《作物育种学实验A2》教学大纲

一、基本信息

二、课程简介

《作物育种学实验A2》是与《作物育种学》相配套的实验教学环节，是农学专业（本科）三年级学生的必修专业课程。本课程在强调系统性和实用性的基础上，突出科学性和先进性，是一门实践性很强的课程。本课程以小麦、玉米、花生等主要农作物为代表，实验内容以作物育种的实践环节为主，涉及育种材料的准备、规划、播种，育种过程中重要性状的鉴定调查，亲本选择、自交与杂交技术，品种（系）评选与材料收获、良种繁育等作物育种工作的全过程。

三、课程目标

课程目标1：通过实践操作加深学生对《作物育种学》基本概念、基本理论的认识和理解，使学生在理论学习的基础上丰富实践知识、培养实践技能，提高其综合应用多种学科、多种育种方法参与作物品种选育和繁育的能力。

四、课程目标对毕业要求的支撑关系

五、先修课程

《作物育种学》

六、教学内容

1.实验项目名称：小麦条锈病接种与抗性鉴定   5学时

1.1实验类型：验证性实验

1.2实验目的：学习掌握小麦条锈病的接种技术和抗性鉴定方法。

1.3实验内容：

（1）实验材料和仪器设备：小麦植株，条锈病混合菌种，三角瓶，烧杯，玻璃棒，注射器。

（2）主要内容：将条锈菌混合菌种制成孢子悬浮液（显微镜400x视野中平均有10-20个孢子），在小麦拔节期，用注射器将孢子悬浮液注入感病诱发行及待鉴定品种（系）植株，于小麦乳熟期后条锈病发展到高峰时进行调查记载。

