园艺作物品种改良.ppt

1,7 园艺作物品种改良,2,一、品种的概念和良种的作用,1、种与品种的概念 种是生物学基本单位，是自然选择形成的。有三个特点：1)具有一定的形态及生理遗传特征；2)有一定的自然分布区域；3)不同种间不能交配或不能交配产生有生殖能力的后代。品种是人类在一定的生态和经济条件下，根据自己的需要而创造的栽培种植的一个群体，具有相对稳定的遗传性。品种是人工选择和培育的结果。,3,2、种与品种的区别：1)种是自然选择形成的，而品种是人工选择形成；2)种的遗传性不稳定，而品种的遗传性稳定；3)种不具有时空性，而品种有很强的时空性。,3、优良品种的作用 1)优良品种一般都具有较大的丰产潜力和抗逆力；2)在提高产品质量方面，良种的作用也十分显著；3)优良品种在增强抗病力和抗逆性方面效果特别显著；4)现代化商品园艺作物的生产，对品种质量要求更为严格，如保护地栽培、产品加工，就需专用品种。,4,二、我国园艺作物育种工作的发展和主要成就 1、普遍地开展了资源调查和地方品种整理工作；2、广泛地进行了园艺作物引种工作；3、新品种选育和杂种优势利用研究成效显著；4、育种理论和育种方法的研究也取得了一定成效；5、以常规技术和生物技术相结合育种为主体。,5,三、国际园艺作物育种工作的发展趋势,1、突出新的育种目标；2、重视种质资源研究；3、重视育种新途径新方法的研究；4、实行多学科协作配合的综合育种；5、以常规技术为主，并积极和生物技术相结合。,6,四、育种目标 包括生物学的目标和经济学的目标。生物学的育种目标，就是在一定时间、环境和技术条件下，作物通过改良后所应具备的优良特性，如高产、优质等；经济学的目标，则指作物经改良后所达到的经济效益。生物学目标通常是经济学目标的基础。,7,1、产量：生物产量与经济产量 2、品质：感官、化学、机械、物理等方面。3、抗病虫害 4、其他目标：1)抗逆性与适应性2)适于保护地栽培 3)适于机械化栽培,8,7.1 种质资源,9,一、种质资源的定义及类别,1.种质（germplasm）指决定生物性状遗传性（种性），并将其遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质，也称为基因。,10,3.种质库（germplasm pool）指以种为单位的群体内的全部遗传物质，它有许多个体的不同基因所组成。又称基因库。,2.种质资源（germplasm resource）植物种质资源（plant germplasm resourse）：凡携带有不同种质（基因）的各种栽培植物及其近缘种和野生种。,11,4.植物种质资源的作用种质资源是地球生命的基础。是人类赖以生存和发展的基础，是最为宝贵的自然财富。是利用和改良生物的物质基础，是育种的原始材料及生命科学研究的基础材料。提供各种工业原料、医药品，在娱乐、旅游业中也起着重要作用。拥有种质资源的数量和质量，以及对其研究的程度是决定育种效果的重要条件，也是衡量一个国家或研究单位育种水平的重要标志。,12,5、种质资源的类别及其特点,本地品种资源外地品种资源 野生植物资源人工创造的种质资源,13,二、种质资源的收集、保存与利用,1.种质资源的收集1)、收集种质资源的原则与范围种质资源收集原则是应该尽可能地广泛收集。包括：目前正在栽培的品种，尤其是那些濒临绝种的珍稀地方品种；过去栽培但现在生产上已淘汰的品种；栽培作物的近缘野生种；特殊的遗传种质，如突变体，育种系，纯合自交系，无缘杂交的中间类型；对人类可能有利用价值的野生物种。,14,国家一级 主要负担着重要种质资源的收集、保存工作及与外国的交换和大规模的考察收集工作。省一级 主要负责对本地区种质资源的收集与保存工作。育种机构一级 根据本单位负担的育种任务与目标，收集与本课题有关的种质资源。,我国目前种质资源工作机构的现状，大体可分为三个不同的层次：,15,2)、种质资源收集的方法 一般是通过征集和考察。对地方品种或新育种成的品种主要是向生产单位或育种单位征集；野生或半野生种则主要通过实地考察；国外资源一般是通过出国考察或对外交换等途径。注意的问题：不要遗漏收集对象的品种类型。在收集种质资源时要尽可能保持每份材料内最大可能的遗传变异度。现场观察收集时，必须有比较全面而明确的记录。,16,3)、种质资源的登记,采用护照数据记录法，包括：采集日期、地点、采集人、生长环境、植株性状等。需要的记录的还有：入库日期、发芽率、净度、种子数、含水量、下次测定日期、发芽方法。