育种学第三章园林植物种质资源.ppt

第3章 园林植物种质资源 种质资源是一切育种工作的基础。 杜布赞斯基 本章提要： 一、种质资源的概念及意义 二、园林植物的起源中心 三、我国园林植物种质资源概况 四、种质资源的研究与评价 五、种质资源的收集与保存 六、种质资源的创新与利用 3.1 种质资源的概念、分类和意义 3.1.1 种质资源的概念 种质：指决定生物“种性”（遗传性） 并将其遗传信息从亲代传递给后代的 遗传物质的总称。 蕴藏种质的材料有：群体、个体，部分器官 、组织、细胞、个别染色体甚至DNA片段。 包括群体、个体、配子及分子水平上种质 。植株、种子、块根、块茎、球茎、鳞茎 以及组织培养中的愈伤组织、分生组织、 花粉、合子、细胞、原生质体、染色体、 核酸片段等。 园林植物种质资源概念：是指对花卉品种改 良和栽培有利用价值的遗传物质总称，即 包含一定的遗传物质、表现一定优良性状 、能将其特定的遗传信息传递给后代的园 林植物资源。 3.1.2种质资源的范围 1)全球植物资源 2)地区植物资源 3)群落内植物资源 4)物种资源（居群） 5)品种群 6)单株、器官、组织、单个细胞、一 个基因片断。 3.1.3 种质资源研究的单位 n群体 n个体 n性状 n细胞 n基因 3.1.4 种质资源的意义和作用 是育种工作的物质基础（基因资 源） 是不断发展新观赏植物的主要来 源 基础研究的试验材料 3.2 栽培植物起源中心与园林植 物品种的变异来源 3.2.1 栽培植物起源中心的概念 栽培植物的起源中心是指栽培植物的种 和品种多样性的集中地区；而野生植物 的种、变种多样性的集中地区，称为该 属植物的自然分布中心。 原生起源中心：起源中心与分布中心重合 或相近的。 次生起源中心：起源中心与分布中心较远 。 作物起源中心：古代文明发源地 亚洲薯蓣：X=10，有5n、6n、7n、8n、9n、 10n、12n、14n和非整倍体。 非洲薯蓣：X=10，有4n、6n、14n 美洲薯蓣： X=9，有6n、8n、9n 世界栽培植物起源和基因中心一览表 中心名称代表园林植物 中国-日本山茶、桃、梅、水仙、芍药、牡丹 、 印度尼西亚虎尾兰、印度橡皮树、椰子 中亚起源中心杏、樱桃类 西亚起源中心罂粟、番红花 地中海起源中心麝香草、熏衣草、突厥蔷薇 非洲起源中心唐菖蒲、芦荟、天竺葵 中南美起源中心仙人掌、龙舌兰、凤梨 南美起源中心番茄、番石榴 3.2.2 园林植物的起源中心 中国中心：山茶、蜡梅、菊花、中国 兰等 西亚中心：番红花类、鸢尾类、突厥 蔷薇等。 中南美中心：大丽花、朱顶红类、万 寿菊、百日草等。 3.2.3 园林植物品种的来源 驯化突变:主要是指野生园林植物在长期的 人工栽培过程中，逐渐发生并积累的变异 ，多为数量的变异。如花瓣数增加等。 自发突变：是指自然发生的可遗传的变异 ，这些变异包括基因突变、染色体结构和 数量变异等。如水仙玉玲珑。 杂交分离：品种丰富的名花多数是杂交起 源的，如菊花、大丽花、杜鹃花类等。 种间杂交兼多倍体 大 丽 花 3.3 我国园林植物种质资源的特点 3.3.1 种质资源特点 种类繁多：原产我国的乔、灌木共8000余 种，在世界园林树木中所占比重很大。特 有属108个。 分布集中：很多著名花卉的科、属以我国 为世界分布中心，在相对较小的范围内集 中分布着众多的种类。 中文名:丝穗金粟兰 学名：Chloranthus fortunei （AGray）Solms-Laub 英文名：Silkspike Chloranthus 科名：金粟兰科 Chloranthaceae 多年生草本，高1040厘米。茎圆柱 形，无毛。叶对生，常4，很少6片，卵 状椭圆形或倒卵状椭圆形，长212厘米 ，宽187厘米，顶端急尖，基部楔形 ，边缘有细圆锯齿，齿尖有1腺体。穗状 花序单生，长38厘米，花密聚；苞片2 4裂；雄蕊3，基部合生，顶端延伸成 丝状，白色，长12厘米，中间的一个 雄蕊花药2室，侧生的雄蕊花药1室；子 房卵形，核果幼时淡绿色，倒卵形。花 期45月。 产苏南各地，生阴湿草丛中或林下； 华东各省均有分布。 