1.4教学目标：学会小麦条锈病的接种技术，可以根据成株期抗性鉴定指标（反应型、严重度和病叶率）判断不同小麦品种的抗病性。

2.实验项目名称：小麦杂交技术              5学时

2.1实验类型：验证性实验

2.2实验目的：了解小麦花器构造及开花习性，初步掌握小麦杂交技术。

2.3实验内容：

（1）实验材料和仪器设备：小麦亲本，剪刀，镊子，回形针，纸牌，硫酸纸杂交纸袋，75%酒精棉球，采（授）粉杯、铅笔等。

（2）主要内容：了解小麦花器构造及开花习性，确定杂交亲本，选株选穗，去雄，授粉，管理收获，调查杂交结实率。

2.4教学目标：熟悉小麦花器构造及开花习性和杂交技术，能够独立并熟练完成小麦选株、选穗、整穗、去雄及授粉等整个杂交过程。

3.实验项目名称：小麦不育性的观察和识别    4学时

3.1实验类型：验证性实验

3.2实验目的：通过田间观察分析，加深对“三系”概念的认识。观察小麦K型、T型、V型和太谷雄性不育系的育性特征，初步掌握小麦不育性的鉴定方法。

3.3实验内容：

（1）实验材料和仪器设备：小麦主要雄性不育类型，放大镜，杂交硫酸纸袋，剪刀，尖头镊子。

（2）主要内容：田间观察小麦主要雄性不育类型的花器构造和开花习性，雄性不育系套袋自交结实性鉴定。

3.4教学目标：掌握小麦不同雄性不育系的育性特征及鉴定方法。

4.实验项目名称：小麦育种程序观察          4学时

4.1实验类型：综合设计性实验

4.2实验目的：熟悉小麦杂交育种各环节的田间设计和工作内容，增加品种选育感性认识，加深课堂学习效果。

4.3实验内容：

（1）实验材料和仪器设备：小麦育种试验地，种植计划书，田间种植图，钢卷尺，米尺等。

（2）主要内容：观察分析原始材料圃、选种圃、品系鉴定圃、品种比较试验圃等种植方式、性状表现特点、主要工作内容和收获方法等。

4.4教学目标：从田间实践了解利用杂交育种方法选育小麦新品种的整个育种环节。

5.实验项目名称：玉米自交与杂交技术        5学时

5.1实验类型：验证性实验

5.2实验目的：了解玉米的开花习性，掌握玉米自交和杂交技术。

5.3实验内容：

（1）实验材料和仪器设备：玉米亲本，大羊皮纸袋，小羊皮纸袋，回形针，纸牌，70%的酒精棉球，剪刀，大头针，铅笔。

（2）主要内容：了解玉米的开花习性，通过雌雄穗套袋、雌穗剪苞叶、授粉、管理、收获等实际操作，掌握玉米自己与杂交技术。

5.4教学目标：熟悉玉米开花习性以及自交和和杂交技术，能够独立并熟练完成玉米自交和杂交过程。

6.实验项目名称：玉米育种程序观察          4学时

6.1实验类型：综合设计性实验

6.2实验目的：熟悉玉米育种各环节的田间设计和工作内容，增加异花授粉作物品种选育感性认识，加深课堂学习效果。

6.3实验内容：

（1）实验材料和仪器设备：玉米育种试验地、制种田，钢卷尺，米尺。

（2）主要内容：观察分析原始材料圃、自交系圃、测交圃、组合比较圃等种植方式、性状表现特点、主要工作内容和收获方法等。

6.4教学目标：从田间实践角度了解玉米育种各环节的田间设计和工作内容，深入了解异花授粉作物新品种选育过程。

7.实验项目名称：花生杂交技术              5学时

7.1实验类型：验证性实验

7.2实验目的：了解花生的花器构造及开花习性，初步掌握花生的杂交技术。

7.3实验内容：

（1）实验材料和仪器设备：不同类型的花生亲本，镊子，塑料牌，放大镜，红塑料绳，75%酒精棉球等。

（2）主要内容：了解花生的花器构造及开花习性，选株定蕾，去雄，去雄花蕾隔离，授粉，管理收获。

7.4教学目标：熟悉花生花器构造及开花习性、杂交技术，能够独立并熟练完成株定蕾，去雄，去雄花蕾隔离，授粉，管理收获等整个杂交过程。

七、课程教学内容对课程教学目标的支撑关系

八、考核评价

九、思政德育教学案例

案例1： 

名称：赵洪璋院士及其“碧玛1号”、“碧蚂4号”等系列小麦品种选育

育人目标：学习赵洪璋院士对育种工作的长期坚持、悉心钻研、锐意改革、理论与实践密切结合的工作精神，以及勇于开拓、坚持标准又善于灵活把握和认准即抓、一抓到底的思想作风。

结合实验：实验1小麦条锈病接种与抗性鉴定

案例内容：

（1）赵洪璋院士简介：赵洪璋是中国科学院院士，他先后主持育成并推广了以“碧蚂1号” “丰产3号”“矮丰3号”和“西农881”等为代表的四批优良品种，被誉为小麦育种学界的科学巨匠、农业科教战线的一代宗师，老百姓亲切地称他为“赵劳模”。毛泽东主席亲切称赞他：“一个小麦品种挽救了大半个新中国。”

（2）“碧玛1号”、“碧蚂4号”等系列小麦品种选育及其在我国小麦生产上的重大贡献：1942年，赵洪璋利用当地广泛种植的“蚂蚱麦”“泾阳60”等品种与来自美国的品种“碧玉麦”、意大利品种“中农28”进行杂交。1948年选出了丰产抗锈的“碧蚂1-6号”6个品系；从“泾阳60”与“中农28”的杂交组合中育成了抗吸浆虫的优良品系“西农6028”，“碧蚂1号”，“碧蚂4号”，“西农6028”三个品种具有抗倒、抗病、综合性状好、适应性广等特点，亩产150-200公斤以上，比一般品种增产15%-20%。1950年北方冬麦区条锈病大流行，唯独“碧蚂1号”、“碧蚂4号”和“西农6028”在关中地区表现抗病不倒、增产显著。1959年，三个品种最大种植面积达到1.1亿亩，其中“碧蚂1号”9000余万亩，创中国一个品种年种植面积的最高纪录。