,17,2.种质资源的保存,实质上指的是保存那些携带种质的植物体。基本的保存方法有以下五种：就地保存；种子保存；植物园保存；基因文库保存；试管保存。,18,国家种质库,19,3、种质资源的研究 种质资源的研究一般包括以下几个方面：一般特征、特征的观察和鉴定。性状遗传规律研究。分类学及亲缘关系的研究。种质分析与标记。,20,4、种质资源的利用直接利用：对本地环境适应性表现好的材料。间接利用：对性状表现混杂的材料。潜在利用：对本地环境适应性较差的材料。,21,7.2 引种,一、引种的概念与意义1、引种的概念 就是将一种植物从现有的分布区域或栽培区域人为地迁移到其他原来没有分布的地区种植的过程。引种的类型：简单引种：驯化引种：,22,2.引种的意义 所需时间短，见效快，节省人力物力，是一种最经济地丰富本地植物种类的育种方法。引种可为各种育种途径提供丰富的种质资源。,23,World China的引种,悬铃木,24,China,以上来自日本,来自北美:广玉兰 池杉 刺槐,鸡爪槭,日本晚樱,日本五针松,龙柏,World,25,China World,银杏,月季,金钱松,珙桐,连翘,牡丹,银杏,26,二、引种的理论基础,1.引种的遗传学基础:引种是品种在其遗传性适应范围内的迁移。不同植物种类，其适应范围相差很大，同一植物种类的不同品种间在适应性上也存在差异。2.引种的生态学原理：气候相似论：要求综合生态条件的相似性。主导生态因子：就是植物生长的限制因子。生态历史分析法,27,三、引种地区和引入材料的选择,1)、不同地理位置与引种的关系 一般从气候条件相似的地区去引种容易成功。常同纬度或相近纬度间引种较易适应。不同纬度日照时数不同 例如北方洋葱引种到南方种植，往往地上部徒长，鳞茎发育不良。不同纬度温度高低不同 越冬菠菜南种北引往往失败。不同纬度降雨量多少不同 例如甜瓜从新疆、甘肃等地引入辽宁的，都不及从华东引入的能适应。,28,2)、不同生态环境、生态类型与引种的关系 生态型是通过长期的自然选择和人工选择，形成与该地区生态环境及生产要求相适应的品种类型。例如：桃 在西北、华北形成的品种则成为耐冷凉干燥的生态型；在华中、华南形成的品种则成为耐高温多湿的生态型。,29,3)、不同作物种类和品种组成与引种的关系 各地栽培作物的种类、品种组成也能反映环境条件的影响。如果原栽培地区有许多其他作物种类品种与引入地区相似，则所引种类品种的适应可能性就较大。例如四川中南部和福建、广东地区，都有柑桔、龙眼等亚热带果树栽培，园艺作物种类也较多相似，两地间相互引种也较多能适应。,30,三、引种的程序和注意事项1)、引种目标的确定 2)、引种材料的搜集3)、引种材料的检疫4)、引种材料的驯化及选择5)、引种试验（观察试验、品种比较试验和区域试验、栽培试验）,31,7.3 选择育种,一、选择与选种1、基本概念 1)、选择 是育种的一种方法手段。自然选择、人工选择 2)、选种 是利用群体中存在的自然变异，将符合要求的优良植株选择出来，经过比较而获得新品种的育种途径。,32,2、选择的实质和作用基础 选择的实质就是造成有差别的生殖率，从而能定向地改变群体的遗传组成。选择的作用基础就是生物有既能变异又能遗传的特性。群体内各个体间的差别越大，某种性状从上一代个体遗传给下一代的力量越大，则选择的作用也就越大。,33,3、选择的创造性作用 1)改变群体内各种基因型的频率，从而给某些有价值基因型的出现提供了条件；2)改变群体内等位基因间的频率，从而使基因型分离比例发生改变；3)使新产生的突变基因，有用的得到保留，并加速增殖；不利的尽快在群体中消失或控制在很低的频率。4)定向多代选择，有积累变异，加强变异的作用，能获得开始选择时的原始群体内不存在的变异类型。,34,4、选种应注意的几个问题在选种过程中，应注意和掌握下面几个原则：1)选用优良的育种材料；2)选择原始材料和入选株系在相同条件下培育；3)加大选择压，选择抗逆性强的个体 4)着重对主要性状进行选择，兼顾其它性状；5)分期选择；严格选择标准，保证选择质量。,35,二、两种基本选择法,1、混合选择法 根据植株的表型性状，从混杂的原始群体中以个体为单位，选取符合选种目标要求的混合留种，下一代播种在混选区里，与标准品种（当地优良品种）和原始群体的小区相邻栽种，进行比较鉴定。根据其选择的次数，可分为一次混合选择法和多次混合选择法。