林木育种学大题.docx

1、林木育种学大题林木育种学的主要内容林木良种选育：林木遗传品质的改良及其理论和方法。林木良种繁殖：林木良种繁殖理论和方法。品种的属性：人工选育、经济性状优良、主要性状整齐一致、性状遗传稳定、较好的适应性、特异性。认识品种需要注意的问题：（1）品种是经济概念，是林业的重要生产资料，而不是分类单位；（2）评价品种优劣的唯一标准是现实的应用价值，而不是选育技术是否先进；（3）品种具有地域性和时效性。林木育种的特点、趋势和任务：1、特点：林木生长周期长，特别是有一个比较长的幼年期，导致林木育种周期长，特别不利于多世代育种；树体高大，占地多，遗传测定困难、昂贵；多数树种都属异花授粉，高度杂合，近交衰退严重

2、，要避免近交；自交（近交）难以作为育种方法；大多处于野生状态，研究基础薄弱；有大量的遗传变异可以利用；多年生植物，多年开花结实，可以通过子代测定进行后向选择，提高选择效率。2、趋势：育种目标多样化； 常规育种仍然是林木育种的主要途径；种子园仍然是林木良种繁育的重要途径；无性繁殖技术日渐成熟，无性系育种前景广阔，无性系造林更加受到重视；常规育种与生物技术的结合更加紧密3、任务：根本任务：育种资源保存和种质资源创新，良种选育和繁殖。（如；林木育种资源的搜集、保存、研究和利用；林木种质资源的开发；林木新品种（类型）选育；林木良种繁育等。）变异的种类可遗传变异：遗传物质改变引起的变异；不可遗传变异：环

3、境条件引起的变异，没有造成遗传物质的改变。变异的区分通过有严格试验设计的田间对比试验；直接检测遗传物质是否发生改变。林木遗传变异的层次地理种源变异 同一种源内不同立地间的变异 同一种源内不同林分间的变异同一林分内不同个体间差异 个体内的变异非遗传基础改变引起的变异：早晚材密度变异；遗传基础改变引起的变异：体细胞变异（芽变），性细胞变异（2n配子的产生）。林木育种的实质发现（自然界已有的）、创造（自然界没有的）变异（关键）；评价、鉴定、选择变异； 稳定、利用变异。林木地理变异的意义（基本结论）：（1）种源间的差异能够通过种子遗传给后代，因而通过选择可以利用；（2）当地种源的适应性最强，但生产率不

4、一定最高，所以在对外地的种源未了解之前，使用当地种源最安全；（3）地理种源变异在树木变异中占的分量很大，通过种源选择就能获得较大的改良效果。（4）适应性状在种源层次的变异分量最大，若要改良适应性状，最好先进行种源选择；（5）对于多数树种生长性状也表现出显着的种源差异，种源选择也能取得好效果。选择的基本原理类型：自然选择、人工选择。（1）自然选择：通过自然界的力量对生物进行的选择。分类：稳定性选择：利于中间类型的选择， 选择结果数量性状的平均值不变， 变量减小或不变。定向性选择：利于性状表现型的某极端类型的选择, 结果导致群体遗传组成的定向变化。多向性选择：多向性选择:对一性状的表现型作两个以上

5、方向的选择, 属不利于中间类型的选择。（2）人工选择：是指人们根据需要，按照人为制定的选择标准，有意识地改变生物群体中特定遗传性状表现的活动。其目的是使林木更加有利于人类。实质：由育种者来决定林木个体参加繁殖的机会， “选优去劣”作用：系统的人工选择可定向改变群体的基因频率，从而打破群体基因频率的平衡状态。特点：选择目标满足人们的需要；入选群体的遗传基础变窄；对经济性状的改良时间较短。选择育种的意义意义：选择育种是林木改良中最基本最主要的手段，贯穿于一切育种方法中。绝大多数树种基本上仍处在野生或半野生状态，遗传基础广泛，通过选择育种获得改良的潜力很大。 周期短、见效快。个体选择特点：简单易行；

