Transcript 园艺植物育种学（实验）
园艺植物育种学（实验） 主 讲 教 师：姚 平 E-mail:[email protected] 手机：13841595775 课程组教师：高 利 课程组教师：鞠方成 园艺植物育种学 32学时 （2学分） 园艺植物育种学实验 20学时 （1学分） 课程性质：专业基础课（学科主干课、学位课） 理论考核方式：平时30%（出勤、提问10%、作 业20%）期末闭卷考试占70% 实验考核方式：采取每个实验独立考核的方式。 实验操作情况和实验报告两者各 占 50%。 三 点 要 求 1.保证出席率。 2.认真听讲，积极思考，不懂就问 3.按时完成作业。 参考书： 1．《园艺植物育种学》李际红、崔群香主编， 上海交通大学出版社，2008。 2．《园艺植物育种学》徐跃进、胡春根主编， 中国农业出版社，2007。 3．《园艺植物育种学》曹家树、申书兴主编， 中国农业大学出版社，2001。 4．《园林植物育种学》程金水主编，中国林业 出版社，2004 参考资料： 1．学术期刊：《园艺学报》、《中国果树》、 《中国蔬菜》、《中国种业》、《中国花卉园 艺》。 2．互联网：中国农业网 www.zgny.cn 国家种苗网 sinoseed.com 中国种子信息网 cninaseed.net 中国水果种子网 cnfruitseed.com 中国花木种子网 www.syzm.com 第一章 绪 论 第一节 园艺植物的进化 一、进化的基本要素 生物的多样性是人类赖以生存和发展的基础。 各种果树、蔬菜、花卉植物丰富多彩的栽培类型都 是从相应的野果、野菜、野花、野生草木通过人工进化 产生的。 达尔文曾经认为遗传、变异和选择是生物进化的基 本要素。 现代达尔文主义认为进化的基本要素是突变、基因 重组、隔离和选择。 二、自然进化和人工进化 自然进化和人工进化的的区别首先在于选择的主体 和进化的方向。 方向 区别 选择主体 进化方向 自然进化 人工进化 人以外的生物和非生 人 物的自然条件 保存和积累对生物种 保存和积累对人类 群的生存和繁衍有利 有利的变异 的变异 第二节 品种的概念和良种的作用 一、品种的概念 《中国农业百科全书》 经人工选择培育在遗传上相对纯合稳定，在形态特 征和生物学特性上相对一致，并作为生产资料在农业 生 产中应用的作物类型。 《种子法指南》 根据特异性可以和其他相区别的栽培植物群体，不 会因繁殖而失去其重要特性。 景士西： 在一定时期内主要经济性状上符合生产和消费市场 的需要；生物学特性适应于一定地区生态环境和农业技 术要求；可用适当的繁殖方式保持群体内不妨碍利用的 整齐度和前后代遗传的稳定性，以及具有某些可区别于 其他品种的标志性状的家养动植物群体。 景士西的观点可以简单表述为： 具有在特定条件下表现为不妨碍利用的优 良适应、整齐、稳定和特异性的家养动植物群体。 品种具备的优良、适应、整齐、稳定和特异 五个方面简称：优、适、齐、稳、特。简写成E A U S D。 二、良种的作用 （一）促进增产和增收 （1）增加产量 玉米30~42% （2）改进品质 （3）延长产品的供应期 （4）增强抗逆性 （5）增强抗病虫性 （6）适应集约化管理、节约劳力 （二）促进生态环境改善 第三节 园艺植物育种学的任务和内容 一、园艺植物育种的任务 园艺植物育种学：是研究选育园艺植物新品种的 原理和方法的科学。 园艺植物育种任务：是根据不同地区原有品种基 础和主、客观情况，科学的制定育种目标；在 征集、评价和利用种质资源，研究和掌握性状 遗传变异规律的基础上，采用适宜的育种方法， 选育适应生产和市场需要的优良品种；在品种 繁殖和推广的过程中保持及提高其种性，提供 数量足够、质量可靠、成本较低的繁殖材料， 促进高产、优质、高效园艺生产的发展。 二、园艺植物育种学的主要内容 育种对象的选择，育种目标的制定及实现 目标的相应策略；种质资源的发掘、征集、保 存、评价、利用和创新；选择育种的原理和方 法；杂交育种的方式、原理和方法；理化诱变 育种和倍性育种的原理和方法；育种性状的遗 传研究、鉴定和选育方法；育种不同阶段的田 间及实验室试验技术；新品种审定、推广和繁 育等。 第四节 园艺植物育种的发展与展望 一、园艺植物育种的发展趋势 1.育种目标紧密结合生产与科技的发展及市场竞 争需要。 2.重视种质资源的征集、评价和开发利用。 