,36,1)、一次混合选择法 就是对原始群体只进行一次混合选择，把选得的种子混合播种，并与标准品种和原始群体相邻种植，进行田间比较，在经过选择的群体表现优于原品种或标准种时，即推广用于生产。,37,38,2)、多次混合选择法 连续的多次选择，在以后几代连续进行第三、四代，甚至更多代的混合选择，直到产量比较稳定、性状表现比较一致并胜过标准种为止。最后进行与原始群体和标准品种的比较。,39,混合选择法优点：简单易行，成本低，不专设选育实验圃地；一次可以选出大量植株，获得大量种子，因此能迅速地应用到生产上去。对异花授粉作物不容易引起生活力衰退；种质资源繁殖必需用此法。混合选择法缺点：进展较慢，也就是选择效果较差；不能进行系统的遗传分析。,40,2、单株选择法 单株选择法（individual selection）又称为系谱选择法。是从原始群体中选出一些优良单株，分别编号，分别采种，各株的种子不混合，下一代每个株系（一个单株的后代）播种一个小区，根据各株系的表现，鉴定各亲本单株遗传性优劣的方法。可分为一次单株选择法和多次单株选择法。,41,1)、一次单株选择法 就是从原始群体中选出的优良植株分别编号,分别自交采种。下一代分株系播种在专设的选种试验圃内，每一株系播一小区，隔一定株系播一对照区（当地主要栽培品种），试验圃通常设二次重复。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。进行品种比较试验。最后根据品种比较试验的结果，选出的优良品种进行生产试验或初步推广。,42,43,2)、多次单株选择法 就是在第一次株系比较选留的的株系内，继续选择单株分别编号分别采种，下一代播种第二次株系比较圃。这样进行二代就叫二次单株选择，进行三代就叫三次单株选择。,44,单株选择的优点：可以测定单株的后代的遗传稳定性，消除环境引起的误差，正确地选择出具有优良性状系统。性状稳定较快，性状高度一致的后代所需的代数较少。多次单株选择可以定向累积变异，选出的超优良单株的新品种。适用于自花授粉植物和常异交植物,45,三、园艺作物的繁殖方式及其相应的选择方法,1、园艺作物的繁殖方式1)、有性繁殖 分为自花授粉、常异花授粉和异花授粉。自花授粉园艺作物 凡以同一花内或同一植株内的花粉进行授粉而繁殖后代的园艺作物称为自花授粉园艺作物。自然异交率在5以内，容易保纯，自交不退化。,46,自花授粉园艺作物的选择方法 采用单株选择或混合选择，通常只进行一二次选择即可。通常都采用单株选择来提高选择效果。只有在结合生产进行品种纯化时，为了每年需要获得大量生产用种子，才采用混合选择法。,47,常异交授粉园艺作物 以自花授粉为主但有相当高的异花授粉率，一般自然杂交率在550。常异交园艺作物一般是雌、雄同花，如：蚕豆、甜椒、芥菜等。,选择方法 常采用单株选择法或母系选择法，但单株选择的次数要多一些。在品种纯化时，根据种子繁殖系数的大小和生产对需要的缓急情况，可采用多次单株选择法或多次混合选择法。,48,异花授粉园艺作物通过不同植株花朵的花粉进行授粉而繁殖后代的园艺作物作物称为异花授粉园艺作物。自然杂交率在50以上，其遗传基因型通常是异质组合，不易纯化，繁殖时要求注意严格隔离。如石竹，四季海棠、万寿菊、金莲花、百合、菊花、月季等花卉已及十字花科、葫芦科蔬菜。,49,异花授粉园艺作物的选择方法 常采用一些从这两种基本选择法衍生出来的选择法。,50,A、单株混合选择法 先进行一次单株选择，在株系比较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。,51,应用：异花授粉的根、茎、叶菜类选育新品种；异花授粉和自花授粉园艺作物已混杂退化品种的纯化；较适用于原始群体在株间目测时，性状差异较不明显的品种。,52,B、混合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。后代即按一次单株选择程序进行，株系间要隔离，株系内去杂去劣后任其自由授粉混合采种。常用于对杂交后代的选择。选择效果有时能接近多次单株选择法，而较简便易行。,53,C、母系选择法和自花授粉作物的多次单株选择法完全相同，由于对所选植株不进行防止异花授粉的隔离，所以又称为无隔离系谱选择法。优点是较为简便和生活力不易退化；缺点是选优选纯的速度慢。常用于甘蓝、黄瓜等异花授粉园艺作物。,54,D、亲系选择（留种区法）当选单株（或株系）的种子分成两份，一份播种在比较试验圃，一份播种于留种区。系统比较试验圃内各系统间不做隔离，便于较客观较精确的比较。