全草入药，有抗菌散淤和活血等功能 学名：Chimonanthus praecox (L.) Link 英文名：Wintersweet 科名: 蜡梅科 Calycanthaceae 落叶灌木，高达3米。枝、茎成方形，棕红色， 有椭圆形突出皮孔。叶椭圆状卵形至卵状披针形 ，长715厘米，顶端渐尖，基部圆形或阔楔形， 表面深绿，背面淡绿。花芳香，直径约25厘米 ，外部花被片卵状椭圆形，黄色，内部的渐短， 有紫色条纹；花托椭圆形，长约4厘米，口部收缩 ，有附属物。花期11月至翌年3月。 庭园多栽培，原产我国中部，在鄂西及秦岭地 区常见野生，现各地栽培，为早春观赏树种。 花可提取芳香油；花蕾供药用，浸泡生油中， 制成花蕾油，可敷治烫伤；花又能解暑生津。 蜡 梅含有挥发油(为18-按叶素、龙脑、芳樟醇等) 、腊梅碱、异蜡梅碱、胡萝卜烃、黄色素。 学名：Camellia japonica Linn. 英文名：Japan Camellia 科名：山茶科 Theaceae 山茶花 我国常绿阔叶植物种质资源 的地理分布状况 中国植被分布最为集中的地区 西南山区：四川、云南、广西 中南山区：湖北山区 东北地区：大小兴安岭及长白山区 花卉育种的宝贵材料 大花黄牡丹 金花茶 紫斑牡丹 中国特有植物 银杏、水杉 银杉、珙桐 中国特有种子植物图谱 数据库共收录我国种子植 物特有72科，243属，529 种。图谱529幅。 特点突出：国产园林植物包括若干特产科 、属、种，在世界上居于突出地位。 品质优良：我国的园林植物种质资源除了 具备多种奇花、异草、美树、嘉木外，还 可向人类提供若干负有特殊种质的资源。 如有特殊早花性的花卉种类与品种。 丰富多彩的中国观赏植物 花期 花型、花色 生物学特性 生态习性 花团锦簇的山茶花 多姿多彩的菊花 中国菊花之美 古典菊花的“五美” 广泛的生态适应性 丰富的变异类型 多样的用途 历史文化悠久 l中华传统十大名花 梅花、牡丹、菊花、月季、杜鹃花、 兰花、山茶、荷花、桂花、水仙花。 品种特色突出 品种群丰富 应用形式丰富 绿 绒 蒿 我国丰富的种质资源形成原因 1)地形复杂 2)气候多样 3)历史文化悠久 3.3.2 国内外种质资源研究概况 美国1872年建立阿诺德树木园，收集乔灌 木1500种。 国际上有组织、有计划地收集作物种质资 源并取得重大成就的，首推前苏联瓦维洛 夫。 俄国1714年成立彼得堡药物园。 英国一贯重视种质资源的收集与利用。 我国自20世纪30年代起，也创办了一些植 物园。 保护种质资源的迫切性 植物种质资源的多样性包含生态 系统多样性、种间多样性和种内遗 传多样性。植物种质资源在三个水 平上都面临严重危机。 环境恶化 森林破坏 物种灭绝食物链断裂 种质资源的重要性：没有好的种 质资源，就不可能育成好的品种。 人类的命运将取决于人类理解和 发掘植物种质资源的能力。 抢救种质资源刻不容缓 联合国人类环境会议宣言揭示：“ 如果不立即着手环境治理，环境污染 和生态系统的损害就会带来全球毁灭 的后果。” “只有一个地球，为了生存，人类都必 须明确自己保护环境的责任。” 我国面临的危机 布局不合理； 濒危物种尚待抢救； 家底不清，品种混杂； 良种失传，品种退化。 花卉资源大国没有成为花卉产业 大国！ 3.4 种质资源工作的主要研究内容 深入调查、广泛收集、妥善保存、综 合评价、积极创新、充分利用是种质 资源工作的重要内容。 3.4.1种质资源分类 植物种质资源可以按植物种类的自然属性、 来源和育种利用等不同特点进行归类。根据 其来源分为: 本地品种资源:育种基本的基因资源 米 兰 山 茶 外地种质资源:是由国内外其它地区引 入的品种或类型,它们反映了各自原产 地区的自然和栽培特点,具有不同的遗 传特性,其中有些是本地种质资源所不 具备的。 野生种质资源：是指野生的花卉，具 有高度的适应性和抗性基因。 人工创造的种质资源：人工杂交和诱 变产生的变异类型。 毛华菊 美矮粉与野生毛华菊杂交 3.4.2 种质资源的调查及收集 3.4.2.1 调查收集的对象： 具备特殊性状和用途的野生、半野生 以及栽培品种品系； 分布于各植物区系的基本种、变种与 类型； 各个演化阶段的品种与品系以及可作 为独立实体的突变； 有潜在用途的实生群体。 