第十一章-园林植物品种退化和良种繁育

第六章园林植物良种繁育一、园林植物良种繁育的任务良种繁育是运用遗传育种的理论与技术，在保持并不断提高良种种性、良种纯度与生活力的前提下迅速扩大良种数量的一套完整的种苗生产技术。良种繁育实际是育种的继续和扩大，是优良品种能够继续存在和不断提高质量的保证。所以它基本上属于育种学的范畴，同时它也是育种和生产之间的桥梁。园林植物良种繁育的主要任务：1、在保证质量的前提下迅速扩大良种数量；2、保持并不断提高良种种性，恢复已退化的优良品种；3、保持并不断提高良种的生活力。二、品种退化的概念及其原因（一）概念：观赏植物原有的优良品质削弱的过程和表现。造成观赏植物品种退化的原因：基因劣变；基因频率和基因型频率发生改变；病虫害侵染；繁殖方法不当；栽培方法不当。（二）机械与生物学混杂1、机械混杂：采种、晒种、储藏、包装、调度、播种、育苗、移栽、定植等栽培的繁殖过程中，把一个品种的种子或苗木机械地混入了另一个品种之中，从而降低了前一个品种的纯度。由于纯度的降低，其丰产性，物候期的一致性都降低了，观赏价值也降低了给栽培管理良种繁育都带来了损失，机械混杂的危害主要在于机械混杂以后，紧接着常发生生物学混杂，这就给栽培带来更大的损失，造成品种更严生的退化。2、生物学混杂：生物学混杂，是指由于品种间或种间发生一定程度的天然杂交，造成一个品种的遗传组成上混入了另一些品种的遗传基础。在园林植物中发生生物学混杂后，表现出花型紊乱，花期不一，高度不整齐。花色混杂，甚至各种极劣的单株都会产生。生物学混杂在异交植物与常异交植物的品种间或种间最易发生。自花授粉的植物中也间有发生。（三）生活条件与栽培方法不适合种性要求，从而引起性状分离与变异。当生活条件与栽培方法不适合品种种要求时，优良的种性就会被潜伏的野持性状所代替。隐性性状会代替原来的的显性性状，品种因而退化。P=G+E（四）生活力衰退引起良种产量品种的降低1、长期营养繁殖——长期营养繁殖而得不到的有性复壮的机会，致使生活力降低。2、长期自花授粉——长期自花授粉，内部矛盾也会不断地减少，生活力不断地降低，最后品种的产量、生长势和其他特性也要退化。3、长期栽培在相同的条件下——米丘林学派还认为一个品种长期培育在同一地点并用同一栽培方法，则久而久之会造成生活力的衰退。其次关于自花授粉的良种生活力降低问题，虽然在一般的条件下如上述，但是也有例外的现象。以下两例外的现象在良种繁育的实践中最有意义：1、在优良栽培条件下，天然自花授粉良种生活力降低比在恶劣条件下显著地缓慢。2、天然自花授粉的良种生活力的降低，在单株之间有较大的差异，有些单株退化很快，而有些则很慢，甚至不退化，因此在完全退化了的品种中也能用单株选择法选出完全未退化的生活力很高的单株，这也就是良种繁育中可以用选择的方法进行品种复壮的前提。三、良种繁育的程序和方法（一）品种审定品种特性的评价；品种比较试验；区域试验；生产试验；审定和登录。（二）品种繁育程序1.原种（苗）生产2.超级原种：经品种审定后用作第一批繁殖的种苗。2.生产用种（苗）的繁殖3.以原种为繁殖材料，提供生产用苗的繁殖过程。（三）防止品种退化的技术措施（一）防止遗传性变劣与分离的技术措施1、防止混杂：◎防止机械混杂：严格遵守良种繁育的制度，任何混杂都应避免。采种：专人负责及时采收；晒种：晒种时各品种应间隔一定距离；播种育苗：相似品种间隔种植；播种和定植地应该合理轮作，以免隔年种子萌发造成混杂。移苗：必须严格注意去杂和插牌并画下移植定植图。◎防止生物学混杂：防止生物学混杂的基本方法是隔离与选择。空间隔离—生物学混杂的媒介主要是昆虫和风力传粉，因此隔离的方法和距离随风力大小，风向表况，花粉数量，花粉易飞散程度重瓣程度以及播种面积等而不同。时间隔离—时间隔离是防止生物学混杂极为有效的方法，时间隔离可分为跨年度的与不跨年度的两种，后一种是在同一年内进行分月播种，分期定植，把开花期错开，这种方法对于某些光周期不敏感的植物适用。