园艺植物育种学.docx
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园艺植物育种学
园艺植物育种学
第一章绪论
育种breading：
人们改进植物“对周围环境中的物理、生物、技术、经济和社会因素的遗传调节。
”
通过遗传改良来选育和繁殖更加易于栽培和利用价值更高的新品种的工作。
遗传改良geneticimprovement:
是有目的、有计划、快速地人工创造丰富的变异，从而加快新品种选育的过程。
关系：
遗传变异是进化的内因和基础、选择决定进化方向
遗传：
保守物种稳定性
变异：
基因突变、基因重组——产生新性状
选择：
自然/人工选择
进化：
生物接受环境给予的刺激后产生形态和性状的改变，以适应现有的生境，这种演变发
生的过程称为进化。
进化分为自然进化和人工进化，区别首先在于选择的主体和进化方向，然后在进化原材料方面、在隔离方面、在选择的目的性计划性方面、时间、在类型多样化方面。
达尔文把这些进化的要素归为变异、遗传和选择。
变异是选择的基础，遗传是选择的保证，选择是淘汰不良变异，积累优良变异的手段。
品种：
（景士西）具有在特定条件下表现为不妨碍利用的改良、适应、整齐、稳定和特异性的家养动植物群体。
是育种的主要对象，同时也是栽培作物的基本单位。
新品种审定的主要内容：
优良、适应、稳定、整齐、特异。
品系：
育种过程中表现优良的株系。
良种：
指在一定时间、一定的地区生产上有发展前途、栽培面积较大的品种。
良种的作用：
①提高单位面积产量和改善产品品质；②延长产品的供应期和利用期；
③增强抗异性和适应性，节约资源；④增强抗病虫性，减少农药污染；
⑤适应集约化管理，节约劳力；⑥促进生态环境改善。
园艺植物育种的基本途径：
①雄性不育性的利用②远缘杂交创造新物种、新类型
③花药培养和单倍体育种④诱变技术和诱变育种
育种的传统方法：
查（已有变异）引（已有变异）选（自然变异）育（创新变异）
园艺植物育种学概念：
研究选育园艺植物新品种的原理和方法的科学。
是以研究园艺植物经济性状遗传改良为目的的综合性应用学科。
园艺植物育种的主要内容：
根据人类需要利用自然变异以及利用品种间杂交、远缘杂交、人工诱变、离体组织培养和DNA分子改造等途径来创造新的变异，按照一定的目标进行选择，筛选出新品种。
育种学的任务：
根据生产和消费者对品种的要求，确定合适地育种目标，并根据园艺植物的
遗传变异规律，不断地创造新种质，培育新品种，以满足生产和消费的需要。
第二章园艺植物的繁殖习性、品种类型和育种特点
有性繁殖——实生苗
（实生）
嫁接繁殖——嫁接苗
扦插繁殖
无性繁殖压条繁殖自根苗
（营养）分株繁殖
组织繁殖——组培苗
1、无性繁殖：
指没有发生受精作用的繁殖方式。
利用它们本身形成的营养繁殖体；利用它们的根茎叶等一般营养器官；无融合生殖；组织培养
无融合生殖apomixis：
是一种特殊类型的无性繁殖，枝未经授粉受精或有授粉但没用发生精卵融合过程而产生有生活力种胚的生殖方式。
2、有性繁殖：
指经过雌雄配子结合，形成种子繁殖后代的方式。
完全花：
一朵具有花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群的花称完全花。
不完全花：
缺少花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群一至三部分的花，称不完全花。
自交：
雌雄同体的生物同一个体上的雌雄交配。
包括自花授粉和异花的同株授粉。
异交：
不同个体上的雌雄交配。
自然异交率（%）：
F1中显性性状个体数/F1总个体数×100%
自花授粉：
雌蕊接受同一花朵的花粉叫自花授粉。
1）自花授粉植物：
自然情况下，以自花授粉为主的植物叫做自花授粉植物。
异交率<5%
特点：
①兼有雌蕊和雄蕊的完全花②雌雄蕊同时成熟
