园艺植物新品种选育.ppt

第一章园艺植物新品种选育 学习目标1 现代园艺植物育种的主要目标和制订育种目标的原则2 正确制订引种驯化的计划和选择育种 有性杂交育种程序 明确杂种优势育种与常规杂交育种的区别 3 能说出新品种保护和品种审定的意义 概念及相关法律法规 4 种质资源的概念及其搜集 整理 保存和利用方法知识目标明确现代园艺育种目标 掌握选取择育种 有性杂交育种程序及杂种优势的利用技能目标能正确引种 灵活运用各种选择方法对自然变异及杂种后代进行选择 主要内容 第一节园艺植物育种目标第二节园艺植物的种质资源第三节园艺植物的引种第四节新品种选育技术第五节新品种保护与品种审定 第一节园艺植物育种目标 一 品种的概念与类型二 现代园艺植物育种的主要目标二 制定育种目标的一般原则三 园艺植物育种的主要途径 一 品种的概念与类型 一 品种的概念品种是人类在一定的生态条件和经济条件下 根据生产需要而创造的植物群体 二 基本特点 具有相对稳定的遗传性在主要性状的相对一致性在一定地区和一定栽培条件下 产量 品质 生育期和适应性等方面符合生产需要通过普通的繁殖方法可保持其持久性 优良 适应 整齐 稳定 特异 二 品种的类型 自交系品种群体品种杂交种品种无性系品种 1 自交系品种 特点 群体遗传组成基本同质 个体基本纯合 选育途径 选育这类品种主要通过选择育种和有性杂交育种 在选择方法上以单株选择为主 也可通过花药和花粉培养诱导单倍体 再对单倍体植物的染色体加倍 选择后育成定型品种 例如甜椒品种 牟农一号 就是利用这种途径育成的 糙青茄 2 群体品种 特点 群体遗传组成异质 个体杂合 其品种群体可以表现差异 但必须有一个或多个性状表现一致 与其他品种相区分 来源 它们是从异花授粉或常异花授粉的园艺植物中主要采用混合选择法选择而育成的品种 这类品种繁殖时必须注意选择 保持品种种性 一些花卉品种 一些蔬菜品种如红皮洋葱 尖叶菠菜等均属于群体品种 菠菜 洋葱 板粟 核桃等为群体品种 3 杂交种品种 特点 群体遗传组成同质 个体杂合 来源 是通过一代杂交育种途径 选择适合的亲本组合 两个亲本之间杂交产生F1 应用 杂交种品种主要在一二年生蔬菜和花卉应用 目前绝大多数西瓜 黄瓜 辣椒 番茄 大白菜 甘蓝等多为杂交种品种 京欣一号 争春甘蓝 4 无性系品种 群体遗传组成同质 个体杂合 由一个或几个很相似的无性系组成的群体 其繁殖方式为无性繁殖 无性系品种选育主要是利用在繁殖过程中发生的变异 以及杂交后代所产生的基因重组变异 大多数果树品种为无性系品种 二 现代园艺植物育种的主要目标 高产稳产品质优良适应性强对病虫害的抗耐性强适宜机械化生产不同成熟期 1 高产稳产 高产稳产是优良品种的基本特征 也是园艺植物育种的基本目标高产稳产要重视对产量构成因素的考察如葡萄产量的构成因素包括单株或单位面积总枝数 结果枝百分率 结果枝平均果穗数 单穗平均重许多园艺植物生产 如多种蔬菜 常采取分批采收的方式 可按采收期分为早期 中期和后期产量 2 品质优良 园艺产品的品质按产品用途和利用方式可分为感官品质 营养品质 加工品质和贮藏品质感观品质是指植物或产品器官的大小 形状 色泽及风味 香气 肉质等 果品 蔬菜对这些品质都有较高的要求 而观赏植物对品质的要求常以花型 花色 叶形 叶色 株型 芳香等方面为主 对于加工 贮运的品种还要考虑加工 贮运后的感官品质 营养品质主要包括维生素 矿质元素 有机酸 纤维素 蛋白质和其他有害成分的组成和含量 蔬菜的营养品质以维生素 矿质元素 有机酸 纤维素 蛋白质和氨基酸含量最为重要果树的营养品质则以水果的糖分 干果的淀粉和特殊化学成分 如银杏的冠心酮 含量等方面观赏植物除了兼用型品种外 是不考虑营养品质的 降低有害成分含量也是园艺植物育种的一个重要指标 如甘蓝中的异硫氰酸盐 瓜类中造成苦味的葫芦素 菠菜叶片中草酸和硝酸盐的成分等 加工品质是指产品适合于加工的有关特性 如番茄的茄红素 果色的均匀度 桃的离核与非离核 溶质非溶质 葡萄的色素含量 糖度等 这些品质对加工类型特别重要 3 适应性强 对环境条件的适应性是园艺植物优良品种的一个重要标志 如耐低温 耐弱光 耐热 耐旱 耐涝等性状 观赏植物常需要一些特殊环境的适应性 如地被 草坪植物要求耐阴 耐旱 耐灰尘污染 耐践行 行道树还要求耐重剪 易从不定芽 隐芽发出新枝等特性 4 对病虫害的抗耐性强 只抓主要矛盾 在危害普遍 严重 且在种内 种间抗耐性差异显著的种类中进行不要求绝对抗性 只要求在病菌流行时或害虫发生时 能把病原菌的数量和虫口密度压低到一定的范围内 对产量和品质没有重大影响即可 5 适宜机械化生产 园艺植物要适应机械化生产 必须对一些性状进行改良 以适宜于机械化耕作和收获 这些性状包括株型紧凑 秆壮不倒 