2 第四章 引种驯化.ppt

核桃 张骞出使西域引种葡萄 刺槐于19世纪自北美引入山东 原产北美的落羽杉 落羽杉于1919年引至河南鸡公山 北美鹅掌楸 火炬松自上个世纪30年代引入我国 湿地松 我国已引种驯化成功达数十年 自南非引种的植物 第四章引种驯化 植物引种不仅是古老农业中不可缺少的组成部分 而且对农业生产的发展和栽培植物的进化都起到了重大作用 在发展现代化农业中引种仍然是潜力很大的领域 主要内容 一 引种驯化的概念和意义二 引种的历史和成就三 引种的理论基础四 引种的程序与方法五 引种驯化应注意的问题 学习要求 重点内容 引种的程序 引种的方法及各种生态因子对引种工作的影响 难点内容 引种的理论基础 遗传 生态 概念 引种 简单引种 驯化引种 反应规范 生态型等 一 引种驯化的概念和意义 1引种 Introduction 将植物 野生或栽培植物 从原分布地区引入到新的原来没有分布的地区栽培的方法 如将东京樱花和仙人掌引进到中国 梅 牡丹等引种到国外 一 引种驯化的概念和意义 引种包含两个方面的内容 一是将域外种引种到新地区 二是将野生种进行栽培 如水杉 火力楠 由野生变家植 2简单引种或称自然归化 naturalization 引入地区与原产地的自然条件差别不大 或引种植物适应范围较广 只需采取简单的措施即能适应新环境而正常生长发育 不改变遗传性 一 引种驯化的概念和意义 3驯化引种或称风土驯化 climalization 引入地区与原分布区的自然条件差异较大 或引种植物适应范围较窄 只有通过改变其遗传性才能适应新环境或必须采用相应农业栽培措施 使其产生新的生理适应性 如金花茶从广西引入浙江 云南等地露地不能过冬 必需辅以防寒措施 才能成活 一 引种驯化的概念和意义 自然归化和风土驯化异同点 同 都是植物对新环境条件的适应过程 异 归化不需要改变植物的遗传性 在一般栽培条件下或加以某些人工措施 则能引种成功 驯化往往需要人工措施 甚至改变花卉植物的遗传性 才能使其适应新的环境条件 4引种驯化的意义 1 栽培植物起源与演化的基础 2 快速丰富本地植物材料的方法 3 最为经济的手段 4 保护濒危植物的有效措施 迁地保护 5 为进一步育种工作提供材料 6 为其它生物学研究奠定基础 重庆南山植物园引种概况 2007年 南山植物园先后从厦门植物园引进沙生植物11科 26属 136种 共计462株 从浙江金华引进茶花220种 876株 从云南省华宁县科技示范园引进樱花6种 321株 从河南南阳月季基地引进月季300种 15000株 蔷薇3种 60株 玫瑰4种 200株 切花月季4种 200株 从城口引进崖柏11株 荆豆9株 兰草2种 24株 其他植物若干 从金佛山引进原生植物若干 厦门植物园引种情况 厦门植物园建园50年来 从世界各地引进栽培植物约280多科6000余种 含种以下分类单位和栽培品种 其中苏铁科 南洋杉科 棕榈科 仙人掌与多肉植物 藤本植物 竹类植物和市花三角梅等热带观赏植物的引种成果 在国内植物园界占有一席之地 逐渐形成了厦门植物园引种驯化的特色 实例 中国月季 古代月季现代月季野生蔷薇属植物 中国古老月季或现代月季抗性强的 刺玫月季 新品种群野生的毛华菊紫花野菊等 美矮粉 国庆 开花的地被菊新品种群 落新妇 Astilbechinensis 野生种 作为育种亲本 园艺栽培品种 落新妇 二 引种驯化的历史和成就 1人类文明之始 2国内引种 3国际引种 中国从世界各国引进的植物 西方从中国引走的植物 二 引种的历史和成就 汉代张骞出使西域时 