3.重视育种基础研究。 4.积极探索育种新途径、新方法。 5.国家对育种事业的扶持力度加大。 6.多学科协作配合。 二、中国园艺植物育种的回顾与现状 中国是世界园林之母 是世界农业及栽培植物起源最早、栽培植物 数量极大的独立起源中心。在《汜胜之书》、 《齐民要素》、《洛阳牡丹记》等书中都有选育 新品种的记载。 我国园艺植物育种现状 1.开展了全国性的资源调查，初步建立了园艺植 物种质资源工作体系。 2.广泛进行了园艺植物的引种工作。 3.新品种选育成效显著。 4.育种理论和方法的研究也取得一定成效。 三、园艺植物育种必须适应社会经济发展的需要 1.育种工作应主动适应市场经济发展的需要 2.育种单位应努力提高自主创新和发展的能力 3.主管部门应依据有关法律法规切实加强种子种苗生 产和经营管理 4.切实实施新品种保护条例 第二章 园艺植物的繁殖习性、 品种类型和育种特点 第一节 园艺植物繁殖方式和授粉习性 对遗传变异的影响 第二节 品的类型及选育特点 第一节 园艺植物繁殖方式和授粉习性的多样性 一、无性繁殖 利用自身形成的营养繁殖体鳞茎、匍匐茎、 块根、块茎等进行繁殖。 特点： 在繁殖过程中都不经过基因重组，即使是 杂结合程度很大的品种也不发生分离。 长期无形繁殖常常造成游行繁殖器官发生 不同程度的退化，有些甚至完全尚失有性繁殖 能力。 园艺植物用于繁殖的各种特化营养器官 营养繁 殖器官 块茎 球茎 鳞茎 根茎 匍匐茎 分蘖 块根 根孽 球芽 吸芽 植 物 种 类 马铃薯、菊芋、马蹄莲、大岩桐、球根秋 海棠 唐菖蒲、香雪兰、藏红花、慈姑、青芋 蒜、百合、水仙、郁金香、君子兰 马蹄莲、美人蕉、根茎鸢尾、竹、姜 草莓、虎耳草、吊兰、野牛草、地毯草 香蕉、金针菜、凤梨、兰花、玉簪 番薯、大丽花、山药、花毛草、乌头 越橘、树莓、玫瑰、石榴、枣 落地生根、秋海棠、卷丹山药、落蜀葵 芦荟、景天、拟石莲花、龙舌兰 二、有性繁殖 通过授粉受精产生种子繁殖后代。 （一）自花授粉植物 （二）常自花授粉植物 （三）异花授粉植物 （四）自由授粉植物 （一）自花授粉植物 雌蕊接受同一花朵的花粉叫做自交。在自 然情况下以自花授粉为主的植物叫做自花授粉 植物。又叫自交植物。通常以自然异交率5%作 为自花授粉植物的上限。 特点： 1.必然是完全花 2.雌雄蕊基本上同时成熟 3.不存在自交不亲和 4.在花器上具有某些特点使自花授粉在整个传粉过程中 占主导地位。 例如：豌豆、番茄、莴苣等。 碗豆的花 番茄的花 山莴苣的花 （二）常自花受粉植物 指那些有自花授粉习性，但花期结构不太 严密，从而发生部分异花授粉的植物通常自然 异交率在5%-50%之间。 例如：蚕豆、菜豆、茄子、辣椒等。 蚕豆的花 茄子花 辣椒花 自花授粉植物和常自花授粉植物在长 期自交和人工选择的情况下，在遗传上纯 合程度很高，一般不携带有致死基因，因 而不发生近亲或自交衰退现象。 仅限于被子植物少数几个科、属的草 本植物。 （三）异花受粉植物 在自然状态下雌蕊通过接受其他花朵的花 粉受精繁殖后代的植物。又叫异交物。 特点： 普遍发生于高等植物所有的科。 完全花（自花授粉不亲和） 雌雄异花（性别分化） 雌雄异株（性别分化） 花器结构方面有复杂的多样性 甜瓜花 开放传粉雌雄异熟。 风媒花产生大量小、轻而易飞扬的花粉。 雌蕊具有外露表面大而便于捕捉漂浮花粉的 柱头。 虫媒花具有对昆虫等传粉物吸引里很强的色 泽艳丽、浓郁而特异的气味、发达的花冠和 蜜腺。 自花授粉不亲和（自交不亲和） 从花器和遗传学差异可分为两大类。 异型性不亲和 花柱和雄蕊的相对长度 分二型类和三型类 同型性不亲和 配子体不亲和和孢子体 不亲和 朱锦文（1992） 阔叶补血草为二型自交不亲和。 K.R.Shivannadeng(1985) 在欧洲的小溪、河流堤岸边常见的千屈菜 有三种花型。 自交不亲和的分类及代表植物 类别 亚类 异型性 二型 三型 同型性 配子体型 孢子体型 配子-孢子体 型 遗传方 式 代表植物 报春花科、紫草科、 千屈菜科、酢浆草 科 zuo 单基因 双基因 多基因 单基因 多基因 茄科、豆科 毛茛科 十字花科、菊科 十字花科芝麻菜 梧桐科可可 自交不亲和性广泛存在于植物度界，被子植 物中约有50%左右的物种有自交不亲和现象。 栽培的菠萝是凤梨属中已知唯一自交不亲和 种。 （四）自由受粉植物 又称常异交植物。