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园林植物遗传育种学遗传学局部:第一章园林植物遗传学1根本概念遗传学(genetics)研究生物体遗传变异规律的科学。遗传〔Heredity)有性繁殖过程中亲代与子代以及子代不同个体之间的相似性。变异〔Variation)同种生物亲代与子代间以及不同个体间的差异称为变异。基因型〔genotype〕指生物体遗传物质的总和,这些物质具有与特殊环境因素发生特殊反响的能力,使生物体具有发育成性状的潜在能力。表现型〔phenotype〕生物体的遗传物质在环境条件的作用下发育成具体的性状,称为表现型表型模写(phenocopy):环境条件的改变所引起的表型变异与某些基因引起的变化相似的现象,有时亦称为饰变。〔三〕变异的类型遗传的变异〔1〕基因的重组和互作〔2〕基因分子结构的改变〔3〕染色体结构和数量的变化〔4〕细胞质遗传物质的改变2.不遗传的变异思考:如何区分和研究两类变异?〔1〕环境条件一致;〔2〕遗传根底一致。小结:遗传学研究的根本内容基因和基因组的结构分析。构成基因和基因组的核苷酸的排列顺序及其与之相对应的生物学功能的关系。基因在世代之间传递的方式和规律。基因转化为性状所需的内外环境,基因表达规律。根据以上理论能动地改造生物,造福人类。四、园林植物在遗传学研究中的特殊作用园林植物种类的多样性;园林植物变异的多样性〔多方向、易检测、可保存〕;园林植物栽培繁殖方式的多样性;保护地栽培;生命周期相对较短。五、园林植物遗传学研究进展主要欣赏性状的遗传学研究:〔花色、花径、芳香、彩斑〕抗逆性遗传研究〔抗旱、抗寒、耐盐碱〕花期的遗传调控;鲜切花保鲜的遗传学技术措施。第二章遗传的细胞学根底一、细胞及其内含物〔一〕细胞的结构及功能〔二〕细胞内含物及其分布(三)细胞的重要性原核生物和真核生物根据细胞的复杂程度,可以把细胞分为两类:原核细胞〔prokaryoticcell〕和真核细胞〔eukaryoticcell〕。由原核细胞构成的生物体称为原核生物〔prokaryote〕,如支原体、细菌、放线菌和蓝藻等,通常是单细胞生物或者是由单细胞生物构成的群体。由真核细胞构成的生物称为真核生物〔eukaryote〕,如真菌、高等动植物和人类,多数真核生物是多细胞生物,也有单细胞生物。原核细胞与真核细胞的主要区别特性原核生物真核生物细胞大小较小〔1~10µm〕较大〔10~100µm〕染色体由裸露的DNA构成由DNA与蛋白质联结在一起细胞核DNA集中的区域称拟核,无固定结构为真核,有核膜和核仁细胞器有简单的内膜系统有复杂的内膜系统、线粒体、质体和细胞骨架细胞分裂无丝分裂有丝分裂及减数分裂转录与翻译同一时间与地点转录在细胞核,翻译在细胞质★细胞的重要性结构单位;功能单位;繁殖单位二、染色体(chromosome)的结构〔一〕染色体的化学组成DNA〔1〕染色体PROTEIN组蛋白〔1〕RNA〔0.05〕非组蛋白〔〕(三)染色体的结构表1-2一些常见园林植物的染色体数种类染色体数种类染色体数翠菊2n=18一串红2n=32矮牵牛2n=2x,4x,5x菊花2n=2x,4x,6x8x,10x=14,28,35,=18,36,54,72,90芍药2n=10金鱼草2n=2x,4x=16,32大丽花2n=16唐菖蒲2n=30百合2n=24月季2n=2x,3x,4x,5x,6x,8x=14,21,28,35,42,56朱顶红2n=22鸡冠花2n=36仙客来2n=48,96郁金香2n=2x,3x,4x=24,36,48荷花2n=16香石竹2n=30茶花2n=30牡丹2n=10,25三、细胞周期四、细胞分裂有丝分裂有丝分裂图像减数分裂染色体周史第三章遗传的根本规律1
别离定律一.史前遗传学的缺陷没有充足的现实依据没有完整的理论体系没有有效的实验手段没有明确的数量关系二.孟德尔的试验〔一〕孟德尔的选材孟德尔所用的材料:---豌豆,菜豆,玉米,紫茉莉,水杨梅,山柳菊,毛蕊花,金鱼草,耧斗菜,鼠类,蜜蜂等选择豌豆的理由稳定的,可以区分的性状。自花〔闭花〕授粉,没有外界花粉的污染;人工授粉也能结实。孟德尔的试验〔二〕显性性状〔dominantcharacter)和隐性性状〔recessivecharacter)二.孟德尔的试验别离现象(segregationphenomenon)*颗粒假说(paticulateinberitance)别离现象同一杂交后代〔或同一群体后代〕个体之间出现显性和隐性的不同性状的现象称为别离现象。其它性状的实验七对性状杂交图〔右〕七对性状统计表〔上〕PRR♀×rr♂(红色)(白色)配子Rr
F1Rr×〔红色〕雌配子
1/2R1/2r雄配子1/2R1/4RR1/4Rr1/2r1/4Rr1/4rrF2基因型比1RR:2Rr:1rr〔红色〕〔白色〕F2表型比3:1三.孟德尔假说1.性状是由独立的遗传因子决定的;2.遗传因子在体细胞中成对存在,有显隐性关系;3.形成配子时别离,在性细胞中只含一个;4.配子形成合子时机率均等。四.孟德尔假说中的重要概念基因型和表现型等位基因纯合子与杂合子1.基因〔gene〕:现代生命科学用“基因〞(gene)一词取代了孟德尔的“遗传因子〞(geneticfactor)概念。基因位于染色体上,是具有功能的特定核苷酸顺序的DNA片段,是贮存遗传信息的功能单位,基因可以突变,基因之间可以发生交换。随着现代遗传学的开展,人们对基因概念的认识日益深入。2.基因座〔Locus〕:基因在染色体上所处的位置。3.等位基因〔alleles〕:在同源染色体上占据相同座位的两个不同形式的基因,是由突变造成的许多可能的状态之一。4.显性基因〔dominantgene〕:在杂和状态中能够表现其表型效应的基因,一般以大写字母表示。5.隐性基因〔recessivegene〕:在杂和状态中不能表现其表型效应的基因,一般以小写字母表示。6.基因型〔genotype〕:生物体的遗传组成。是生物体在环境条件的影响下发育成特殊性状的潜在能力。7.表型〔phynotype〕:生物体所表现出的性状。它是基因型和在外界环境作用下具体的表现。8.纯合体〔homozygote〕:等位基因座上有两个相同的等位基因,成对的基因都是一样的。9.杂合体〔heterozygote〕:等位基因座上有两个不相同的等位基因的合子体,成对基因不一样,或称基因的异质结合。10.真实遗传〔truebreeding〕:子代性状永远与亲代性状相同的遗传方式。11.回交〔backcross〕:杂交产生的子一代个体与其亲本进行交配的方式。12.测交〔testcross〕:杂交产生的子一代个体与其纯合隐性亲本进行交配的方式。五.别离假说的验证*别离律的实质测交法自交法*孟德尔法那么的普遍性测交试验红花白花Cc×cc