留种区内各系统间进行隔离以防系统间相互杂交。,55,优点：解决在同一圃地内，既要进行系统间比较，又要解决隔离留种的困难。在系统数较多时一般都采用留种区内套袋隔离法。,56,E、剩余种子法（半分法）从原始群体中进行单株选择，将每一入选单株种子分为两份，一份种子播种于系统比较圃内；另一份种子则分别包装，贮存在种子柜中。在系统比较圃内，选出的株系并不留种。下一年或下一代播种当选系统的种子，是用种子柜中原先存放的那一份种子。,57,F、集团选择法从自然的原始群体内根据不同的特征特性（如植株高矮、果实形状、颜色、成熟期等）选出优良单株，把性状相似的优良单株归并到一起，形成几个集团。每一集团的优良单株混合采种，播种在一个小区内，以便集团间和标准品种间进行比较鉴定。集团内自由授粉，而集团间要防止杂交。直到选出新品种。,58,2)无性繁殖园艺作物 用根、茎、芽等营养器官，或块茎、鳞茎等器官进行繁殖。常用选择法：A、营养系混合选择法 程序：与有性繁殖园艺作物的混合选择法相同；区别：只是每一代用以繁殖下一代的不是种子而是无性繁殖器官，如块茎或鳞茎等。,59,60,B、营养系单株（穴）选择法 程序：与有性繁殖园艺作物的单株选择法相似；区别：所用的播种繁殖材料为无性繁殖器官。但是用于无性繁殖园艺作物的单株选择一般都为一次单株选择。,61,C、有性后代单株选择法先使供选材料开花结种，种植一个实生选种圃，从中选择若干优良植株，分别收获它们的无性系列器官，编号为一个无性株系。每一营养株系播种一小区进行比较鉴定，以后的工作程序和一次单株选择相同。,62,四、选种的程序 在整个选种工作过程中，从搜集研究原始材料到育成新品种，需要进行一系列的选择、淘汰、比较鉴定工作。这些工作必须按照一定的步骤进行，这种工作步骤通常通常称为选种程序。通常把单株选择的选种程序分为原始材料圃、株系比较圃、品比预备试验圃和品种比较试验圃等4个圃地。,63,64,1、原始材料圃 栽植供选择的原始材料，进行研究，从中选出优良的植株，分别留种供株系比较圃播种之用。,65,2、株系比较圃（选种圃）栽种从原始材料圃里选出的优良单株或优良集团的后代，进行比较、鉴定、淘汰和选择，从中选出优良株系（系统）供品比预备试验圃或品种比较试验圃继续进行比较选择之用。,66,3、品比预备试验圃（鉴定圃）栽种从株系比较圃里选出的优良株系，进一步鉴定入选株系后代的一致性，继续淘汰一部分经济性状表现较差的株系。以当选的系统扩大繁殖，提供品种比较试验圃继续比较鉴定需要的播种材料。,67,4、品种比较试验圃栽种选出的优良株系或优良株系混合群体的后代，进行全面的比较鉴定，最后选出在产量、品质以及其它经济性状等方面的都比较标准品种更为优良的一个或几个优良新品种。品种比较试验圃设置的年代一般为二、三年。在这二、三年内栽种的试验材料基本相同。,68,5、生产试验和品种区域试验生产试验就是把品种比较试验选出的新品种作正式生产栽培，以评价它的推广价值。品种区域试验是把品种试验选出的新品种分到其它地区，参加那些地区的品种比较试验，以确定这新品种适宜推广的区域范围。,69,五、加速选种的主要方法1、利用保护地进行一年多代播种选择。2、北种南繁和南种北繁 3、提前进行多点试验 4、加速繁殖和提高种子繁殖系数 5、近年来发展的茎尖培养和细胞培养等技术，都可用以加速育种进程。,70,7.4 常规杂交育种,概述 通过基因型不同的类型间配子的结合获得杂种，对杂种进行培育选择以获得新的品种类型的方法叫做杂交育种。杂交是基因重组的过程。基因重组可产生三种遗传效应：1)综合双亲优良性状；2)基因累加效应产生超亲性状；3)基因互作产生新性状。,71,一、杂交育种的类别 一、二年生有性繁殖园艺作物的杂交育种根据其杂交效应的利用方式一般可分为组合育种和优势育种两类。1、组合育种通过有性杂交使不同亲本的遗传物质发生重组，通过选择产生具有双亲优良基因同质结合的新类型。其育种程序是先进行亲本杂交，然后将杂交的后代纯化成定型的系统或品种用于生产，即“先杂后纯”，因而生产中可继续繁殖留种。,72,2、优势育种选配特殊配合力良好的亲本组合，利用产量、抗逆性等方面的杂种优势，将杂种一代(F1)直接用于生产。其育种程序是先将亲本基因型纯化育成自交系，然后使高度纯合的两个自交系亲本进行杂交，获得高度杂合的杂种一代(F1)用于生产，即“先纯后杂”。,73,二、亲本选择选配原则1、杂交亲本的选择根据育种目标从育种资源中挑选出最适合的品种类型作为杂交亲本。