将核桃 石榴和葡萄等引入内地 悬铃木 相传1600年前 晋代 由鸠摩罗什引入陕西户县 我国园林植物的引种遍及世界五大洲 木本植物 日本 龙柏 黑松 赤松 日本冷杉 日本五针松 东京樱花 日本晚樱 鸡爪槭等 印度 雪松 柚木 印度橡胶等 北美 铅笔柏 池杉 落叶松 湿地松 火炬松 香柏 绿干柏 广玉兰 北美鹅掌楸 刺槐等 东京樱花 我国园林植物的引种遍及世界五大洲 木本植物 热带美洲 橡胶树 金鸡纳树 轻木等 大洋洲 桉树 银桦 木麻黄等 非洲 油棕 咖啡 地中海 月桂 油橄榄等 山龙眼科银桦 草本花卉 美洲 藿香蓟 蒲包花 月光花 波斯菊 蛇目菊 花菱草 银边翠 天人菊 千日红 含羞草 紫茉莉 月见草 矮牵牛 半枝莲 茑萝 一串红 万寿菊 金莲花 美女樱 百日菊 大丽菊 晚香玉 仙人掌科多肉多浆植物多种 我国园林植物的引种遍及世界五大洲 金莲花 草本花卉 欧洲 金鱼草 雏菊 彩叶甘蓝 矢车菊 桂竹香 飞燕草 香石竹 三色堇 金盏菊 香豌豆等 亚洲 鸡冠花 雁来红 曼陀罗 除虫菊等 大洋洲 麦秆菊 非洲 天竺葵 马蹄莲 唐菖蒲 小苍兰等 我国园林植物的引种遍及世界五大洲 我国引种植物成就 中国先后在南京 3000种 北京 5940种 庐山 2400种 昆明 4000种 西双版纳 3000种 武汉 4000种 华南 厦门 4460种 等地建成了植物园 相继收集和引种植物 如广西南宁树木园和南宁市园林局收集金花茶20余种 武汉东湖磨山植物园收集梅花200多个品种等 三 引种驯化的原理 一 引种的遗传学基础P G E反应规范 同一基因型适应不同环境条件表现出的表型差异 生物体的表现型是基因型与环境条件相互作用的结果 简单引种是植物在其基因型适应范围内迁移 这种适应范围受到基因型的严格制约 所谓品种的适应范围 就是这个品种基因型在地区适应性反应的反应规范 饰变 modification 植物种类或品种对在进化过程中对经常发生的环境条件的变化 通常都具有较高的适应性的现象 如落叶树的秋季落叶 形变 morphoses 植物对其进化过程中很少发生的环境条件 适应能力很弱 对这种条件下所产生的反应 如秋季多雨引起的徒长 农药引起的药害等 适应性饰变反映植物种类或品种在扩大适应范围上的潜力 而形变则反映适应范围的狭窄 潜在基因生物体的基因只有在适宜的环境条件下才能得以表达 植物的易地栽培是在植物具有潜在的适应基因的条件下获得成功的 植物的发育调控适宜的环境条件可以激活一些基因表达 因此原产地没有表达出来的性状有可能在异地条件下表达出来 关于遗传的可塑性 生理上的可协调性和发育的阶段性 promoter 二 气候相似理论植物与生态环境的综合分析 引种成效的关键在于正确掌握植物与环境关系的客观规律 德国慕尼黑大学林学家麦依尔教授在 自然历史基础上的林木培育 1909年论述道 木本植物引种成功的最大可能性在于树种原产地和新栽培地有气候条件相似的地方 这个理论制止了当时德国林木引种工作中出现的乱引种现象 而且有不少的事实证明在气候相似的地区引种容易成功 成功实例1 巨桉原产地澳大利亚新南威尔士州北部和昆士兰州南部沿海地区 南纬26 32 与我国南部一些温暖湿润的地区气候相符 因此 在我国沿海无霜地带 如广东 广西 福建 海南 云南一带种植 长势良好 成功实例2 辐射松原产地美国加利福尼亚Monterey半岛最低冬季温度为18 在生长季里平时没有霜冻 冬季降水中等偏高 夏季降水不高 如果温度低于14 就要受冻害 夏季雨水多的地方就会发病 生长不好 辐射松在澳大利亚 新西兰等国能生长的好 