6、性状遗传力较高时选择效果好；在育种项目的开始及不太严格的育种方案中可使用这一方法。家系选择特点：家系指全同胞和半同胞家系，更远家系的信息对选择意义不大；对于遗传力偏低的性状，采用家系大小较大的家系选择效果良好。家系内选择特点：在每个家系中选择超过家系均值最多的个体留种；主要应用于群体规模较小，家系数量较少，且性状遗传力偏低时；使用价值主要在于小群体内选配、扩繁和小群保种方案中。多性状选择方法（1）顺序选择法：又称单项选择法，对计划选择的多个性状逐一选择和改进，每个性状选择一个或数个世代，待一个性状得到预期选择效果，停止选择，再选择第二个性状，然后再选择第三个性状等等。特点：选择时间长，效果不理

7、想；无法克服性状间的遗传拮抗作用及自然选择的回归作用，往往顾此失彼。（2）独立淘汰水平：将所要选择的每一个性状各确定一个选择界限（最低标准），只选择同时超过各性状选择标准的个体的选择方法。特点：同时考虑多个性状的选择，好于顺序选择法；容易将那些在大多数性状上表现十分突出，而仅在个别性状上有所不足的个体淘汰掉；各性状表现平平的个体反倒可能保留。（3）综合指数法：根据改良性状的遗传力和经济重要性，将各性状分别给予适当的加权，然后综合成一个指数，按多个性状综合选择指数值的高低进行选择。特点：个体的选择仅依据这个综合指数的大小；指数选择将候选个体在各性状上的优点和缺点综合考虑，并用经济指标表示个体的综

8、合遗传素质；具有最高的选择效果。种源试验的目的：遗传育种理论方面：研究地理变异规律,阐明变异模式,变异与生态环境和进化因素的关系。林业生产方面：为造林地点选择生产力高、稳定性好的种源；为划分种子和其他繁殖材料的调拨范围提供科学依据。遗传改良方面：为进一步的选择和杂交育种等提供原始材料和遗传参数。种内地理变异的一般规律（1）北-南或冷-暖趋势：同一树种来自南方种源的苗木常比北方的长得快；秋天落叶晚；生长期长；无显着的秋色变化；对冬季严寒的抵抗力差。这些趋势反映了南北种源对寒冷和温暖条件的适应(冷-暖趋势)；（2）旱地到温地的变化趋势：与干旱地区的树木相比，湿地树木通常长得快，种子小，根系浅；（3

9、）海拔高低的趋势：高低海拔间树木存在的差异。原因：垂直高度相差1公里，气候变化相当于水平距离相差几百公里，因此，自然选择会造成高低海拔间树木的差异（低海拔比高海拔生长快）；种内地理变异的一般模式（1）连续变异：很多树种的分布区很广且连续，其外界环境条件的变化，如从低海拔到高海拔，从低纬度到高纬度，从温暖到寒冷，从湿润到干燥可能是连续递增或递减的（生态梯度），故林木群体内性状的变异常常也随之是连续的，且与环境条件变化的梯度相平行，并逐步形成渐变群的变异模式。（2）不连续变异（生态型变异）：由于地理隔离、生殖隔离、自然选择等作用的结果，形成了生态型群体。这种因长期适应于一定环境条件而产生的遗传上有

10、差异的群体称之为生态型。类型：林木生态特征的变异与其所处地理位置如水平分布-纬度，垂直分布-海拔高度，立地条件类型-地理生态型、气候生态型、海拔生态型、旱生型、湿生型、盐碱型等直接有关。（3）随机变异如相邻的两个产地或林分的差异，可大到分布区两端那样的差异。又比如某一树种在较小的分布范围内，气候条件变化不大，但不同群体间变异很大。影响林木地理变异的因子（1）树种分布范围的大小和性状：一般而言，树种分布区较大，则变异大；分布范围小变异较小。（2）树种自然分布区内环境因素的多样性：分布区环境条件越复杂，则种内群体的遗传变异愈大。那些既分布在平原又分布在山区的种类具有较多的地理变异。（3）分布区的不