1)、以重点性状为主 例如果树品种的丰产性和稳产性要比早实性重要。2)、选择综合性状良好的类型,74,3)、要考虑亲本的基因型 4)、亲本优良性状要多，且优良性状传递力要强。例如花卉育种资源中某些珍奇花色类型和果树育种资源中极大果型和抗病极强类型等都是值得注意利用的。,75,2、亲本选配原则亲本选配的原则:1)、尽可能使亲本间优缺点互补 2)、应考虑主要性状的遗传规律 3)、以具有最多优良性状的亲本作母本 4)、应考虑品种繁殖器官的能育性和交配亲和性,76,三、有性杂交的方式1、成对杂交仅用两个亲本进行的杂交，称为成对杂交，又称单交、简单杂交。两个亲本可以互为父母本。如果AB为正交，则BA为反交。2、回交将杂种再与亲本之一进行杂交称回交，即(AB)B。B为轮回亲本，A为非轮回亲本。,77,78,回交的目的:是使某一亲本的优良特性在杂种后代中逐代加强。一般一年生园艺作物可回交3-4代，然后使回交后代自交再从中选择。主要用于培育抗性品种或用于远缘杂交中恢复可孕性和恢复栽培品种优点等。,79,3、复式杂交 指两个以上亲本间进行的杂交，又称复合杂交或多系杂交。根据第三个以上亲本参加杂交的次序，又可分为添加杂交和合成杂交。1)、添加杂交成对杂交产生的杂种或其优良后代再与第三亲本杂交，由此产生的杂种(或杂种后代)还可再与第4、5个亲本杂交，每杂交一次，添加一个亲本性状，可简写为(AB)CD。,80,2)、合成杂交采用四个亲本先成对杂交配成两个单交杂种，然后再进行两个单交杂种之间的杂交，简示为(AB)(CD)。有时为了使杂交后代内加强某一亲本的性状，可以使该亲本重复杂交如(AB)(AC)。,81,四、有性杂交技术1、有性杂交前准备1)、制定杂交育种计划计划内容:育种目标、杂交亲本的选配、杂种后代的估计、杂交任务(包括组合数与杂花数)、杂交进程(如花粉采集日期和杂交日期)、操作规程(杂交用花枝与花朵选择标准，去雄、花粉采集和处理及授粉技术要求等)及记载表格。2)、熟悉花器构造和开花习性花器结构、授粉方式、传粉媒介、雌雄蕊成熟等情况。3)、准备杂交用具,82,2、杂交的步骤和方法1)、花粉的采集和贮藏2)、杂交母株和花朵的选择3)、去雄和隔离 4)、授粉和挂牌5)、杂交后的管理6)、杂交种子的采收和处理(以番茄有性杂交技术为例进行说明),83,五、杂交后代的培育选择 1、杂交后代的培育 前 提：大量杂种后代群体 培育条件：应与育种主要目标相对应 例如：选育适于保护地栽培的品种，应在保护地或与保护地相似的生态条件下培育选择。不同组合、系统的杂种后代应在相对一致的条件下培育,84,2、杂交后代的选择 处理方法是系谱法(单株选择法)，混合选择法和单子传代法等。,85,86,87,单子传代法是自F2或F3代开始，从每株上留一粒种子混合播种，到F4-F5性状基本稳定时再进行一次单株选择，下一代分别播种，进行株系间的比较鉴定，一次选出符合要求的整齐一致的品系。,88,多年生无性繁殖园艺作物采用直接选择和间接选择直接选择：根据性状在自然条件下或人工提供的诱发条件下实际表现所进行的选择。例如：在田间条件下，根据冻害程度进行抗寒性选择；根据结果期果实的性状表现所进行的商品性选择等。,89,间接选择：又称相关选择，是根据性状之间存在的相关性，包括由杂种实生苗早期某一性状表现来推断后期的另一性状，并据此进行早期预先选择。包括：杂交种子的选择、苗期的选择、幼树期的选择和开花结果期的选择。,90,3、自交系间配组方式的确定经过配合力测验选出优良杂交组合及其亲本自交系后，还需要进一步确定各自交系的最优组合方式，以期获得生产力最高的杂种。根据配制一代杂种所用亲本自交系数，可分为单交种、双交种和三交种。,91,1)、单交种 用两个自交系配成的一代杂种称为单交种。优点：杂种优势强，株间一致性强，制种手续较简单；缺点：种子生产成本高，有时对环境条件的适应力较弱。,92,2）双交种 双交种是由四个自交系先配成两个单交种,再由两个单交种配成用于生产的一代杂种。优点：亲本自交系的用种量显著节省；杂种种子的产量显著提高；从而降低制种成本。双交种适应性较强。缺点：制种程序比较复杂,杂种的增产率和一致性不如单交种。,93,3）三交种 三交种是用两个自交系杂交种作母本，与第三个自交系杂交产生的一代杂种。优点：生活力强，产量亦相当高，性状的整齐性与双交种相近。其种子生产量大，质量亦好。缺点：父本自交系的花粉量要大。种子成本较高。