2、控制显性——这里所指的控制显性，主要是指控制栽培性状成为显性，1)良种繁育地段的土壤选择：应该具备良好的土壤结构，避免过分粘重的土壤，应该排水良好，这两点对于球根类花卉更为重要。2)加强田间管理：防治病虫害发生、使植株生长健壮。3)扩大营养面：与一般大田比起来适当加大株行距，不仅可以扩大繁殖系数，而且可以提高种子的质量，增加种子的品种典型性。4)合理轮作：除了一般在优良（如防治病虫害、合理利用地力，促进植物生长发充）以外，对于良种繁育特别有益的还能防止混杂和一定程度地防止球根花卉的生活力退化。5)避免砧木不良遗传性的影响，许多营养繁殖的良种，尤其是木本植物中采用营养繁殖的良种，应用嫁接的方法。3、经常进行选择：选择是克服品种退化最有效的方法。1)选择品种典型性高的单株；2)选择品种典型性高的花序—同一植株不同部位的花序或小花所产生的种子，其品种典型性不同。3)选择品种典型性高的种子—即使同一花序其中不同位置的种子，它们后代的品种典型性也不同。4、加强留种单株的处理—为了提高种子品质，整枝和去顶等处理会有良好的效果。（二）提高良种生活力的技术措施1、改变生活条件：1)改变播种时期—改变播种时期的作用是使植物在幼苗和其他发育时期遇到与原来不同的生活条件，使植物同化这些外部条件。2)换种—将长期在一个地区栽培的品种种，定期地换到另一地区繁殖栽培，经1-2年再拿回原地栽培。3)特殊农业技术的处理—采用低温锻炼幼苗和种子，高温和盐水处理种子，以及用萌动种子进行干燥处理等都能在一定程度上提高植物的抗性和生活力，尤其最后一种处理对提高抗旱性有良好效果。2、选择是保持与提高良种生活力的有效的措施。3、创造有利于生活力复壮的客观条件：选择易于生活力复壮的部分做繁殖材料创造有利于生活力复壮的栽培条件四、提高良种繁殖系数的技术措施（一）提高种子的繁殖系数（二）提高自然营养繁殖器官（三）提高一般营养繁殖器官的繁殖系数：1、充分利用园林植物巨大的再生力；2、延长繁殖时间；3、节约繁殖材料。五、观赏植物优良品种的生产1.种源控制2.生产过程的控制3.采收和储运过程的控制良种繁育程序品种审定和登录原种生产种苗繁殖生产防止品种退化提高良种生活力种子（苗）检疫种子（苗）质量检验观赏植物品种培育和品种应用种质资源研究育种技术研究优良品种培育优良品种繁殖优良品种应用引种选种育种六植物组织培养技术及其在育种中的应用植物组织培养技术是现代植物生物技术的基本技术。(一)、植物组织培养的基本步骤1、植物细胞的全能性（CellTotipotency）一个植物细胞能产生一个完整植株的固有能力称之为细胞的全能性。2、植物离体分化的类型无菌短枝型丛生芽增殖型器官发生型胚状体发生型原球茎发生型3、植物组织培养的特点培育材料经济；培养条件可人为控制；生长周期短，繁殖率高；管理方便，利于自动化控制。5、植物组织培养的基本操作无菌操作技术细胞培养技术原生质体融合技术接种用具的灭菌接种前，必须把用具放入接种室或箱内，初用接种室或箱时要用甲醛（一般市售分析纯的有效成份为36-38%熏蒸5小时以上再开紫外光灯照射40-60分钟，以后在每次接种之前，把要接种的试管或三角瓶放入接种室（箱）内，用5%的煤酚瓶皂溶液即来苏尔（一般市售的有效成份为47-53%）或5%的石灰炭酸液喷雾消毒，再打开紫外光灯照20-40分钟，这样消毒后，再经30-40分钟便可进行接种。接种材料的表面灭菌接种前花蕾或穗的彻底灭菌是杜绝污染的主要关键，先用70-75%的酒精浸泡10-15秒钟或用酒精棉球擦两遍，初步杀死表面所带的微生物，放在10%的漂白粉液或饱和漂白粉液中浸泡15-30分钟杀菌，然后用无菌水冲洗2-3次。消毒过的穗子或花蕾用消毒纱布包好，待取花药接种，注意，穗子或花蕾的操作要在无菌条件下进行。5、植物组织培养所需营养与环境条件（1）无机营养大量元素：一般是指浓度大于0.5mmol/L.氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)。