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现代作物遗传育种学 第一部分：作物遗传学基础 第一章：遗传学的历史与发展 本章追溯了遗传学从孟德尔经典实验到分子遗传学时代的演进历程。重点探讨了早期遗传学家（如摩尔根、孟德尔）在阐明遗传规律方面所做的开创性工作。详细介绍了染色体学说在理解遗传物质基础中的关键作用，以及DNA双螺旋结构的发现如何彻底改变了我们对遗传机制的认知。此外，还梳理了现代分子生物学技术，如基因测序和基因组编辑技术，如何推动遗传学研究进入新的纪元。本章旨在为读者建立一个坚实的理论框架，理解生命遗传现象的内在规律。 第二章：孟德尔遗传与扩展 本章深入解析了孟德尔的豌豆杂交实验，详细阐述了分离定律和自由组合定律的原理及其在实际育种工作中的应用。在此基础上，进一步探讨了超出经典孟德尔遗传范畴的现象，包括不完全显性、共显性、复等位基因、基因连锁与交换、以及多基因遗传。通过大量的实例分析，读者将能够区分不同类型的遗传模式，并掌握分析复杂数量性状遗传基础的方法。对伴性遗传和性别决定的机制也进行了详尽的论述。 第三章：细胞遗传学与染色体变异 本章聚焦于细胞水平上的遗传物质的结构与行为。详细描述了有丝分裂和减数分裂的各个阶段，强调了减数分裂在产生遗传多样性中的核心地位。重点剖析了染色体结构和数目变异的类型，包括缺失、重复、倒位和易位等染色体结构畸变，以及单倍体、三体性等非整倍体现象。这些变异是自然选择和人工育种的原始材料，本章将结合具体的作物实例，说明染色体变异对作物性状（如不育性、产量潜力）的影响。 第四章：分子遗传学与基因表达调控 本章跨越到分子层面，系统阐述了遗传信息的中心法则——DNA复制、转录和翻译的过程。详细介绍了DNA的结构、基因的分子构成（包括内含子和外显子），以及基因在不同组织和发育阶段的特异性表达调控机制。着重探讨了表观遗传学（Epigenetics）的概念，包括DNA甲基化和组蛋白修饰如何影响基因表达而不改变DNA序列，这对理解环境对作物性状的长期影响至关重要。 第二部分：作物育种原理与方法 第五章：作物育种的遗传学基础 本章是连接理论遗传学与应用育种学的桥梁。重点阐述了群体遗传学的基本概念，如等位基因频率、基因型频率、遗传平衡等。详细介绍了育种中核心的概念：遗传度（Heritability）及其在预测育种值中的应用。区分了狭义遗传度和广义遗传度，并讲解了如何通过实验设计来准确估计作物的遗传力，为选择最有效的育种策略提供科学依据。 第六章：传统作物选育技术 本章系统回顾了自有人类农业以来积累的经典育种技术。首先对自花授粉作物（如水稻、小麦）和异花授粉作物（如玉米、高粱）的繁殖生物学特性进行了对比分析。随后，详细介绍了群体选择、系谱法、混合选择法、以及在异交改良中使用的杂交育种（群体保持与恢复）、回交等基础方法。本章强调了对不同作物类型选择合适传统育种策略的重要性。 第七章：杂种优势与杂交育种 杂种优势（Heterosis）是现代农业产量的主要驱动力之一。本章深入探讨了杂种优势的理论基础，包括显性假说、超显性假说和基因互补假说。系统介绍了异交种的固定化技术，特别是针对玉米、水稻等大田作物的三系法、两系法杂交制种技术，以及利用两性不育系保持不育性和恢复杂交活力的原理。对杂交种的经济性状评价与区域试验设计也进行了规范性介绍。 第八章：生物技术在育种中的应用 本章集中探讨了现代分子生物学工具如何加速传统育种进程。详细介绍了分子标记辅助选择（MAS）的原理和应用，包括如何利用SSR、InDel、SNP等标记来追踪目标基因或数量性状基因座（QTL）。全面解析了转基因技术（Genetic Transformation）在构建抗性、耐逆性状品种中的实践，包括农杆菌介导法和基因枪法。本章特别关注基因组编辑技术（如CRISPR/Cas9系统）在精确修改作物基因组方面的革命性潜力及其伦理考量。 第三部分：作物育种的进阶策略与展望 第九章：数量性状改良与群体选择 产量、抗病性、品质等重要经济性状大多由多个基因控制（数量性状）。本章侧重于处理复杂数量性状的育种策略。详细介绍了BLUP（最佳线性无偏预测）模型在预测复杂群体中个体真实育种值方面的优势，尤其适用于低度遗传力或存在环境效应的性状。并探讨了在高密度种植环境下进行群体选择和系组选择的有效性。 第十章：抗逆性状与品质改良育种 本章聚焦于应对气候变化和市场需求的育种目标。系统梳理了针对生物胁迫（如抗旱、耐盐碱、抗病虫害）的育种策略。在抗逆育种部分，结合基因组学数据，探讨了鉴定和利用极端环境适应基因的途径。在品质改良方面，深入分析了蛋白质、脂肪酸组成、次生代谢产物（如花青素、类胡萝卜素）的遗传控制，以及如何通过分子育种手段实现靶向品质提升。 第十一章：作物基因组学与预测育种 本章代表了作物育种的前沿领域。详细介绍了全基因组重测序和高密度遗传图谱构建的方法。核心内容是基因组选择（Genomic Selection, GS）技术，阐述了如何利用全基因组标记信息预测未表型化个体的表现，从而极大地缩短育种周期。对比了基因组选择与传统标记辅助选择的优势和局限性，并探讨了未来“设计育种”的可能性。 第十二章：新品种的试验、注册与推广 成功的育种工作必须经过严格的区域试验来验证其田间表现和稳定性。本章规范性地介绍了新品种区域试验的设计原则、数据统计分析方法，以及品种的稳定性和一致性评价标准。最后，详细阐述了国家对农作物品种进行保护和登记的法律法规流程，确保创新成果能够顺利转化为社会生产力。 本书内容全面、结构严谨，从最基本的遗传定律到最前沿的基因组编辑技术，系统地覆盖了现代作物遗传育种学的核心理论和实践方法。它不仅是高等院校农学、生物科学专业师生的必备教材，也是科研工作者和农业技术推广人员的宝贵参考书。
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