Cc:cc=1:1由此可以引申出如下结论:成对的遗传因子在杂和状态下互不粘连,保持其独立性,当它形成配子时相互别离从合子到配子,遗传因子由双变单,这种变化称为别离〔segregation〕;遗传因子〔基因〕的别离是性状传递最为普遍和根本的规律。自交试验PCc×
F1CC:Cc:cc=1:2:1(C_:cc=3:1)子一代所有显性个体均自交
F2CC:(CC:Cc:cc=1:2:1)=1:2
C_:cc=3:1六.别离律实现的条件1二倍体2减数分裂正常3配子形成合子机率均等4合子发育正常5分析的群体足够大七.孟德尔的奉献1统计关系2杂交试验3因子假说TheNobelPrizeinChemistry2023TheribosometranslatestheDNAcodeintolifeVenkatramanRamakrishnan,ThomasA.SteitzAdaE.Yonath一遗传的染色体学说〔一〕平行现象遗传单位成对存在分别来自父、母本形成配子时彼此别离形成合子时自由组合染色体可以在显微镜下看,有一定的形态结构,能够复制出与其完全相同的结构,因而能保证世代间的连续性与稳定性;基因是遗传学单位,每对基因在杂交中仍保持其独立性和完整性,也能复制出跟自己相同的因子。染色体在体细胞中成对存在,基因也是成对的;在配子中每对基因只有一个,而每对同源染色体也只有一个。个体中成对的基因一个来自父本,一个来自母本;两个同源染色体也是分别来自父本和母本。成对的遗传因子在形成性细胞时彼此别离;同源染色体在形成性细胞时也是彼此别离的。不同对基因在形成配子时的别离与不同对染色体在减数分裂后期的别离,都是独立分配的,即形成配子时是自由组合的。基于孟德尔的遗传因子与性细胞在减数分裂过程中的染色体行为有着上述平行关系,美国W.S.Sutton和德国的T.Boveri在1903年各自提出了细胞核内的染色体可能是基因的载体的学说,认为基因是在染色体上。Sutton指出,如果假定基因在染色体上,那么就可能十分圆满地解释孟德尔的别离定律和自由组合定律。二伴性遗传现象〔一〕摩尔根关于果蝇伴性遗传的研究假设要证明基因在染色体上,就需要将某特定的遗传因子与特定的染色体联系起来。〔T.H.Morgen,1866-1945〕是现代遗传学的又一奠基人。20世纪初,他和他的学生们把注意力放在研究基因和染色体的关系上。他以果蝇为试验材料,并改称遗传因子为基因〔gene〕,作了一系列精巧的实验,其中3个实验最能说明问题。SEXLIMITEDINHERITANCEINDROSOPHILAT.H.MORGANWoodsHole,MassachusettsMorgan,T.H.1910.Sex-limitedinheritanceinDrosophila,Science,32:120-122.In1910,whenT.H.Morganpublishedtheresultsofhisworkonanatypicalmalefruitflythatappearedinhislaboratory,allthisbegantochange.NormallyDrosophilamelanogasterhaveredeyes,butMorgan’snewflyhadwhiteeyes.Tostudythegeneticsofthewhite-eyetrait,Morgancrossedtheoriginalwhite-eyedmalewithared-eyedfemaleandobtainedthefollowingresults:MaleFemalePwhiteeyesredeyesF1allredallredF2½redallred½whiteallredBecausethetraitfirstseemedtooccuronlyinmales,Morgan1.X+X+XwY〔来自突变〕红眼雌白眼雄X+XwX+Y红眼雌红眼雄X+X+X+YX+XwXwY红眼雌红眼雄红眼雌白眼雄1:1:1:1三连锁和交换交换现象(二〕连锁和交换的遗传机制四连锁群连锁规那么如果如果A基因与B基因连锁,B基因与C基因连锁,那么A基因与C基因连锁。A基因与B基因连锁,B基因与C基因不连锁,那么A基因一定不与C基因连锁。连锁群设有A,B,C,D四个基因,A与B连锁,C与D连锁,而A与C不连锁,那么A与B属于同一连锁群,C与D属于另一连锁群。连锁交换定律连锁和交换这一对名词在遗传学上被沿用下来,作为与孟德尔定律中基因别离律、自由组合律而并立,由T.H.Morgan证明并完善第三条遗传学根本规律。连锁交换定律的根本内容是:处在同一条染色体上的两个或两个以上基因遗传时,连合在一起的频率大于重新组合的几率。重组类型的产生是由于配子形成过程中,同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。五染色体图通过仔细安排的杂交试验和种植并测定大量后代不同性状的连锁程度,记录不同性状之间结合在一起遗传的频率,可以标出基因在染色体上的相对位置,叫做染色体图〔chromosomemap).果蝇染色体图五染色体图玉米连锁图六连锁遗传在园林植物上的应用园林植物中的连锁遗传现象除形态性状之间的连锁,如花色与花粉形态之间的连锁外,还有形态与生活力之间的连锁、形态和生理特性之间的连锁等一些重要的连锁现象。例1.形态和成活力之间的连锁遗传:形态-成活力连锁系统是高等植物广泛存在的现象(Grant,1975)。不仅形态性状的基因间可以连锁,形态性状的基因和成活力基因也可能位于同一条染色体上,属于同一个连锁群,在这种情况下,植物的成活力或生长速度等也就可能与某一形态上的特定性状相伴存在。当然这种情况的出现有可能是成活力基因(Viabilitygene)具有形态上的多效性,但也有可能是某一形态基因具有影响生活力的多效性,因此在实际工作中需要区分基因的多效性和形态成活力连锁遗传。形态与成活力之间的连锁遗传在园林植物育种中的实践意义当我们播种时务求让所有种子都能发芽生长,直到开花结果。过早死去的幼苗可能代表着一些重要的形态与生理类型,使育种者失去即将到手的理想性状。这种情况在远缘杂交的种子中尤为突出,杂种成活力差异较大,因此应根据连锁遗传知识,考虑原亲本的适应范围,选择适宜地点和气候播种杂种种子。例2.形态与生理性状之间的连锁遗传:欣赏植物中存在着的花柱异长现象和自交不亲和现象是一种复杂的生理性状,很多学者对这一性状进行了研究。如报春花Primulaminima这个种的群体中有针式型(pins)和线式型(thrums)两种类型的花。