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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 RFLP 43

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/m2 75

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