生长整齐 成熟一致 大小均匀 长短一致 果皮韧性强 结果部位适中等 6 不同成熟期 熟性性状构成因素因不同的种类而异 如黄瓜早熟性状与第一雌花节位 开花期 结果期 果实生长速度等有关 还与其耐寒性 耐热性等密切相关 早熟和优质 早熟和丰产等方面的要求结合起来 并按早熟品种的特点实施合理密植等优化栽培措施 克服单株生产力偏低的不足花卉植物的成熟期主要是花期的早 晚和延续时间 而草坪植物则要求能保持绿色时间最长等 三 制订育种目标的一般原则 满足生产和市场的需求有较高的经济效益和社会效益充分考虑育种目标实现的可能性 客观条件 兼顾现实需要与长远利益的关系处理好目标性状和非目标性状的关系 一 满足生产和市场的需求 是否适应农业现代化的要求 包括国家有关园艺生产的发展规划和农业机械化的要求等 是否适合拟推广区域的耕作制度 作物的结构和品种合理搭配的需要 是否符合当地 当前大面积生产水平的需要 或某种特定需要 如外贸出口 加工贮运等 二 有较高的经济效益和社会效益 经济效益 在价格相同的情况下产量提高 在产量相同时品质的提高使价格提高 在产量价格都相同的情况下由于对病虫害的抗性提高而使成本下降等 社会效益 有些育种目标能产生较大的社会效益和生态效益 如改善污染 沙荒等特殊功能 三 充分考虑育种目标实现的可能性 客观条件 育种者本身的条件可利用的种质资源选育当地和推广地区的自然环境和栽培条件性状指标确定是否适宜 四 兼顾现实需要与长远利益的关系 制定育种目标既要着眼于现实和近期内发展的需要 同时也应尽可能兼顾到长远发展的需要 要看到实现近期目标后 可能接着提出的是什么目标 在一个较长远而复杂的育种目标内 制定出分阶段的育种目标 如需要20年实现的目标计划中 在8 10年内育成若干可能为市场接受的过渡品种等 五 处理好目标性状和非目标性状的关系 把育种目标落实到具体组成性状上且应尽可能提出数量化的可以检验的客观指标制订育种目标时必须抓住主要矛盾 目标性状一般不能超过两三个处理好目标性状和非目标性状之间的关系 应该在主要经济性状上符合生产和消费者的需要 四 园艺植物育种的主要途径 种质资源调查引种选择育种重组育种杂种优势育种其他育种途径 一 种质资源调查 种质资源调查是对现有种质资源直接选择利用的基本途径 通过调查发掘长期蕴藏在局部地区而还未被很好利用的品种类型 一切育种工作也必须在掌握一定的种质资源的基础上才能进行 二 引种 引种是从外地 包括国外 引进新品种或新作物 以及各种种质资源的途径 是一条简便易行 能迅速见效的途径 可以根据其他地区的园艺植物品种类型在该地条件下性状的表现 引入到相似条件地区栽培 鉴定它们在当地的适应性和栽培价值 或直接用于生产 或经过驯化 或作为其他育种途径的种质资源材料 三 选择育种 选择育种是利用现有品种或类型在繁殖过程中产生的变异 通过选择 淘汰等手段育成新品种的方法 是一种改良现有品种和创造新品种的简便有效途径 在人类进行杂交育种以前 所有栽培作物的品种 都是通过选择育种这一途径创造出来的 四 重组育种 重组育种又称有性杂交育种 是根据品种选育目标选配亲本 通过人工杂交的手段 把分散在不同亲本上的优良性状组合到杂种之中 对其后代进行培育选择 比较鉴定 获得遗传性状相对稳定 有栽培和利用价值的定型新品种的一种重要育种途径 五 杂种优势育种 园艺植物种 品种或自交系间相互杂交后第一代往往表现出某些优势 如植物变高 叶面积变大 生长势增加 干物质积累增多 开花提早 产量提高 抗逆性增强等 根据这一原理 通过配制强优势杂交组合 利用一代杂交种作为新品种 就是杂种优势育种 又称为杂种优势利用 六 其他育种途径 辐射诱变育种离体培养育种多倍体诱变育种分子育种太空育种 第二节园艺植物的种质资源 一 种质资源及其重要性二 种质资源的类别三 种质资源的搜集 整理 保存 利用 一 种质资源及其重要性 种质是指决定生物遗传性状 并将其信息从亲代传遗传给后代的物质 在遗传学上称为基因 好的种质是育成好品和的前提 种质是客观存在的实体 其表现形实可能是 种 品种 植株 种子 枝条 细胞 DNA竽断等 二 种质资源的类别 本地种质资源外地种质资源野生种质资源人工创造的种质资源 一 本地种质资源 本地种质资源指古老地方品种 或称 农家品种 和当地推广的改良品种 是长期人工选择与自然选择的产物 产量品质等方面符合生产要求 可以直接利用 资源多为复杂群体 其中包含许多变异类型 二 外地种质资源 由外地或外国引入的种质资源包含了遗传的多样性 从中可以筛选一些决定特殊经济性状的种质 并有可能把它转育到需要改良的品种上去 有些外地种质资源 经试验证明能适应本地区栽培 可以直接在本地区推广种植 黄金西葫芦 三 野生种质资源 野生种质资源包括园艺植物的近缘野生植物和有利用价值的各种野生植物 