pins有长花柱、低位花药和大的柱头突;而thrums那么为短花柱、高位花药和小柱头突。这些特点的结合减少了类型内授粉时机,从而促进了相互授粉,另外还有一种亲和机制即thrums×thrums或pins×pins不亲合,只有pins×thrums或thrums×pins才亲合,能产生良好的种子。花柱异长现象在达尔文时代只能用进化论来解释,现代遗传学揭示了这一现象的本质。第4章分子根底一、DNA是遗传物质1944年,美国细菌学家OsalwadTheodoreAvery发现基因是由脱氧核糖核酸即DNA组成。这一发现应属于诺贝尔奖级的科学成果。核酸的发现1868年,瑞士科学家F.Miescher在外科手术绷带上的脓血细胞中别离出一种含磷有机化合物,其具有很强的酸性。由于是从细胞核中别离出来,故称之为核素〔nuclein〕。今日,科学家们称之为脱氧核糖核酸。二〕DNA是遗传物质的间接证据连续性、稳定性、自主性物质:同种生物不同个体间的稳定性;同一个体不同组织的细胞间的稳定性;同一个体不同发育年龄的稳定性;仅在能自体复制的细胞器上找到。肺炎双球菌转化试验:1928年,Griffith噬菌体感染图象RNA是遗传物质二、核酸的化学性质三、DNA半保存复制〔一〕DNA半保存复制学说〔二〕半保存复制的验证四、遗传信息的转录五、遗传信息的表达和调控〔一〕中心法那么及其开展〔二〕遗传信息的转录与RNA的加工〔三〕遗传密码及其特性〔四〕遗传信息的翻译〔五〕基因表达调控〔二〕遗传密码的性质简并性同义密码子;8个密码子家族,每个家族有4种密码子;普遍性与特殊性起始密码AUG;终止密码UAA、UAG、UGA;3.无逗号、不重叠核糖体的结构和功能破译生命体RibosomeStructureandFunction女科学家约纳特的成功之路六基因的现代概念1.DNA与基因基因是DNA序列上具有一定功能的片段;转录单位包括转录的启动子及其上游的其他调控序列、基因本身和转录的终止序列;除编码蛋白质的基因外,还有最终产物为RNA的基因,如编码tRNA和rRNA的基因;调节基因。2.断裂基因(splitgene)调控和调控水平顺式作用元件和反式作用因子结构基因和调节基因启动子和终止子操纵基因和阻抑蛋白转录因子调控和调控水平生物体的遗传信息在表达为性状的过程中可以在任何阶段进行调控。调控可在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段进行。3结构基因与调节基因结构基因〔structuralgene)指编码蛋白质或RNA的任何基因。调节基因(regulatorgene)指参与其它基因表达调控的RNA或蛋白质的编码基因。正调控:调节物与DNA特定位点的相互作用能够启动或增强基因表达活性。负调控:以关闭或降低基因表达活性的方式调节靶基因。4启动子和终止子位于转录单位开始和结束位置上的序列为启动子和终止子,两者都是典型的顺式作用位点。启动子和终止子是受同一类反式作用因子识别的顺式作用元件,这一类反式作用因子就是RNA聚合酶。这两个位点也能各自结合其它一些特定因子。5操纵基因和阻抑蛋白细菌的传统控制机制是负调控:即阻抑蛋白(repressor)阻止基因表达,无阻抑蛋白时,RNA聚合酶能够识别受调节基因的启动子,使基因得以表达。操纵基因(operator)的靶位点〔顺式作用位点〕与启动子相邻,当阻抑蛋白与操纵基因结合时,就会阻止RNA聚合酶转录,基因的表达就关闭。〔一〕操纵子的概念操纵子〔operon〕就是操纵基因以及相邻的假设干结构基因所组成的功能单位,其中结构基因转录受操纵基因的调控。6转录因子转录因子是转录起始过程中,RNA聚合酶所需的辅助因子。它们是参与正调控的反式作用因子。它们在启动子附近有作用位点,有些与位点之结合使RNA聚合酶能起始转录。七、突变的分子机理〔一〕概念变异与突变Variation,Mutation野生型和突变型Wildtype,Mutant〔二〕突变的分类自发突变和诱发突变;单点突变和多点突变;〔碱基替代、碱基插入、碱基缺失〕同义突变、非同义突变、无义突变GAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAA谷氨酸多肽GGAAGAAGAAGAAGGAAGAAGAAGA甘氨酸开头的精氨酸多肽〔三〕突变机理自发性损伤复制中的损伤自发性化学改变〔互变异构、碱基的脱氨基作用〕2.物理因素引起的损伤紫外线引起的DNA损伤〔嘧啶二聚体〕电离辐射引起的DNA损伤〔单链断裂、双链断裂〕3.化学因素引起的DNA损伤烷化剂:引起链内交联;碱基类似物:5-溴尿嘧啶〔5-BU〕稀醇式与G配对酮式与A配对1、碱基类似物在DNA复制时的渗入2、DNA分子上碱基的化学修饰3、嵌合剂的致突变作用4、转座成分的致突变作用5、增变基因6、紫外线的致突变作用7、突变热点第四章遗传的分子根底高等植物花发育同源异型突变与花的发育花——花序花芽花器官花型1.花的发育概述花萼花瓣雄蕊雌蕊花器官苞片原基花芽原基〔决定性〕花序型营养型同源异型突变:同源分生组织发生可遗传的变异,产生异位器官或组织。同源异型基因的克隆是花发育研究的关键,而同源异型突变的产生那么是基因克隆的根底。2.花序的发育花序的发育主要是指分生组织从营养型向花序型的转变。营养型的植物如何进入感受态感受态的植物如何接受外界因子基因控制EMF(Embryoflower):生殖生长抑制因子,营养生长的保持因子。TFL1〔Terminalflower):早期抑制花序的发育,后期维持花序型顶端分生组织。3.花芽的发育分生组织特性基因〔Meristemidentitygene)3.1LFY/FLO基因3.2AP1/SQUA基因3.3双突变与基因互作4.花器官的发育ABC模型BACAABBCC轮Ⅰ轮Ⅱ轮Ⅲ轮Ⅳ花萼花瓣雄蕊雌蕊5花型的发育两侧对称花型辐射对称金鱼草DICH:两侧对称CYC:半反常对称花色遗传1花色概述1.1花色涵义——狭义、广义1.2研究简史2花色遗传根底1花色的形成及其决定因子1.1 花色素的生物合成及限速酶1.2影响花色的其它因子1.2.1 色素浓度及液泡液的PH值1.2.2 病毒感染引起的花色变异2花色素苷生物合成的结构基因和调节基因2.1结构基因2.1.1结构基因克隆2.1.2结构基因启动子功能2.2 调节基因2.2.1 调节基因克隆2.2.2 调节基因的分子生物学功能2.3 外源花色素苷结构基因的表达和调控2.4外源和内源结构基因相互作用3花色基因工程操作的方法3.1 直接导入外源结构基因法3.2 反义RNA技术和共抑制法3.3 调节基因导入法3.4多基因控制花色的综合调控4展望与问题4.1 花色素代谢相关基因的其它用途4.2 应用基因工程改变植物的其它欣赏品质4.3目前存在的问题花发育和花色遗传高等植物花发育同源异型突变与花的发育花——花序花芽花器官花型1.