（3）学习赵洪璋院士对育种工作的长期坚持、悉心钻研、锐意改革、理论与实践密切结合的工作精神，以及勇于开拓、坚持标准又善于灵活把握和认准即抓、一抓到底的思想作风。李振声院士评价“赵洪璋院士人生历程，可以说是学习起步为农民，工作落足为农民，他的一生是为人民服务的一生，光辉的一生。”作为从事小麦育种的中青年同志和学子，要传承赵洪璋院士开拓创新的治学精神并发扬光大，要努力成长为一名“懂农业、爱农村、爱农民”的三农人才，为现代农业发展做出更大贡献。

案例2： 

名称：冬小麦矮杆、多抗、高产新种质“矮孟牛”的创造及利用

育人目标：引导学生学习科学家不畏艰难、团结拼搏的精神。

结合实验：实验2小麦杂交技术

案例内容：

（1）李晴祺教授和他的“矮孟牛”简介：李晴祺教授从事小麦遗传育种研究及作物育种学教学工作40余年，作出了重大的、创造性成就与贡献，获国家技术发明一等奖、国家级优秀教学成果特等奖等13项国家及省部级科技与教学成果奖，是著名小麦育种家。为在育种上取得突破，李晴棋、包文诩提出了创造新种质的思路。1970年开始，课题组选择并期望用牛朱特这一有棱角的“偏材”，创造出育种上的“奇材”。1971年课题组利用牛朱特确定了杂交组合。为把花期相差27天的这两种小麦一起组配，他们采取以调控光照、温度为主，配以剪孽、肥水等综合措施双向调控花期，到收获时只得到了4粒杂交种子。1972年冬天，他们在温室将这4粒单交种一代再与我国的第一代矮秆品种“矮丰3号”杂交，次年2月收获了第二次杂交种子(三交)。为扬长避短，课题组创用了“大群体类型优选法”，进行性状优化组合。到1981年夏收，完成了种质创新的全过程，取这一种质的三个亲本(矮丰3号、孟县201、牛朱特)名称的第一个字，把它定名为“矮孟牛”。

（2）“矮孟牛”对我国小麦品种选育和生产的贡献：“矮孟牛”被许多农业专家誉为“功勋种质”。自1983年至1996年，科研人员用它培育出了12个小麦品种，累计推广3.09亿亩，增产小麦107.52亿公斤，新增经济效益50.41亿元。国内知名专家对该成果鉴定后认为，这是我国小麦种质创新和育种研究的一次重要突破，与国际上一度引发“绿色革命”的原始材料“农林10号—Bervor14”以及近年来世界各地广泛应用的著名1B/1R衍生物“洛类亲本”相比毫不逊色，而且在矮化和熟期方面更加适应我国国情，达到了国际同类研究的领先水平。

（3）小麦杂交育种的亲本选择、杂交技术等工作环节在“矮孟牛”种质创制过程中的成功之处。

（4）学习李晴祺教授及其团队“一腔热血洒沃土、团结拼搏建奇功”的工作精神。只有懂农业，农村发展才有保障。只有爱农村，干事创业才有奔头。只有爱农民，履职担当才有后劲。李晴祺教授关于农业农村发展、农业教学科研、育人等方面工作，是一代农业科学家的典范；李晴祺教授孜孜不倦、勇攀高峰的精神激励着广大农业科学工作者和青年学生们不断前行。

