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1、作物育种学I课程教学大纲(Crop Breeding)一、课程基本信息课程编号:10183201课程类别:专业核心课适用专业:农学专业、种子科学与工程专业学 分:3总学时:48其中理论学时:48,实验学时:0先修课程:遗传学、生物统计与试验设计、农业气象学、农业昆虫学、植物病理学、作物栽培学、 作物学实验等后续课程:作物育种学H、种子工程课程简介:作物育种学I是农学专业的基础课,主要介绍作物优良品种选育、繁育的理论和方法。主 要内容包括:作物不同方式及遗传特点、作物不同品种类型及育种特点;作物育种的主要目标及其 制定育种目标的原则;种质资源的类别和特点以及种质资源收集、保存、研究、利用的基本方
2、法; 作物类型及其引种规律;各种作物育种方法的遗传学原理及其应用;现代生物技术的基本原理及其 在作物育种中的应用。主要教学方法与手段:课堂多媒体课件结合黑板板书。选用教材:张天真.作物育种学总论(第三版)皿.北京:中国农业出版社.2011必读书目:蔡旭.植物遗传育种学(第二版)M.北京:科学出版社.1988 选读书目:1、孙其信作物育种学:植物生产类专业用M.北京:高等教育出版社.2011;2、潘家驹.作物育种学总论M.北京:农业出版社.1994二、课程总目标:本课程教学目标是使学生掌握作物育种的基本原理、基本理论和基本技能,为将来在育种科研 单位、种子企业、国营农场、种子管理和农业推广部门及
3、其它相关行业从事农业种子科研与推广工 作打下坚实基础。三、课程教学内容与教学要求1、教学内容与学时分配课程总学时:48其中讲授学时:48实验(上机)学时:02、教学要求:序号教学章节名称学时分配序号教学章节名称学时分配讲课实验讲课实验1绪论29第八章倍性育种22第一章作物的方式及品种类 型410第九章杂种优势利用53第二章种质资源311第十章雄性不育及其 杂种品种的选 育44第三章育种目标212第十一章抗病虫育种45第四章引种和选择育种513第十二章群体改良与 轮回选择46第五章杂交育种514第十三章生物技术在 植物育种中 的应用47第六章回交育种215合 计488第七章远缘杂交育种2作物育种
4、学I是农学专业本科生的主干课程,是学科基础必修课。通过本课程并结合作物学实验的学习,使学生掌握作物育种的基本原理、基本理论和基本技能。本课程的教学要求:1、作物不同方式及遗传特点、作物不同品种类型及育种特点;2、作物育种的主要目标及其制定育种目标的原则;3、种质资源的类别和特点以及种质资源收集、保存、研究、利用的基本方法;4、作物类型及其引种规律;5、各种作物育种方法的遗传学原理及其应用;6、现代生物技术的基本原理及其在作物育种中的应用。绪论(2学时)教学目标:了解作物品种的概念,生物进化的基本因素,遗传改良在作物生产发展中的作用, 作物育种学的性质、任务及其主要内容,常规育种和分子育种的基本
5、特点,作物育 种的成就及其展望;理解选择对生物进化的重要作用,人工选择与自然选择的关系 和存在矛盾。教学内容:第一节作物进化与遗传改良一、作物品种的概念二、自然进化与人工进化三、遗传改良在作物生产发展中的作用第二节作物育种学的发展一、作物育种学的性质和任务二、作物育种学的主要内容三、作物育种学的技术特点四、作物育种学的发展与分子育种的兴起第三节作物育种的成就与展望一、近代育种的成就二、作物育种工作的展望教学要求:重点介绍生物进化三大要素(遗传、变异、选择),常规育种和分子育种的基本特点。重点难点:作物品种的概念;常规育种和分子育种的基本特点。第一章作物的方式及品种类型(4学时)教学目标:了解作