花的发育概述花萼花瓣雄蕊雌蕊花器官苞片原基花芽原基〔决定性〕花序型营养型同源异型突变:同源分生组织发生可遗传的变异,产生异位器官或组织。同源异型基因的克隆是花发育研究的关键,而同源异型突变的产生那么是基因克隆的根底。2.花序的发育花序的发育主要是指分生组织从营养型向花序型的转变。营养型的植物如何进入感受态感受态的植物如何接受外界因子基因控制EMF(Embryoflower):生殖生长抑制因子,营养生长的保持因子。TFL1〔Terminalflower):早期抑制花序的发育,后期维持花序型顶端分生组织。3.花芽的发育分生组织特性基因〔Meristemidentitygene)3.1LFY/FLO基因3.2AP1/SQUA基因3.3双突变与基因互作4.花器官的发育ABC模型BACAABBCC轮Ⅰ轮Ⅱ轮Ⅲ轮Ⅳ花萼花瓣雄蕊雌蕊独特的月季品种——绿萼5花型的发育两侧对称花型辐射对称金鱼草DICH:两侧对称CYC:半反常对称花色遗传科学的眼光来看,花最神秘的特征之一应该说是它的颜色。而花色的遗传问题更是谜中之谜。一、概述——自然界的花与花色花是由叶子变来的花色与显眼的花昆虫所看到的花花色的类别白色黄色红色和兰色兰色花二、花色的化学根底花色素的三大类群〔1〕类胡萝卜素〔黄色至红色〕〔2〕类黄酮〔黄色、白色、〕花色素苷〔红色系〕〔3〕其他色素〔甜菜碱、单宁〕2、色素的生化合成色素是细胞中的次生代谢物色素合成过程中经屡次化学反响可进行多级调控的反响3、色素在花瓣中的分布三、花色变异的机理1.花色和色素的种类奶油色、象牙色、白色黄色橙色、绯红色、褐色深红色、粉红色、紫色、蓝色和黑色等花朵开放所引起的花色变化三、花色变异的机理2.色素的理化性质与花色花色素苷类花黄色素类胡萝卜素三、花色变异的机理3.花瓣组织对花色的影响四、花色的遗传调控花色的遗传学根底绝大多数影响花色的因素是由基因控制的,而控制花色的基因又是高度专化的,各专一化的基因构成一个有序的基因系统并共同作用,形成万紫千红的花色。首先,花色的有无是由基因控制的;其次,还存在决定色素种类和色素量的基因;再有,花色素性质的变化也是特定基因控制的;此外,其他色素形成与否及共同着色,细胞液的PH值,色素的分布等都是由特定基因控制的;最后,基因并不是孤立的,基因间互做亦影响花色。1花色的形成及其决定因子1.1 花色素的生物合成及限速酶1.2影响花色的其它因子1.2.1 色素浓度及液泡液的PH值1.2.2 病毒感染引起的花色变异2花色素苷生物合成的结构基因和调节基因2.1结构基因2.1.1结构基因克隆2.1.2结构基因启动子功能2.2 调节基因2.2.1 调节基因克隆2.2.2 调节基因的分子生物学功能2.3 外源花色素苷结构基因的表达和调控2.4外源和内源结构基因相互作用3花色基因工程操作的方法3.1 直接导入外源结构基因法3.2 反义RNA技术和共抑制法3.3 调节基因导入法3.4多基因控制花色的综合调控4.花色遗传的实例马鞭草:紫红色含有3,5—2糖苷飞燕草色素,这是由一对基因的差异所决定的,当包含3,5—二糖苷的F1自交时,紫红色和栗色的别离是3:1樱草:bR植物开红花;br植物开蓝花;BR植物开洋红色花;Br植物开蓝灰色花。好望角莴苔象牙色arod粉红色AroD洋红色AROD蓝色AROD橙红色Arod蔷薇红色Arod紫红色Arod五、花色遗传的一般规律影响花色的基因之间的关系〔1960,巴利斯、汉尼、威尔逊。〕W有色的ww白色的In非象牙白色iviv象牙白色Y非黄色yy黄色B紫红或黄紫色bb蓝色P紫红或黄紫色pp粉红、蔷薇色、红色Did使色彩加浓did使色彩变淡上述六个基因的上下位关系是:W>In>Y>b>P>Did。六、花色改进的途径目的基因的转化;调节基因的遗传操作;基因转录水平上的调节;基因转译水平上的调节。展望与问题4.1 花色素代谢相关基因的其它用途4.2 应用基因工程改变植物的其它欣赏品质4.3目前存在的问题育种学局部第6章园林植物种质资源种质资源是一切育种工作的根底。——杜布赞斯基一、种质资源的概念及意义二、种质资源的类别及特点三、我国园林植物种质资源概况四、种质资源的研究与评价五、种质资源的收集与保存六、种质资源的创新与利用一、种质资源的概念及意义概念种质资源〔germpalsmresources〕或称基因资源(generesources)遗传资源(geneticresources)。包含一定的遗传物质,表现一定的优良性状,并能将其遗传性状传递给后代的园林植物资源的总和。亦即对园林植物品种改进和栽培拥有一定利用价值的遗传物质总和。种质资源的范围全球植物资源地区植物资源群落内植物资源物种资源〔居群〕品种群单株、器官、组织、单个细胞、一个基因片断。从来源上看,种质资源包括如下内容:自然资源中的植物材料;人工创造的植物材料:栽培品种、中试品种、育种的中间材料、育种工作的根底材料。意义及作用育种工作的物质根底;不断开展新欣赏植物的主要来源;科学研究的根底。二、种质资源的类别及特点栽培植物起源中心遗传类型极为多样而且分布比拟集中,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。种质资源的类别及特点野生种质资源人工种质资源本地种质资源外地种质资源中国地形概况中国气候概况中国气候类型及植物区划我国园林植物种质资源特点物种丰富分布集中丰富多彩特点突出中文名:丝穗金粟兰学名:Chloranthusfortunei〔A.Gray〕Solms-Laub.英文名:SilkspikeChloranthus
科名:金粟兰科Chloranthaceae学名:Chimonanthuspraecox(L.)Link
英文名:Wintersweet
科名:蜡梅科Calycanthaceae
落叶灌木,高达3米。枝、茎成方形,棕红色,有椭圆形突出皮孔。叶椭圆状卵形至卵状披针形,长7—15厘米,顶端渐尖,基部圆形或阔楔形,外表深绿,反面淡绿。花芳香,直径约2.5厘米,外部花被片卵状椭圆形,黄色,内部的渐短,有紫色条纹;花托椭圆形,长约4厘米,口部收缩,有附属物。花期11月至翌年3月。庭园多栽培,原产我国中部,在鄂西及秦岭地区常见野生,现各地栽培,为早春欣赏树种。花可提取芳香油;花蕾供药用,浸泡生油中,制成花蕾油,可敷治烫伤;花又能解暑生津。蜡梅含有挥发油(为1.8-按叶素、龙脑、芳樟醇等)、腊梅碱、异蜡梅碱、胡萝卜烃、黄色素。学名:CamelliajaponicaLinn.