11、连续性：由于地理隔离导致无法交流基因。（分布区不连续的树种，如生长在山区的种，由于地理隔离，群体间没有基因交流，有时即使相隔仅100km的相邻种群在遗传上也完全不同。）（4）未知因素：有的树种分布范围大，但遗传变异很小；有的树种分布范围小，遗传变异较大。出现这些特殊现象的原因还不清楚，可能包括突变、迁移、选择等因素。种源试验对林业生产的作用：增加木材产量：多数育种计划中，选用最佳种源，能在短期内以最小的代价获得显着增益。提高林分稳定性：选用适宜种源，能提高林分抗逆性和抵御病虫害能力。为合理制定种子区划提供依据。 提高树木改良效果。优良种源的利用途径：将优良种源的优良林分改建成母树林； 在优良种

12、源中选优建立种子园；选优，建无性繁殖圃，无性系造林等。种源试验方法种源试验的技术环节主要有：确定试验规模确定采种点选择采种林分确定采种母树和采种田间对比试验优良种源选择。确定试验规模全分布区试验：目的是研究种源间变异的大小、地理变异规律和变异模式。对分布区较小的树种，参试种源在2030个左右；分布区大的树种，50-100个，或更多。局部分布区试验：目的是对全分布区实验中表现较好的种源作进一步比较，并为造林地区寻找最佳种源和为育种提供原材料。种源数量一般较少，试验小区较大，试验期限在1/2轮伐期左右。种源实验结果的应用（1）试验数据的分析种源试验的数据来源于两个部分：一部分是亲本表型的数据；另一

13、部分是子代表现的数据。亲本表型的分析是研究和划分地理种群的依据。种源试验中子代的表现又是划分生态型的依据，是了解地理变异的唯一途径。（2）种源试验结果的应用了解林木地理变异规律，丰富林木育种理论，并为进一步开展林木改良工作和改良方案提供科学依据；为划分种子区，确定林木种子调拨范围和调拨方向；为当地选择最佳种源。候选树的评定对比树法：（1）优势木对比法 方法：以候选树为中心，在立地条件相对一致的15m半径范围内（包括30-40株以上），选出仅次于优树候选树的3-5株优势木作对比树。按优树标准生长量指标逐项实测，比较鉴定。形质指标及其它指标可用评分比较评定。候选树通过与对比树比较评定，符合优树标准

14、要求者作为优树登记入选。 适用范围：在人工林或年龄较一致的天然林纯林中广泛采用。（2）综合评分法 方法：以优树候选树周围的5株优势木为对比树，与候选树在树高、材积、冠型、树干通直度、自然整枝能力、分枝角度，侧枝精度等性状方面进行比较评分。对树高的评分还根据不同立地指数和年龄进行相应的调整。 特点：该法比较客观，各项性状得分值在构成总分时按一定的比例，它含有权重的意思，该法在松树优树选择中应用非常广泛。（3）小样地法 方法：在以优树候选树为中心的200-700平方米范围内，划定包括40-60株林木的林地为小样地，将候选树与小样内林木按优树标准内容要求逐项观测评定，当候选树达到或超过小样地林木平均

15、值规定指标时定为优树。候选树的评定基准线法：（1）回归线法 原理：自然分布区大、立地条件复杂的树种，首先应按不同的气候区和不同的立地条件类型，分别设立标准地（50株以上），取得资料（或利用生长过程表、资源清查的标准地资料），建立不同年龄与生长量（树高、胸径、材积）的回归关系。有了各性状的回归线，就可按优树的标准进行评选。 方法：首先是按标准实测候选树的生长量如树高或材积，其次是选用相应的立地条件类型和树龄的回归线图。如候选树落在回归线上方，若其它形质指标符合标准，即可入选。 适用范围：天然林多为异龄林或混交林，邻近木之间存有一定程度亲缘关系。因此，天然林选优宜采用回归线法，不宜采用对比木法。候

16、选树的评定综合评价：独立标准法：对各选择性状,都规定一个最低的入选标准. 只要一个性状指标达不到标准,则不能入选； 连续选择法；评分法：在各个选择性状表型值变异幅度内划分不同等级，并根据性状和各性状内变异等级的经济重要性，分别给予一定分值，累加候选树各性状的相应评分，做出评价。林木遗传测定用途：为进一步的遗传改良提供指导性遗传参数。依据测定结果来剔除初级种子园中的不良亲本，筛选改良种子园的建园亲本，为下一改良世代提供亲缘关系清楚的遗传材料。筛选优良家系和提供优良家系的适用范围。 示范与宣传作用。无性系测定的目的：掌握优良个体在无性繁殖时性状表现的稳定性或可重复性，是优良无性系选择的基础工作。无