③不存在自交不亲和④花器结构有利于自花授粉
2）常自花授粉植物：
指那些有自花授粉习性，但花器结构不太严密，从而发生部分异花授粉的
植物，又叫常自交植物。
异交率>10％
特点：
①遗传上纯度很高②自交或近交不发生衰退现象（原因：
长期自交和人工选择使
其不携有致死或半致死基因）
3）异花授粉植物：
指在自然状态下雌蕊通过接收其它花朵的花粉受精繁殖后代的植物称为异花
授粉植物，又叫异交植物。
异交率>50%
特点：
①开放传粉、雌雄蕊异熟，有利于异花授粉。
②风媒花产生大量小、轻而易于飞扬的花粉，雌蕊外露面大。
③虫媒花色泽艳丽、浓郁而特异的气味、发达的花冠和蜜腺可吸引传粉动物。
④有的存在自交不亲和现象。
4）自由授粉植物：
在花器结构和开花授粉习性方面和典型的异花授粉植物相同，但能够自由接
受自花及异花的花粉而正常受精和繁殖后代，实际上是异花授粉植物中不存
在自交不亲和的种类。
特点：
携带隐性有害，乃至致死基因，导致近交衰退；但近交衰退程度轻于异花授粉植物。
★自交不亲和性self-incompatibility：
能产生正常功能且同期成熟的雌雄配子的雌雄同株植物，在自花授粉或相同基因型异花授粉时不能受精的情况。
可分为异型性和同型性不亲和heleromorphicandhomomorphicincompatibility
3、品种的类型及选育特点：
1）同型纯合类（群体遗传组成基本同质，个体基本纯合）
（1）纯育品种由遗传背景相同和基因型纯合的一群植物组成，主要是自花授粉植物的育成品种。
选育特点：
对群体类型复杂的农家品种或生物学混杂的品种群体，通过自花授粉和单株选择相结合
育种方法，一般经1~2代，就可获得纯合稳定的纯育品种。
纯育品种要求有优良的农艺
经济性状，对不符合要求的品种及其变异类型，需采用人工杂交、诱变等增加变异类型。
（2）自交系由某个优良单株连续自交多代，经过选择而产生的基因型相对纯合的后代群体，或异
花粉作物在人工选择、控制下连锁自花授粉产生的后代。
选育特点：
①用于配制杂交种品种：
要求有良好的配合力，群体内个体基因型纯合个体间基因型同质。
②异花授粉植物需采用多代套袋自交结合单株选择。
③雌雄异株和自交不亲和的种类需要姊妹交等。
④常异花授粉植物易发生杂交，应适当隔离。
（自交系品种的选育一般采取自花授粉与单株选择相结合的育种方法）
2）同型杂合类
（3）杂交种品种指用遗传上纯合的亲本在控制授粉的条件下生产特定组合的一代杂种群体。
杂种优势显著，有较高的生产力。
选育特点：
选育步骤包括自交系选育和配合力测定。
（4）营养系品种由单一优选植株或变异器官无性繁殖而成的品种；无性繁殖的园艺植物都属于营养系
品种。
选育特点：
通过有性杂交和无性繁殖相结合的方法选育。
（芽变选种）
3）异型纯合类
（5）杂交合成群体由自花授粉植物两个及以上主要性状相似的纯系品种杂交后繁育而成的混合群体。
选育特点不是任何两个及以上的品种（系）合成的杂种群体都能符合生产要求，应研究亲本本身
的表现，亲本间性状的差异及其亲缘关系等。
（6）多系品种由若干个农艺性状表现型基本一致而抗性基因多样化的相似品系的混合体。
（多系品种中的每个成员每年都要分别繁殖，以解决对病原菌不同生理小种的抗性）
选育特点①近等基因系依靠常规回交
②近缘系多系品种需有一个经济性状好的品系作为为双交、复交和有限回交的共同亲本。
4）异型杂合类
（7）自由授粉品种由自由授粉植物和相邻种植的其它品种之间的相互传份得到的群体。
选育特点：
通常是从群体中按育种目标选择具有所希望的相当数量的个体，将种子混合形成下一代的混合选择法。
如：
①开花前淘汰次劣株，勿使其参与传粉。
②将后代鉴定用于选择③设法提高选择的精确度（如MAS）等
（8）综合品种由异花授粉植物的若干个经济性状配合力良好、彼此相似的家系或自交系在隔离条件下
随机交配组成的复杂群体。
其遗传基础广，对环境胁迫常具有较强的适应能力。
选育特点：