英文名:JapanCamellia
科名:山茶科Theaceae我国常绿阔叶植物种质资源的地理分布状况中国植被分布最为集中的地区西南山区:四川、云南、广西中南山区:湖北山区东北地区:大小兴安岭及长白山区丰富多彩的中国欣赏植物花期花型、花色生物学特性生态习性多姿多彩的菊花中国特有植物花卉育种的珍贵材料我国丰富的种质资源形成原因地形复杂气候多样历史文化悠久历史文化悠久中华传统十大名花梅花、牡丹、菊花、月季、杜鹃花、兰花、山茶、荷花、桂花、水仙花。品种特色突出品种群丰富应用形式丰富我国种质资源现状面临的危机应有的工作面临的危机!布局不合理;濒危物种尚待抢救;家底不清,品种混杂;良种失传,品种退化。花卉资源大国没有成为花卉产业大国!应有的工作种质资源的考察种质资源圃的建立种质资源的收集和保存种质资源信息库的建立种质资源的研究种质资源的创新与新品种培育四、种质资源的研究与评价〔一〕种质资源的研究分类学性状的研究生物学特性的研究欣赏特性的研究经济性状方面的研究抗逆性及适应性的研究〔二〕种质资源的评价评价工作的原那么反映特定种质资源的遗传特性适应多学科研究需要符合IPGRI 标准数量化、编码化、简便化、标准化〔三〕种质资源的评价任务和要求内容和工程方法和标准标准化和现代化五、种质资源的考查1、野生种质资源的考查2、栽培种质资源的考查3、考察方法4、考察内容种质资源的考察征集组织机构征集范围征集方法种质资源征集登记卡六、种质资源的保存种质资源保存方式就地保存异地保存保存材料种子保存资源圃种质保存离体保存基因文库保存种质资源保存的文献工作〔1〕资源的历史信息〔2〕资源入库的信息〔3〕入库后鉴定评价信息七、种质资源合理开发和利用保护性开发永续利用品种和良种的概念;丰富欣赏植物优良品种的途径和方法;种质资源的概念;种质资源的意义。欣赏植物的主要类群一、二年生草花宿根花卉球根花卉盆花鲜切花第7章引种驯化植物引种是人类为了满足自己的需要,把外地植物的种类品种引入到新的地区,扩大其分布范围的实践活动。它不仅是古老农业中不可缺少的组成局部,而且对农业生产的开展和栽培植物的进化都起到了重大作用。在开展现代化农业中引种仍然是潜力很大的领域。一、概述〔一〕根本概念引种(Introduction)但凡从外地或外国引进栽培植物或由本地、外地或外国引入野生植物,使他们在本地栽培,这项工作就叫引种。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。中国主要城市绿化树种区域分布研究陈有民,1990.归化(Localization)将引种到某地成活率高的物种划归到相同区系从而便于引种工作,这项工作称为归化。自然条件相似;植物自身适应性范围.〔二〕引种驯化的意义栽培植物起源与演化的根底;快速丰富本地植物材料的方法;最为经济的手段;保护濒危植物的有效措施;为进一步育种工作提供材料;为其它生物学研究奠定根底。(三)引种驯化的历史人类文明之始;国内引种;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二、引种驯化的原理〔一〕引种的遗传学根底反响标准生物体的表现型是基因型与环境条件相互作用的结果。引种是植物在其基因型适应范围内迁移。这种适应范围受到基因型的严格制约。所谓品种的适应范围,就是这个品种基因型在地区适应性反响的反响标准。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。植物的易地栽培是在植物具有潜在的适应基因的条件下获得成功的。植物的发育调控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。关于遗传的可塑性,生理上的可协调性和发育的阶段性.〔二〕气候相似理论植物与生态环境的综合分析。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《自然历史根底上的林木培育》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。〔三〕主导生态因子的分析温度水分光照土壤风生物因素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。其中主要是年平均温度、最高最低温度、季节交替特点等等。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、日照强度和时间。土壤土壤的理化性质、含盐量、pH值以及地下水位的上下,都会影响园艺植物的生长发育。生物因素植物在原产地和土壤系统形成共生关系,对一些土壤微生物产生依赖.有些难以控制的严重病虫害影响植物引种。中国各植被区域区划和自然地理要素指标欣赏植物生态分类地中海气候型大陆东岸气候型冬暖亚型冬凉亚型大陆西岸气候型热带高原气候型热带气候型沙漠气候型寒带气候型〔四〕园林植物生态型研究与引种的关系所谓生态型是指同一种范围内在生物特征、形态特征与解剖结构上,与当地主要生态条件相适应的植物类型。从引种驯化这个角度,确定主物的生态主要应分析两个方面:一是分布区的主要生态条件:二是植物本身的生物学特性和形态解剖特征。〔五〕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。凡植物在系统发育中经历的生态条件较为复杂时,其潜在的适应能力也会大些,引种工作一般较易成功。三、引种驯化的原那么与方法〔一〕引种驯化的原那么适地适树;改树适地;改地适树。〔二〕引种的程序引种目标及其可行性分析;选择引入材料引种材料的收集和编号登记引种材料的检疫引种试验栽培性试验和推广引种目标及其可行性分析:植物的生活型;植物的分布区;气候相似性;主导生态因子;引种地栽培技术条件。选择引入材料本地没有的新材料;与引入地植物有系统发育关系;以往有相关引种的技术记载;对改进本地植物提供新的基因资源。引种材料的收集和编号登记收集途径:交换,购置、赠送、考察收集登记:材料名称编号来源地引种时间引种人材料状况引种材料的检疫危险病虫害;疫区植物的消毒处理;隔离种植。引种试验试种观察种源试验品种比拟试验区域试验引种试验的观测指标园艺学性状物候期抗逆性指标适生环境栽培性试验和推广品种繁殖栽培技术推广品种评价和品种管理引种驯化的根本程序〔三〕引种方法种子引种;逐渐迁移;引种驯化栽培技术的研究;引种结合选择;引种结合育种。南树北移的技术措施低温春季旱风光照强度变化季节变化空气湿度水分、水质变化土壤性质北树南移的技术措施高温高湿光照减弱季节变化水分水质土壤特性〔三〕引种要结合选择来进行引入的品种栽培在不同于原产的的自然条件下,必须会发生变异。这种变异的大小决定于原产地和引入地区自然条件差异的程度和品种本身遗传性的保守程度。用种子繁殖的植物—混合选择;营养繁殖的群体——选择优良单株,或建立优良单株的无性系,培育新品种。四、引种驯化成功的标准在与原产地时比拟,不需要特殊的保护能够露地越冬或越夏而生长良好;没有降低原来的经济或欣赏品质;能够用原来的繁殖方式〔有性或营养〕进行正常的繁殖。五、影响引种成功的因素植物材料的适应性;实际栽培季节的气候相似;植物材料的利用目的;引种结合育种的工作程度。