案例3： 

名称：矮败小麦及其高效育种方法的创建与应用

育人目标：培养坚持、进取、奉献精神。

结合实验：实验3小麦不育性的观察和识别

案例内容：

（1）矮败小麦的创制：刘秉华带领研究团队以创新小麦育种方法、提高小麦育种效率为目标，经过近30年的深入系统研究，创造出矮败小麦，建立了基于矮败小麦的高效育种方法，实现了小麦育种方法的重大创新。“矮败小麦及其高效育种方法的创建与应用”项目创立小麦基因定位新方法，以我国特有的遗传资源太谷核不育小麦和矮变一号小麦为材一料，经过连续大群体测交筛选和细胞学研究，从8785株测交后代群体中得到一株既矮秆又雄性不育的小麦，这就是国际首创的矮败小麦。矮败小麦集异花授粉便于基因交流重组和自花授粉有利于基因纯合稳定的特性于一体，其矮秆不育株似花粉接收器，接收外来基因(花粉)，并进行重组，重组后的基因通过后代分离的可育株自交而纯合稳定。矮败小麦是我国创造的具有重大利用价值的特异种质资源。

（2）矮败小麦的不育性在小麦育种中的的应用及对小麦生产的影响：通过大协作，矮败小麦已推广应用到全国上百个单位，利用矮败小麦高效育种方法育成国家或省级审定新品种42个，累计推广1.85亿亩，累计增产小麦56亿公斤，增收82亿元。矮败小麦及其高效育种方法是我国独有的具有自主知识产权的重大原创性成果。这项成果处于国际领先水平，对保障国家粮食安全具有重大而深远的意义。正如习近平总书记所说“科技的攻关要摒弃幻想，靠我们自己”、核心技术、关键技术、国之重器必须立足于自己”。总书记的讲话掷地有声、振聋发聩、发人深省，这些话也道出了广大农业科技工作者的心声。创新之道，唯在人，让我们更加紧密地团结起来，爱岗敬业，发挥各自的主观能动性，攻坚克难，自主创新，为实现长久发展奋勇前进！

案例4： 

名称：美国先锋玉米杂优模式利用对中国玉米育种的影响

育人目标：种业是农业的“芯片”，加强种质资源保护利用，强化种业科技支撑。

结合实验：实验5玉米自交与杂交技术

案例内容：

（1）先锋试验系统演变历史：美国先锋种子公司在1913年开始做玉米品种杂交试验，随着公司业务的扩大，销售区域从爱荷华州中部扩展到美国中西部，美国东部，美国南部和美国全国，以后又扩展到欧洲、南美洲、亚洲和非洲，以及相伴随的遗传学知识，计算机科学和新的实验手段的进步，其新品种培育体系发生了很大的变化。当今世界，围绕一个作物如此系统化将全球的育种工作紧密连接在一起，先锋公司应是做的最好的。

（2）先锋试验系统概要：先锋公司玉米育种体系按杂交种的培育过程，分4个阶段：①自交系培育；②杂交种创造和选拔；③优秀品种特征特性了解；④最优组合的定位和推广。贯通在这4个阶段中的核心是先锋公司杂交种推向市场的标准。这些标准是①广泛区域的优秀表现；②产量及综合性状的稳定性；③具有市场竞争力；④具有对主要病害和虫害的抗性；⑤杂交种遗传的多样性；⑥制种的难易度。

（3）先锋玉米杂交种对中国玉米育种的影响：先锋玉米对中国育种有着很重要的影响，育种者普遍认为：熟期适中，出籽率高，品质好，脱水快，抗多种病害，抗倒，适应区域广，红轴，是今后玉米育种主攻目标，改变了中国育种者的育种观念。

（4）农安天下，种为基石。种子是现代农业的基石，更是确保国家粮食安全的源头。要把中国人的饭碗牢牢端在自己手上，必须更加清醒地认识种业的基础性、战略性意义。中央农办主任、农业农村部部长唐仁健对此表示，要把种业作为“十四五”农业科技攻关及农业农村现代化的重点任务来抓，加快启动实施种源“卡脖子”技术攻关，坚决打赢种业翻身仗。

