学中所面临的新挑战, 就是利用较少的学时保证农学类专业核心课程育种学的教学质量。同时, 育种学是一门技术性、理论性、实践性强的学科, 且因不同种植地区的地理位置、生态环境不同, 其作物类型、作物品种布局、种植制度、栽培水平各异。不同地域的作物育种学教学内容, 必须具备地区特色。因此, 选取适合的教材并对其内容进行优化是至关重要的。目前有关作物育种学的教材不少, 也各有特色。根据广西大学的实际情况, 选取的主要教材是南京农业大学张天真主编的《作物育种学》 (总论) , 该教材内容比较新颖, 在教学过程当中对其具体的内容进行调整优化, 使之适合教学需要。而在教学课时的限制下, 各论部分则选取主要作物如水稻、小麦、玉米和棉花以及适合南方的作物如甘蔗进行重点讲述。尽可能解决既保证适应现代教学改革的需要又满足现代农业对人才的需求。当然, 随着农业生产和作物育种学的快速发展, 知识不断更新, 任课教师必须与时俱进, 把握前沿育种动态, 及时捕捉新理论、新方法、新成果、新动态;结合不同的章节内容, 把最新的成果和经验补充到教学当中去, 使讲授的内容更新颖、更吸引人, 做到常讲常新, 具有先进性, 提高学生对专业和知识学习的兴趣。
2 课堂教学突出重点, 发挥学生主动性
育种学讲述的核心内容就是如何创造变异、采取何种方法选择变异后代最终选育新的品种, 因此教学活动主要围绕这一主线展开。在如何创造变异方面, 杂交育种是当今最主要和最有效的方法, 因此在教学时是重点介绍的内容;而生物技术在农业中的应用越来越广泛, 生物技术育种发挥越来越重要的作用, 同时其对技术要求较高, 这也是育种学中的难点内容。在变异后代的选择方面, 有各种各样的方法, 主要包括系谱法、混合法以及单籽传法等, 如何确定在不同的育种手段中采用哪种选择方法, 对育种的成败至关重要, 因此是课程教学的重点和难点。
在授课的过程中教师一定要讲清内在的规律与逻辑关系, 讲清难点, 帮助学生形成正确的思维方式。同时, 注意发挥学生的学习主体作用, 学会学习。“授人以鱼不如授人以渔”, 教师应当改变以往“满堂灌”、“填鸭式”的教学方式, 教学生学会正确学习, 要求学生自学, 教师适当加以指导, 在加强基础知识教学的同时提升学生的自学能力。把学生作为教学活动的主体, 激发学生的学习主动性、自觉性, 调动他们内在的学习潜力, 达到事半功倍的效果。
3 改革育种学实验教学, 提升学生实践能力
学生通过教学实验, 对课堂学习的知识进行巩固, 同时锻炼了动手操作和分析实验数据的能力, 学生在观察实验现象、总结实验结果的基础上又可以获得新的知识和技能。因此, 实验教学既是课堂教学的辅助环节, 又是课堂教学的深化与延续。其中, 掌握分析实验数据的相关技能尤为重要, 分析成功的经验和失败的教训, 判断实验结果的真伪, 这对于学生将来的工作具有重要意义。作物育种实验课可以适当增加一些比较前沿的实验, 让学生接触最新最有利用价值的内容, 如花粉管通道法转基因的实验等。除了传统作物, 如水稻、棉花、玉米等外, 应增加其他作物的实验;也可以作为选修实验, 提让部分感兴趣的学生在课外完成, 使学生更进一步认识本学科的实用价值, 及其在农业发展中的巨大作用, 这对于丰富学生的实践经验起到重要作用。同时, 注重学生的动手能力, 例如水稻的杂交实验, 必须由每个学生亲自操作, 避免教师示范学生看、甚至教师讲解学生听, 应当让学生在实践中学到知识。
4 改革课程考核体系, 引导学生全面发展