17、性系测定需要注意的特殊问题：用无性系测定结果不能准确估测其子代的性状表现程度； 成熟效应与位置效应的影响；插条粗细和长度、采集部位的影响； 砧木与嫁接效应。试验小区的合理安排试验小区大小：单株小区：测定材料多、时间短、统计效率高。少株小区：4-25株, 用于子代和无性系测定等。多株小区：49-100株，利用估算产量，多用于初选优良遗传材料的进一步对比试验/推广试验/良种示范林等。试验要求（1）测定的材料要有代表性；（2）测定方式以田间对比试验为主，有足够重复；立地条件要均一，苗木和栽培措施一致；试验设计符合田间试验设计的基本原则（3）遗传测定中要设有当前生产水平的对照材料。林木育种中常用试验设

18、计（1）完全随机区组设计 （2）平衡不完全区组设计(BIB) （3）多点完全随机区组设计 （4）巢(套)式设计杂交组合的选配原则：优缺点互补； 地理相距远，生态习性差异大； 性状的遗传力大； 亲本配合力高。杂交亲本植株（杂交母树）的选择育种性状典型； 生长健壮，无病虫害；如为两性花，选择综合性状优良的个体作母本。杂交方式 单交：AB 北京杨：(钻天杨青杨)； 三交：(AB)C南林杨：(河北杨毛白杨)响叶杨； 双交：(AB)(CD)(毛白杨新疆扬)(银白杨灰杨)； 回交：(AB)B 或(AB)A(毛白杨新疆杨)毛白杨； 多父本混合授粉：A(B+C+D+)群众杨：小叶杨(钻天杨+旱柳)。花粉技术（

19、1）花期调整：光敏，温敏 （2）花粉收集：适时采粉，合理收集树上收集（量多质轻，松树）；采集花枝收集（杨柳榆等）（3）花粉贮藏：低温、干燥、黑暗贮藏花粉；（4）花粉生活力测定；直接测定；间接测定（染色法，培养基法）多倍体发生的机理多倍体产生的类型：无性多倍化：体细胞染色体加倍有性多倍化：性细胞染色体加倍，2n配子（未减数配子）的产生。多倍体获得的途径：体细胞染色体加倍；不同倍性体间杂交；胚乳培养；细胞融合；未减数配子杂交人工诱导2n配子杂交：最快捷的方法。化学方法诱导林木多倍体化学诱导法：是指利用生物碱等某些化学试剂处理分裂中的植物器官、组织甚至细胞，从而诱导细胞染色体加倍的方法。处理方式的选

20、择：浸渍法：用一定浓度的秋水仙素等化学试剂浸渍萌发的种子、幼苗、茎尖、花芽等。注射法：用注射器将一定浓度的秋水仙素等化学溶液直接注射到待处理的部位。涂布法：将配制好的含一定浓度的秋水仙素等化学溶液的羊毛脂软膏涂抹在生长点上进行处理。喷雾法：用喷雾器将配制好的秋水仙素等化学药剂喷到要处理的分生部位。药剂-培养基法：即将待处理材料接种到含一定浓度秋水仙素等培养基上进行处理的方法。营养繁殖的优势（与种子繁殖相比） 综合利用加性与非加性遗传效应，遗传增益高。原因：营养繁殖利用选择群体中最优个体，种子繁殖利用子代群体平均值；一致性增强，完整地保留了母株的优良特性。2 性状整齐一致，利于集约栽培，实现丰产

21、，产品性状一致，有利于收获和加工利用。3 显着缩短遗传改良周期。营养繁殖的应用保存林木育种资源：建立优树收集圃、无性系基因库等；营建无性系种子园，进行良种繁育；培育营养繁殖苗用于林业生产；作为有效的遗传测定方法（无性系测定），用于估算遗传参数。营养繁殖的遗传学效应（1）营养繁殖产生的无性系内的所有分株的遗传基础相同，具有原始亲本的特性；（2）无性系具有高度的一致性，林相整齐，产品性状一致，有利于收获和加工利用。营养繁殖的非遗传学效应（1）成熟效应：树木的无性繁殖能力随着树龄增加而下降的现象。一般而言，采穗母树年龄越大，生根率越低。（2）位置效应：无性繁殖材料采集部位对无性繁殖效果的影响。如用侧