,94,4、品种比较试验和生产试验为了加速选育过程，可以对初选的优良组合提前制种，在品种比较试验的同时进行生产试验。,95,三、杂种种子的生产1、人工去雄制种法 所谓人工去雄制种法，就是用人工去掉雄蕊或雄花、雄株,再任其与父本自然授粉或人工辅助授粉,所结种子即为杂交种,即我们所需要的F1代生产种。,96,2、利用苗期标记性状制种法 利用双亲和一代杂种苗期表现的某些植物学性状的差异,在苗期可以较准确地鉴别出杂种苗或亲本苗(即假杂种苗),这种容易目测的植物学性状称为“标记性状”或“指示性状”。,97,3、利用化学杀雄剂制种法主要杀雄剂：二氯异丁酸钠(FW450)、三腆苯甲酸(TIBA)、二氯乙基磷酸(乙烯利)、顺丁烯二酸联胶(MH)、二氯苯氧乙酸(2.4-D)、核酸钠、萘乙酸(NAA)、二氯乙基三甲基氯化钾(矮壮素CCC)等。,98,4、利用雌性系制种法 雌雄同株异花植物，如瓜类中有雌性型的植株，即只生雌花而无雄花，通过选育获得具有这种稳定遗传性能的系统称为“雌性系”，在黄瓜、南瓜、甜瓜中已有发现与利用。,99,5、利用自交不亲和系制种法 以自交不亲和系为母本与引入的异品种进行杂交,。,100,6、利用雄性不育系制种法 两性花作物中,雄性器官表现退化畸形或丧失功能的现象称为“雄性不育”。利用雄性不育系配制一代杂种,只要将不育系和可育的父本系种植在同一隔离区内,从不育系上采收的种子就是杂交种。可分为核雄性不育型和细胞质雄性不育型。,101,意义：第一、可以扩大杂种优势利用范围。第二、节省人力、物力,减低杂种种子生产成本。第三、提高了杂种种子质量。,102,7.6 远缘杂交育种1、远缘杂交的作用1)、提高园艺作物的抗病性和抗逆性 2)、创造作物新类型3)、利用杂种优势,103,2、远缘杂交不亲和性及其克服途径 种、属间的远缘杂交尤其是属以上的杂交，由于亲缘关系较远，在长期的进化过程中形成了各种隔离机制，受精过程很难进行；致使杂交不能正常结实和不能获得种子即远缘杂交不亲和。,104,克服途径：选择亲和性好的种类作为杂交亲本；混合授粉和多次重复授粉。短截柱头或应用化学药剂如赤霉素、萘乙酸、硼等均在一定程度上有助于受精过程的进行。,105,3、远缘杂种的不育性及克服途径在远缘杂交中得到的种子不能发芽或幼苗早期夭折或者一些杂种虽能成活但不能开花结实，或虽能开花但配子败育而不能延续后代，称为远缘杂种的不育性。克服途径:1)、染色体加倍法2)、杂种胚的离体培养3)、回交法4)、改善条件，延长培育世代,106,4、远缘杂种的分离与选择远缘杂种的分离特点：分离世代更早，分离世代亦更长，出现与祖先类型相似的类型，出现新物种类型。,107,在杂种后代的选育中，应注意：,扩大杂种群体的数量，增加杂种的繁殖世代，注意采用再杂交和回交等措施，以保证育种目标所期望的杂种个体出现。,108,7.7 园艺作物生物技术育种,一、植物离体培养：1、植物离体培养的概念 植物离体培养即广义的组织培养，它是指从植物体分离符合需要的组织、器官或细胞（包括去壁后的原生质体）等，通过无菌操作在人工控制条件（培养基、温度、光照等）下进行培养，以获得再生的完整的植株或生产具有经济价值的其他生物产品的一种技术。,109,按照接种外植体的不同，可以区分为：1)胚胎培养:成熟胚、幼胚、胚珠、子房培养以及试管受精等。2)器官培养:根尖、茎尖、子叶、叶原基、花原基、未成熟的花器官各部分以及未成熟的果实培养。3)组织或愈伤组织培养:即利用植物各部分的组织，如维管形成层、贮藏薄壁组织、根的中柱鞘、叶肉、胚乳以及维管束原等组织的一小片段，接种培养诱导其产生愈伤组织再分化成植株。4)细胞培养:利用能保持良好分散性的离体细胞或很小的细胞团进行液体培养或悬浮培养。5)原生质体培养:即利用酶或物理方法除去完整细胞的细胞壁后的活原生质体培养。,110,2、离体培养技术在育种上的用途1)、扩大变异范围，筛选有利变异 克服远缘杂交的一些障碍 获得体细胞杂种和胞质杂种 倍性控制 突变的诱发与离体选择一般将任何形式的细胞培养再生植株上所发现的遗传变异通称为“体细胞无性系变异”。,111,2)、加速亲本材料的纯化 3)、快速无性繁殖 4)、获得脱毒苗 5)、种质资源试管保存总之，植物离体培养技术的发展，有可能缩短育种周期，在一定程度上克服在时间和空间方面的矛盾。,112,3、花药和花粉培养与单倍体育种1)、花药和花粉培养在育种上的应用 主要目的：诱导花粉发育形成单倍体细胞组织或者单倍体植株。缩短育种周期。有利于隐性突变体筛选。