六、引种中应注意的问题坚持“既积极又慎重〞的原那么;注意植物习性类型的特点;注意农业技术在引种中的作用;注意保护当地的生态平衡.七、各类园艺植物引种特点蔬菜的引种规律果树的引种规律欣赏植物的引种规律蔬菜的引种规律果树的引种规律欣赏植物引种规律一、二年生草本植物;多年生宿根草本;多年生木本植物;设施栽培类植物。三、引种驯化的原那么与方法〔一〕引种驯化的原那么适地适树;改树适地;改地适树。〔二〕引种的程序引种目标及其可行性分析;选择引入材料引种材料的收集和编号登记引种材料的检疫引种试验栽培性试验和推广引种目标及其可行性分析:植物的生活型;植物的分布区;气候相似性;主导生态因子;引种地栽培技术条件。选择引入材料本地没有的新材料;与引入地植物有系统发育关系;以往有相关引种的技术记载;对改进本地植物提供新的基因资源。引种材料的收集和编号登记收集途径:交换,购置、赠送、考察收集登记:材料名称编号来源地引种时间引种人材料状况引种材料的检疫危险病虫害;疫区植物的消毒处理;隔离种植。引种试验试种观察种源试验品种比拟试验区域试验引种试验的观测指标园艺学性状物候期抗逆性指标适生环境栽培性试验和推广品种繁殖栽培技术推广品种评价和品种管理引种驯化的根本程序〔三〕引种方法种子引种;逐渐迁移;引种驯化栽培技术的研究;引种结合选择;引种结合育种。南树北移的技术措施低温春季旱风光照强度变化季节变化空气湿度水分、水质变化土壤性质北树南移的技术措施高温高湿光照减弱季节变化水分水质土壤特性〔三〕引种要结合选择来进行引入的品种栽培在不同于原产的的自然条件下,必须会发生变异。这种变异的大小决定于原产地和引入地区自然条件差异的程度和品种本身遗传性的保守程度。用种子繁殖的植物—混合选择;营养繁殖的群体——选择优良单株,或建立优良单株的无性系,培育新品种。四、引种驯化成功的标准在与原产地时比拟,不需要特殊的保护能够露地越冬或越夏而生长良好;没有降低原来的经济或欣赏品质;能够用原来的繁殖方式〔有性或营养〕进行正常的繁殖。五、影响引种成功的因素植物材料的适应性;实际栽培季节的气候相似;植物材料的利用目的;引种结合育种的工作程度。六、引种中应注意的问题坚持“既积极又慎重〞的原那么;注意植物习性类型的特点;注意农业技术在引种中的作用;注意保护当地的生态平衡.第8章选择育种关于在植物改进中任何理想的实现,第一个因素是选择,最后一个因素还是选择。选择是育种的理想,也是实现理想的每一具体步骤。——布尔班克育种中选择一词的含义是指从自然变异群体中选优汰劣。它不仅仅是选择育种途径的中心环节,而且是所有育种途径和良种繁育中不可缺少的手段。一、选择育种的意义〔一〕概念:利用现有种类、品种的自然变异群体,通过选择、提纯以及比拟鉴定等手段育成新品种的途径叫做选择育种(selectionbreeding),简称选种。〔二〕选择的意义选择的进化意义自然选择〔遗传、变异和选择)人工选择(定向选择与定向变异)2.选择在育种工作中的作用独立的育种手段育种工作的中心环节选择具有创造性作用3.选择的创造性作用:1)从育种效果上看:⑴增大变异;⑵筛选性状组合;⑶影响进一步的育种成果。3.选择的创造性作用:2)从遗传机制上看:⑴改变基因频率和基因型频率;⑵使基因型的别离和重组发生改变;⑶淘汰群体中存在的不利基因;⑷使生物体产生新的基因平衡。基因平衡定律在一个随机交配群体中,如果没有基因转移,漂移和定向选择,那么该群体的基因频率和基因型频率遵循如下规律:A-p,a–q,AAAaaa=p2+2pq+q2,选择的效果二、选择育种的根本要素供选择的群体内有可遗传的变异;供选择的群体足够大;选择要在相对一致的条件下进行;选择的单位是个体;选择要根据综合性状有重点地进行。三、选择育种的遗传学原理选择与物种进化〔遗传、变异和自然选择是生物体进化的三大动力。〕定向培育与定向选择选择的创始性作用四、影响选择效果的因素变异程度优中选优选择时机质量性状的选择;数量性状的选择。五、选择标准的制订〔一〕根本原那么根据育种目标的主次制订选择标准;目标性状的标准明确具体;各个性状的中选标准适当。〔二〕选择标准主要目标性状的标准;综合性状的分析;六、选择的主要方法〔一〕实生苗选择方法1.混合选择法:按照某些欣赏特性和经济性状,从一个原始的混杂群体或品种,选出彼此类似的优良植株,然后把它们的种子或种植材料混合起来种在同一块地里,次年再与标准品种进行鉴定比拟。混合选择的优点简便易行;获得材料较多;保持较丰富的遗传多样性混合选择的缺点无法鉴别单株基因型;对劣变基因淘汰速度较慢。2.单株选择法把从原始群体中选出的优良单株的种子或种植材料分别收获,分别保存,分别繁殖的方法。在整个育种过程中如只进行一次以单株为对象的选择而以后就以各家系为取舍单位的称一次单株选择法。如先进行连续屡次的以单株为对象的选择,然后再以各家系为取舍单位的,就称为屡次单株选择法。单株选择法的优点能选出可遗传变异;有效淘汰劣变基因。单株选择法的缺点占用较多的土地;需要较长的时间。3.相关性状选择某些性状具有相关性,对于现阶段不能选择的性状可以通过相关性状提前选择,从而缩短育种年限。这一选择方法是基于基因的多效性和基因间的连锁关系。4.遗传标记辅助的选择育种遗传标记:说明生物体遗传特征的标记。遗传标记的根本特征:不受生长发育阶段的限制;不受环境条件的限制;不受组织特异性限制。形态标记分子标记蛋白质标记DNA标记分子标记
—DNA指纹技术RFLPRAPDAFLPSSLPSSR分子标记的特点稳定性高;特异性好;标记数量多;可以鉴别单株差异。〔二〕芽变选种芽变的概念芽变是体细胞突变的一种,即突变发生在牙分生组织细胞中,当芽萌发长成枝条,并在性状上表现出与原来植株类型不同的性状即为芽变。突变的芽长成枝条经繁育可以成为单株变异。芽变的细胞学根底芽变的特点多样性;多方向性;重演性;稳定性;局限性;芽变选种在品种改进中的意义芽变是欣赏植物品种变异的重要来源;芽变选种有效保存了体细胞内产生的可遗传变异。芽变选种的方法选种目标选种时期对变异的分析及时别离七、选择育种中观测和记载的方法目测法;评分比拟选择法;综合评估法。八、选种方案的制订作业试述对一二年生草花进行选择育种的方法和步骤。思考选择在育种中的重要作用。第9章杂交育种一、概念及意义1.定义杂交育种是指通过两个遗传性不同的个体之间进行有性杂交获得杂种,继而选择培育以创造新品种的方法。2.分类根据进行杂交的亲本间亲缘关系的远近,又可区分为近缘杂交和远缘杂交两大类。近缘杂交:是指品种内、品种间或类型间的杂交。它用于提高后代生活及选育新品种。远缘杂交:是种间、属间或地理上相隔很远不同生态类型间的杂交。它主要用于创造更丰富的变异类型。3.杂交的作用遗传物质重组物种进化品种改进创始性途径4.杂交的意义遗传学研究的根本方法;育种途径中主要的技术;5.杂交技术的应用范围种内品种间—品种改进染色体工程;中间亲缘关系探讨;遗传根本规律探讨。二、杂交育种方案的制定和准备工作制定杂交育种方案应包括:育种目标确实定,杂交组合、杂交方式的选择,亲本开花授粉生物学特性的了解,调节花期的措施,亲本种源的选择,杂交数量和日程安排,克服杂交不孕性的措施和人力、物品、经济预算等。1.育种目标确实定育种目标必须从花卉生产和园林绿化的实际需要出发,目标要规定得具体,有针对性,重点突出,使育种工作有的放矢。