22、枝扦插或嫁接，会出现斜向生长，顶端优势减弱，提早开花结实等现象。（3）成熟效应和位置效应的综合效应。在林木生产中，希望加速营养生长，因此，必须克服成熟与位置效应的影响。营养繁殖存在的问题营养繁殖的品种退化：品种原有优良种性削弱的现象被称为品种退化。在林木营养繁殖过程中，经常会遇到同一无性系造林在生长表现等方面不完全一致的现象，如表现出树势衰退、提前开花结实、苗期斜向生长或无顶端优势、形态畸变、抗逆性降低等。原因：成熟效应、位置效应；病毒侵染。采穗圃的优越性穗条集约经营，大幅度提高繁殖系数； 采取幼化措施，降低成熟与位置效应；采取修剪、施肥等措施，可保证穗条生长健壮、充实，提高繁殖成活率；集中管

23、理，方便病虫害防治以及穗条采取；避免穗条长途运输、保管，随采随用，保证成活率。采穗圃营建与管理的基本原则（1）选择作业方便、条件优良的圃地，为采穗圃生产奠定基础；（2）适时整形修剪，将幼化控制贯穿于采穗圃经营的全过程；（3）加强水肥管理，保证种条质量，延长采穗圃使用寿命 （4）合理密植，提高单位面积的穗条产量与效益 （5）块状定植，标识清楚，避免品种或无性系混杂。无性系选育基本程序基因资源收集与保存：物质基础 人工或自然变异选择：前提无性繁殖与幼化技术：必要条件 无性系测定：核心环节无性系选择：成功保证。无性系的适应性和稳定性（无性系环境互作），多地点、多年度无性系测定。无性系造林的相关问题的

24、解决办法：追求遗传多样性、林分稳定性和遗传增益的平衡。应避免单一无性系大面积造林，采取多无性系造林方式，以规避因环境突变超出个别无性系忍耐限度时而造成的风险性。多无性系造林的三种方式：（1）无性系混合繁殖造林：指将用于推广的多个无性系插条等随机混合在一起育苗，采用含多个无性系的混合苗木造林。优点：防范风险能力最强，操作简单、造林成本低。条件：参与混合无性系在生长势、冠幅、根幅以及对立地条件的选择等方面相对一致。（2）无性系间行栽植：指在造林时分无性系隔行间作，每一行或数行只栽植一个无性系。优点：可从行向上控制无性系之间的竞争，降低优势无性系对表现相对较差无性系的影响，降低根部传染病害的传播等。

25、缺点：仍难以体现无性系的生产优势，且因造林操作麻烦而较难实施。（3）无性系块状混栽：是指将造林地划块作业（10-20 hm2），每块只栽植一个无性系。优点：林分整齐一致，可避免无性系之间的竞争，保证产品质量与效益；适合集约经营，育苗、造林以及抚育管理过程简单、费用相对较低；可为不同的林地条件选用适宜的无性系，充分利用基因型与环境的互作效应；当某一个无性系发生问题时，利于集中采取措施，甚至可皆伐重建，从而保持林地利用效率。种子园类型：(1)按建园材料的繁殖方式分：无性系种子园和实生苗种子园无性系种子园：用无性繁殖苗木建立的种子园。实生苗种子园：用优树自由授粉或控制授粉的种子培育的苗木建立的种子园

26、。(2)按建园材料的改良程度分：初级种子园和高世代种子园初级种子园：通常是指从未经改良的天然林或人工林中选择优树建立的种子园。去劣疏伐种子园：根据子代测定结果，对初级种子园进行去劣疏伐后形成的种子园。改良代种子园：由经过改良的繁殖材料建立的种子园。如第二代或更高世代的种子园。在高世代育种中，不必过分强调繁殖材料的世代，而是重视其遗传品质和亲缘关系。育种策略的基本内容和原则（1）基本内容： 育种策略的前提是选择适宜的改良树种。 改良树种的确定： 改良树种应有较高的经济价值，或生态效益，造林推广面积大，是 当前或潜在的主要造林绿化树种。 育种目标 建筑用材：树木生长量和树干利用率、树干通直度和饱满