课程考核是检验学生学习效果的重要手段。传统的考核方式是一张试卷定结果, 已经无法适应素质教育的要求。因此, 考核方法除了学生对知识的识记外, 更多的要考察其运用知识和创新发展的能力, 根据作物育种学的特点, 采取灵活的考核方式。一是随机的课堂考核。课堂考核主要是以课堂讨论为基础的考核方式, 传统的“满堂灌”授课方式已远远不能满足素质教育的要求, 而课堂讨论恰恰突出了学生的主体地位, 是教学改革的必然产物, 也是发挥学生学习主动性和积极性的有效途径之一。二是实践考核。实践是检验真理的唯一标准。同样, 能否将所学知识应用于生产实践中也是检验学生能否真正掌握作物育种学的途径之一。由于农学专业立足于农业生产和面向广大农村, 培养具有实际操作技能、适应农村社会发展和建设现代化农业需要的高级技术人才也是对农学专业教育的要求。因此, 实践考核是课程考核的重要部分。让学生走出课堂、走出校门, 参与作物生产的实践锻炼, 把书本知识转化成现实生产力, 真正学会操作技能, 提高学生的实践能力, 同时在实践中培养他们发现问题和解决问题的能力。
5 结语
作物育种学的教学改革有利于提高教学质量, 培养适应于现代农业发展需要的人才。选择适合的新颖的教材并对教材体系进行优化, 培养学生的主动学习能力, 改革实验教学方案以及课程的考核方式, 必将有利于课程教学质量的提高以及学生能力与综合素质的提高。
参考文献
[1]邹礼平.《作物育种学》课程教改实践探索[J].中国农业教育, 2001 (2) :45-46.
[2]李定国, 方正武, 刘章勇, 等.作物育种学实验课改革的思考[J].职业圈, 2007 (17) :185-186.
[3]王铁故, 李成奇.试析《作物育种学》教学质量提高的途径[J].河南科技学院院报, 2010 (2) :117-118.
农作物育种 篇10
一、《作物育种学》的学科特点
作物育种学主要以遗传学和进化论为基础理论, 涉及植物学、植物生理学、生物化学、分子生物学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生物统计与试验设计、生物技术、组织培养、作物栽培学、作物耕作学、生态学等许多学科, 是一门综合性非常强的学科[1]。作物育种学与其他专业基础课不同, 它要在生产实践中直接应用, 既要掌握理论知识, 又要具备实践技能, 实践性强是作物育种学区别于其它学科的一个显著特点。“育种学发展到今日, 虽然其科学的成分日益增多, 但由于生命运动过于复杂, 迄今还有许多未知的领域。因此, 育种的成就不仅依赖于科学, 而且也依赖于尚未上升到理论的经验。”[2]换句话说“育种学也是一门艺术”[1], 艺术需要实践, 从实践中总结经验, 这需要长期的磨练和积累。理论教学使学生掌握育种的基本原理和方法以及实现育种目标的主要途径, 但育种的理论与方法只有回到实践中去, 学生才能充分理解, 形成具体的内涵, 否则是抽象的、朦胧的。只有在实践中, 才能启发学生的思维, 更好地掌握育种理论的精粹。因此, 《作物育种学》教学既不同于以系统理论学习为主的基础课教学, 也有别于培养技术实用型人才为主的课程教学, 是一门理论性、实践性、技术性很强的综合应用学科, 涉及学科面广、融合交叉性强。《作物育种学》教学中实践教学应该占有非常重要的地位。
二、《作物育种学》实践教学的现状