是因为那里有和美国原产地相似的气候 不足之处 过于强调气候条件 并且主张树种内的遗传性是一成不变的 原产地与引种地气候有差异时 也有引种成功的例子 正确观点 既要考虑气候对引种工作的重要性 又要考虑到气候是一个综合因素 既要看到树木遗传性保守的一面 又要看到树种遗传变异的一面 三 主导生态因子的分析温度水分光照土壤风生物因素 引种地与原产地各自的生态条件植物自身生长发育的限制因子 温度温度因子最显著的作用是支配植物的生长发育 限制着植物的分布 其中主要是年平均温度 最高最低温度 季节交替特点等等 年均温度 生长期平均气温是植物分布带划分的主要依据 热带 16 热带雨林 热带草原植物区温带 0 16 夏绿树种分布区亚寒带 0 夏季10 22 针叶树种分布区寒带 夏季 10 只有苔藓及地衣 极限温度 福州引种塔柏 早期生长良好 不久因高温影响生长衰退 病虫害严重 油松曾由沈阳移往长春 起初生长正常 1956 1957年的冬春之交 已达20年生的大树大部分被冻死 对温度变化适应能力强的玉簪 对温度变化适应能力较差的三角梅 临界温度与其持续的时间蓝桉可以忍受 7 3 的短暂低温 但不能忍受较长时间的持续低温 季节交替 中纬度地区倒春寒 降水和湿度水分是植物生存的必要条件 中国国土水分分布状况 耐干旱的柽柳 沙漠中的胡杨 许多南树北移失败的原因不是冬季温度太低被冻死 而是不能抵抗北方冬季尤其是春季的干旱 生理脱水而干死 实例 常绿的圣诞树 欧洲赤松变种 能耐 5 10 但在北京不易越冬 而适于在5 以上生长的合欢却可以在北京越冬 原因 水分在高温时吸收热量 低温时放出热量 降低温差 降水量的季节分配状况也影响引种驯化的成功与否如广东湛江地区引进原产热带 亚热带的夏雨型加勒比松 湿地松生长良好 相反 引种冬雨型的辐射松 海岸松等则生长不良 光照光照对引种的影响大致包括昼夜交替的光周期 日照强度和时间 短日照植物 在长日照条件下进行营养生长 到短日照条件下进行花芽分化并开花结实的植物 如一品红 长寿花 秋菊等 长日照植物 在短日照条件下进行营养生长 到长日照条件下进行花芽分化并开花结实的植物 如唐菖蒲 金盏菊等 南树北移时 生长季节内光照延长 使生长期延长 影响封顶或促进副枝萌生 从而减少养分的积累 妨碍组织的木质化和入冬前保护物质的转化 降低抗寒性 实例 江西的香椿种子在山东泰安播种 由于不能适时停止生长 地上部分常常被冻裂 油桐在原产地 广西 四川 的日照时数为2025小时 移到北方新区后 日照时数为3019小时 由于日照加长 延长了生长期 影响枝条木质化 常遭早霜危害 当北树南移时 由于光照长度变短 促使树木提早封顶 过早封顶 严重缩短了生长期 影响植物正常的生命活动 使年产量降低 失去生产价值 如北方的银白杨 山杨 香脂杨等树种 引种到南京 封顶早 生长缓慢 常遭受严重病虫害感染 有些北树南移 不一定缩短生长期 有时反而因延长了生长期 造成二次生长而致害 不同光周期的植物引种后的反应 土壤土壤的理化性质 含盐量 pH值以及地下水位的高低 都会影响园艺植物的生长发育 依植物对土壤酸碱度的要求可分为 酸性植物原产于高山及江南的树种大部分属于酸性植物 其适合的土壤PH值在7以下 如红松 马尾松 山茶花 杜鹃花 茉莉 橡皮树 油桐 油茶 杜鹃 栀子花及棕榈等 碱性植物原产地是华北 西北的大部分花木 其忍受土壤碱性的PH值为7 5以上 如 柳树 侧柏 国槐 腊梅 榆叶梅 黄刺玫 桂柳等 中性植物为在弱酸到弱碱的土壤中都能生长的植物 它所需土壤的PH值在6至7 5之间 