它们是在严酷的自然条件下经长期自然选择所形成的 具有很强的适应性与抗逆性 对于抗性育种具有重要作用 具有观赏价值和食用价值的野生植物是发展园艺生产的重要资源 野茄子托鲁巴姆 四 人工创造的种质资源 人工创造的种质资源是指应用杂交 人工诱变等方法获得的新类型或突变体是选育新品种和进行理论研究的珍贵材料 能够满足生产和消费者对新品种的特殊要求 具有很大的利用价值 不同瓤色的无籽西瓜 三 种质资源的搜集 整理 保存 利用 一 种质资源的调查收集收集是种质资源工作的首要环节 也是此项工作的基础 种质资源的收集一般通过考察和征集两种方式进行 考察是指到农村采集果蔬花卉的地方品种或者到野外采集自然界存在的种质资源 征集是采取访问 通信 交换或收购等方式 向种质资源中心 育种机构或个人索取 二 种质资源的整理 种质资源整理的目的是核对并淘汰重复和错误的材料 给予系统的编号 以便科学管理和有序保存 首先在首次种植观察时鉴别同种异名和同名异种材料 然后按园艺植物种类 征集年代和材料序号等制定统一代码 按代码编号予以保存 三 种质资源的保存与利用 1 种质保存的意义 1 防止流失 2 保存利用 2 保存方法 1 室内保存种用种质资源库保存 2 种植保存设立种质资源圃 对一些果树及无性繁殖植物进行研究利用 3 试管保存利用组织培养技术保存种质的一种方法 4 利用保存把一些种质育成新品种或中间材料进行保存 5 基因文库保存 国家农业部第一批果树资源圃 1980年 第三节园艺植物的引种 一 引种的概念和意义二 引种的一般规律三 引种技术 一 引种的概念和意义 引种驯化 将一种植物从现有的分布或栽培区域人为地迁移到其他地区种植的过程 从外地引进本地尚未栽培的新的植物种类 类型和品种简单引种 有些植物本身适应性广 以致不改变遗传特性也能适应新的环境条件 或者是原分布区与引入地的自然条件差异较小 或者引入地的环境条件更适合植物的生长 甚至生长更好 这种引种称为 简单引种 驯化引种 有些植物由于本身适应性较窄 或引入地的生态条件与原产地差异太大 植物生长不正常甚至死亡 但是 如果经过精心的栽培管理 或结合杂交 诱变 选择等改良植物的措施 逐步改变遗传性以适应新的环境 使引进的植物正常生长 这类引种称为 驯化引种 现今我们栽培的所有园艺植物 包括果树 蔬菜 花卉等 都是通过引种驯化而来的 当地栽培的品种 要么是从野生植物驯化的 要么是从外地直接引种或驯化的 要么是将引种的 驯化的再经杂交 诱变等育种途径培育的新品种 直接用于生产 经过驯化 作为育种材料 我国大多数果树 蔬菜 花卉品种引自国外 如元帅系 富士系 乔纳金系 嘎拉系苹果 大粒葡萄等果树 黄瓜 西瓜 番茄 茄子 辣椒 甘蓝 马铃薯等蔬菜 引种的一般规律 相同纬度地区之间引种容易成功 光周期相同 纬度天津 里斯本 4 1 9 2 纬度广州 哈瓦那21 4 26 从欧美国家引种要考虑低温可能成为限制因子 南种北引延长生育期 北种南引缩短生育期 二年生草本植物必须感受一定的光周期才能开花结实 因此在不同纬度间引种对生育的影响较大南树北引时 生长季节内日照延长 生长期延长 促进副枝萌生 减少养分积累 妨碍组织的木质化和入冬前保护物质的转化 降低抗寒性北树南引则恰恰相反 由于日照长度变短 促使提早封顶 过早封顶严重缩短了生长期 阻止了正常的生命活动 常因温度湿度较高遭受严重的病虫害侵染 气候生态型相似的地区间引种易成功 园艺植物分为热带植物 喜温植物 耐寒植物 沙生植物 水生植物等几大类型植物都有适宜的气候条件和分布区域 在生长季节中或人工创造的保护地环境中 适合哪种生态型生长发育 引种相应的品种或材料均有望成功 一年生的日照中性植物引种范围常不受限制番茄 菜豆 黄瓜等园艺植物 只要有适宜的温度光照条件均可正常生长发育土壤酸碱度制约部分园艺植物引种茶花 杜鹃喜偏酸性土壤 引种到石灰性土壤地区露地栽培很难成功 引种技术 基本步骤认真分析和选择引入材料通过引种试验少量试引中间繁殖到大面积推广 避免盲目引种 选择引入材料 材料的基本条件经济性状要符合已定的引种目标的要求对当地生态条件的适应可能性 引入地农业气候土壤情况 引入材料对生态条件要求 比较研究 引种材料的收集和编号登记 引种材料的收集实地调查收集 便于查对核实 防止混杂 同时还可做到从品种特性典型且无病虫危害的单株上采集繁殖材料通讯邮寄 登记项目 种类品种名称 学名 俗名等 繁殖材料种类 种子 接穗 插条 苗木等 嫁接苗还应注明砧木名称 材料来源及数量以及收到后采取的处理措施 包括苗木的假植 定植等 收集到的每份材料 只要来源不同和收集时间不同 都要分别编号 并将每份材料的有关资料如植物学性状 经济性状 原产地生态特点等记载说明 分别装入相同编号的档案袋内备查 