6、物的方式及类型,自交和异交的遗传效应;掌握品种的三大特性(DUS),不同 方式作物及不同类型品种的遗传特点和育种特点。教学内容:第一节作物的方式一、有性二、无性第二节自交和异交的遗传效应一、自交的遗传效应二、自花授粉作物和常异花授粉作物的基因型三、异交的遗传效应四、异花授粉作物的基因型第三节作物的品种类型及其特点一、作物的品种类型二、各类品种的育种特点教学要求:通过实例展示介绍不同作物方式;重点介绍自交使纯合基因型保持不变,自交引起 的杂合基因型的后代性状发生分离,自交引起杂合共同型的后代生活力衰退,异交形成杂合基因型,异交增强后代的生活力,自交系品种、杂交种品种、群体品种、 无性系品种的概念
7、,以及各类型品种的育种特点。重点难点:不同方式作物的遗传特点与育种特点。第二章 种质资源(3学时)教学目标:了解种质资源的概念及其在育种工作中的重要性;理解作物起源中心学说的基本内 容及其在育种工作中的指导意义;掌握种质资源收集、研究、保存的方法,不同类 别种质资源的特点及其育种利用价值。教学内容:第一节种质资源在育种上的重要性第二节 作物起源中心学说及其发展一、瓦维洛夫的起源中心学说二、作物起源中心学说的发展与补充三、瓦维洛夫作物起源中心学术在作物育种上的意义第三节种质资源的研究与利用一、种质资源的类别及特点二、种质资源的搜集和保存三、种质资源的研究与利用教学要求:重点介绍种质资源的概念、类
8、型、特点及其育种利用价值;瓦维洛夫作物起源中心 学说主要内容:作物起源中心的特点,原生中心和次生中心、原生作物和次生作物 的概念,遗传变异性的同源系列规律;瓦维洛夫提出的作物起源中心;种质资源的 研究内容;种质资源的鉴定方法;种质资源的创新;基因库(基因银行)的概念与 拓建;核心种质的概念。重点难点:种质资源的类型、特点及其育种利用价值;作物起源中心学说及其发展。第三章育种目标(2学时)教学目标:了解现代农业对农作物新品种的基本要求和作物育种的主要目标性状;掌握制定育 种目标的一般原则。教学内容:第一节 作物育种的主要目标第二节制定作物育种目标的原则教学要求:重点介绍现代农业对作物品种的要求(
9、高产、优质、稳产、生育期适宜、适应机械 化生产),制定育种目标的一般原则。重点难点:作物育种目标的概念、主要内容及制定原则。第四章引种和选择育种(5学时)教学目标:了解引种的基本原理,掌握作物引种的一般规律和方法;掌握选择育种的概念、原 理和育种程序。教学内容:第一节引种一、引种的意义二、引种的基本原理三、影响引种成功的其它因素四、作物的不同类型引种以后的生长变化规律五、引种的基本步骤第二节选择育种一、选择育种的基本原理二、性状的鉴定与选择三、选择育种的程序教学要求:重点介绍温度、光照对作物生长、发育的影响,作物发育特性与引种的关系;高温 短日性作物、低温长日性作物的引种规律;作物品种自然变异
10、的现象和原因;纯系 学说;性状选择和鉴定的基本方法;纯系育种;混合选择育种;集团混合选择育种; 改良混合选择育种。重点难点:引种的基本原理、规律和方法;选择育种的概念、原理和育种程序。第五章杂交育种(5学时)教学目标:了解杂交育种的意义,掌握杂交育种亲本选配原则、杂交方式、杂种后代的选择方 法、杂交育种的基本程序教学内容:第一节杂交育种的意义第二节杂交亲本的选配第三节杂交技术与杂交方式一、杂交技术二、杂交方式第四节 杂种后代的选择一、系谱法二、混合法三、衍生系统法四、单子传法第五节杂交育种程序一、原始材料圃和亲本圃二、选种圃三、鉴定圃四、品种比较试验五、生产试验和多点试验教学要求:重点介绍杂交
11、育种的遗传学原理;杂交育种亲本选配的原则;系谱法、混合法、衍 生系统法的工作要点(以单交杂种为例)及各世代的选择方法;杂交育种程序(包 括原始材料圃和亲本圃、杂种圃、选种圃、鉴定圃和品种比较试验、区域试验和生 产试验)。重点难点:杂交育种亲本选配的一般原则;杂种后代主要处理方法、优缺点及应用。第六章回交育种(2学时)教学目标:了解回交育种的概念、用途、优点及其缺陷;理解回交育种的基本遗传规律;掌握 轮回亲本、非轮回亲本选择的基本要求和回交育种的基本方法。教学内容:第一节回交育种的意义及遗传效应一、回交育种的意义二、回交育种的遗传效应第二节回交育种方法一、亲本的选择二、回交育种的方法三、回交的次