1999年大学本科扩招之后, 学生就业方式发生了重大变化, 由以前的分配就业转变为双向选择就业。用人单位对学生的要求越来越高, 要求学生既要掌握理论知识, 又要具备一定的实践动手能力。为了扩大就业面, 增加就业机会, 教育部门要求扩充学生的知识面, 开展“厚基础, 宽口径, 高素质, 强能力”的教育[3]。在这种人才培养思路下, 教学为了面向就业市场, 必须减少专业课的课时以增加素质教育课程, 并重视实践教学, 培养学生实际操作能力、分析解决问题的能力和创新能力。这样, 势必要减少理论课的时间, 相应增加实践教学 (包括实验教学和实习教学) 的时间。但是, 长期以来, 实验教学都是以教师为中心, 安排几个验证性实验, 学生按照教师设计好的实验步骤进行, 学生在教与学的过程中是认知信息的被动接受者。在这种教学模式下, 往往忽视了学生自主获得知识的潜在能力和理解知识的差异性, 掩盖了学生的个性发挥, 忽略了学生积极思维和创新意识, 不利于学生自主学习能力的培养。并且, 这样的实验教学也忽视了其目的———巩固和加深理解所学的理论知识。以我校为例, 最新教材《作物育种学总论》[4]有20章, 一般只能安排56学时, 其中, 实验课16学时, 约占30%。《作物育种学各论》[1]编排了32种作物, 一般选择讲授当地主要的几种作物, 也只能安排56学时, 其中实验课16学时, 约占30%。按传统的做法, 每个实验一般必须在3~4个课时完成, 因此只能安排一些简单的验证性实验, 目前作物育种学的实验教材都是这样, 无法对育种的基本原理和方法进行实验设计, 未能建立起与理论教学相呼应的实验教学体系。实习教学环节是在理论教学和实验教学完成后进行的, 其目的是在实习过程中综合运用所学的理论知识解决生产上的实际问题。以我校为例, 安排80学时 (4周) , 按照不同的作物进行。由于学时数和作物生长季节的限制, 很难顾及实际工作中的主要育种途径和育种全过程, 也难以建立起与理论教学相呼应的实习教学体系。这样, 尽管经过了理论、实验、实习等教学环节, 学生对育种的基本原理和方法还是处于混沌状态。实践教学必须与理论教学相呼应, 只有这样才能使学生真正掌握育种的基本原理和方法, 并在实践中灵活应用。
三、《作物育种学》实践教学改革的具体内容
育种过程是人工进化过程, 与自然进化过程一样, 包括变异、选择、遗传三个环节。创造变异和选择变异这两个环节体现在各种育种途径和方法中。图1概括了育种学原理的基本框架, 列出了主要的育种途径与方法, 包括选择育种 (包括无性繁殖方式的芽变) 、杂交育种、回交育种、诱变育种、远缘杂交育种、倍性育种、杂种优势利用、轮回选择、细胞工程育种、转基因育种、分子标记辅助育种等。
杂交育种是通过有性杂交创造变异, 在杂种后代中选择目标变异的过程, 其理论基础是有利基因的重组和目标个体的选择;选择 (系统) 育种的实质就是选择自然变异, 其选择变异的方法与杂交育种是一致的;回交育种、远缘杂交育种、轮回选择育种是特殊的杂交育种, 因此, 杂交育种是最基础的育种途径, 应用最广泛、最富有成效, 集中体现了育种的基本原理和方法, 应该作为实习的一个重要内容。杂种优势利用在生产上应用广泛, 如杂交水稻, 杂交玉米, 杂交油菜等。育种过程包括亲本 (自交系) 选育和组合选配两个环节, 这两个环节都建立在杂交育种的基础上, 但其主要的理论基础是杂种优势形成理论和杂种优势实现途径的理论, 具有独特的、完整的理论体系。转基因育种和分子标记辅助育种是当今发展起来的新技术。转基因育种打破了物种之间的生殖隔离, 使得基因能在植物、动物和微生物之间交流, 创造变异的方式发生了根本性的变化;分子标记辅助育种实现了传统的表型选择向基因型选择的转变, 选择变异的方式发生了根本性的变化, 从而可以使育种从经验变为科学[5], 已经显示出其重要的育种地位。诱变育种和倍性育种的核心内容是诱变技术, 如基因突变和染色体加倍技术, 学生相对容易掌握。