引种材料的检疫 避免随着引种材料传入病虫害和杂草 从外地区特别是国外引进的材料必须通过严格的检疫对有检疫对象的繁殖材料 应及时加以消毒处理必要时在特设的检疫圃内进行隔离种植 如发现有检疫对象 要采取根除措施 引种试验 试引观察 即少量试引 将引进的材料先进行小面积试种观察 初步鉴定其对本地区生态条件的适应性和生产上的利用价值 多年生 个体大的果树和观赏树木 每一引入材料可种植3 5株 可结合在种质资源圃或品种园内栽植 高接促进其提前开花结果 从而加速对多年生植物引种观察的进程 品种比较试验和区域试验 将试引观察中入选的品种进行品种比较试验 以做出更精确的比较鉴定 品种比较试验中表现优异的再参加区域试验 以确定其适应地区和范围 对于果树等多年生植物 可对试引观察 或高接 中经济性状及适应性表现优良的 也可采取控制数量的生产性中间繁殖 并在这一过程中对适应性作进一步的考察 对引种植物适应能力的要求 应不低于同类型或同用途的本地乡土植物 做出鉴定的适宜时期应依植物种类而异 果树以进入盛果期 观赏植物是能起到观赏效果的时期 栽培性试验和推广 经过品种比较试验和区域试验 或果树等植物的生产性中间繁殖试栽后 其中表现适应性好而经济性状优异的引入品种 可进入较大面积的栽培性试验在进一步了解其种性的基础上做出综合评价 划定其最适宜 适宜和不适宜的发展区域 并制订相应的栽培技术方案 组织推广 第四节新品种选育技术 一 选择育种二 有性杂交育种三 杂种优势利用 一 选择育种 一 选择育种的概念和应用 二 选择标准的制定原则 三 有性繁殖植物的选择育种 四 无性繁殖园艺植物的选择育种 一 选择育种的概念和应用 1 概念利用现有种类 品种的自然变异群体 通过选择的手段而育成新品种的途径叫做选择育种 简称选种 2 应用远在人类开展杂交育种以前 所有作物的品种 都是通过选种途径创造出来的 即使是杂交育种普遍开展以后 选择育种仍然为生产上提供了大量新的品种 1990 1992年 三年间 世界范围新育成的桃68个和李258个品种 其中来自杂交育种的分别占48 和25 通过实生选种育成的分别占22 和35 通过芽变选种育成的分别占6 和17 所以 在未来的园艺植物育种事业中 选择育种仍然是不可忽视的重要育种途径 3 选择育种的特点 对许多园艺植物来说 选择育种具有需时较短 简便易行 见效快的特点 易于推广 选择育种不能有目的 有计划地人工创造变异 所以应用上存在一定的局限性 若与其他育种途径结合起来 效果会更好 二 选择标准的制定原则 1 根据目标性状的主次制定相应选择标准2 目标性状及其标准必须明确具体3 各性状的当选标准要定得适当 1 根据目标性状的主次制定相应选择标准 分清目标性状主次的基础上制定各性状的取舍标准 兼顾多个性状 产量 成熟期 抗病性 必须考虑产品的用途 例如菊花盆栽品种要求株型矮壮 而作为切花品种则要求株高在80cm以上 2 目标性状及其标准必须明确具体 丰产性的选择 多数园艺植物可用单株产量作为比较标准 对于多次采收幼果的黄瓜通常以第一个果实达到采收大小时的重量 单株结果数 早期产果数等作为早熟性 丰产性的株选性状标准 3 各性状的当选标准要定得适当 当选标准定得太高 则入远个体太少 影响对其他性状的选择 致使多数综合性状优良的个体落选定得太低 则入选个体过多 使后期工作量加重 在选择前 应对供选群体性状变异情况先作大致了解 然后根据育种目标 株选方法和计划选留的株数来确定各性状的当选标准 当采用分期分项淘汰法时 前期选择的标准应适当放宽 4 选择的实质与作用基础 遗传变异是选择的基础 无论是自然选择或人工选择 都能使群体内一部分个体产生后代 其余个体因受淘汰而不能产生或较少产生后代 所以 选择的实质就是差别繁殖 选择的本质就是一个群体中不同基因型携带者对后代基因库作出不同的贡献 三 有性繁殖植物的选择育种 1 基本选择法及其综合应用2 园艺植物的授粉习性与常用选择法3 影响选择效果的因素4 有性繁殖植物选择育种的程序 1 混合选择法 从混杂的原始群体中 选取符合要求的优良单株混合采种 下一年播种在同一区域内进行鉴定或繁殖 叫做混合选择法 特点 方法简单 见效快 成本低 便于普遍采用缺点 混合选择法所选单株的种子混合在一起 不能依据后代的表现对每个单株的基因型进行鉴定 不能区分变异性状是否真实遗传 混合选择法一般用于异花授粉植物选优提纯 防止品种混杂退化 以及原种生产过程 一次混合选择法 一次混合选择法是对原始群体进行一次混合选择 当选择的群体表现优于原群体或对照品种时即进入品种预备试验圃 多次混合选择法 多次混合选择法在第一次混合选择的群体中继续进行第二次混合选择 或在以后几代连续进行混合选择 直至产量比较稳定 性状表现比较一致并胜过对照品种为止 