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生理育种总论3

导论 生理学在小麦育种中的应用3

0.1评估生理指标在辅助育种策略上的应用潜力4

0.1.1育种的艺术、科学与经验4

0.1.2应用生理性状的理论基础4

0.1.3建立生理性状的遗传基础4

0.2将生理指标整合进育种策略的标准程序6

0.2.1阶段1：鉴定产量相关性状6

0.2.2阶段2：评价性状的遗传力及选择响应10

0.3结论14

参考文献14

1从育种前景看生理学研究方向15

1.1应用生理学于植物育种15

1.1.1对产量限制因素的理解15

1.1.2选择试验所需环境条件的确定17

1.1.3把生理性状作为产量选择的间接标准18

1.1.4应用生理学理解确定基因导入目标20

1.2结论20

参考文献21

2探寻具增产潜力相关生理性状的遗传资源22

2.1遗传资源22

2.2新遗传变异的探索29

2.2.1加强繁种圃的使用29

2.2.2增强抗病圃或“特殊性状”圃的使用32

2.2.3利用分子技术手段鉴定有用的遗传变异32

2.2.4如何使用已鉴定的性状32

2.2.5未来遗传资源的利用34

2.2.6提高灌溉区小麦产量潜力的相关性状35

2.2.7提高逆境条件下小麦产量潜力的相关性状36

2.3结论36

参考文献37

3生理性状的遗传基础40

3.1染色体组40

3.1.1 DNA分子41

3.1.2基因和染色体41

3.1.3小麦基因组42

3.2 DNA标记42

3.2.1 RFLP43

3.2.2以聚合酶链反应为基础的标记43

3.2.3 DNA标记的用途46

3.2.4基因组学47

3.3分子标记在植物育种中的应用48

3.3.1指纹图谱48

3.3.2目标性状的基因作图48

3.3.3标记辅助选择60

参考文献62

4育种试验的田间管理67

4.1试验地的选择67

4.2轮作的影响68

4.3试验圃的准备69

4.4播种方法69

4.5统计的方法与考虑70

4.5.1格子设计70

4.5.2空间设计70

4.6施肥71

4.7灌溉71

4.8作物保护71

4.9倒伏72

4.10收获和取样73

4.11计算产量和产量构成因素73

4.12倒伏作物生物量的取样74

4.13在田间测量单个产量构成因素74

4.13.1植株群体74

4.13.2穗数/m275

4.13.3每穗小穗数75

4.13.4每小穗粒数75

4.13.5结实率76

4.13.6成熟期和灌浆期的千粒重76

4.13.7籽粒数（rn2）76

4.14估产与测产77

4.14.1目测估产77

4.14.2根据产量构成因素估产77

4.14.3利用样本估产78

4.14.4产量中的含水量78

4.15估计收获后的作物残留物78

4.15.1直接测量78

4.15.2用线样法估算收获后作物残留物百分率79

4.15.3辅助数据79

参考文献81

5决定产量的生理性状的新近筛选方法82

5.1鉴定作为筛选标准的生理性状82

5.2碳同位素分辨率83

5.2.1△和水分利用效率的关系84

5.2.2方法学方面的考虑85

5.2.3在植物育种中的含义85

5.2.4△替代品88

5.2.5营养体中的矿物质含量88

5.2.6成熟籽粒的矿物质含量可作为△的补充标准91

5.2.7叶片结构标准92

5.3光谱反射法93

5.3.1光谱反射指数94

5.3.2应用示例94

5.3.3测量技术95

5.4冠层反射指标的使用98

5.4.1使用植被指数评价冠层的光合作用规模98

5.4.2对色素的遥感99

5.4.3以PRI评价辐射利用效率101

5.4.4直接评价植物水分状态102

参考文献103

6评价小麦育种项目中生理学作用的一些经济学问题108

6.1分析小麦育种项目的可能变更108

6.1.1最好是通过育种提出问题吗？108

6.1.2给予育种项目多大规模的投入是合适的？109

6.1.3采用何种育种策略可能是最有效的？109

6.1.4可以向农户发布新品种的前提是什么？110

6.2与投资分析有关的重要经济学概念111

