园林植物花卉育种学课件第3章引种驯化1

第三章引种驯化一、概述（一）基本概念1.引种(Introduction)把植物从原始分布地区迁移到新的原来没有分布的地区种植的方法。狭义引种：仅指从外地或国外引入植物新品种，通过栽培实验、繁殖推广，从而丰富园林植物资源。广义的引种：从外地或国外引入本地区没有的植物优良品种或遗传资源，作为推广品种或育种材料应用；2.驯化(Domestication)引进来的种或品种，有的表现很好，可以直接利用，有的表现不好，常常有不服水土的现象，需要采用一些技术措施，使其改变遗传性，慢慢适应新环境的过程，这就叫做驯化。如选择小气候，加温，加光等（二）引种的意义1.栽培植物起源与演化的基础；2.快速丰富本地植物材料的方法；3.最为经济的手段；引种所需要的时间短，投入的人力和物力较少，见效比较快，比较经济4.保护濒危植物的有效措施；便于精心养护5.为进一步育种工作提供材料；6.为其它生物学研究奠定基础。育种工作首先考虑引种的可能性，只有在没有类似的品种可供引进时，才着手进行其它育种方法创造新品种。(三)引种驯化的历史1.人类文明之始；2.国内引种；3.国际引种；中国从世界各国引进的植物；西方从中国引走的植物张骞出使西域时将核桃、石榴、葡萄引入内地引入最早的有悬铃木在公元430年引入西安后引入的有桉树、茉莉花（原产我国西部和印度）夹竹桃原产印度及伊朗。菩提树、塞楝、大花紫薇洋玉兰（原产于美洲）、洋槐（北美）番茄、番木瓜、番薯来自日本的有龙柏、鸡爪槭、黑松、赤松、日本冷杉、日本五针松、日本晚樱等；来自印度的有雪松、柚木等；来自北美的有铅笔柏、池杉、湿地松、火炬松、香柏、广玉兰、北美鹅掌楸、剌槐等；来自地中海的有月桂等。铅笔柏雪松草本花卉：来自美洲的有霍香蓟、蒲包花、波斯菊、蛇目菊、花菱草、银边翠、天人菊、千日红、含羞草、紫茉莉、月见草、矮牵牛、半支莲、茑萝、一串红、万寿菊、金莲花、美女樱、百日菊、大丽菊、晚香玉等；来自欧洲的有金鱼草、雏菊、彩叶甘蓝、矢车菊、桂竹香、飞燕草、香石竹、三色堇、金盏菊、香豌豆等；来自亚洲的有鸡冠花、雁来红、曼陀罗等；来自大洋洲的有麦秆菊；来自非洲的有天竺葵、马蹄莲、唐菖蒲、小苍兰等。天人菊霍香蓟蛇目菊仅北京植物园引入的栽培植物有3000种杭州植物园4000种。如赤松、黑松、悬铃木、龙柏、柚木、红杉、池杉、落羽杉、湿地松、火炬松、广玉兰、刺槐、北美鹅掌楸、桉树、银杏、木麻黄、欧美杨、健杨、晚花杨紫穗槐、蔷薇、樱花等，草花有蒲包花、波斯菊、紫茉莉、含羞草、矮牵牛、半枝莲一串红、万寿菊、金莲花、美女樱、百日草、羽衣甘蓝、矢车菊、飞燕草、香石竹、三色堇、金盏菊、香豌豆、金鱼草、贵竹香、大丽菊、郁金香等刺槐西方、日本从中国引走大量植物日本：荷花、梅花、牡丹、菊花、芍药、茶花等；英国从中国引走了紫藤、月季、香水月季及大花香水月季、野蔷薇、杜鹃花。英国爱丁堡皇家植物园，有中国原产的活植物1500种。丘园1/3美国加州70%•北美、意大利、德国、荷兰等国家引种了大量中国植物类二、引种驯化的原理（内因、外因、历史）（一）引种的遗传学基础1.反应规范（1）概念：同一基因型的植物对不同环境的适应幅度。同一基因型在不同的环境下，能保持相同的表现型，也会出现不同的表现型，所以植物有适应一定环境变化的能力引种是植物在其基因型适应范围内迁移。植物的适应范围受到基因型的严格制约。如垂柳、榕树杂合程度大的品种具有较大的适应性（2）饰变和形变饰变（modification）植物种类或品种对在进化过程中经常发生的环境条件，通常都具有较高的适应性，这种现象叫饰变。如落叶树种在节律性日照长度和温度的变化下引起的秋季落叶，这是植物本身表现的自体调节，有利于增强其对冬季严酷条件的适应性。形变（morphoses）植物对其进化过程中很少发生的环境条件，则适应能力很弱，这种条件下所产生的反应叫形变。