单株选择法 从原始群体中选择优良单株或单果 分别采种 分别播种每一单株的种子播种一小区 每小区的植株是一个单株的后代 称之为株系比较株系的优劣 鉴定入选单株 这种方法叫单株选择法 单株选择法的优缺点及应用 优点 单株选择法可以根据株系的表现鉴定基因型 通过单独繁殖 能迅速地使性状达到高度一致 缺点 单株选择法技术复杂 需要专设实验地应用 对于自花授粉植物现有品种提纯和原种生产 只进行一次单株选择即可 对于异花授粉植物和人工杂交育种产生的杂种后代 需要进行多次单株选择 一次单株选择法 一次单株选择法单株选择只进行一次 在株系圃内不再进行单株选择 叫做一次单株选择法 通常隔一定株系种植一个小区的对照品种 株系圃通常设二次重复 根据各株系的表现淘汰不良株系 从当选株系内选择优良植株混合采种 然后参加品种预备试验 一次单株先择法 图 多次单选择法 多次单株选择法在第一次株系圃选留的株系内 继续选择优株分别编号 采种 播种成第二次株系圃 比较株系的优劣 如此反复进行 实践中究竟进行几次单株选择 主要根据株系内株间的一致性程度而定 多次单株选择法 图 两种基本选择法比较 优点 混合选择法简单易行 不需要很多土地 劳力及设备就能迅速从混杂原始群体中分离出优良类型 便于普遍采用 一次就可以选出大量植株 获得大量种子 因此能迅速应用于生产异花授粉植物可以任其自由授粉 不会因近亲繁殖而产生生活力衰退 单株选择法可根据当选植株后代 株系 的表现对当选植株进行遗传性优劣鉴定 消除环境影响 选择效率较高由于株系间设有隔离 可加速性状的纯合与稳定 增强株系后代群体的一致性同时多次单株选择可定向累积变异 因此有可能选出超过原始群体内最优良单株的新品种 两种基本选择法比较 缺点 混合选择法由于所选各单株种子混合在一起 不能进行后代鉴定 因此 选择效果不如单株选择法 单株选择法单株选择法技术比较复杂 需专设实验圃地 小区占地多 对异花授粉植物需进行隔离 成本较高 同时对异花授粉植物多代近亲交配易引起后代生活力衰退 此外 单株选择一次所留种子数量有限 难以迅速应用于生产 两种基本选择法的综合运用 单株一混合选择法选种程序是先进行一次单株选择 在株系圃内先淘汰不良株系 再在选留的株系内淘汰不良植株 然后使选留的植株自由授粉 混合采种 以后再进行一代或多代混合选择 优点 先经过一次单株后代的株系比较 可以根据遗传性淘汰不良的株系 以后进行混合选择 不致出现生活力退化 并且从第二代起每代都可以生产大量种子 缺点 选优纯化的效果不及多次单株选择法 混合一单株选择法先进行几代混合选择之后 再进行一次单株选择 这种选择法的优缺点与前一种方法大致相似 适合于株间有较明显差异的原始群体母系选择法对所选的植株不进行隔离 所以又称为无隔离系谱选择法 优点就是无需隔离 较为简便 生活力不易退化 缺点是选优选纯的速度较慢 集团选择法 这是介于单株选择和混合选择之间的一种选择方法 根据不同的特性 如植株高矮 果实形状 颜色 成熟期等 把性状相似的优株归并成几个集团 将从不同集团收获的种子分别播种在各个小区内 以便集团间以及与对照品种进行比较鉴定 从而选出优良集团 在选择过程中集团内可自由授粉 集团间要防止杂交 优点是简单易行 易为群众掌握 后代生活力不易衰退 集团内性状一致性提高比混合选择快 缺点是集团间需进行隔离 只能根据表现型来鉴别株间的优劣差异 选择提高比单株选择慢 2 选择育种的一般程序 1 原始材料圃 2 株系圃或选择圃 3 品比预备试验圃 4 品种比较试验圃 5 生产试验和区域试验 1 原始材料圃 将各种原始材料种植在代表本地区气候条件的环境中 并设置对照 从原始材料中选择出优良单株留种 供株系比较 当地类型的选种往往直接在生产田中留意选择 通常不需专门设置的原始材料圃 2 株系圃或选择圃 种植从原始材料圃或从当地大面积生产的品种里选出优良株系 或优良群体的混合选择留种后代 进行有目的的比较鉴定 选择 从中选出优良株系或群体供品种比较试验圃进行比较选择用 每个株系或混选后代种一个小区 设对照 二次重复 株系比较进行的时间长短决定于当选植株后代群体一致性 当群体稳定一致时 即可进行品比预备试验 3 品比预备试验圃 任务是对株系比较选出的优良株系或混选系 进一步鉴定一致性 继续淘汰一部分经济性状表现较差的株系或混选系 以及对当选的系统扩大繁殖 以保证播种量较大的品种比较试验所需 预试时间一般为一年 4 品种比较试验圃 对在品比预备试验或在株系比较中选出的优良株系或混选系后代 进行全面比较鉴定 同时了解它们的生长发育习 最后选出在产量 品质 熟性 以及其它经济性状等方面都比对照品种更优良的一个或几个新品系 五 生产试验和区域试验 大田生产上种植从品种比较试验入选的优良品系 直接接受生产者和消费者对新选品系的评判 