6.2.1经济学评价的基础知识111

6.2.2经济学分析方法113

6.3评价将生理学用于育种项目的必要性114

6.3.1估算现有育种项目的成本与收益114

6.3.2估算项目的边缘成本与边缘收益115

6.3.3分析预期的成本与收益资金流117

6.3.4项目价值的计算方法117

6.3.5非经济学方面的因素118

6.4结论118

参考文献119

抗逆育种123

7改善干旱环境下的产量性状123

7.1干旱的范围与性质123

7.2干旱是干旱环境下决定产量的首要因素吗？124

7.3水分胁迫环境下的高产育种125

7.3.1性状鉴定126

7.3.2 F2代选择127

7.4水分利用127

7.4.1水分利用效率128

7.4.2减少土壤水分蒸发128

7.4.3改善定植状态130

7.4.4幼苗活力131

7.4.5较高蒸腾效率132

7.4.6碳同位素分辨率133

7.5收获指数135

7.5.1与干旱无关的收获指数136

7.5.2与干旱相关的收获指数136

7.6结束语138

参考文献138

8耐盐性140

8.1盐渍土的分布140

8.2盐渍土壤的分类141

8.3盐碱度对植物的影响142

8.3.1形态影响142

8.3.2生理效应142

8.3.3生化效应143

8.4耐盐机制144

8.4.1对盐分摄入的控制144

8.4.2降低离子过度摄入造成的损伤144

8.4.3渗透调节144

8.5耐盐育种策略145

8.5.1耐盐性的遗传多样性145

8.5.2耐盐性的筛选145

8.5.3田间和小区的研究145

8.5.4温室和实验室方法146

8.5.5生化技术147

8.6耐盐育种程序147

8.7提高育种效率148

8.7.1小麦远缘杂交148

8.7.2组织培养149

8.7.3数量性状位点途径149

8.7.4小麦×玉米双单倍体149

8.8结论150

参考文献150

9耐寒性154

9.1越冬死亡的胁迫因子155

9.2与小麦耐寒性相关的性状158

9.3育种方法159

9.4方法和技术160

9.4.1田间鉴定160

9.4.2提高田间冬季胁迫161

9.4.3人工模拟逆境鉴定161

9.4.4直接冷冻试验162

9.4.5间接抗寒性测验167

9.5结论168

参考文献168

10耐热性172

10.1 CIMMYT与NARS在耐高温方面的合作研究173

10.2高温胁迫相关的生理性状174

10.3耐热生理育种176

10.3.1冠层温差177

10.3.2气孔导度181

10.3.3质膜的热稳定性183

10.4耐热性状的遗传多样性184

10.5减轻热胁迫影响的农艺对策185

10.6结论186

参考文献186

11耐涝性188

11.1与渍涝相关的条件和症状189

11.2涝害对土壤化学的影响190

11.3耐涝性的遗传改良191

11.4减少涝害的农艺措施194

11.5孟加拉国小麦耐涝性筛选195

11.6结论197

参考文献198

12穗发芽耐性202

12.1穗发芽的危害范围202

12.2穗发芽造成的损失203

12.3穗发芽耐性机制203

12.4鉴定方法和生理工具204

12.5结论205

参考文献205

13改善产量潜力的性状选择207

13.1环境和产量潜力207

13.2基因型和产量潜力208

13.2.1作物物候学208

13.2.2生理活动210

13.2.3形态学性状211

13.3有希望的高产潜力选择性状212

13.4性状描述和筛选方法213

13.4.1收获指数213

13.4.2开花期的物质分配214

13.4.3叶片活性性状214

13.4.4测量叶片活性性状的仪器215

13.4.5株高217

13.4.6叶片角度217

13.4.7叶片大小217

13.5结论218

参考文献218

14通过调控发育改善小麦的适应性222

14.1小麦的适应性222

14.1.1春小麦类型222

14.1.2冬小麦类型223

14.1.3地中海小麦类型223

14.2小麦对不同环境的适应223

14.2.1环境信号223