利用配合力高的多系统杂交形成的后代，可几代保持较高的杂合性，个体基因型杂和，群体异质。
群体品种：
包括5.6.7.8，特点群体遗传组成异质，个体纯合或杂合。
自交的遗传效应①自交使杂合基因型趋向纯合②自交引起杂合基因型的后代发生性状分离
③自交引起杂合基因型的后代生活力衰退
异交的遗传效应①形成杂合基因型
②增强后代的生活力，表现为生长势、繁殖力、抗逆性等性状的增强和产量的提高。
第三章育种对象和目标
1、育种对象选择的意义：
有利于种质资源、中间试材和经验的积累；有利于提高效率；提高质量；多出成果；提高育成品种的竞争能力。
选择原则：
首要原则，种质资源相对集中和稳定的园艺植物。
资源优势，起源中心或主产区为中国。
消费市场的需求量较大-符合消费者的需求。
地区优势，最适生态区。
遗传可塑性geneticplasticty：
指植物的遗传特性发生适应性变异的潜在可能性。
2、育种计划制定流程①制定切实可行的育种目标②征集、评价、利用种质资源③研究、
掌握性状遗传规律及变异多样性④采用适当的育种途径和方法
⑤审定新品种⑥良种繁育
3、育种目标breedingobjective：
对计划选育的新品种应具备的优良性状的具体要求。
特点：
育种目标的多样性；育种品种的高效性；品种的配套性；品种的兼用性
制订育种目标的主要根据：
（1）客观需要实现可能性大
（2）主观条件符合生产和市场的需要
（3）经济效益和社会效益；近期需要和长远利益（4）竞争优势
（5）目标性状和非目标性状
制定育种目标应妥善处理的几个关系：
需要和可能；当前和长远；目标性状和非目标性状；
育种目标和组成性状的具体指标；
4、育种的主要目标性状：
①高产稳产（产量）
生物产量：
一定时间、单位面积全部光合作用的产物。
经济产量：
一定时间、单位面积作为商品用部分的收获量。
经济系数coefficientofeconomic或收获指数harvestindex：
生物产量转化为经济产量的效率。
CE
②优质（品质）感官品质：
包含植株或产品器官大小、形状、色泽等由视觉、触觉所感受的外质。
营养品质：
指人体需要的营养、保健成分含量的提高和不利、有害成分的下降和消除。
加工品质。
储运品质
③适应性强④对病虫害和除草剂的抗耐性⑤成熟期⑥对机械化生产的适宜性
第4章种质资源
1、种质germplasm：
是指决定生物遗传性状，并将其遗传信息从亲代传给后代的遗传物质，在遗传学上称为基因。
（其表现形式可能是：
种、品种、植株、种子、枝条、细胞、DNA片断）
2、种质资源germlpasmresources：
植物中可用于育种栽培或其它生物学研究的各种植物类型及品种。
1）种质资源的意义：
①种质资源为生产提供优良的品种；
②种质资源是育种的物质基础：
种质资源是实现育种目标的基础，育种必须有可利用的基因为材料；
种质资源是育种取得成效的保证（育种效果=育种资源＋育种技术/途径）；种质资源决定实现新品种的利用程度（突破性的育种成果取决于关键性基因的开发和利用）
③种质资源是植物起源、演化和分类研究的基础。
2）种质资源的作用：
a.种质资源是地球生命的基础；
b.是人类赖以生存和发展的基础，时最为宝贵的自然财富；
c.是利用和改良生物和物质基础，是育种的原始材料及生命科学研究的基础材料；
d.提供各种工业原料、医药品，在娱乐、旅游业中也有重要作用；
e.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，也是衡量一个国家和研究单位育种水平的重要标志。
3、种质资源类型及特点：
①主栽品种（通常具有良好的经济性状和较广泛的适应性，是育种目标的基本材料）
②地方品种（适应特定的地方环境，特别抗某些病虫害等）
③原生种和原始栽培类型（常具有栽培品种缺少的抗耐特性）
④近缘种（有些近缘种是抗病育种的好材料）
⑤育种材料（有些具有明显优于一般品种或类型的专长性状）