如 雪松 龙柏 悬铃木 紫薇 樱花 海棠 丁香 木槿等 失败例子 庐山 pH值4 8 5 0 植物园建园初期 未注意土壤酸碱 引种了大批喜中性和偏碱性土壤的树种 如白皮松 日本黑松等 经过10多年的试验 这些树种逐步死亡淘汰 又如栀子花 杜鹃花 在华中一带普遍分布 但是引种到华北后由于土壤过碱 在栽培一二年后 叶片逐渐转黄 终至枯死 酸碱性土壤指示植物 植物在长期自然选择过程中 形成了各自对土壤酸碱性特定的要求 其中有的植物能在较宽的pH值范围内生长 对土壤反应非常迟钝 有的植物对土壤反应却非常敏感 它们只能在某一特定的酸碱范围内生长 这类植物可以为土壤酸碱度起指示作用 习惯上被称为指示植物 indicatorplant 生物因素植物在原产地和土壤系统形成共生关系 对一些土壤微生物产生依赖 有些难以控制的严重病虫害影响植物引种 实例 檀香木与洋金凤共生 只引种檀香木 生长不良 引种两者共同栽植 生长良好 6 其他生态因子 有些特殊的生态因子 如风害等 可能成为引种的限制因子 地形也有可能影响引种的结果 中国各植被区域区划和自然地理要素指标 吴征镒 1980 中国植被 观赏植物生态分类 地中海气候型大陆东岸气候型冬暖亚型冬凉亚型大陆西岸气候型热带高原气候型热带气候型沙漠气候型寒带气候型 四 园林植物生态型研究与引种的关系所谓生态型是指同一种范围内在生物特征 形态特征与解剖结构上 与当地主要生态条件相适应的植物类型 从引种驯化这个角度 确定主物的生态主要应分析两个方面 一是分布区的主要生态条件 二是植物本身的生物学特性和形态解剖特征 不同种报春花叶片气孔特征与耐热性研究 不同种报春花叶片上表皮与耐热性研究 五 历史生态条件的分析植物适应性的大小 不仅与目前分布区的生态条件有关 而且与其系统发育历史上经历的生态条件有关 实例1 水杉分布范围在四川万县至湖北利川县800km2的范围内 其垂直分800 1350m 后引种到全国各地 以及美洲 亚洲 欧洲均获成功为何 油松广泛分布于华北地区 当引种到欧洲各国时却屡遭失败 又是为何 实例2 由此可见 凡植物在系统发育中经历的生态条件较为复杂的 其潜在的适应能力也会大些 引种工作一般较易成功 四 引种驯化的程序与方法 一 引种驯化的原则适地适树 改树适地 改地适树 二 引种的程序引种目标及其可行性分析 选择引入材料引种材料的收集和编号登记引种材料的检疫引种试验栽培性试验和推广 引种目标及其可行性分析 植物的生活型 植物的分布区 气候相似性 主导生态因子 引种地栽培技术条件 选择引入材料 本地没有的新材料 与引入地植物有系统发育关系 以往有相关引种的技术记载 对改良本地植物提供新的基因资源 引种材料的收集和编号登记 收集途径 交换 购买 赠送 考察收集登记 材料名称编号来源地引种时间引种人材料状况 引种材料的检疫 危险病虫害 疫区植物的消毒处理 隔离种植 引种试验 试种观察种源试验品种比较试验区域试验 引种试验的观测指标 观赏特性物候期抗逆性指标适生环境 栽培性试验和推广 品种繁殖栽培技术推广品种评价和品种管理 种质资源的调查 环境资料分析 材料收集 繁殖推广 引种试验 种源试验 品种比较试验 区域试验 交换 购买 赠送 考察收集 自然生境 栽培地条件 主导生态因子 种的分布范围种内变异栽培分布状况 加强检疫 引种驯化的基本程序 三 引种方法种子引种 逐渐迁移 引种驯化栽培技术的研究 引种结合选择 引种结合育种 1 利用遗传性动摇的可塑性大的材料作为引种驯化的材料实生苗的可塑性较无性繁殖材料大幼龄植株的实生苗适应性强杂种实生苗比纯种实生苗容易适应新环境亲本关系远的杂种比亲缘关系近的适应性强 