12、数四、回交所需的植株数第三节 回交育种的局限性及用途一、回交育种的局限性二、回交育种的用途教学要求:重点介绍回交育种、轮回亲本(受体亲本)、非轮回亲本(供体亲本)概念;回交遗 传的遗传效应及与自交遗传效应的差异;轮回亲本、非轮回亲本选择的基本要求; 回交育种的优缺点;轮回亲本和非轮回亲本的选择;转移显性和隐性单基因控制的 性状回交育种的过程。重点难点:回交的遗传效应;转移显性和隐性单基因控制的性状回交育种的过程。第七章 远缘杂交育种(2学时)教学目标:了解远缘杂交在育种上的应用价值,远缘杂种后代性状分离的特点;理解远缘杂交 不亲和性的原因,远缘杂种天亡和不育的原因;掌握远缘杂交育种的方法。教学
13、内容:第一节远缘杂交育种的重要性第二节远缘杂交的困难及其克服方法一、远缘杂交不亲和性及其克服方法二、远缘杂种天亡、不育及其克服方法第三节远缘杂种后代的分离与选择一、远缘杂种后代性状分离的特点二、远缘杂种后代分离的控制三、远缘杂交育种技术教学要求:重点介绍远缘杂交的概念;远缘杂交不亲和性的原因及克服远缘杂交不亲和性的方 法;远缘杂种天亡和不育的原因;克服远缘杂种天亡和不育的方法;远缘杂种后代 性状分离的特点及远缘杂交育种技术。重点难点:远缘杂交的困难及其克服方法;远缘杂交后代的分离特点与育种技术。第八章倍性育种(2学时)教学目标:了解植物倍性育种的意义,多倍体和单倍体产生的途径;理解同源多倍体、
14、异源多 倍体的概念及两者间的差异;掌握多倍体、单倍体的诱导、鉴定及其在植物育种中 的应用。教学内容:第一节多倍体育种一、多倍体的种类、起源及特点二、人工诱导产生多倍体的途径三、多倍体育种的方法及应用第二节单倍体育种一、单倍体产生的途径二、单倍体的鉴定三、单倍体在育种上的应用价值四、单倍体育种的主要步骤五、单倍体育种成就教学要求:重点介绍多倍体的来源;多倍体的类别;多倍体育种的基本步骤;诱导材料的倍性 鉴定方法;多倍体材料的加工和选育;多倍体作物的应用;单倍体产生的途径及鉴 定;单倍体育种的主要步骤。重点难点:多倍体和单倍体产生途径;多倍体和单倍体育种育种技术。第九章杂种优势利用(5学时)教学目
15、标:了解杂种优势的概念及其表现特点,杂种优势利用的条件,杂种品种的类型,对杂 种亲本的要求,杂种品种的亲本选配原则,配合力的概念;理解杂种优势表现的遗 传机理假说;掌握杂种优势的度量方法、自交系的选育方法和配合力的测定方法。教学内容:第一节杂种优势利用的简史与现状第二节杂种优势的表现一、杂种优势的表现特性二、杂种优势的度量第三节杂种优势的遗传假说一、杂种优势的遗传假说二、杂种优势遗传假说的评价第四节杂种品种的选育程序一、利用杂种优势必需的基本条件二、杂种品种的类型三、杂种品种的亲本选配原则四、杂种亲本自交系的选育第五节利用作物杂种优势的方法一、人工去雄生产杂种种子二、化学杀雄生产杂种种子三、利
16、用自交不亲和性生产杂种种子四、雄性不育性利用教学要求:重点介绍杂种优势的概念,作物杂种优势基本条件及度量方法;杂种优势显性假说、 超显性假说、染色体组-胞质基因互作模式;杂种品种的类别、亲本选配原则及原理; 配合力的测定方法及特点。重点难点:杂种优势利用条件、途径和度量方法;杂种优势表现的遗传机理假说;自交系的选 育和配合力的测定方法;杂种品种的类型;杂种亲本选配原则及杂种品种的选育方 法。第十章雄性不育及其杂种品种的选育(4学时)教学目标:了解雄性不育的类型及其生物学特性,三系及光敏温雄性不育系的概念;理解质核 互作雄性不育的遗传原理和光敏温核雄性不育的育性转换机理;掌握质核互作雄性 不育系