如秋季多雨引起的枝条徒长，农药引起的药害等。饰变反映植物种类或品种在扩大适应范围上的潜力形变则反映适应范围的狭窄（不良的反应）。2.潜在基因生物体的基因只有在适宜的环境条件下才能得以表达。适宜的环境条件可以激活一些基因表达，因此原产地没有表达出来的性状有可能在异地条件下表达出来。植物的引种是在植物具有潜在的适应基因的条件下获得成功的。promoterOperatorStructuralgeneterminatorpromoter（二）植物与生态环境的综合分析（气候相似性理论）。引种成效的关键,在于正确掌握植物与环境关系的客观规律。德国慕尼黑大学林学家麦依尔教授在《自然历史基础上的林木培育》1909年论述道：木本植物引种成功的最大可能性在于树种原产地和新栽培地有气候条件相似的地方。1.从生态条件相似的地区引种容易成功，相反则困难。一二年生植物容易，调节种植期，改进栽培措施多年生植物难，接受全年（多年）各种生态因子考验，不容易人为控制如：大叶桉（澳大利亚到我国东南沿海生长良好）、红松（东北到南方不能成活）、夏蜡梅(杭州植物园的小气候中生长良好)2.地理位置是影响气候条件的主要因素纬度相近的地区，相互引种较易光照长短一致我国从纬度相近的意大利、墨西哥引种冬小麦较易成功。但中国各地与欧洲同纬度地区相比，冬季气温明显偏低，1月份的月均温中国东北要偏低14—18℃，华北偏低10—14℃，长江以南偏低8℃左右，华南沿海偏低5℃左右，因此，引种时仍需注意分析具体气候特点。海拔高度对纬度有补偿作用3.园林植物本身的适应能力在引种过程中起一定作用刺槐（湿—干条件下均宜）、辐射松（美国---新西兰生长更好）垂柳，夏季26.5-43℃，冬季-6.5--29℃，亚热带和温带均可适应能力较强:柳类、槐、榆、椿、香椿、桑、麻栎、核桃、柿、葡萄、石榴、香水月季适应能力较弱：毛白杨（凉爽湿润，黄河流域）、七叶树（黄河流域）、楸、梓（温带）、毛竹、榕树、桃花心木火炬树是一种外来入侵物种，1959年由中国科学院植物研究所引入我国，1974年以来陆续向全国推广。目前黄河流域、长江流域也广泛栽培。该物种有非常强的侵占力，凡是海拔500－3000m，降水在300mm以上、温度在25－45摄氏度之间、年平均温度在8摄氏度以上均能够繁殖。（三）主导生态因子的分析（土、肥、水、光、气、热）1.温度2.水分3.光照4.土壤5.生物因素6.风….1.温度温度因子最显著的作用是支配植物的生长发育，限制着植物的分布。其中包括年平均温度、积温、最高、最低温度及其持续时间、季节交替特点等。特别是几十年一遇的绝对最低温度温度不仅随纬度而变化，而且随着海拔的变化而变化，海拔每升高100m，平均温度下降0.5—0.6℃。（1）年平均温度是首要考虑的因子梅喜温暖而较耐寒，又需冬季一定低温的刺激，而以年平均温度在16-23℃的地区，生长发育最好人参喜冷凉气候,在年平均温度2.4～13.9℃（2）有效积温影响植物的生长发育对积温要求高的植物多分布在较低纬度地区对积温要求低的植物多分布在较高纬度地区但也有环境因子相互补偿作用石榴原产于亚洲中部至近东。中国于汉代引种,云南已有一千多年的栽培历史。喜温喜光,在年有效积温5000℃、日照1100小时以上环境生长较好。茶树生长适宜的年有效积温应在4000℃以上。我国茶区的年有效积温一般在4000-8000℃。有效积温越多，年生长期越长。（3）低温是北引的限制因子,高温是南引的限制因子。例如1977年的严寒使广西南宁胸径超过30cm的非洲桃花心木全部冻死，凤凰木也大部分冻死，木麻黄在绝对低温低于-30℃时遭受冻害。油松由沈阳移栽到长春，起初生长正常，1956-57年间，20年树龄被冻死。如北方的红松、水曲柳南引后越夏就成为难关。有些植物需低温以满足其通过休眠，或二年生植物的春化阶段需要例如，要求15℃以下的天数：油松为90~120天，赤松60天，毛白杨75天，白榆75天，北京小叶杨35天。