植物种质资源的评价与鉴定

第五章植物种质资源的评价与鉴定第一节生物学鉴定第二节经济性状评价第三节抗逆性鉴定第四节抗病虫能力鉴定第一节生物学鉴定一、植物形态特征鉴定二、生物学特性鉴定第一节生物学鉴定一、植物形态特征鉴定在植物种质的各生育阶段，对植株各器官（根、茎、叶、花、果实等）的基本形态进行观察和描述，并参照植物学形态描述的标准和术语进行记载。包括外观的形状、大小、颜色、色泽以及必要的度量记载。不同的植物，其形态特征鉴定中描述记载的项目有差异。一、植物形态特征鉴定包括质量性状和数量性状1、质量性状的描述（1）二型编码法：用于主基因控制，且只有两种表型的质量性状，以“-”和“+”分别表示隐性和显性类型，如豌豆的花色（红花和白花），小麦的红粒和白粒，水稻的粳型和糯型，油菜的黄花和白花。一、植物形态特征鉴定（2）三型编码法：用于不完全显性或存在显隐中间类型的质量性状，以“-”、“M”和“+”分别表示隐性、中间和显性类型。如紫茉莉的花色，红色、粉红色和白色，株高常常是不完全显性性状，桃、杏等核果的离核、半粘核和黏核。一、植物形态特征鉴定（3）级次编码法：用于极端类型之间有若干质态的质量性状。如黄瓜的性别分强雌株、雌株、雌全株、雌雄全株、雌雄株、完全株、雄全株、纯雄株等。一、植物形态特征鉴定2、数量性状的描述（1）级差归类法：用于容易计数和测量的性状和比值性状。如株高、果重、果径、叶长、裂叶数、果形指数、叶形指数、根冠比、结角指数等。（2）图示分级法：有些连续变化的性状，可用示意图归类，并常用典型品种做参照。如株型，白菜生长状态分1直立，2开张，3半塌地，4塌地等类型。一、植物形态特征鉴定（3）选择归类法：有些复杂性状难以根据单一因素排列成有序级次，可按表型分成若干类型。如油菜的种皮色，可分成黑、黑褐、褐、褐红、褐黄、黄、浅黄等。（4）模糊归类法：有些性状只能根据表现的状态进行模糊归类。如大白菜结球紧实度可分为1特松、2松、3中等、4紧、5特紧等类型。植物叶表面的茸毛分1疏、2中、3密。第一节生物学鉴定二、生物学特性鉴定生物学特性：植物种质对所生存的生态环境，经自然选择和人工选择、长期适应而形成的各自的生态特点。即种质材料在生长发育过程中对温度、日照长短、光照强度、水分、土壤的物理结构和化学组成等环境因素要求，以及对这些因素变化的忍耐程度。二、生物学特性鉴定生物学特性鉴定的记载内容（1）环境因素（2）物候期（3）植物体生长发育状况重点在于种质材料在特定环境条件下的生育情况。二、生物学特性鉴定生物学特性的鉴定方法主要分两种1、自然环境鉴定2、人工控制环境下的鉴定二、生物学特性鉴定1、自然环境鉴定（1）区域鉴定：利用不同地区的地理条件、土壤条件以及温度、光照、雨量等气候因素的差异，栽培植物种质材料，观察其生育状况，以鉴别种质材料在不同地区的适应性，以及不同品种、变种和种间生物学特性的差别。（2）季节鉴定：鉴定种质材料对季节的适应性。如分春秋两季栽培，鉴定种质对不同季节的适应性。同一种作物，有的品种适宜春季栽培，有的适宜秋季栽培。鉴别种质材料的季节适应性，才能进行合理利用，充分发挥其生产潜力。二、生物学特性鉴定2、人工控制环境的鉴定在大棚、温室、人工气候室或人工气候箱中，通过人工控制环境条件，即人工促成类似季节变化的小气候变化，栽培植物种质材料，鉴别种质材料对单个因子或复合环境因子的最适范围，以及所能忍耐的极限。人工控制环境的鉴定优点：人工控制环境条件，各环境因子完全在人工控制下发生，可以比较准确的鉴定植物不同种、类型及品种间对春化温度的感应和所需时间的差异，对光强和光周期的适应性。第二节经济性状评价一、物候期与产品成熟性的评价二、产量的评价三、品质鉴定第二节经济性状评价一、物候期与产品成熟性的评价物候期是随季节的变化，植物生活史中各种标志性形态特征出现的时间。