4、栽培起源中心：
要求，遗传类型极为多样而且分布比较集中，具有地区特有性状，并且出现原始栽培种及近缘野生种的地区往往是某一种栽培植物的起源中心。
1）瓦维洛夫的作物起源中心学说
①基因中心或变异多样性中心②最初始的起源地称为原生起源中心
③遗传变异性的同源系列规律④根据驯化的来源，将作物分为原生作物和次生作物
瓦维洛夫的作物起源中心：
8大起源中心和3大亚中心
①中国起源中心或称东亚起源中心②印度起源中心（印度-马来西亚补充区）③中亚细亚起源中心④西亚中心⑤地中海起源中心⑥埃塞俄比亚起源中心⑦南美和中美洲起源中心⑧南美（秘鲁—厄瓜多尔—玻利维亚）中心（智利中心、—巴拉圭中心）
作物起源中心学说的发展
①遗传多样性中心不一定就是起源中心
②起源中心不一定是多样性的基因中心
5、种质创新的途径：
①自然突变与选择②常规杂交与远缘杂交③生物技术
6、种质资源考察：
查清和整理一个国家或一个地区范围内种质资源的数量、分布、特征特性的工作。
目的：
摸清园艺植物种质资源储量与利用情况；为产业发展规划和品种区划提供依据；为园艺产品起源和演化研究提供数据；为园艺植物的编志积累素材。
7、种质资源搜集：
指对种质资源有目的的汇集方式，包括普查、专类收集、国内征集、国际交换等。
8、种质保存germplasmconservation：
利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源。
目的：
防止资源流失；为品种选育提供材料；为生产提供优良品种；为研究提供材料。
种质资源保存的方法：
①就地保存和迁地保存
就地保存（原生境保存）：
在资源植物的产地，通过保护其生态环境达到保存资源的目的。
优：
遗传类型丰富；成本低；有利于研究起源演化和生存条件。
缺：
资源地处偏僻不易管理；易遭受自然灾害
迁地保存：
把植物迁离它自然生长的地方，保存在植物园、树木园或种质资源园等。
优：
集中保存较多的种质资源；便于对种质资源进行系统观察、评价；直接为生产和育种提供材料。
缺：
占地多投资大成本高；单一树种、品种保存数量有限；非种质资源最适生存条件，易遭受自然灾害。
②种子保存（短、中、长期库）
③种植保存田间基因库和种植资源圃
④离体试管保存
⑤利用保存
⑥基因文库保存
9、种质资源的研究与评价——目的意义，为了更好地选择和利用种质资源
★研究与评价内容：
①种类与亲缘关系的研究；②经济生物学性状的研究；③遗传规律的研究。
（1）研究的内容：
①植物学（形态特征）性状的研究：
是品种鉴定和分类的主要依据，是能够明确显示遗传多态性的外观性状，主要包括枝、叶、花、果、种子等器官的形态大小、数量多少、色泽深浅、性状类别和排列方式等。
植物形态与表型是遗传与环境相互作用的结果，表型并不能完全或真实的反映遗传变异。
研究方法：
A度量法（客观指标法）：
采用度量衡的方法直接度量观察项目。
B比值法（指数法）：
记载同一性状两个度量值之比。
C归类法：
将相同性状归为一组。
a质量性状：
质差归类法：
对少数基因控制的质量性状进行归类（有/无）。
b数量性状：
级差归类法：
对多基因控制的数量性状进行定距归类。
状态归类法：
对多基因控制的连续变异性状进行描述归类。
典型归类法：
以某一典型品种的性状为代表，通过对比进行归类。
选择归类法：
以某一参照品种性状为代表，从复杂性状中选择适合性状进行归类。
②生理生化特性的研究
以生物的化学成分及其合成途径的特征为依据来研究生物类群的特性、起源、亲缘关系及其系统发育规律的研究，其实质是植物的化学分类（plantchemotaxonomy）
③细胞遗传学研究
A核型分析
核型：
一个物种恆定的、具有其特点的单倍体染色体的形态特征。
核型分析：
对细胞内染色体的数目、大小、形态特征进行综合的表述。
核型表示方法：
排列：
由长到短排列；长度相等时，按短臂长度排列；带随体的染色体不计随体长度；性染色体和B染色体排在最后。
