观赏植物抗性育种综述.doc

观赏植物抗性育种一、前言植物抗性研究已有130多年历史，观赏植物和其他作物相比在栽培方式、栽培周期等方面有较大差别，要求周年生产全年供应，且生产地和原产地基本不一致，因此发生各种病虫害和不适环境造成伤害的可能性相对较大，而仅仅依靠防治措施不但无法保证产品的质量和良好的效果，而且会对环境造成污染和提高生产成本。观赏植物被视为流动性最大的一类植物，在人为作用下，从一个地区转移到另一个环境相差迥异的地区。由于不同地区气候条件的差异，观赏植物的适应性受到很大考验，而抗性育种是提高其抗耐性、适应性的最重要和有效的手段之一(滕年军等，2002)。二、课题研究的进展及现状抗逆性育种（breeding for stress resistance )，就是充分利用林木抗逆性的遗传变异，通过一定的育种途径，选育出对某种不良环境具有抗性或耐性的群体和个体，应用于生产，这一过程可称为抗逆性育种。逆境主要有生物逆境（如病虫害、杂草等）和非生物逆境（如温度、水分、矿物质胁迫等）。目前采用的抗性育种手段有常规抗性育种（如杂交育种等）和抗性基因工程。常规抗性育种，在抗性新品种选育中作出了很大贡献，但存在育种时间长、难以引入亲缘性较远种的优良种质，难以定向单一地引入某一优良性状等方面的缺陷。转基因技术就可以克服这些缺点，与常规育种相比更具有目的性、预见性和可控性。（一）杂交育种杂交育种是传统的经典的方法, 是国内外创造观赏植物新品种、新类型的基本途径。我国通过人工杂交已育成荷花、碗莲、梅花、紫斑牡丹等新品种等。杂交育种还可以大大加快新品种形成的速度, 如蔷薇属原来全世界约有150种, 通过多次转基因技术种间杂交而育成的现代月季已有2万多个品种,在丰富园林景观中起了极其重要的作用。（1）由于植物生理习性及育种目标的差异，抗性育种的侧重点也不同，目前抗性育种主要集中在抗病性、抗虫性、抗寒性、抗旱性等方面。如2O世纪初，俄罗斯利用西伯利亚生长的百合如毛百合，山丹所具有的抗寒性状，培育抗寒品种，得到了大量耐低温、观赏性好的百合新品种；将毛百合与麝香百合( Lilium longiflorum) 杂交产生的部分子代个体具有与毛百合相同的抗性，实现了抗镰刀菌育种的目标；刘延杰等以龙香、矮香为亲本杂交育成丰产、抗寒的新品种梨早香水；张书芬等培育出高产优质油菜三系杂交种豫油5号,具有优质、高产、抗寒、抗病等特点。（2）关于亲本的选择。选择亲本是进行育种的第一步，也是最重要的一步，因此在育种中首先要明确对新品种性状需求。根据杂种优势，利用亲本性状互补的原则，尽量选配满足育种目标性状、生物学特性变化幅度大、生态学特性差异显著的父母本进行杂交, 培育适应型杂种优势, 使杂种在适应环境能力上优于双亲, 提高对不良环境的抵抗力或忍耐力, 增强抗病性, 充分利用F1 的杂种优势, 然后采用营养繁殖法保持杂种后代的稳定性。如在秋海棠抗性育种中，选择抗病亲本与具观赏性的易感病亲本杂交, F1 自交两代使抗病性状纯合稳定, 获得具观赏性、抗病的类型。连续回交将抗病性转移到具可看性而易感病的亲本中, 培育出目的新品种。（3）杂交育种的方法。杂交育种可选择近缘杂交和远缘杂交。在远缘杂交种可以采用切割柱头授粉、蒙导花粉授粉、热处理或激素处理授粉来克服受精前障碍。切割柱头授粉是现代育种中使用最广泛的一种杂交方法。在母本开花前，把母本花柱切除或截短，授父本花粉于柱头或花柱切口处，使父本花粉可以更容易地到达子房，提高授精成功率。（二）抗性基因工程通过分子手段，导入控制某种( 些) 性状的基因而扩大其基因库,可以定向修饰观赏植物的某个性状而不改变其原有性状, 因此可在保持原有性状的基础上,改变观赏植物的花色, 甚至创造该物种所不具有的花色。在较短时期内培育出稳定遗传的新品种、新类型。近年来, 分子育种一直为观赏植物育种的研究热点, 并在花型、花色、株型、花香、抗逆性和采后保鲜方面取得了重大进展。花卉抗性基因工程包括抗冻、抗病毒、抗虫、抗病菌、抗旱、抗盐碱、抗除草剂基因工程等诸方面。如美国学者Thomashow 发现调节蛋白( 如各种反式作用因子等) 在与低温反应有关的基因表达调控中起着重要作用。