如出苗、三叶期、五叶期、现蕾期、抽薹期、初花期、盛花期、灌浆结实期等。不同种类植物要鉴定的物候是有差异的，如果树及果菜类的开花、结实、采收等时期；落叶果树的绽叶与生长、落叶与休眠等。物候期还可细分为几等，如结实期分坐果、果实生长和果实成熟等鉴别物候期对于合理布局和安排生产制度非常重要。成熟期对一二年生植物来说是指从播种到开始收获产品器官所经历的时间；对于多年生植物来说，则是指从新的枝叶发生到收获产品器官所经历的时间。成熟性一般为定性指标：分早熟、中熟和晚熟三个熟性级别。成熟期与产量和产值密切相关，鉴定成熟期对于生产上选择品种具有重要意义。第二节经济性状评价二、产量的评价产量性状是植物种质资源的主要经济性状之一。鉴定的内容：产量构成因素，早期产量，总产量，丰产性，稳产性等。产量构成因素因植物种质不同而有差异：如大白菜：产量构成因素包括单位面积植株数，结球率和单球重，其中单球重由球叶大小和数量构成，还与叶片和叶帮的比例有关。第二节经济性状评价三、品质鉴定品质是植物种质的另一个重要经济性状。植物产品的品质包括：商品品质、加工品质、风味品质和营养品质等。品质鉴定的项目因植物种类、用途而异，一般可分为以下三个方面1、外观品质鉴定2、质地和风味鉴定3、营养和有毒物质鉴定三、品质鉴定1、外观品质鉴定外观品质的构成因素包括色泽、大小、形状和整齐度，与商品品质和加工品质相关。外观鉴定多采用感官评价，称量法和度量法来表示。三、品质鉴定2、质地和风味鉴定质地包括硬度、弹性、致密坚韧性、汁液量、黏稠性、脆嫩度等，与口感和加工品质相关。质地鉴定方法（1）压入法：多采用硬度计测量（2）剪断法：用切压检测计测定切断产品器官组织所需的力。（3）肉质组织的剖面分析：采用质地检测计可测定果肉组织的硬度、弹性、黏稠性等。风味是一个非常复杂的品质性状，受糖、酸、淀粉等多种物质含量和比例的影响。此外，风味还与产品组织的致密度、纤维等有关。风味的鉴定方法多用品尝评比的办法，采用优、良、中、差、劣5级描述。现代化的检测手段：液相色谱、气象色谱、核磁共振等。3、营养和有毒物质鉴定营养成分包括热量、水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维、灰分、胡萝卜素、硫胺素、核黄素、抗坏血酸、钾、钠、钙、镁、铁、锰、锌、铜、硒、磷等，以及人体必需的氨基酸。营养成分鉴定方法多采用常规测定法，现代化的检测仪器测定更好。某些植物产品中含有毒物质，如马铃薯块茎中的龙葵素、豆类蔬菜种子中的毒蛋白等。这些有毒物质的存在与含量多受遗传基因控制。产品器官内有毒物质的检测就是鉴定不同种质材料中有毒物质的含量，以便将有毒物质含量少的品种在生产中推广或用作育种原始材料。第三节抗逆性鉴定逆境：不利于植物生长发育的恶劣环境，如干旱、水涝、瘠薄、盐碱、低温、高温、台风等，这些不适宜甚至危害植物生长发育的环境条件统称逆境。植物对逆境的反应：避：植物通过自身生育周期的调整，避开逆境的干扰和危害，而在相对适宜的环境中完成生活史。御：植物处在逆境时，其生理过程不受或少受逆境的影响。耐：植物的逆境中，各种生理过程发生相应变化，一反面修复受损生理过程，另一方面，维护和稳定酶和生物膜系统的结构和功能。抗逆性受遗传控制的，抗逆性鉴定就是比较不同种类或品种对逆境的反应程度，为种质利用提供依据。逆境也与发育生理和影响发育的因素有关，在鉴定抗逆性时，应了解种质材料对逆境的敏感时期和器官、部位，鉴定方法要准确、快速、简便。抗逆性鉴定一、自然逆境鉴定二、人工模拟逆境鉴定三、间接鉴定抗逆性鉴定一、自然逆境鉴定在具有逆境的地区或季节种植供试种质材料，比较其抗逆性。费用低、但年际间逆境强度难以相同，鉴定结果往往不同，一般要2-3年的重复或多点试验。