17、(保持系)、恢复系及光敏温雄性不育系的选育方法及相应杂种品种的选配 和利用方法。教学内容:第一节雄性不育性的遗传一、质核互作雄性不育的遗传二、核雄性不育的遗传第二节雄性不育的生物学特性一、雄性不育的形态差异二、雄性不育的细胞学特征三、雄性不育的生理生化特性第三节 质核互作雄性不育杂种品种的选育一、不育系和保持系的选育二、恢复系的选育三、杂种品种的选配第四节核雄性不育杂种品种的选育一、核不育种质的获得及鉴定二、光温敏核不育杂种品种的选育教学要求:重点介绍质核互作雄性不育的概念及遗传解释;三系法杂种品种的选配及利用;光 温敏雄性不育的概念;光温敏雄性不育系的鉴定和育性转换的机理;两系法杂种品 种的
18、选配及利用。重点难点:细胞质雄性不育三系选育方法。第十一章抗病虫育种(4学时)教学目标:了解抗病虫育种的意义与特点,抗病虫育种的研究进展及概况;理解作物抗病虫性 的类别与机制,抗病虫性的遗传,寄主与寄生物之间的关系及基因对基因学术的内 容;掌握作物抗病虫性鉴定及抗病虫品种的选育方法。教学内容:第一节抗病虫育种的意义与特点一、抗病虫育种的意义与作用二、抗病虫育种的特点第二节作物抗病虫性的类别与机制一、病原菌致病性及其变异二、作物抗病虫性的类别三、抗病虫性的机制第三节 抗病虫性的遗传与鉴定一、抗病虫性的遗传二、基因对基因学说三、抗病虫性鉴定第四节抗病虫品种的选育及利用一、抗源的收集和创新二、选育抗
19、病虫品种的方法三、抗病虫品种选育和利用的策略教学要求:重点介绍作物的抗病性和抗虫性的概念;抗病性的机制、抗虫性机制;抗病、虫 性的遗传;基因对基因学说;抗病虫育种主要工作环节。重点难点:寄主和寄生物的协同进化;基因对基因学说;抗病虫品种的选育方法。第十二章群体改良与轮回选择(4学时)教学目标:理解群体改良的意义和原理;掌握基础群体的建立、群体改良的轮回选择法;了解 雄性不育性在轮回选择中的应用方法。教学内容:第一节群体改良的意义第二节群体改良的原理一、Hardy-Weinberg定律(遗传平衡定律)二、选择和重组是群体进化的主要动力第三节 基础群体的建立一、基础群体的选择二、基础群体的合成第四
20、节群体改良的轮回选择法一、群体内遗传改良方法二、群体间遗传改良方法第五节雄性不育性在轮回选择中的应用一、隐性核不育在大麦群体改良中的应用二、显性核不育在小麦群体改良中的应用教学要求:重点介绍群体改良的作用及原理;群体改良方法(混合选择法、自交后代选择、轮 回选择);轮回选择的基本程序和原理;轮回选择的步骤;半同胞轮回选择的程序; 全同胞轮回选择的方法;半同胞相互轮回选择方法;全同胞相互轮回选择方法。重点难点:群体改良的基本过程;轮回选择法;群体内、群体间遗传改良。第十三章生物技术在植物育种中的应用(4学时)教学目标:了解细胞和组织培养、转基因、分子标记辅助选择的基本原理及其在作物育种上用 途;
21、理解转基因作物的遗传特点及其生物安全性,各类分子标记的类型、原理和特 点;掌握植物细胞和组织培养的基本方法,转基因育种的基本程序及作物MAS育种 方法。教学内容:第一节细胞和组织培养在作物育种中的应用一、细胞和组织培养与作物育种二、植物原生质体培养和体细胞杂交第二节转基因育种一、转基因技术的发展现状二、转基因育种的程序三、转基因作物品种的选育四、转基因作物的生物安全性第三节分子标记辅助选择育种一、分子标记的类型和特点二、常用分子标记的原理和遗传特性三、重要农艺性状基因连锁标记的筛选技术四、作物MAS育种需具备的条件五、MAS育种方法教学要求:重点介绍植物细胞与组织培养技术在作物育种中的应用;转基因育种的概念、研究 内容、优缺点;几种主要分子标记的类型及遗传特点、作物MAS育种方法。重点难点:转基因技术在植物育种中的应用;几种主要分子标记的类型及遗传特点;实施辅助 选择育种的方法。四、课程考核考试以闭卷为主(70%),着重检查对基本理论知识掌握情况和认识程度,及利用所学理论知 识分析解决育种实际问题的能力。平时成绩30%,考察作业和出勤率。
限制150内