一般一次只要求解决一个重点问题,切勿面面俱到,以免一事无成。2.杂交亲本选配的原那么选择的亲本目标性状,综合性状好;重点优良性状突出;两个亲本的优缺点要能互相弥补;双亲来源在地理上较远,生态类型不同;亲本中有一方能够适应当地水土;考虑两个亲本遗传传递能力的强弱;双亲一般配合力好,具有较好的杂交亲和性;选择结实性强的种类作母本,而以花粉多而正常的作父本,以保证获得种子。3.杂交方式确实定成对杂交又称单杂交,即两个亲本一为母本以为父本配成一对杂交。当两个亲本优缺点能互补时,性状总体根本上能符合育种目标时,应尽可能采取单杂交,因单交只需杂交一次即可完成,杂交及后代选择的规模不需很大。成对杂交的特点亲本明确;便于重复;综合性状少.复合杂交即在两个以上亲本之间进行杂交,一般先配成单交,然后根据单交的缺点再选配另一单交组合或亲本,以使多个亲本的优缺点能互相弥补。复合杂交配合方式综合性状好的亲本最后杂交含主要目标性状的亲本最后杂交回交两亲本杂交后子一代所选单株与原两亲本之一进行杂交,称为回交。一般在第一次杂交时选具有优良特性的品种作母本,而在以后各次回交时作父本,这个亲本在回交时叫轮回亲本。回交的目的是使亲本的优良特性在杂种后代中慢慢加强,以把亲本的某一优点转移到杂种为目的。回交育种法近年主要用于培育抗性品种或用于远缘杂交中恢复可孕性和恢复栽培品种优点等。回交的遗传学效应测定F1基因型;增加回交亲本的遗传成分;基因型纯和度受回交亲本影响;回交育种考前须知轮回亲本适应性强;非轮回亲本目标性状明显;回交后代加强选择;回交次数3-4次;数量性状的改进不用回交法.多父本混合授粉〔自由授粉〕以一个以上的父本品种花粉混合授给一个母本品种的方式,称为父本混合授粉。去雄后任其自由授粉实质上也是多父本混合授粉。这种授粉方式虽然有时父本不清楚,但比拟简单易行,而且后代别离类型比拟丰富,有利于选择。多父本混合授粉的特点简便易行;花粉来源广泛,后代变异丰富;利用父本一个明显性状筛除假杂种.4.花部构造和开花习性杂交亲本确定后就要了解花部构造,开花习性和传粉特点等,以便采取有效措施确保杂交成功。花部构造两性花单性花传粉方式虫媒花风媒花授粉特性自花授粉;异花授粉;常异花授粉.5.花期调整与花粉处置花期调整开花时间的不一致,造成杂交工作的困难。首先要摸清亲本的生长发育规律及对温度、光照的要求。找出影响开花的主导因子,就能有效地调整花期。第二,要进行栽培调控。花粉的收集在杂交时可采取以散粉的花朵,直接授于母本柱头上,但不能保证花粉的纯洁。最好预先套袋,以免掺杂其它花粉。也可摘取即将开放的花朵,在室内阴干,花药开裂后收取花粉。花粉的贮藏花粉贮藏的意义:花粉贮藏的原理:低温、枯燥。花粉贮藏的方法:花粉生活力的测定杂交法培养法染色法三、杂交技术1.母株和花朵的选择根据育种目标的的要求,选择生长健壮,发育良好的作为母株;在母株数量较多时,以确保杂交工作的平安为准;去雄的花朵以选择植株的中上部和向阳的花为好;每枝保存的花朵数一般以3-5朵为宜。3.套袋保护雌蕊;防止非方案授粉;防治昆虫及其它伤害;标记植株。4.授粉授粉时机开花当天授粉量;授粉次数;授粉方法。5.杂交后的管理栽培管理杂种种子的保护杂种种子的采收四、杂交后代的选育一二年生草花的选育;木本植物的选育;营养繁殖植物材料的选育。五、杂交后代遗传稳定性分析性状表达的强度;目标性状在群体中出现的比率;目标性状在不同世代间的差异;特殊变异。五、优良杂种的鉴定形态学分析细胞学鉴定生理指标的测定DNA鉴定七、杂交育种的一般程序八、花卉杂交育种的成就月季育种牡丹育种菊花育种茶花育种百合育种作业:简述杂交亲本选配的一般原那么.参看现有资料,以十大名花为例,说明杂交育种的主要成就.第10章远缘杂交育种一、远缘杂交的概念和分类〔一〕远缘杂交的概念植物分类学上不同种或不同属间的有性杂交称为远缘杂交。此类杂交产生的后代称远缘杂种。〔二〕远缘杂交的分类精卵结合型:通过受精过程,结合自己成了精核和卵的全部遗传信息的杂种;非精卵结合型:由获得远缘父本局部遗传信息的卵发育成的,这局部遗传信息可能来源于父本配子细胞质内的DNA或mRNA等。认为那些在染色体数和形态方面和母本完全一样。二、远缘杂交的作用和意义〔一〕远缘杂交的作用提高花卉的抗病性和抗逆性;创造花卉新类型;利用杂种优势.〔二〕远缘杂交的意义获得具有良好的综合性状的杂种植物;研究一些种、属之间的亲缘关系和自然界物种形成的途径;创造出一些不寻常的广泛的新类型.现代月季的4个重要亲本Rosacentifolia×R.chinensis现代月季现代月季的主要类群HybridTeasGrandiflorasPolyanthasFloribundasClimbersMiniaturesMiscellaneousshrubRosesOld-FashionedRoseAll-AmericanRoseSellections中国原产茶花菊花育种三、远缘杂交的特点〔一〕远缘杂交的不亲和性;〔二〕远缘杂种的不育性;〔三〕远缘杂种后代别离的广泛性;〔四〕远缘杂种的杂种优势.四、远缘杂交不亲和性及其克服〔一〕远缘杂交不亲和现象及其原因:花粉在异种植物的柱头上不能发芽;花粉管不能进入柱头;花粉管生长缓慢或花粉管太短,不能进入子房到达胚囊中;花粉管虽能进入子房,到达胚囊,但不能受精;受精后的幼胚不发育,或发育不正常,或发育中途停止;杂交种子的幼胚、胚乳和子房组织之间缺乏协调性,胚乳不能为杂种胚提供正常生长所需的营养,影响杂种胚的发育。〔二〕远缘杂交不亲和性的克服方法〔十大方法〕1、选择适当亲本并注意正反杂交选择亲本时,除了根据育种目标,选择具有最多的优良性状的类型作杂交亲本外,还必须考虑到远缘杂交不亲和特点,选择和选配适当亲本,以提高远缘杂交的成功率。在选定作亲本的种属内,选择亲和性较好的种类作为杂交亲本。2、混合花粉和屡次重复授粉混合花粉,即在选定的交本花粉内,掺入少量其他品种甚至包括母本的花粉,然后授于母本花朵柱头上。重复授粉,即在同一母本花的蕾期,开放期和花朵即将凋谢等不同时期,进行屡次重复授粉。由于雌蕊发育成熟度不同,它的生理状况有所差异,受精选择性出就有所不同,有可能到达最有利于受精过程正常进行的条件,促进受精率的提高。3、选择第一次开花的幼龄杂种实生苗作母本。4、柱头移植、剪短法将父本花粉先授予同种植物的柱头上,在花粉管尚未完全伸长之前,切下柱头,移植到异种的母本花朵的柱头上或先进行异种间杂交时常因花粉管后,再行授粉。5、预先无性接近法在进行远缘杂交前,预先将亲本互相嫁接在一起,使它们彼此的生理活动得到协调,或改变原来的生理状态,而后进行有性杂交,较易得到成功。6、媒介法当甲与乙两种直接杂交不能成功时,可以用两亲之一先与第三类型丙进行杂交,将杂交得到的杂种再与另一亲本杂交,这种媒介的方法,有时较易获得成功。7、化学药剂的应用赤霉素、萘乙酸、吲哚丁酸、硼酸等化学药剂处理可克服某些远缘杂交不结实的缺点。8、组织培养技术的应用随着组织培养研究的深入,已经开始研究应用人工培养基把母本花朵中取出胎座或没有带胎座的胚珠,置于试管中进行人工授粉受精。9、应用温室或保护地杂交,改善授粉受精条件.10、花粉预先用低剂量辐射处理花粉用低剂量射线处理后,活性增加,表现花粉发芽率提高,花粉管生长迅速,再行杂交可以提高杂交成功率。