在花器结构和开花授粉 习性方面与典型的异花授粉植物相同但能够接 受自花及异花的花粉而正常受精和繁殖后代。 十字花科192个种，其中80个自交不亲和， 其余102个是自交亲和和自由授粉植物。 异花授粉植物和自由授粉携有隐性有害乃至 致死基因，在连续控制自交情况下会出现不同 程度的衰退。 植物现存的不同授粉习性是长期进化 过程中自然选择和人工选择的作用下形成 的。异花授粉——自由授粉——常自花授 粉——自花授粉是属于四个不同的品阶。 由遗传控制，具有相对的稳定性，但在一 定条件下也可以相互转化。 三、授粉习性的研究方法 1.仔细观察作物的花器结构，是否为雌雄异株、 雌雄异花、雌蕊先熟、雄蕊先熟、闭花受精， 从而初步判别它们属于异花授粉还是自花授 粉植物。 2.观察单一植株在空间隔离状态下的结籽情况。 3.播种自交种子观察自交对生活力的影响。 4.研究同时存在自花和异花花粉来源情况下异 交的比率。 四、繁殖及授粉习性对遗传变异的影响 （一）自花授粉植物的遗传变异 自花授粉植物品种群体内绝大多数个体基 因型纯合，遗传性一直而稳定，品种保持比较 容易。 偶然杂交或自然突变都会产生性状分离， 但频率很低，而且随着繁殖世代的增加，杂结 合类型的比率会迅速下降。 致死、半致死基因已淘汰殆尽，继续自交 也不会出现明显衰退。 生态型差异大的品种间杂交存在可利用的 杂种优势。 常自花授粉植物的品种个体间差异较小，大多 数基因型纯合。 常自花授粉植物能给选择育种提供较多的机会， 但在良种繁育、防止生物学混杂方面也会造成 一定困难。 常自花授粉植物人工控制自交一般不会导致近 亲衰退和其他不良影响。 自花授粉植物和常自花授粉植物不存在自交不 亲和，有利于培育自交系。 （二）异花授粉植物的遗传变异 遗传上杂结合程度大，在品种群体内基本上没 有基因型完全相同的个体。 异花授粉植物强制自交或近亲交配产生的后代 比原来随机交配后代生长势弱。 近交衰退程度在不同种类间有很大差异。白菜、 胡萝卜大于瓜类。 （三）无性繁殖植物的遗传变异 营养系品种的繁殖过程不经过基因重组，杂种 也无需分离纯化，故可大大简化育种过程。 杂交可选配亲和性较差乃至远源亲本，杂种可 选择育性不佳的个体。 营养系品种都是杂合程度很高的基因型，一旦 进入有性繁殖，会发生复杂多样的分离，经济 性状普遍退化。 第二节 品种类型（四类） 一、同型纯合类 1.纯育品种 由遗传背景相同和基因型纯合的一群 植物组成。主要是自花授粉植物的育成品 种。“海花3号”青椒 异花授粉植物经过连续若干代强制自 交和严格选择（系谱法）获得的。 用于配制杂交种的自交系、自交不亲 和系、雄性不育系及其相应的保持系也属 于同质纯合类。 二、同型杂合类 2.杂交种品种 指用遗传上纯合的亲本在控制授粉条件下生 产特定组合的一代杂种群体。 除单交种外、还有三交中和双交种等。 3.营养系品种 由单一优选植株或变异器官无性繁殖而成的 品种叫做营养系品种。 营养系品种通过无性繁殖保持品种内个体 间高度一致，但是它们在遗传上和杂交种品种 一样是高度杂合的。 三、异型纯合类 4.杂交合成群体 由自花授粉植物两个或两个以上在主要性状 相似的纯系品种杂交后繁育而成的分离的混合 群体。 杂交合成群体是多种纯合基因型的混合群体。 对变化着的环境比纯育品种有较强的适应能力。 5.多系品种 是由若干个农艺性状表现型基本一致而抗性 基因多样化的相似品系的混合体。 多系品种中的每个成员每年都要分别繁殖， 主要作用是解决对病原菌不同生理小种的抗性。 四、异型杂合类 6.自由授粉品种 在生产和繁殖过程中品种内植株间自由随 机传粉，而且难以完全排除和相邻种植的其他 品种之间的相互传粉。 有些异花授粉植物的地方品种属于自由授粉 品种。 “泰安驴蛋” “迁西黑皮”栗 7.综合品种 是由异花授粉植物的若干个经济性状配合力 良好、彼此相似的家系或自交系在隔离条件下 随机交配组成的复杂群体。 一些观赏树木（松、杉、落叶松）常采用， 由于遗传基础较广，对环境胁迫常具有较强的 适应能力。 不同繁殖授粉习性植物的育种特点 作 业 1.品种的概念？为什么说优、适、齐、稳、特 是品种必要而充分的属性？ 2.如何理解育种和栽培的关系？ 3.谈谈学习园艺植物育种学的打算？ 4.营养系品种选育特点如何？ 5.如果把抗病性放在首位，应该选用哪类 品种？ 6.为什么自然选择会在植物中形成截然不 同的授粉习性？