抗逆性鉴定的结果以受害指数表示通过植株受害程度分级法来调查统计，人为地将植株对逆境敏感部位的受害程度分成若干级（4－6级），统计各级的株数，计算受害指数受害指数=∑(代表级值×调查株数)最高级值×总株数×100%抗逆性鉴定二、人工模拟逆境鉴定在人工气候设备中，严格控制有关条件进行鉴定。不受时间和地区的限制，试验结果比较准确，但鉴定费用高，而且人工模拟逆境不能完全代表千变万化的自然逆境。调查统计方法及鉴定结果计算与自然逆境鉴定相同抗逆性鉴定三、间接鉴定选定一个或几个特定的成分，分析其在逆境伤害前后量的变化，作为植物种质材料抗逆性鉴定的一种手段。1973年，Lyons首先提出植物抗逆性与质膜结构有关，后来对质膜的类脂成分或蛋白质与抗逆性的关系进行了许多研究。植物受到逆境后，体内的生理生化机制都会发生变化。如MDA是膜脂过氧化最重要的产物，抗氧化酶系统（SOD，CAT，ＰＯＤ）在逆境下发生升高或降低。甜菜碱在逆境下积累，冻害后可溶性糖增加，脯氨酸可溶性蛋白升高，电导率升高等。间接鉴定方法主要有以下几种（1）电导率测定：采用电导法测定植株外渗液的电导率（2）四唑法：用四唑（TTC）测定花芽中脱氢酶活性，活性越高，种质抗冻越好。（3）脂肪酸测定：细胞膜脂肪酸饱和程度与种质的抗冻性呈正相关，第四节抗病虫能力鉴定抗病性是种质材料抵御病害发生的潜能，主要受植物体内基因型所控制。抗病性表现是植物种质各种性状中变异性比较大的，是多种因子相互作用的综合表现。包括生物因子和环境因子，其中其中生物因子包括寄主和病原物两方面植物抗病性表现＝寄主抗病性基因型+病原物致病性基因型+寄生植物生存的环境。抗虫性是植物抵御害虫的能力。在进行抗虫性鉴定时，需注意：（1）害虫在不同种质材料上产卵的选择性，在不同栽培条件下(如温室、网室、笼罩)单株或单位面积着卵量。（2）害虫取食不同种质材料后的发育速度和成活率。（3）害虫对不同种质材料的危害程度一、抗病性鉴定1．直接鉴定（1）田间鉴定：将待鉴定的种质材料种植到自然发病率高或人工接种病原物的病圃内，在田间条件下进行自然诱发鉴定和人工诱发鉴定。无论自然发病圃还是人工接种病圃，都应具备适宜发病的条件，以利于病原物的浸染。:1．直接鉴定（2）室内鉴定：在温室或其它人工控制的环境下进行。因不受季节限制，可加速鉴定进程，同时还可鉴定每个病原物或同一病原物的多个生理小种，还能了解温度、水分光照等环境因素对种质抗性的影响。室内鉴定必须接种病原物，因而不能显示植物的避病性。由于接种的破坏，不能鉴定种质抗接触、抗侵入的能力，只能鉴定其抗扩展能力。发病率、严重度等鉴定结果的调查与统计发病率是指群体发病情况，用百分率表示，如病株率、病果率等。严重度是每个个体发病情况的指标，常用病情指数来表示。病情指数＝∑(病害级值×本病级株数)最严重级值×调查总株数×100%一、抗病性鉴定2、间接鉴定植物体遭受病原物浸染后，会产生一些特殊的代谢产物，检测这些物质存在的量，可作为植物抗病性鉴定的指标。如毒素测定、植物保卫素测定、酶活性测定、血清实验等。间接鉴定只能作为田间鉴定的辅助手段。二、抗虫性鉴定1、鉴定方法（1）田间自然鉴定法（2）增加危害压法（3）网室鉴定法1、鉴定方法（1）田间自然鉴定法在虫口密度大的地区和年份种植待检测的种质材料，观察害虫发生的程度。这种方法受外界条件限制很大。1、鉴定方法（2）增加危害压法在虫口发生较少的年份和地区，采用人工接种虫源，以增加害虫对待鉴材料的危害压力，强化材料间抗虫性差异。1、鉴定方法（3）网室鉴定法在田间建造的网室内种植待鉴材料，并接种一定数量的害虫，观察受害程度。2、调查与统计（1）虫口密度调查：随机取样调查统计比较不同材料间的虫口数量，以此衡量种质间抗虫性的相对强弱。（2）对害虫危害程度进行分级调查：用虫害指数来衡量抗虫性。虫害指数=∑(虫害级值×本级株数)最严重级值×调查总株数×100%