案例5： 

名称：高产优质多抗“丰花”、“山花”系列花生新品种培育与推广应用

育人目标：培养坚持、进取、奉献精神及服务生产奉献社会精神。

结合实验：实验7花生杂交技术

案例内容：万勇善是开云网页版教授，国家花生产业技术体系栽培与土肥研究室主任、岗位科学家，他培育的“丰花”“山花”系列花生品种在山东省年推广面积600多万亩，占全省花生面积的二分之一。以山东省为中心，这些花生品种在我国北方花生主产区得到大面积推广，累计推广面积达9000多万亩，增产22亿公斤，产生社会经济效益110亿元。万勇善培育的“丰花1号”“山花9号”成为我国花生的主栽品种。

十、应用型教学案例

案例1： 

名称：“碧玛1号”、“碧蚂4号”等系列小麦品种选育

育人目标：结合生产制定育种目标，选育抗病、适应性广、高产小麦品种。

结合实验：实验1小麦条锈病接种与抗性鉴定

案例内容：“碧玛1号”、“碧蚂4号”等系列小麦品种选育及其在我国小麦生产上的重大贡献：1942年，赵洪璋利用当地广泛种植的“蚂蚱麦”“泾阳60”等品种与来自美国的品种“碧玉麦”、意大利品种“中农28”进行杂交。1948年选出了丰产抗锈的“碧蚂1-6号”6个品系；从“泾阳60”与“中农28”的杂交组合中育成了抗吸浆虫的优良品系“西农6028”，“碧蚂1号”，“碧蚂4号”，“西农6028”三个品种具有抗倒、抗病、综合性状好、适应性广等特点，亩产150-200公斤以上，比一般品种增产15%-20%。1950年北方冬麦区条锈病大流行，唯独“碧蚂1号”、“碧蚂4号”和“西农6028”在关中地区表现抗病不倒、增产显著。1959年，三个品种最大种植面积达到1.1亿亩，其中“碧蚂1号”9000余万亩，创中国一个品种年种植面积的最高纪录。

案例2： 

名称：“矮孟牛”的创造

育人目标：创造性将亲缘关系较远的多个亲本组配、系谱法与混合法结合，提高综合分析和实际应用能力。

结合实验：实验2小麦杂交技术——杂交亲本及杂交方式的选择

案例内容：（1）“矮孟牛”的亲本及其特点：“牛朱特”表现十分突出，抗病能力特强、穗大粒多，也有明显不足为植株高大、成熟期比一般小麦晚27天。孟县201：早熟材料。矮丰3号：赵洪璋院士1970年选育出中国第一批在黄淮麦区推广种植的冬性半矮秆品种。（2）杂交方式的选择：第一次杂交：通过调控光照、温度为主，配以剪孽、肥水等综合措施双向调控花期，将孟县301与牛朱特进行杂交，获得4粒杂交种子；第二次杂交：单交种一代再与 “矮丰3号”杂交，次年2月收获了第二次杂交种子(三交)。后代通过“大群体类型优选法”，创制了“矮孟牛”新种质。

案例3： 

名称：矮败小麦的创建及太谷核不育基因Ms2的克隆

育人目标：提高野生资源发掘、保护意识及其应用能力。

结合实验：实验3小麦不育性的观察和识别——“Ms2+Rht10”及“Ms2”冀5418不育系的观察

案例内容：

（1）太谷核不育小麦的发现及矮败小麦的创制：太谷核不育小麦是我国科技人员高忠丽于1972年在山西太谷发现的一个显性核不育小麦材料，是由单显性核基因控制的自然突变体，其特点是雄性败育稳定彻底，不受环境条件影响，异交结实率高，是进行小麦轮回选择的理想材料。中国农业科学院作物科学研究所自上世纪就开始了对太谷核不育材料的研究，且硕果频出。作科所刘秉华研究员通过杂交构建了矮秆基因和太谷核不育基因紧密连锁的矮败小麦，表现为矮秆又雄性不育。该材料的利用大大提高了小麦育种效率。