水曲柳水曲柳红松（4）最高最低温度的持续时间的影响例如，蓝桉可忍受-7.3℃的短暂低温，但在云南省陆良县，1975年最低温度仅-5.4℃，持续低温5天，即致使大部分遭受严重冻害。1976年冬，低温持续时间长，云南的桉树、银桦、西双版纳的三叶橡胶、海南的椰子等均受冻害（5）季节交替的影响高纬度引到中纬度，初春天气不稳定的转暖就会引起萌动，一旦寒流再度侵袭就会造成冻害。如朝鲜杨引种到北京，正因该原因而生长不良。2.降水和湿度水分是植物生存的必要条件。中国国土水分分布状况（1）年降水量的影响450—550mm为寒温带落叶针叶林区；500—1000mm为温带落叶阔叶林区；1000—2000mm为亚热带常绿阔叶林区；1200—2200mm为热带雨林区；150—500mm为温带草原区，该区树种很少，多为禾本科、豆科、莎草科等草本植物。胶东半岛的昆嵛山区从南方引种杉木时，获得成功。中国的珙桐在欧洲引种成功，而北京因干旱难以成功。（2）降水量的季节分配的影响（雨型的影响）雨量的不同季节分配型，称为雨型。我国东部引种夏雨型加勒比松、湿地松生长良好，而引种冬雨型的辐射松、海岸松等则生长不良。非洲南部把辐射松、海岸松种植到冬季降水的西海岸，把夏雨型长叶松种植到夏季降水的东海岸，结果生长良好。东北的红瑞木不能引种到北京（冬季降水量少）（3）大气相对湿度的影响3.光照光照对引种的影响大致包括昼夜交替的光周期、日照强度和光质。光周期现象：长期生长在不同纬度的植物，形成对昼夜长短有一定的反应短日照植物，如一品红、长寿花、秋菊等。长日照植物，如唐菖蒲、金盏菊等低纬度到高纬度，推迟封顶，降低了抗寒性高纬度到低纬度，提前封顶，缩短了生长期，抑制正常生命活动光强和光质也随纬度、海拔、地形、坡向等而改变。光照强度随纬度增加而减弱，随海拔升高而增强；北坡的光照比平地弱。光质的变化是低纬度短波蓝紫光多，随着纬度的增高，长波红光增多；随着海拔升高短波光逐渐增加。阳性植物如臭椿、悬铃木、银杏、黄连木、乌桕等；阴性植物有杜鹃、兰花、山茶、海桐、八仙花、黄杨、常春藤等；中性植物有槐树、七叶树、侧柏等。4.土壤土壤的理化性质、含盐量、pH值以及地下水位的高低，都会影响园艺植物的生长发育。我国南方引种油橄榄，因缺铜而叶端变黑；澳大利亚引种辐射松，由于土壤中缺锌和磷，而生长不良，施加这类元素后生长有所改善。油橄榄最主要因素是酸碱度的差异。土壤酸碱度决定了植物分布范围，从而形成各种不同植物群落。植物根据对土壤酸碱度的要求不同酸性土植物，如马尾松、杜鹃、栀子花、山茶等；中性土植物，大多数园林植物属于此类；碱性土植物，如柽柳、紫穗槐、桂香柳等。柽柳5.生物因素土壤微生物、病虫害、风植物在原产地和土壤系统形成共生关系,对一某些土壤微生物产生依赖.如兰花、松树1974年广东引进加勒比松失败有些难以控制的严重病虫害影响植物引种。（四）历史生态条件的分析植物适应性的大小，不仅与目前分布区的生态条件有关，而且与其系统发育历史上经历的生态条件有关。苏联库利季亚索夫在20世纪50年代初提出。许多植物分布受地质及古气候变迁的影响,只有了解植物区系历史发展,才有助于选择引种对象,制定引种驯化措施,确定适宜栽培区。根据生态历史方法，引种时应对起源古老的单型属（1属内只有1种）和少型属（1属内只有2～6种植物）加以重视。中国有很多单型或少型属植物,它们目前分布范围很窄,但其抗性及适应性较强，引种成功的较多，如杜仲、水杉、金钱松、鹅掌楸等。（1）植物生态历史愈复杂，适应潜力和范围可能愈大。植物的现代自然分布区只是在一定的地质时期，特别是最近一次冰川时期形成的。例如我国特有的水杉，在地质年代中，广泛分布于欧洲西部、美国、日本等地。欧、美许多国家都进行了引种栽培，且都生长良好。而引种华北地区的油松则屡遭失败（2）进化程度较高的植物，引种更易成功。该类植物系统发育中所经历的生态条件可能