选择出适于当地生产消费的新品种 四 无性繁殖园艺植物的选择育种 1 芽变选种2 营养系微突变选种3 实生选种 1 芽变选种 1 芽变和芽变选种的概念芽变 sport 来源于体细胞中自然发生的遗传物质变异 芽变总是以枝变的形式出现 这种变异的枝芽有时在被人们发现前 已被无意识地用于无性繁殖 当长成新的植株时才被首次发现的这种变异植株称之为株变 芽变选种是指对由芽变发生的变异进行选择 从而育成新品种的选择育种法 2 彷徨变异 饰变 在园艺植物的营养系品种内 除由遗传物质变异而发生芽变外 还普遍存在着由种种环境因素造成的不能遗传的彷徨变异 又称饰变 芽变选种的一个重要问题就是正确区分这两类变异 选出真正的优良芽变 3 芽变的特点 芽变的嵌合性体细胞突变最初仅发生于个别细胞 就发生突变的个体 器官或组织来说 它只是由突变和未突变细胞组成的嵌合体 chimera 只有在细胞分裂 发育过程中异型细胞间的竞争和选择的作用下才能转化成突变芽 枝 植株和株系 芽变的多样性 包括突变部位的多样性 突变可发生于根 茎 叶 花 果各器官的各个部位 突变性状的多样性包括根 茎 叶 花 果所有形态 解剖和生理生化特性 从主基因控制的明显的变异到微效多基因控制的不易觉察到的变异 突变类型的多样性包括染色体数目和结构的变异 其中经常发生的是多倍性芽变 胞质基因突变如雄性不育和叶绿素合成障碍型芽变以及大量频繁发生的核基因突变 一年生枝节间长短不同 2 育种目标及选择标准 芽变选种通常是以原有优良品种为对象 在保持原品种优良性状的基础上 通过选择而修缮其个别缺点 所以育种目标针对性较强 目标确定之后 应制定相应的选种标准 3 芽变选种的程序和方法 初选 发掘优良变异采取座谈访问 群众选报 专业普查等多种形式 将专业选种工作与群众性选种活动结合起来 选种时期 除在整个生长发育期都应进行细微观察选择外 应着重抓住目标性状最易发现的时期 例如 对观花植物的芽变选种 应着重在开花期 以果实性状变异为目标的 主要在果实采收期进行 而选择早熟变异则应在采收前2周开始 以抗性为选种目标时 应着重抓住灾害发生之后的时期 分析变异 筛除饰变 变异的性质如属于典型的质量性状 一般可断定是芽变 变异体发生范围如是不同立地 不同技术的多株变异 即可排除环境和技术的影响 对于枝变 如明显是一个扇形嵌合体 可肯定是芽变 变异的方向 凡是与环境的变化不一致 如树冠下部或内膛处发现果实浓红色变异 很可能是芽变 变异性状经不同年份的环境变化而表现稳定 可判断是芽变 性状的变异程度超出基因型的反应规范之外 可能是芽变 鉴定圃 是用于对变异性状虽十分优良 但仍不能肯定其为芽变的个体 与其原品种类型进行比较 为深入鉴定变异性状及其稳定性提供依据 同时也可为扩大繁殖提供材料来源 鉴定圃可采用高接或移植的形式 对个体大 进入结果期迟的果树等园艺植物 以采用高接鉴定圃为宜 对于一些树体较小 通常采用扦插 分株等方法繁殖的园艺植物 可采用移植鉴定圃 将变异体的无性繁殖后代与原品种类型栽植于同一圃内 进行比较鉴定 复选圃 是对芽变系进行全面而精确鉴定的场所 复选圃除进行芽变系与原品种间的比较鉴定外 同时也进行芽变系之间的比较鉴定 为繁殖推广提供可靠依据复选圃地的土壤地势要力求一致 每系不少于10株 在圃内采用单行小区 每行5株 重复2次 株行距可根据各种植物的株型大小而定 按品系或单株 每系10株以内 建立档案 进行连续3年以上 对于果树或观花植物是指进入结果或开花以后 对比观察记载 根据鉴评结果 由负责选种单位写出复选报告 将最优秀的品系定为复选入选品系 提交上级部门参加决选 决选 选种单位对复选合格品系提出复选报告后 由主管部门组织有关人员进行决选评审 经过评审 确认在生产上有前途的品系 可由选种单位予以命名 由组织决选的主管部门作为新品种予以推荐公布 选种单位在发表新品种时 应提供该品种的详细说明书 2 实生选种 园艺植物的有些种类 各地因生产栽培习惯不同 常分别采用营养繁殖或种子繁殖 通常将种子繁殖称为实生繁殖 对实生繁殖群体进行选择 从中选出优良个体并建成营养系品种 或改进继续实生繁殖时对下一代的群体遗传组成 均称为实生选择育种 简称实生选种 1 实生选种的特点与意义 与营养系相比 实生群体常具有变异普遍 变异性状多而且变异幅度大的特点 在选育新品种方面有很大潜力 由于其变异类型是在当地条件下形成 一般说来它们对当地环境具有较好的适应能力 选出的新类型易于在当地推广 投资少而收效快 2 实生选种的程序和方法 原有实生群体的实生选种报种和预选 明确标准 群众报种 专业人员筛选 初选 由专业人员对预选树采集样品进行室内调查记载及资料整理分析 再经连续2 3年对预选树进行产量 品质 抗性等的复核鉴定 将其中表现优异而稳定的入选为初选优树 