27、状况是主要指标。 纸浆材：生物量、木材密度、纤维或管胞长度是主要的。 保护生态环境的树种：A.要改良的性状首先是能适应严酷的自然条件，生态效益高是主 要的，改善经济性状是其次的。 B.改良树种受病虫危害状况 育种资源 育种资源是林木育种的物质基础。因此，应从树种改良的一开始，就应建立起一个规模较大的育种群体，以保证可持续改良。 育种与繁殖方法 引种、选择育种、杂交育种、分子育种？ 种子繁殖？营养繁殖？二者兼用？繁殖技术的成熟程度？ 与育种方法和策略的制定有密切关系。子代测定还是无性系测定？种子园还是采穗圃？ 选择强度和遗传增益 是育种策略中考虑的主要问题之一。 遗传增益随着选择强度的增大而增加

28、，但选择强度随入选率的减小增加到一定程度时，增长的速度大大减慢。 选择强度要根据对增益大小的要求、资源状况和群体大小、改良世代的多少等多种因素来确定。 防止近交，控制共祖率 经营育种群体，特别在多世代育种中，主要的问题是防止近交，控制共祖率发展过快。 确定育种周期以及加速育种世代进程 要考虑所采用的育种方法从投入到产出的时间进程，育种周期的长短，增益的大小，单位时间内获得增益的多少。时间是评价育种策略成效的指标之一。 要考虑采用促进开花结实，缩短育种世代的措施；早期测定的可能性和可靠性。 田间试验设计方案 根据试验目的，确定测定项目和内容、测定方法、地点、时间和观测期限，考虑最佳的田间试验设计

29、方案。 组织管理及条件保障 育种工作是长期的工作，具有继承性，只有持续工作，才能达到预定目标。 在制定育种策略时要考虑实施计划的行政管理体制，主要技术骨干现状和近期内可能的变动，人员培训，资金投入量和持续年限，所需的主要设施，与外单位的协作和分工，信息交流渠道及采取的措施等。 风险性及对策 在育种策略中应当指出存在何种因素可能妨碍策略的实施。 如实行早期选择，性状幼龄与成年时的相关程度会影响预估的准确性；病虫害、森林火灾、灾难性气候等有时是难以预估的，是策略实施中潜在的危险因素；行政管理机构的改革，技术骨干的变动，资金投入得不到保证，都会严重影响预定目标的落实。制定育种策略的原则育种策略的目标

30、是在短期内取得最大的增益，提供最佳的经济和社会效益，又能持续开展长期改良，不断获取更大增益，即既能满足当前生产的需要，又能符合长远遗传改良的要求。育种策略中规定的育种途径和方法，既要符合树种和性状的生物学和遗传特点，又要考虑该树种遗传改良的社会经济条件。要合理地运用育种的各个环节，并做好各个环节间的衔接和配合。能适应环境和社会需求的改变，具备灵活性，要保持种内遗传多样性。在达到预定目标的前提下，各项试验设计从简最小投入，最大产出。亚系的组织： 随机组织； 按性状组织：如第一个亚系由生长快的个体组成；第二个亚系按材质，如木材密度来组 织等。这样组成的亚系，可以保持种内多样性，使策略富有灵活性，对社 会需求变化的应变能力较强，也便于选育综合性状优良的繁殖材料。 按育种值大小组织：在同一个亚系内，按组成亲本育种值大小排序，划分为不同的层次。延缓近交积累的主要技术措施（1）选用适当的交配设计：如复合群体交配设计。（2）采用适当的选择方法：在改良代育种中，一般都采用家系和家系内选择（配合选择）。（3）在多世代育种中准备功能不同的群体 基本群体：保持遗传多样性 育种群体：育种 生产群体：良种繁育缩短林木育种世代的主要方法单位时间遗传增益的一般