编号：
按排列顺序编号
核型图：
将单位的植物中期分裂染色体照片剪下，将同源染色体配对后，再按顺序排列所形成的图形。
核型模式图：
按相对长度平均值绘制的染色体核型示意图
核型公式：
表示核型主要特征的数学表达式
B染色体显带（chromosomebanding）：
指通过一些特殊的处理程序（加热、碱、盐、酶等）后再经过显色，使染色体臂上显示出一列着色农淡相间的条纹的方法。
类型：
荧光分带（Q带）：
用荧光染料芥子奎吖因（quinaerinemustard）处理植物的染色体后在荧光显微镜下所显示出的带纹。
吉姆沙带：
用吉姆沙染料（Giemsa）处理后在染色体上所显示出的带纹。
荧光原位杂交FISH（fluorescenceinsituhybridization）：
一种物理图谱绘制方法，使用荧光素标记探针，以检测探针和分裂中期的染色体或分裂间期的染色质的杂交。
④孢粉学polynology研究
花粉形态特征是受基因控制的，具有极强的遗传保守性，不易受外部的自然环境影响，因此花粉的形态特点比植物上其它器官稳定，其上带有的大量信息可以为植物系统分类、品种鉴定和亲缘关系确定提供依据。
⑤分子生物学（DNA标记）研究
遗传标记：
指可以明确反映遗传多态性的生物特征。
作用：
a遗传学研究:
主要应用于连锁分析、基因定位、遗传作图及基因转移等b作物育种:
通常将与育种目标性状紧密连锁的遗传标记用来对目标性状进行追踪选择c现代分子育种研究:
遗传标记的应用已成为基因定位和辅助选择的主要手段。
遗传多态性：
在经典遗传学中，遗传多态性是指等位基因的变异。
在现代遗传学中，遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异。
分子标记：
以生物的某些大分子物质（主要指核酸）的多态性为基础的遗传标记。
直接以核酸为研究对象。
⑥生态学与地理分布
（2）经济生物学性状的研究
经济生物学性状：
指与人类经济利用效果有关的全部生物学性状。
研究的内容：
产量；品质；生育期；抗逆性
（3）遗传规律的研究
内容：
遗传多样性的研究研究方法：
核心种质的构建
①遗传多样性（geneticdiversity）：
泛指地球上所有生物的遗传信息的总和，包括不同物种间以及物种内的遗传变异（主要指同一个属及其以下）。
狭义的遗传多样性：
即通常所说的遗传多样性，主要指物种内的不同种群间以及种群内不同个体间的遗传变异。
表现形式：
分子水平---表现出核酸、蛋白质等的差异性；细胞水平---染色体数目和结构的多样性等
个体水平---生理代谢差异、形态发育差异以及行为习性的差异等
②核心种质（corecollection）：
是指采用一定的方法选择整个种质资源的一部分，以最小的资源数量和遗传重复最大限度地代表整个种质资源的多样性，从而方便种质的保存、评价与利用，核心种质以外的资源材料并不遗弃，而作为保留种质保存。
（Frankel首先提出，Brown等进一步完善）
10、种植资源的创新与利用
（1）种质创新（germplasmenhancement）：
泛指人们利用各种变异，通过人工选择的方法，根据不同目的而创造成的新作物、新品种、新类型、新材料。
.广义的种质创新除了上述含义外还应包括种质拓展（germplasmdevelopment），指使种质具有较多的优良性状，如将高产与优质结合起来；以及种质改进（germplasmimprovement）泛指改进种质的某一性状。
.狭义的种质创新是指对种质做较大难度的改造，如通过远缘杂交进行基因导入，利用基因突变形成具有特殊基因源的材料，综合不同类型的多个优良性状而进行聚合杂交。
种质资源研究中所进行的种质创新一般指的是狭义的种质创新。
途径：
①育种过程中产生的新品种、新品系和新的种质材料;
②不断产生的天然变异,包括自然突变和天然杂交产生的新类型和新物种;