三 引种方法 2 在引种驯化中采用逐代迁移驯化的方法 新地区与原产地的气候条件相差太大而超越了幼苗的适应范围时 直接将杂种播种在引种地区往往难以驯化成功 此时需采用逐代迁移驯化法 3 多代连续驯化法 从驯化的实生后代中再选出相对适应能力最强的个体采种播种培育选择 四 引种的栽培技术措施 1 播种期调整 2 栽植密度 3 肥水管理 4 光照处理 5 土壤改良 6 防寒 遮荫 7 种子的特殊处理 1 播种期 南种北移时 适当延期播种 能减少生长 使枝条及早成熟 从而增加组织充实度而使植物具有较强的抗寒性 但也不能播种过迟 否则幼苗太弱小也不能安全越冬 北种南移时 可采用适当早播的办法增加植物在长日照下的生长期和生长量 2 栽植密度 适当密植可使植物具有相互保护的作用 在一定程度上提高植物由南向北引种后的越冬性 由北向南引种时 适当加大株行距利于其生长 3 肥水管理 南种北移时 适当节制肥水有利于提高越冬性 使其枝条组织充实 封顶提前 在生长后期减少氮肥使用 适当增加磷肥 可促进组织木质化 提高抗寒性 还可结合摘心工作 控制枝条徒长 增强植物抗旱 抗寒能力 北种移南时 多施氮肥或追肥 可延迟封顶时间 使枝条生长以避免短日照的伤害 增加灌溉次数 对于延迟封顶和减少炎热的危害也有一定的作用 4 光照处理 南种北移时 苗期进行8 10h的短日照处理 以促使新梢及时结束伸长生长 提前形成顶芽 增强越冬能力 北种南移时 采用长日照处理延长植物的生长期 以增加生长量 延迟休眠 提高抵抗夏季炎热和病害的能力 5 土壤pH值的影响 南树北移时 可首先移至山林隙地微酸性土壤环境中 或与其他植物混植 使引种的植物逐步适应当地土壤条件 有些花木可以通过适当浇灌硫酸亚铁等化学物质小范围改善土壤的理化性质 北种南移时 尽可能选取引种植物分布的南端为引种区 使之适应南方土壤条件 得以正常发育 6 防寒 遮荫 南种北移时 设置风障 培土 覆草 使用生长调节物质等防寒保护 可起到提高温度 降低风速等调节小气候的作用 从而使引种植物安全越冬 北种南移或引种高海拔 阴生植物时 在夏季采用搭棚遮荫 经常在叶面喷水 降温等措施 逐步增强植物的自我保护能力 以达到安全越夏的目的 7 种子的特殊处理 在种子萌动时 给予特殊剧烈变动的外界条件处理 可一定程度上动摇植物的遗传性 增强对相应外界条件的适应性 如种子萌动后的干燥处理 有时有利于增强植物的抗旱能力 南树北移的技术措施 低温春季旱风光照强度变化季节变化空气湿度水分 水质变化土壤性质 防寒防风 临冬修剪 遮阳网加强管理人工喷雾补充酸性成分土壤改良 北树南移的技术措施 高温高湿光照减弱季节变化水分水质土壤特性 适当稀植补光季节变化水分水质土壤特性 五 引种要结合选择来进行引入的品种栽培在不同于原产的的自然条件下 必须会发生变异 这种变异的大小决定于原产地和引入地区自然条件差异的程度和品种本身遗传性的保守程度 用种子繁殖的植物 混合选择 营养繁殖的群体 选择优良单株 或建立优良单株的无性系 培育新品种 六 引种驯化成功的标准在与原产地时比较 不需要特殊的保护能够露地越冬或越夏而生长良好 没有降低原来的经济或观赏品质 能够用原来的繁殖方式 有性或营养 进行正常的繁殖 没有明显或致命的病虫害危害 五 引种驯化应注意的问题 1 坚持 既积极又慎重 的原则 2 少量试引 多点试验 全面鉴定 逐步推广 3 避免盲目引种 有计划 有重点 4 严格对待检疫制度 5 注意各类园林植物的习性特点 6 注意农