（2）太谷核不育基因Ms2的克隆：2018年4月28号Nature Communications在线发表山东农大付道林教授研究组关于Ms2克隆的文章（Wheat Ms2 encodes for an orphan protein that confers male sterility in grass species）。另外，在随后的5月12号，Nature Communications又在线发表了农科院作科所贾继增研究员和孔秀英研究员关于Ms2的图位克隆的文章（A TRIM insertion in the promoter of Ms2 causes male sterility in wheat）。太谷核不育小麦Ms2基因,属于显性核雄性不育基因,已用于上百个小麦品种或品系的培育,加快了我国小麦育种进程，Ms2基因的克隆对小麦轮回选择或杂交制种具有重要意义。

案例4： 

名称：郑单958与先玉335的选育

育人目标：紧密结合生产实践需求，选育绿色、抗逆、高产、优质、专用和宜机械化作业的突破性新品种，保障国家粮食安全。

结合实验：实验5玉米自交与杂交技术

案例内容：郑单958是河南省农业科学院堵纯信教授1996年以郑58为母本，以昌7-2为父本育成的单交种，2000年9月通过河南省品种审定委员会审定。母本郑58是掖478的变异杂株，经自交分离选择育成的，株型紧凑，抗倒性强，抗大、小斑病，抗青枯病、穗粒腐病和黑粉病，具有较高的一般配合力，繁制种产量高。父本昌7-2是从昌单7号（V59 x黄早四）中选育成的二环系，运用相同雄亲交叉巢式遗传设计，导入亚热带玉米种质S901（SW AN1选系）选育而成，它综合性状优良，适应性广，抗病性强，配合力和自身产量都高。

先玉335是由是关国先锋公司选育的玉米杂交种。由敦煌种业先锋良种有限公司按照关国先锋公司的质量标准和专有技术独家生产加工销售。母本PH6WC，从PH01N x PH09B杂交组合选育而成，来源于Reid种群；父本PH4CV，从PH7V0 x PHBE2杂交组合选育而成，来源于Lancaster种群。

案例5： 

名称：高产优质抗病大花生新品种—丰花1号

育人目标：制定适宜的育种目标，服务农业生产和人民生活。

结合实验：实验7花生杂交技术

案例内容：丰花1号是山东农业大学万勇善教授课题组育成的高产优质抗病大花生新品种，2001年通过山东省审定。亲本蓬莱一窝猴是50年代山东省主栽品种，为普通型，株型直立，交替开花，品质好，商品价值高，O/L比率1.7以上，在国际市场上创出山东大花生品牌，果、仁均可出口，属传统出口大花生。亲本海花1号是80年代育成推广的高产品种，为中间型，株型直立，连续开花，具有抗病、抗旱、耐瘩、耐涝等特性，是80年代至今北方主栽品种，具有较高的高产潜力。丰花1号以蓬莱一窝猴作母本，海花1号作父本杂交，F1种子经60Coγ射线2万伦琴辐射。后代用系谱法选育。该品种抗性突出，高产潜力大，创出多处亩产650公斤以上的高产典型，在山东省年推广面积连续5年超过400万亩，已占到花生总面积的三分之一以上，成为山东省区试高产对照品种、北方花生主栽品种。

十一、教材及学习资料

(一)选用教材

教材类型：其他

教材使用情况：自编（本校教师主编且出版）

教材名称：宋宪亮，作物育种学试验及实习指导，中国农业出版社，2016年3月，第1版

(二)学习资料

[1]李宪彬，作物育种学实验，山东农业大学自编教材，2002年1月。

[2]官春云，作物育种学实验，中国农业出版社，2006年8月，第一版。

[3]南京农业大学作物育种教研室，作物育种学实验指导，2000年。

[4]洪德林，作物育种学实验技术，科学出版社，2010年8月，第一版。