系统育种是选择作物优良个体，优中选优，连续选优，从个体到群体，自成一个系统的育种技术。俗称“一粒传”，“一株传”。这是一种有效的、常用的育种方法。通过这一技术培育了不少优良品种，如老来青水稻、中棉所2号棉花和中芝5号芝麻等。
一、系统育种的理论依据
作物的系统育种和引种都属于传统的育种技术，是在生物变异和遗传的理论指导下形成和完善的。
（一）生物变异学说
生物变异学说是法国学者拉马克建立的。通过大量事实，纠正了林奈的“种不变的理论。”他认为“自然界本身或宇宙中的一切物质都在进行着连续的循环的变异。”当然作物也在不停的变异。关于生物的遗传和变异理论也是达尔文主义的主要内容。达尔文明确指出，动植物的变异性是自然界的自然法则，这种变异性不仅是家畜和农作物所具有，而且是一切野生生物所具有。并归纳变异的原因是生活条件和杂交所致。提出生物变异分为：相关变异、延续变异、用进废退、环境促变。生物发生变异后，才有可能产生新性状、新品种。变异学说为系统育种提供依据。
（二）纯系学说
纯系学说是丹麦植物学家约翰逊（W.L.Johannsen，1857—1927）提出来的。这是菜豆试验所得出的结论：①在自然授粉作物群体品种中，通过单株选择可以分离出许多纯系，表明原始品种是纯系混合物，纯系即同一基因型组成的个体群；②从同一纯系内继续选择是无效的，同一纯系的不同个体的基因型是相同的。
纯系学说是自然授粉作物育种的理论之一。它把变异分为遗传的变异和不遗传的变异。植物选择的依据是遗传的变异。这里说明一点，纯系是相对的，变异是绝对的。
二、系统育种的方法和程序
（一）系统育种的方法
系统育种是从株选开始的。调查和发现优良单株，选留整个单株的种子、单穗或单铃等繁殖器官，进行系统种植，连续选株，最后选出优良性状的品种来。
1.选株对象
一般以当前生产上应用的良种作为选株的对象。因为这些良种有较多的优良性状，在其高产优质抗逆的基础上，更容易选出好上加好，优中选优的品种来。特别是为群落选育品种，这种方法，从良种中挑选所需要的单株更是一个有效的捷径。譬如小麦棉花群落迫切需要具有晚播特性小麦良种，从郑引1号良种中选出白子类型、适于晚播的开选701号，解决了播种的实际问题。
2.选株标准
选株时，以主要目标为标准。首先是高产形态、高产生理和品质优良，在群落中与其他群体品种和谐互补，并具有所需的特殊性状；其次明确要克服的不良性状。一般来说要在综合优良性状的基础上，再求特殊要求的性状。不然，所选良种在生产上推广不开，或者易遭风险。此外，选株要注意生长情况和所处条件，要在生长一致、条件相同的情况下进行，不要在田边、渠边和缺株断垄及条件过优或过差的地方选株，以免被一些假象所蒙蔽。
3.选株的时间和数量
系统选株要在作物的整个生育期进行，要观察全生长过程的综合表现。并且每一生育时期都有其观察和选择的重点。不然，错过时期就无法补救。每次观察都要编号、标记，最后进行总评入选。
选株数量应根据实际情况，一般数量以多为宜。因为品种的株变条件不大，机会较小，应以量取胜。然而，因条件和能力有限，亦非愈多愈好。少则数十株多则千株，关键是认识水平和经验。慧眼识精英，有时少量植株，也能选出优良品种。
（二）系统育种的程序
系统育种一般经过选择，株行试验、品系比较试验、区域试验和生产试验，然后参加品种审定。
1.选择
选择优株是系统育种的基本环节。选择的方法有单株选择法，即从各处随时选择自然变异的优异植株，进行小区试验与对照品种比较，淘汰不良株系，选留优良株系。还有应属于群体育种方法的混合选择法。也就是按照既定的目标，选择一定数量的性状相似的优良个体，混合脱粒，混合种植一个小区内，集体与对照品种比较，从中选出优于对照的良种群体。此种群体混合选择法还可再分为一次混合选择法，即只进行一次性混合选株，第二年就种植比较；另一种是多次混合选择法，如第一次混合选择的个体性状还不够一致，再进行第二次，选择一致植株，除去不良植株，直到群体性状表现基本一致，然后参加小区比较试验。
2.株行试验
株选的材料，一株一行种植，每9个材料设置一行对照。认真在田间继续观察、测定和比较，详细记载，分收分装；然后进行室内考种，再会同田间观察结果，选取几个，最多几十个优良株行，作为入选品系，参加次年品系比较试验。凡是表现优异的株行，但生长不够一致，尚有分离的现象，可不必淘汰，留待次年再参加株行试验，继续观察。
3.品系比较
试验品系比较试验是育种工作者取得初步成果的一个环节。选定接近大田生产条件、土地平整、肥力均匀的试验田。每份材料种植一定面积的小区，按规格排列方法，设置重复对照和保护行，以保证试验的准确性。品系比较试验一般进行2年，第一年试验，得出初步结果，第二年重复试验一次，着重一些重要的项目或被忽略的项目进行观察，并全面验证第一年的材料。这是出优良品系的一年，要求选出1～2个品系参加一定范围的新品种区域试验。同时，凡预见到有希望的品系，立即加大繁殖，以便审定后有足够优质种子推广。
4.区域试验和生产试验
在一定的地区内，由合法单位组织某种作物的区域试验是对作物新品种评定的有效方式。许多新品种只有在同一条件下公开比较才能确定新品种优劣和适应地区。区域试验是新品种产生的摇篮，必须严格认真、公平合理进行。同时，为了保证新品种推广，在生产上顺利发挥作用，在区域的范围内，进行较大面积生产试验，通过实际考验，客观鉴定，取得认可，以便推广辐射。
5.品种审定区域
试验的优异新品系，经过生产试验的实际考验，即可申报品种审定机构审定；批准后，定名发证，成为合法正式品种，进入种子市场，推广应用。