14.2.2对环境因素的反应225

14.2.3 哪个阶段对每个因素都敏感？226

14.2.4影响生理反应的基因230

14.2.5改善适应性231

14.2.6关键物候期的鉴定232

14.3利用阶段发育（理论）进一步提高产量潜力233

参考文献234

营养高效育种241

15酸性土壤和铝毒性241

15.1全球酸性土壤面积241

15.2土壤酸性的化学242

15.2.1酸性土壤的形成242

15.2.2中和土壤酸性243

15.3导致酸性土壤贫瘠的因素243

15.4植物的耐铝性机制244

15.5耐铝性的遗传机制244

15.5.1小麦耐铝机制的遗传基础245

15.5.2黑麦耐铝机制的遗传基础245

15.5.3小黑麦的耐铝遗传机制246

15.5.4大麦耐铝的遗传机制246

15.6提高作物耐铝性的遗传资源246

15.7筛选耐铝性的策略247

15.7.1营养液培养247

15.7.2苏木精染色法247

15.7.3根生长法249

15.7.4苏木精染色法和根生长法的比较249

15.7.5细胞和组织培养251

15.7.6土壤生物测定251

15.7.7田间评价251

15.8小结251

参考文献252

16锌效率的基因型变异255

16.1缺锌土壤的分布255

16.2导致植物缺锌的土壤和气候因素256

16.3通过土壤分析预测缺锌257

16.4改善缺锌的方法257

16.4.1土壤施锌257

16.4.2叶面施锌258

16.4.3播种含锌量高的种子259

16.5锌的细胞学功能259

16.6缺锌的诊断260

16.6.1缺锌症状260

16.6.2植物的锌临界浓度262

16.7锌高效基因型筛选262

16.7.1叶片症状263

16.7.2苗和根的生长263

16.7.3锌吸收的基因型差异264

16.7.4根茎之间锌的运转264

16.7.5组织中锌的浓度264

16.7.6根形态特征265

16.7.7锌吸收的膜效应265

16.7.8植物铁载体265

16.7.9内在利用268

16.7.10盆栽和田间筛选应当考虑的事项268

16.8普通小麦锌高效的遗传269

16.9植酸和锌的生物可利用性273

16.10结论273

参考文献274

17氮和磷利用效率281

17.1氮282

17.1.1氮吸收与氮利用效率283

17.1.2提高氮肥利用效率的策略284

17.2磷285

17.2.1磷吸收与利用效率286

17.2.2提高磷利用效率的策略287

17.3养分吸收效率的计算288

17.4养分利用效率的计算288

17.5结论289

参考文献289

18测量根系遗传多样性的技术292

18.1根系研究范围292

18.2小麦根系形态学292

18.3根系性状的遗传力及遗传多样性294

18.4根性状对小麦生长的影响294

18.4.1养分利用效率295

18.4.2耐旱性296

18.5根参数及其检测方法297

18.5.1测量根系分布的描述性方法297

18.5.2定量方法300

18.5.3使用容器和网袋的研究305

18.5.4在营养液中的根系研究305

18.6结论305

参考文献306

19微量营养元素310

19.1养分利用效率的定义310

19.2育种项目实例311

19.3种子高营养元素储量313

19.4籽粒的矿物质品质313

19.5微量养分性状的遗传学314

19.5.1铜效率314

19.5.2锌效率315

19.5.3锰效率317

19.5.4硼效率与毒性耐性318

19.6筛选技术319

19.6.1田间检测319

19.6.2在控制环境下的筛选324

19.6.3微量营养元素高效筛选中种子质量的重要性326

19.7育种家的方法328

19.7.1早代筛选330

19.7.2高代筛选330

19.8使用分子标记筛选微量营养元素高效基因型331

19.8.1分子标记简化了微量营养元素高效基因型筛选331

19.8.2加倍单倍体在微量营养元素高效利用品种筛选中的作用332

19.8.3用于阐明分子标记的加倍单倍体334

19.9结论334

参考文献334