新建群体的实生选种 无性繁殖植物因基因型具有杂合性 即使自交后代也会出现复杂分离 利用这一遗传特点 凡能结籽的无性繁殖园艺植物 可对其有性后代通过单株选择法而获得优株 再采用无性繁殖而建成营养系品种 二 有性杂交育种 一 有性杂交育种的概念 二 杂交方式 三 亲本的选择和选取配 四 杂交技术 五 杂交后代的处理 一 有性杂交育种的概念 通过人工杂交 把分散于不同亲本上的优良性状组合到杂种中 对其后代进行多代培育选择 获得基因型纯合或接近纯合的新品种的育种途径 二 杂交方式 1 两亲杂交 两亲杂交是指参加杂交的原始亲本只有两个2 多亲杂交 参加杂交的亲本为3或3个以上的杂交叫多亲杂交又称复合杂交或复交 1 两亲杂交 1 单交 singlecross 单交又叫成对杂交 A B示A为母本 B为父本 单交有正反交之分 正反交是相对而言的 如A B叫正交 则B A为反交 2 回交杂种一代与亲本之一进行交配称为回交 2 多亲杂交 1 三交用两个亲本先进行一次杂交 其杂种后代再与另一亲本杂交称为三交 A B F1 C F1 2 合成杂交参加杂交的亲本先两两配成单交杂种 然后将两个单交杂种杂交 若目标性状是隐性性状 应把单交杂种自交 从分离的F2中选出综合性状优良且含目标性状的个体进行不同F2之间的杂交 3 多亲复合杂交 多亲杂交与两亲杂交相比 最大的优点是将分散于多数亲本上的优良性状综合于杂种中 丰富了杂种的遗传基础 增加了变异类型 为选育出适应性强 综合经济性状优良的品种 提供了更多的机会 冀蜜1号 多亲杂交实例 河北农业大学园艺系采用多元复合杂交育成 三 杂交亲本的选择与选配 亲本选择的意义根据育种目标 选用亲本是杂种后代性状形成的基础 亲本选用得如何直接影响到杂交育种的效果 如果亲本选得不好 则降低育种效率 或难以实现预期目标 因此 必须认真选择最符合要求的原始材料作亲本 亲本选择原则 从大量种质资源中精选亲本尽可能选用优良性状多的种质材料作亲本明确目标性状 突出重点重视选用地方品种先考虑数量性状优先考虑用具稀有可贵性状的材料作亲本 亲本的选配 亲本的选配是指从入选的亲本中选用哪些亲本配组杂交 多亲杂交时 应确定采取三交 复合杂交还是合成杂交 合成杂交时 应确定哪两个亲本先配成单交种 然后再用它们配组杂交 亲本选配得当 可以提高育种效率 亲本选配的原则 亲本性状互补地理起源远 生态型差异大用经济性状优良 遗传差异大的亲本配组以具有较多优良性状的亲本作母本繁殖器官的能育性和结实性开花期 亲本性状互补 性状互补是指父本或母本的缺点能被另一方的优点弥补 配组亲本双方可以有共同的优点 而且愈多愈好 但不允许有共同的缺点 特别是难以改进的缺点 亲本性状互补 后代并非完全表现优亲的性状 数量性状 杂种往往难以超过大值亲本 优亲 甚至连中亲值都达不到 如小果 抗病的番茄与大果不抗病的番茄杂交 杂种一代的果实重量多接近于双亲的几何平均值 而不是算术平均值 因此要选育大果抗病的品种 必须避免选用小果亲本 地理起源远 生态型差异大 近年来国内在甜瓜育种中 利用大陆性气候生态群和东亚生态群的品种间杂交育成了一批优质 高产 抗病 适应性广的新品种 使厚皮甜瓜的栽培区由传统的大西北东移到华北各地 用经济性状优良遗传差异大的亲本配组 在一定的范围内 亲本间的遗传差异愈大 后代中分离出的变异类型愈多 选出理想类型的机会愈大 以具有较多优良性状的亲本作母本 为了使胞质基因控制的有用性状也得到充分利用 一般应以具有较多优良性状的亲本作母本 只具少数特殊优良性状的材料作父本 在实际育种工作中 用栽培品种与野生类型杂交时 一般用栽培品种作母本 外地品种与本地品种杂交时 一般用本地品种作母本 繁殖器官的能育性和结实性用雌性器官发育正常和结实性好的材料作母本 用雄性器官发育正常 花粉量多的材料作父本 开花期如果两个亲本的花期不遇 则用开花晚的材料做母本 开花早的材料做父本 因为花粉可在适当的条件下贮藏一段时间 等到晚开花亲本开花后授粉 四 杂交技术 杂交前的准备调节开花期使父母本花期相遇去雄和隔离花粉的制备授粉 标记和登录授粉后的管理 杂交前的准备 制定详细的杂交工作计划 杂交组合数具体的杂交组合 是否进行正反交等 每个杂交组合杂交株数每株杂交的花数等 亲本花期的调节 调节播种期植株调整温度 光照处理采用适当的栽培管理措施植物生长调节剂处理切枝贮藏 切枝水培 去雄 去雄是除去隔离范围的花粉来源 包括雄株 雄花和雄蕊对于两性花 除严格自交不亲和和雄性不育材料外 在花药开裂前必须去雄 包括去除雄蕊或杀死隔离范围内的花粉去雄时间因植物种类而异 除闭花受精植物 如菜豆和豌豆应在开花前3 5天去雄 外 一般都在开花前24 48h去雄 去雄方法因植物种类不同而不同 一般用镊子先将花瓣或花冠苞片剥开 