花粉原生质体为良好的遗传转化受体。花粉原生质体与二倍体细胞融合。,113,2)、花药及花粉培养 取材：最佳时期为单核期，或单核中晚期。材料预处理：通常用低温（3-5，处理3-10天）、变温等处理，可以提高花粉的诱导率。材料表面灭菌：用酒精、10%次氯酸钠、0.1的升汞。再用无菌水冲洗3-5次。接种培养：取花药均匀接种（平放）于培养基上或悬浮于液体培养基上进行培养。,114,3)、影响花药及花粉培养成功的因素 供体植株的基因型 供体植株的生理状态和栽培环境条件 小孢子发育阶段 花药、花粉培养前和培养初期的预处理 培养基的选择 培养条件,115,4)、单倍体植株染色体的加倍实现染色体加倍有以下三个途径：自然加倍 人工诱导加倍 从愈伤组织再生二倍体植株,116,4、组织和器官培养1)、茎尖及分生组织培养都需无菌操作，切取带有生长点的茎尖进行培养。两种类型的主要差别在于外植体的大小。分生组织培养的外植体常小于0.5mm，茎尖培养的外植体则往往在0.5-5mm。,117,2)、组织培养的步骤和方法 组织培养的全过程划分为四个阶段：第一阶段：无菌培养的建立。目的：为建立供试植物的无菌培养。主要途径：获取无菌外植体：对外植体进行消毒处理。培养基的选择：使外植体能存活并有所增大。环境条件的性质：不同植物选择最佳的生长培养环境。,118,第二阶段：营养繁殖体（propagule）的增殖目的：为产生大量的繁殖体单位。主要途径：诱导腋芽和顶芽的发生；诱导产生不定新梢；体细胞胚胎发生：这一阶段可以反复进行继代培养以求得最大的增殖率。,119,第三阶段：生根目的：将第二阶段获得的繁殖体接种在生根培养基上促使其生根。包括对新形成的完整植株进行锻炼。第四阶段：植株重新定植入土目的：保证最大的存活率，以使再生植株投入利用。移栽入土时，必须尽量注意保湿。,120,5、胚胎培养和试管受精1)、胚胎培养 作用：克服远缘杂交杂种不育性的有效方法；克服种子的休眠和天然种子不育而传统地进行无性繁殖的作物，通过胚胎培养有可能使其产生有性苗。胚培也可用于检验种子的活力。,121,2)、试管内受精 作用：克服遗传上的不亲和或构造上由于花粉管与柱头长度不协调，造成不能自然授粉、受精的现象。试管内授粉受精可以诱导孤雌生殖，获得单倍体。,122,6、原生质体培养与体细胞杂交1)、原生质体培养 去掉细胞壁的植物细胞。特点：原生质体具有活细胞的性质；它比完整的细胞更容易摄取外来的遗传物质、细胞器以及细菌、病毒等微生物；在一定的条件下可以诱导其融合形成杂种细胞。,123,原生质体培养技术的应用：直接用于改良作物的栽培体系或食品加工。进行体细胞杂交研究，克服有性杂交不亲和性或转移母性遗传性状。利用不对称融合获得胞质杂种。是研究多种细胞生物学的基本问题的良好实验材料。,124,必须解决以下四个基本技术问题：（1）细胞壁降解酶的制备；（2）各种植物体细胞的分离和培养技术；（3）提高原生质体的融合率；（4）有效的杂种细胞筛选和杂种细胞培养再生植株的技术。,125,2)、体细胞杂交的步骤和方法体细胞杂交过程中没有减数分裂，由两个二倍体体细胞原生质体融合，便产生异源四倍体的杂种植株。,126,原生质体的分离,127,诱导原生质体的融合 原生质体的融合是体细胞杂交的关键，分为：a.自发融合 同核体的自发融合是没有价值的。b.诱导融合 将异源原生质体用高浓度的PEG溶液处理，就会形成粘连的团聚体，然后再用高钙（Ca2+）、高pH的溶液处理，提高诱导融合率到30-50%。,128,异核体的识别和杂种细胞的选择 异核体识别方法：a.根据原生质体特性差异的机械选择法。b.根据杂种细胞生长差异的选择方法，即利用选择性培养基供杂种细胞选择生长。c.突变细胞互补选择法。如利用光敏感性，叶绿素缺陷 突变体供互补选择等。,129,杂种植株的再生 在适当的培养基上促进杂种细胞持续分裂，逐渐形成肉眼可见的愈伤组织。转移至分化培养基上培养，诱导其分化出胚状体、芽和根等，形成完整植株。,130,二、园艺作物基因工程育种,1、概况全球转基因植物已达35科120多种。转基因植物产品市场销售额2010年增至200亿美元。全球转基因作物种植面积达3990万公顷。研究方向上，第一代转基因作物以抗病虫为主，目前第二代转基因作物把培育品质优良（高维生素、高营养、低脂肪）。