微量元素：包括铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)、锌(Zn)、钠(Na)、锰(Mn)、钴(Co)、硼(B)、碘(I)。（2）有机营养维生素、肌醇、氨基酸、有机添加物。（3）生长调节物生长素：2，4-D、奈乙酸(NAA)、吲哚丁酸（IBA）、吲哚乙酸(IAA)。细胞分裂素：激动素（KT）、6-苄基氨基嘌呤（6BA）、玉米素（ZT）。赤霉素（GA）：脱落酸（ABA）、乙烯利（CEDP）。（4）琼脂（5）能源和渗透压（6）其他成分（7）温度（8）光照（光强、光质）培养基的配制：培养基母液的配制；配制培养基的步骤；培养基的分装及灭菌。6、植物组织培养经历的五个阶段：（1）预备阶段外植体的获得；接种材料的消毒处理；配制适宜的培养基；（2）诱导去分化阶段（3）继代增殖阶段（4）生根成芽阶段（5）移栽成活阶段(二)、植物组织培养技术在育种中的应用种质资源保护；优良品种快速繁殖；诱发和离体筛选突变体；克服远缘杂交困难；克服种子发育中的障碍；单倍体育种的技术环节基因工程的基础技术（一）单倍体育种1.单倍体的概念及其特点2.只含有一套染色体组的生物体；3.被子植物的配子体世代。矮小性；不育性；全显性。2.单倍体植物在育种上的意义1.单倍体植物的直接利用；2.克服杂种分离，缩短育种年限；3.快速获得异花授粉植物的自交系；4.单倍体植物的诱变育种；5.克服远缘杂种不孕性与不稳定的现象；3.单倍体植株和愈伤组织的培养（1）单倍体材料的采集单倍体育种的首要问题是如何获得大最的单倍体植株。据现有的研究材料，用花药培养产生单倍体植株有两个途径:第一是在离体培养的花药中，花粉经过类似胚胎发育的过程直接形成单倍体植物，如烟草、曼陀罗等。第二是在离体培养的花药中，花粉形成愈伤组织，再从愈伤组织分化出单倍体植株。（2）花药的接种接种前的准备工作接种和培养花药是在无菌条件下进行的，所用的一切用具必须彻底灭菌。花粉发育时期的鉴定适宜的花粉发育时期对于提高花粉诱导愈伤组织分化的频率是很重要的，为此，进行花药培养前，要用显微镜进行花粉发育时期的鉴定。经显微镜检查后，把花粉细胞的发育进期与花药或花序的外部形态联系起来，找出花粉单核期或单核期的花蕾或花序的外部形态标志选取花药进行接种培养。（3）从愈伤组织分化成苗诱导愈伤组织分化出根、茎、叶的方法是在愈伤组织长到1-3毫米大小（如小米大）时，即可转移到诱导分化培养基上，促使分化长出植株。一般说来，愈伤组织如果先形成芽，随后根自然会发生，如果先有根，以后不一定会出芽。因此，掌握芽分化的条件是十分重要的。愈伤组织转移培养工作是在无菌室或接种箱内进行的，转移后愈伤组织培养在23-28℃恒温室内，每日光照9-11小时，可用日光灯作辅助光，光强度在2000勒克斯以上。在转移愈伤组织时，应注意其极性，原来向上的一但转移后的一但转移后仍应向上，否则会影响生长，同时在转移时，就避免沾带过多的培养基。4.染色体加倍处理方式：试管内进行；花粉植株定植后进行；药剂处理；植株鉴定。单倍体育种程序：材料采集接种培养诱导愈伤组织获得再生植株染色体加倍幼苗培育和品种选择（二）原生质体培养与体细胞杂交常规杂交育种由于物种间难以逾越的天然屏障而举步维艰。科学家们受细胞全能性理论及组织培养成功的启示，逐渐将眼光转向细胞融合，试图通过这种崭新的手段冲破自然界的禁锢。1.原生质体的概念植物细胞原生质体是指那些以去除全部细胞壁的细胞。此时，细胞外仅由细胞膜包裹，呈圆形只有在高渗溶液中才能相对稳定。原生质体经适当处理，可与其他细胞融合成新的体细胞。2.原生质体的特点比完整的细胞更容易获得外来遗传物质，为实现异源遗传物质转化提供了较好的实验材料。原生质体在一定条件下可以融合成杂种细胞，开辟了一条新的育种途径。3.发展概况1892，J.A.Klerker用机械法获得原生质体；1960，E.C.Cocking用酶法首先从番茄根尖中分离出大量有活性的原生质体并通过