3.4.2.2 资源调查的内容 环境调查：自然条件、社会经济条件 植株性状调查：包括生物学特性、形 态特性和经济性状 3.4.2.3 收集的原则： 根据收集的目的和要求，确定收集的 对象，包括类别和数量。 收集范围由近及远，首先应考虑珍稀 濒危种的收集。 种苗收集应遵照种苗调拨制度的规定 ，注意检疫，并做好登记。 3.4.2.4 种质资源的收集方法 直接收集：种子、枝条、植株、球根 花粉等。 交换或购买 3.4.3 种质资源的保存 概念：种质资源保存是指利用天然或 人工创造的适宜环境保存种质资源。 园林植物种质材料的保存应包括：对 育种具有特殊价值的种，变种和栽培 品种；生产上重要的品种；可能有潜 在利用价值而未经研究了解的野生种 。 种质资源保存方式 就地保存：选择基因丰富的地段，利用原 产地的自然生态环境，尽一切力量保持种 质资源处在最佳状态。稀有种、濒危种， 尤其木本植物的保存多用此法。 迁地保存：即在异地建立种质保存基地 。优点是基因型集中，管理方便 我国已建立了广西金花茶基因库、中国 荷花种质资源圃、洛阳牡丹基因库、 中国梅花品种资源圃、中国菊花品种 保存基地等。各地植物园的专类园也 是园林植物迁地保存的重要基地。如 黑龙江省植物园的芍药园等。 离体保存：离体保存是将园林植物的种 子和其他繁殖材料脱离母株保存起来 的方法。包括种子、无性繁殖体、组 织和细胞三种保存方式。 种子低温保存法：分三级： 短期库（1-2年）：10-20 ；相对 湿度50%、种子含水量不限； 中期库（15年）：0-5；相对湿度40 -50%、种子含水量10-20%； 长期库（ 30年），-10-（-20） ，相对湿度30-50%、种子含水量在4-7% 时，含水量每减少1%，寿命可增加2倍 ；温度在0-50 范围时，贮藏温度每 降低5 ，种子寿命增加2倍。 无性繁殖的保存：园林植物营养繁殖 所用的球茎、块茎、鳞茎、根茎等可 用于短期贮藏。 组织培养保存法：利用试管技术可以 进行离体培养的植物组织保存。 牡丹山茶 在增殖 金花茶 蝴蝶兰花梗腋芽 萌发为丛生芽 3.4.4 种质资源的评价 形态特征：记载茎、叶、花、果 的形态特征。 生长发育规律：了解植物的繁殖 特性、观测物候期。 观赏特性 抗逆性 抗病及抗虫性 品系 编号 及来源 菊体（40分）花朵（40分） 花期（ 20分） 综 合 评 判 抗 性 20 分 株 姿 10 分 长 势 5分 茎 叶 5分 繁密 度 15分 花 色 15 分 花 容 10 分 早 晚 10 分 持 久 10 分 1 2 3 露地菊百分制计分评选表 3.4.5 种质资源的创新 概念：种质资源的创新，简称种质创 新，是指对原有种质资源的扩展或改 进。 种质资源创新的主要方法：包括杂交 、诱变和基因工程等。 3.4.6 种质资源的利用 从考察中收集到的资源有些综合性状 优良可以直接利用。 防城金花茶与华东山茶“红五宝”杂 交获得杂交F1代“金背丹心” 杂交绝大多数资源特别是近缘野生种 综合性状较差或很差，却有某些方面 潜在的育种利用价值。如：山葡萄抗 寒性强。 3.5 种质资源的研究 核心种质：是指以一个物种少量植株 的遗传组成来代表该物种大量种质资 源的遗传多样性。 研究重点：是寻找那些可以分析物种 遗传多样性的遗传标记，并通过这些 标记找到那些能最大程度地代表该物 种遗传多样性的个体。 植物学与分类学研究：对种质材料主要 器官的形状、大小、数量、色泽及附生 物等主要外部形态特征进行比较分析， 确定其分类地位和材料间的亲缘关系。 生态学研究：种质资源生态学研究的 主要内容是各类生态因子对植物生长 发育的影响。在自然或人工控制环境 下，测试环境条件、物候期和种质生 长发育的习性，通过分析三者之间关 系，了解种质材料的生长发育规律， 生育周期及其对温、光、水、矿物质 营养的要求。 迎 春 观赏特性的研究：对种质植物的 观赏特性如观花、观叶、观果等有 重点地进行记载。 石 竹 白 网 纹 草观 赏 茄 经济性状的研究：许多园林植物不仅 具有观赏效果，而且具有一定的经济 价值。 米 兰 抗逆性及适应性的研究：在有