细胞工程育种主要是指利用花药组织培养、原生质体培养、体细胞融合等技术进行育种, 这些技术属于生物技术范畴。通过以上分析可知, 杂交育种、杂种优势利用、转基因育种、分子标记辅助育种等4条育种途径基本概括了主要的育种原理和方法, 是普遍应用、成效显著并代表未来发展的育种途径。前两者一般称为传统育种, 后两者一般称为分子育种, 后两者建立在前两者的基础上。实践教学应该把以上4条育种途径作为重点, 但是以上内容要安排实验, 每个实验仅仅用3-4节课是无法完成的。为此, 必须对实践教学进行改革:1) 总论安排56学时, 详细讲解育种的基本原理和方法, 重点讲解杂交育种、杂种优势利用、转基因育种、分子标记辅助育种4条育种途径;各论安排40学时, 主要讲解自花授粉作物 (如水稻和小麦) 、常异花授粉作物 (如棉花和油菜) 、异花授粉作物 (如玉米) 等代表性作物, 重点讲解表1中与实习相关的内容, 与后面的实践教学相呼应。2) 实验教学和实习教学结合起来, 安排96个学时, 具体见表1。受课时数的限制, 只对不同作物共通的育种基本原理和方法安排实习, 触类旁通。鉴于此, 安排杂交育种、杂种优势利用、转基因育种、分子标记辅助育种4条育种途径, 对育种的整个过程 (一种作物完整的生长周期) 进行实习。这样的实践教学完成后, 学生可以较好地了解育种的完整程序, 理解育种的基本原理和方法。
四、《作物育种学》实践教学改革的实施方法
作物育种学作为农学专业的一门主干课程, 一般在基础课和专业基础课修完后, 在三年级开设。对我校来说, 若按本文的改革思路, 在开设作物育种学实践教学 (三年级下学期) 之前, 已经修完了植物学、生物化学、植物生理学、遗传学、分子生物学、植物病理学、农业昆虫学、农业气象学、生物统计与试验设计、生物技术与基因工程操作、组织培养、作物栽培与耕作学等课程, 并且都有实验课教学, 已经掌握了较全面的实验技能。此时, 应该由以加深理解基本概念和训练基本技能为目的的验证性实验向综合性、设计性实验转变, 以培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及查阅中外文资料的能力;培养锻炼学生独立解决实际问题的能力、创新能力、组织管理能力和科研素养。
具体做法是, 以上4条育种途径, 设计5个项目 (表1) , 分别由5个老师指导, 由学生自己进行实验设计, 要求涉及育种的完整程序。考虑作物生长季节和学生的课程安排 (三年级上学期学总论, 三年级下学期学各论) , 实践教学于三年级下学期开始, 四年级上学期结束, 跨一个学年。实习内容和选择的代表性作物与其生长季节相适应, 力求了解作物生长的一个周期。做到人人参与项目设计和实施的过程, 在项目设计和实施过程中理解和掌握育种的基本原理与方法。这样“以项目为主线、学生为主体、教师为主导”, 改变以往“学生按照现成的实验步骤做”的被动的教学模式, 使学生主动参与、自主协作、探索创新。同时也是对实验设计者、实验指导者和实验管理者的教学水平、学术水平、创新能力的有效检验和促进, 有利于教学相长。
参考文献
[1]盖钧镒主编.作物育种学各论[M].北京:中国农业出版社, 2000:1-9.
[2]侯喜林, 房经贵, 陈发棣, 等《.园艺作物育种学》教材建设的思考[J].中国农业教育, 2001 (3) :31-32.
[3]王茜龄, 余茂德, 敬成俊.桑树栽培及育种学课程教学改革初探[J].蚕学通讯, 2010, 30 (1) :57-59.
[4]张天真主编.作物育种学总论[M].北京:中国农业出版社, 2003