将转录因子GBF1 基因导入拟南芥,转录因子GBF(C-重复序列结合因子)与COR 基因中的C-重复序列识别结合, CBF1能够作为COR 蛋白( 低温调节蛋白)表达的开关,诱导了一系列COR 蛋白的表达, 使未经过低温驯化的植株就有很高的抗冻力。国内一些研究机构已着手将CBF1 基因导入重要的经济作物和名贵花卉。Bt基因在花卉中的转化成功,使花卉增强了对鳞翅目害虫幼虫及食草害虫的抗性. 利用抗病基因进行分子育种,配体-受体模型阐明了植物抗病分子的机制。在抗病毒育种方面，Lipsky 等将黄瓜花叶病毒基因导入麝香百合愈伤组织获得了转基因再生植株，这也证明通过转基因方式进行百合抗病毒育种可行。三、总结杂交育种是植物育种中最主要的方法。通过杂交，不但可以综合双亲的优良性状，还有可能出现新的性状，也可以将野生品种中的抗性与适应性状传输到栽培品种中，通过对其后代的选择，可获得理想的新品种。与其他育种方法相比较，杂交育种可以同时聚合较多的优良性状，能按照生产的要求创造新的类型，能更好地发挥人的主观能动性。且育种手段较简单，设备要求不高，容易实施，因而成为植物育种中应用最广泛和卓有成效的育种方法。但也存在一定的局限性，主要表现在：人工杂交是建立在染色体基础上的方法，目标性状基因位点附近的许多基因都会在减数分裂过程中与目标性状紧密连锁，如果包括不良性状，则在获得目标性状的同时，不可避免地得到不利的性状；在杂种优势育种的过程中，很难得到显性纯合的亲本；在抗性杂交育种中，必须经过不断的回交，是一个费时费力的过程，而且出现的性状不是人为可以控制，有较大的不确定性；远缘杂交不亲和性，使得杂交有一定局限性。而转基因育种具有传统育种无法比拟的优越性，主要表现在：打破观赏植物物种之间的生殖隔离障碍，给物种带来了全新的基因资源，目的基因可以来自植物、动物和微生物，甚至来自于人工合成的基因在分子水平上研究目的基因的分离、转移、增殖和表达，提高了育种研究的精确性；定向地改变观赏植物的性状，使育种更具有目的性和可预测性；高新技术的应用不仅改良了品种的性状，还缩短了育种时间。转基因技术在国内的应用尚不成熟，也存在各种弊端：抗性基因的抗谱较窄和可利用抗性基因较少。一些抗性基因在某些植物中表现出较好的抗性，但在转入其它一些植物时，往往存在抗性范围窄、抗性不强等问题，例如转移的各种胰蛋白酶抑制剂基因在转化植株中表达量不够等，这很大程度限制了转基因植物的应用；生态安全性问题。观赏植物由于其大多可进行无性繁殖，生活力强健，与农作物相比更容易从人为控制栽培状态转化为自然繁衍、近野生状态，这样发生基因漂移或逃逸的可能性更大。抗虫、抗病、抗除草剂等抗性基因被其他植物俘获之后，这类植物的抗逆境能力将大大增强，其对环境的适应性和生存竞争能力也将大大提高，这将严重威胁同种植物及其近缘植物的遗传多样性。要充分利用杂交育种的优势结合分子手段，获得新的优良杂交后代，同时运用组织培养技术、栽培管理措施，保持后代的优良性状。参考文献1、黄济明. 百合远缘杂种麝兰的育成. 上海农业学报, 1985, 1( 1) : 84 872、 黄济明. 采用切割花柱和幼胚离体培养方法培育百合种间远缘杂交种.种子, 1983( 3) : 24 273、黄济明,赵晓艺,张国民等. 玫红百合为亲本育成百合中间杂种.园艺学报, 1990, 17( 2) : 153 1564、黄济明. 百合的组织培养和试管内诱发多倍体实验. 园艺学报,1983, 10( 2) : 125 1285、龙雅宜, 张金政,张兰年编著.百合球根花卉之王.北京:金盾出版社, 19996、杨利平, 张晶, 孙晓玉编著. 高寒地区百合的栽培与繁育. 哈尔滨:东北林业大学出版社, 20017、杨利平，刘桂芳，张彦妮编著.百合抗性品系的培育.东北林业大学学报，20038、华智锐，李小玲编著.百合的抗性生理及抗性育种研究.陕西农业科学报，20099、王凤兰，周厚高，黄玉源等4个新铁炮百合品系幼苗的抗热指标测定J仲恺农业技术学院学报，2003，16(2)：384210、高志民，李雪平，李岚，蔡春菊，王进，潘会堂编著. 分子生物学技术在观赏植物上的应用.世界林业研究，2005 18卷2期11、Wiejacha K, Pluta S, Golis A, Orlik ows ka T . 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