③通过远缘杂交、细胞工程、染色体工程、基因工程、组织培养等手段来创造新的种质资源以及新的栽培植物类型和品种。
（2）种植资源的利用
直接利用：
如许多野生种、近缘野生种或半栽培种园艺材料经过鉴定评价后直接用作砧木或观赏植物
间接利用：
可以作为育种原始材料加以利用。
特别是近缘野生种综合性状较差或很差，但往往有着某些潜在的育种利用价值，如抗逆性很强等特性。
第5章引种
引种：
人类为满足自己需要把植物从原来的分布范围引到新地区的实践活动。
可分为简单引种和驯化引种。
引种的意义：
①引种改变植物种类和品种在地理分布上的不均衡性
②引种可以丰富当地植物资源满足生产和消费对植物种类和品种多样化的要求。
③通过引种可使某些种或品种在新的地区遇到比原产地更好的发展，表现更为突出
④引入各种种质资源可为育种提供新的材料使创造新品种的重要手段
驯化：
人类对植物适应新地理环境的利用与改造。
栽培驯化：
通过培育和选择使野生植物→栽培植物
引种驯化：
……使外地植物→本地植物。
简单引种：
品种在其遗传适应范围内的迁移，不需改变引种植物的遗传性。
驯化引种：
引种植物向其遗传适应范围以外的迁移，这种迁移成功的前提条件是必须通过有性杂交、人工诱变等改变引种植物的遗传特性。
1、简单引种与驯化引种的区别：
区别简单引种驯化引种
引种地区环境差异小大
引种植物适应范围大小
遗传性状是否改变否是
繁殖方式无性繁殖有性种子
2、纬度、海拔、品种习性与引种的关系
①纬度相同或相近，经度不同的东西方向引种易成功；
②纬度不同、经度相同的南北方向引种不易成功；
③高纬度、低海拔与低纬度、高海拔的不同地区间引种易成功；
④同纬度、低海拔与高海拔间引种不易成功
3、阶段发育与引种的关系
①对于冬小麦、大麦、油菜、萝卜、豌豆、油菜、菠菜、天仙子等长日照植物要求低温通过春化阶段，高温延迟发育，甚至不能发育。
北→南生育期延长，引早熟种
南→北生育期缩短，引中晚熟种
②喜温作物如玉米、谷子等通过春化阶段要求高温，高温可促进发育，缩短生育期，低温延迟发育，使生育期延长。
北→南生育期缩短，引中晚熟种
南→北生育期延长，引早熟种
4、引种的理论基础：
1）遗传学基础
反应规范reactionnorm：
植物具有适应一定环境的能力，同一基因型对不同环境的适应范围。
遗传适应范围受基因型严格控制，品种的遗传适应范围与品种的基因型杂合程度有关，杂合程度高遗传适应范围广。
a.环境条件的变化如果在品种的遗传适应范围内，品种的形态结构、生理特性、生态适应性等就会发生一定的改变来适应变化了的环境条件；b.环境条件的变化如果超过了品种的遗传适应范围，品种的形态结构、生理特性、生态适应性等将会遭到破坏，品种只有改变品种的基因型才能适应变化了的环境条件。
饰变modification:
品种在经常性的环境条件下所形成的表现型。
形变morphoses:
品种在偶然性的环境条件下所发生的表现型改变。
2）生态学理论
气候相似论theoryofclimaticanalogues：
植物的本性是不变的，要对它们进行气候驯化，即迫使其适应新地区的环境条件是困难而无效的。
风土驯化理论theoryofdomesticationofplants：
生物体与其生存的环境之间存在着对立统一的关系，生物体的遗传可塑性使它可以经过驯化而适应新的环境。
历史生态论：
植物的现代分布不能说明它们在古代的分布情况。
受冰川时期的影响，许多植物的现代分布区是被迫形成的。
因此，有些植物的目前分布区并不是它们最适宜的范围，当把它们引种到新的地区后，反而能发挥它们更大的潜力。
生态型论：
生态型（ecotype）：
同一物种内因适应不同生境而表现出具有一定结构或功能差异的不同类群。
植物在特定的生态环境条件下，形成对某些生态因子的特定需要或适应能力，对
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