然后用镊子将花丝一根一根地夹断去掉 去雄和隔离 隔离隔离的目的是防止外源花粉的混入 父本和母本都需要隔离 硫酸纸袋或纱网或尼龙网进行器械隔离 塑料夹将花冠夹住或用细铁丝将花冠束住 可用废纸做成比即将开花的花蕾稍大的纸筒花枝太纤细的材料 如苦瓜和凤仙等最好用网室隔离 花粉的制备 通常在授粉前一天摘取次日将开放的花蕾 带回室内 挑取花药置于培养皿内 在室温和干燥条件下 经过一定时间 花药会自然开裂 将散出的花粉收集于小瓶中 贴上标签 注明品种 尽快置于盛有氯化钙或变色硅胶的干燥器内 放在低温 0 5 黑暗和干燥条件下贮藏不同种类的贮藏期限和贮藏条件不同收集花粉据不同种类有多种方法 甘蓝花 杏败育花 杏正常花 花粉生活力的检验 形态检验法 在显微镜下观察 一般畸形 皱缩的花粉无生活力 化学试剂染色检验法 用过氧化氢 联苯胶和 荼酚染色后 花粉呈蓝色 红色或紫红色者表示有生活力 不变色者无生活力 此外还可用I KI2 中性红和氯化三苯基四氮唑染色检验 培养基发芽检验法 采用悬滴法将花粉以适当的密度撒播或条播在5 15 蔗糖和1 琼脂的固体培养基上 悬盖于事先制好的保湿小室玻璃环内 在20 25 下 经数小时至24h 因作物而异 便可开始检查花粉生活力 授粉花柱压片镜检 授粉后18 24h取授粉花柱压片直接在显微镜下检查花粉萌发情况 授粉 标记和登录 授粉是将花粉传播到柱头上的操作过程 少量授粉可直接将正在散粉的父本雄蕊碰触母本柱头 也可用镊子挑取花粉直接涂抹到母本柱头上授粉量大或用专门贮备的花粉授粉 则需要授粉工具 授粉工具包括橡皮头 海绵头 毛笔 蜂棒等 授粉要在雌蕊生活力最强的时期 父本花粉最发了也是最强的时期 可提高结实率 一般在开花当天生活力最强 有的植物适宜期极短 标记 为了防止收获杂交种子时发生差错 对套袋授粉的花枝必须挂牌标记 标记牌上标明父母本及其株号 授粉花数和授粉日期 以便以后核对 登录 除对杂交组合 花数 日期等有关杂交的情况进行挂牌标记外 还应该登记在记录本上 以供以后分析总结 同时 也可防止遗漏 授粉后的管理 为防止套袋不严 脱落或破损 保证结果准确可靠 杂交后的头几天内应注意检查 以便及时采取补救措施雌蕊有效期过后 应及时摘袋 加强母本种株的管理 如提供良好的肥水条件 及时摘除没有杂交的花果等 保证杂交果实发育良好对易倒伏的种株 还应该在种株旁插竹竿 将种株扎缚在竹竿上注意防治病虫害 鸟害和鼠害等 五 杂种后代的处理 系谱法混合 单株选择法单子传代法 杂种的选择 系谱法 V 杂种一代 F1 分别按杂交组合播种 每组合种植约几十株 两边种植母本和父本 以便鉴别假杂种和鉴定性状的遗传表现 在F1代一般不作严格的选择 只是淘汰假杂种和个别显著不良的植株 组合内FI植株间不隔离 但应与父母本和其它材料隔离 以组合为单位混收种子 多亲杂交和异花授粉植物品种间杂交F1的处理同自花授粉植物单交种的F2 在优良组合内就开始进行单株选择 杂种二代 F2 将从F1单株上收获的种子分区播种 F2是性状强烈分离的世代 种植的株数要多 才能使每一种基因型都有表现的机会 一般都要求种植1000株以上 株行距很大的植株如西瓜 冬瓜等园艺植物的F2群体可适当减少重点针对质量性状进行选择 因为数量性状易受环境的影响 必须根据有重复的群体的表现才能较准确地选择 杂种三代 F3 每个株系 一个F2单株的后代 种一个小区 按顺序排列 每小区种植30 50株 每隔5 10个小区设一个对照小区 F3的选择仍以质量性状选择为主 并开始对数量性状尤其是遗传力较大的数量性状进行选择 首先比较株系间的优劣 在当选的株系中选择优良单株 当选的优良单株应自交留种 F3入选的系统 株系 应多一些 每个当选系统选留的单株可以少一些 每系统入选6 10株 以防优良系统漏选 杂种四代 F4 F3入选优良单株的后代 株系 种一个小区 每小区种植30 100株 因植物种类而异 重复2 3次 随机排列 在F4应首先比较系统群的优劣 在当选系统群内 选择优良系统 再从当选系统中选择优良单株 F4是对质量性状和数量性状选择并重的世代 因此 必须有重复 凡对数量性状进行选择都应有重复 而且小区内种植的株数也要多于F3 F4可能开始较多出现稳定的系统 对稳定的系统 可系统内自由授粉留种 系统间隔离 下一代升级鉴定 混合 单株选择法 前期进行混合选择 最后实行一次单株选择 前期进行混合选择 最后实行一次单株选择 这种方法适合于株行距比较小的自花授粉植物 从F1开始分组合 甚至不分组合 混合播种 一直到F4或F5 一种植物的一个育种计划种植3000 5000株在F4或F5代以前只针对质量性状和遗传力大的性状进行混合选择 有时甚至在此之前不进行选择 到F4或F5进行一次单株选择 入选的株数为200 500株