,131,2、园艺植物基因工程技术要点目的基因的分离、克隆与修饰植物表达载体的构建遗传转化转化植物细胞的筛选植株再生转基因植株鉴定 发放或进一步培育各种新优品种（系）,132,3、园艺植物基因工程主要应用进展花卉遗传转化中涉及到的目的基因：花色相关基因、花期相关基因、光温周期相关基因、形态相关基因、抗性（包括抗寒、旱、热、病、虫、盐碱）相关基因等。成功利用的有：花色素合成相关基因、形态建成基因、抗虫基因、抗除草剂基因、乙烯合成抑制基因等。,133,果树的基因遗传转化研究 首先在核桃上取得突破，相继在核桃(美州山核桃)、苹果、桃、洋李、葡萄、猕猴桃、草莓、梨、等多种果树上获得了转化体或转基因植株。蔬菜作物的遗传转化 目前获得转基因植株的蔬菜作物主要有：番茄、马铃薯、芹菜、花椰菜、青花菜、白菜、黄瓜、菜豆、茄子等。涉及的园艺性状主要包括抗病、抗除草剂、抗虫及果实的延熟保鲜等方面。,134,1)、园艺植物抗虫基因工程育种抗虫转基因是目前进展最快的领域。自将1987年从苏云金芽孢杆菌中分离到的Bt毒蛋白基因导入烟草与番茄表现抗虫性以来，已相继在玉米、马铃薯、甘蓝、棉花等作物上获得成功。主要是针对鳞翅目、双翅目、鞘翅目昆虫。目前经常使用的基因主要有三种：Bt毒蛋白基因；蛋白酶抑制基因；植物凝集素基因。,135,2)、园艺植物抗病基因工程抗病毒病基因工程抗病基因工程中最成功的是抗病毒病。目前我国转CMV-cp的甜椒、番茄已获得商品化生产；国外已商品化生产的转基因抗病毒作物有西葫芦和番木瓜等。抗细菌病基因工程马铃薯转杀菌肽基因植株对黑肿病菌和软腐病菌有明显的抗性。,136,抗真菌病基因工程目前较成功的策略是导入抗真菌蛋白基因，如几丁质酶基因和葡聚糖酶基因。,137,3)、园艺植物抗除草剂基因工程育种通过基因工程技术提高作物对除草剂抗性：导入编码特定除草剂作用的靶酶或靶蛋白基因。获得对该除草剂抗性，如抗草苷磷的番茄、油菜、大豆等。导入表达产物可使除草剂解毒的基因。如抗PPT的番茄、马铃薯、苜蓿等。,138,4)、其他方面园艺植物抗逆基因工程育种：耐盐性、耐旱性、耐寒性、抗热性；园艺植物品质、产量基因工程育种：雄性不育基因工程、控制果实成熟期、产生无籽果实以及其他品质性状改良基因工程，如马铃薯蛋白质改良、提高维生素含量、改变花色、生产药用蛋白等方面。,139,三、分子标记技术与园艺作物遗传育种1、遗传标记遗传标记是指可以识别、可遗传的、反映遗传多态性的表现形式，主要包括形态学标记、细胞学标记、生化标记与分子标记。广义的分子标记包括蛋白质标记，但目前分子标记多指以DNA为基础、可遗传的标记。,140,2、分子标记类型与基本原理1)、分子标记特点 表现稳定 多态性直接以DNA形式表现，无组织器官、发育时期特异性，不受环境条件、基因互作影响；数量多 理论上遍及整个基因组；多态性高 为大量重要性状紧密连锁的标记筛选创造了条件；,141,表现为“中性”对目标性状表达无不良影响，与不良性状无必然连锁；部分标记遗传方式为共显性 可方便鉴别基因型纯合与杂合类型；成本不是太高。,142,2)、分子标记类型 以分子杂交为基础的DNA标记技术，主要有限制性片段长度多态性标记（RFLP）等；以PCR为基础的各种DNA标记技术，主要为随机扩增多态性DNA标记（RAPD），简单重复序列间区域标记(ISSR)，扩增片段长度多态性（AFLP）标记，简单序列重复标记（SSR）,等；新型分子标记，如单核苷酸多态性(SNP),表达序列标签(EST)等。,143,3、分子标记技术的应用已广泛用于植物遗传图谱构建；系统发育关系分析；种质资源分类鉴定；品种注册；专利保护；病毒鉴定；体细胞杂种鉴定等。1）分析亲缘关系 分子标记可为物种、变种、品种和亲缘类群间的系统发育关系提供大量的DNA分子水平证据。,144,2）分子标记辅助选择 利用分子标记进行亲本种质材料多样性或品种间的遗传差异（遗传距离）分析和评价，有利于杂交亲本的选择和选配。,145,概述 良种繁育就是迅速扩大新品种种子的数量和提高种子质量以满足生产需要的过程。它是决定一个新育成或新引进的优良品种能否尽快地得以推广应用的关键。良种繁育的目的：向生产提供足够数量和高质量的良种种子。防止品种混杂、退化和保持优良种性。,7.8 良种繁育,146,一、品种审定 是专指由权威性的专门机构(如品种审定委员会等)，对新选育或新引进的品种是否能推广，和在什么范围内推广，作出审查决定的步聚。目的 为了加强品种管理，加速利用育种新成果，有计划地、因地制宜地推广优良品种。依据 就是品种试验。新品种必须通过多点的、二至三年的区域试验和一至二年生产试验。,147,二、良种繁育 1、