五、远缘杂种不育性及其克服〔一〕远缘杂种不育性表现远缘杂种的不育性表现,包括杂种的成活性和结实性两个方面:成活性:即杂种种子不发芽升虽然发芽生长,但幼苗生长衰弱或早期夭亡;结实性:即杂种植株虽能成活,但结实性差,甚至完全不能结实。(二)远缘杂种不育性原因1.成活性差的原因:主要是由于远缘种间遗传差异大,造成生理上不协调,在胚胎发育的关键时刻,产生了某些重要缺陷,因而影响了杂种的成苗成株。2.造成远缘杂种植株结实性差或完全不能结实的原因减数分裂异常;远缘杂种生殖器官发育不全,完全不能形成雌雄配子。〔二〕远缘杂种不育性的克服方法:1、杂种胚的离体培养;2、杂种染色体的加倍;3、回交法;4、改善营养条件;5、人工辅助授粉;6、延长培育世代、加强选择.1、杂种胚的离体培养将杂交所得的不饱满种子或未成熟种子,或在其发育中期取出幼胚,置于一定的培养基中培养,由于适合的营养和优良的培养条件,其出苗率大为提高。2、杂种染色体的加倍对于亲缘关系较远的二倍体杂种,在种子发芽的初期或苗期用0.1-0.3%秋水仙碱液处理假设干时间,使体细胞染色体数加倍,获得异源四倍体〔即双二倍体〕.双二倍体在形成配子的减数分裂过程中,每个染色体都有相应的同源染色体可以正常进行配对联合,产生具有二重染色体组的有生活力的配子,从而大大提高结实率。3、回交法在亲本染色体数不同和减数分裂不规那么的情况下,杂交产生的雌配子一般是不平衡的,但仍有局部可能接受正常的雄配子而得到结实,并且通过连续的回交,其结实能力逐渐得到加强。4、改善营养条件远缘杂种由于生理机能不协调,当提供优良的生长条件时,可能逐步复正常生长。5、人工辅助授粉采用混合花粉的人工辅助授粉,将使杂种受精选择性得到更大满足,可以得高结实率。6、延长培育世代、加强选择远缘杂种的结实性,往往随生育年龄而增高,也随着有性世代的增加而逐步提高。六、远缘杂种的别离和选择〔一〕远缘杂种别离的特点1.别离的世代更长;2.远缘杂交的后代具有更为复杂的别离.远缘杂种后代的类型:1、综合〔中间〕性状类型;2、亲本性状类型;3、新物种类型.远缘杂种的别离现象极为复杂,目前对别离规律性还很不了解。深入研究远缘杂交的遗传机制,将对控制远缘杂种的别离,以及对远缘杂种的选择、培育等具有重要的实践意义。〔二〕远缘杂种的选择:远缘杂交和种内杂交一样,对后代必须进行严格的选择,才能获得适人类需要的在性状一表现稳定的新类型。根据远缘杂种的假设干特点,选择必须注意掌握如下几个原那么。1、扩大杂种的群体数量;2、增加杂种的繁殖世代;3、继续进行杂交选择;4、培育与选择相结合.1、扩大杂种的群体数量远缘杂种由于亲本的亲缘关系较远,别离更为广泛,就一般而言,杂种中具有优良的新性状组合所占的比例不会很多。如与野生亲本远缘杂交,常伴随产生一些野生的不利性状。因此,尽可能提供较大的杂种群体,以增加更多的选择时机。2、增加杂种的繁殖世代远缘杂种往往别离世代甚长,有些杂种一代虽不出现变异,而在以后的世代中,仍然可能出现性状别离,因此,一般不宜过早淘汰。但是,对于那些经过鉴定,证明是由于无融合生殖的发生,发生了孤雌生殖,因而长成的植株完全象母本一样。这样的植株,就有能作为远缘杂种,而应加以淘汰。3、继续进行杂交选择:由于远缘杂种后代别离延续世代较长,因此,对于杂种一代,除了一些比拟优良类型的直接利用外,还可以进行要种单株间的再杂交或回交,并对以后的世代继续进行选择。随着选择世代的增加,优良类型的出现率也将会提高。4、培育与选择相结合对于远缘杂种应注意培育,给予杂种充分的营养和优越的生育条件,促进优良性状的充分发育,再结合细胞学的鉴定方法,严格进行后代的选择,以便获得符合育种目标具有较多优良性状的杂种后代。远缘杂交育种的方案育种目标确实定;杂交亲本的选配;克服杂交困难的技术措施;远缘杂种选择的技术措施;杂种后代的培育技术;品种繁育和品种推广.作业远缘杂交的概念;简述远缘杂交的主要困难;如何克服远缘杂交的困难.杂种优势的利用重组育种依技术手段的不同分为:常规重组育种非常规重组育种依亲缘关系远近分为:远缘杂交〔远缘杂交育种〕品种间杂交〔杂交育种〕品系间杂交〔杂种优势育种〕杂种优势的概念及其利用价值;杂种优势的遗传学原理;杂种优势的成就;杂种优势育种的技术环节;杂种种子的生产;杂交育种小结。一、杂种优势及其利用价值〔一〕杂种优势的概念在异花授粉植物中,本身表现自交劣势的自交系之间的杂种F1,其生活力比之亲本自交前还要旺盛的现象称为杂种优势〔也叫杂交优势〕。狭义的杂种优势仅指杂种F1代对其亲本〔品种或品系〕生长势较强的优势;广义的杂种优势〔包括第一代及其以后各代〕在生长势、结实性、生长速度即对不良环境的抗性等方面较亲本的优势。〔二〕杂种优势的表现形式杂种优势的形式;产量、生长势、抗逆性、繁殖力。杂种优势的方向;正向优势和负向优势。欣赏性状的优势。欣赏植物的杂种优势欣赏特性优良;抗逆性强;整齐一致。〔三〕杂种优势育种利用这种杂种优势的育种法称为优势育种或一代杂种育种法。〔四〕优势育种与重组育种的异同点优势育种与重组育种的相同点是需要选配亲本,进行有性杂交。不同点是重组育种先进行亲本的杂交,然后使杂种后代纯化成为定型的品种用于生产〔重要性状根本上不再别离〕;优势育种那么先使亲本纯化成为自交系,然后使纯化的自交系杂交获得杂种F1用于生产。重组育种是“先杂后纯〞,优势育种是“先纯后杂〞。5.优势育种的特点由于优势育种供生产上播种的每年都用一代杂种,不能用F1留种;因而需要专设亲本繁殖区和制种田,每年生产F1种子供生产播种用。〔五〕杂种优势的利用要点利用要点:杂种优势通常是综合性状表现优良,个别性状表现突出;杂种优势常常明显表现与杂种一代;杂种优势利用的价值因植物不同而异;杂种优势的利用与双亲相对差异互补有关;杂种优势的表现与双亲纯合度有关;杂种优势与环境条件有关。利用方法:1.植物繁殖方式无性繁殖有性繁殖2.植物的授粉方式自花授粉异花授粉〔六〕影响一代杂种利用价值的因素F1实用价值是取决于它的实际经济价值;F1实际增产效果在不同花卉、不同杂交组合是不同的;生产杂种种子的本钱:去雄和授粉所需劳力。二、杂种优势的遗传理论〔一〕显性基因互补假说这个理论认为,杂种优势的产生是有利的显性基因互补造成的。一般有利的性状多由显性基因控制,F1植株在许多不同位点上都有显性基因抑制着相应的隐性基因,具有显性基因位点就会增加,杂交种就能发挥出超过亲本的强大生长势。也就是在杂交种内的任何位点上,只有显性有利等位基因在产生优势中发生作用。显性等位基因越多,杂种优势就越高。〔二〕等位基因异质合假说:遗传的杂合是产生杂种优势的根本原因。两个亲本遗传型差异愈大,杂种优势愈明显。这种差异发生于同一基因点,一个等位基因点不是只有显、隐性两种差异,而是可以分化为不同结构和生理功能的多种形式。生活力假说遗传平衡假说。在杂种优势利用上,人们都选用遗传差异较大的,如在亲缘上,地理起源上、性状上差异较大的种、品种或品系进行杂交,作为选择优良组合的根本原那么。三花卉杂种优势利用主要成就杂种优势的现象,早在2000年前已为人们所注意,我国1400多年前就有杂种优势的文字记载,杂种优势的利用首先是从在大田大作物玉米开始的,现在玉米、高粱和水稻等作物已取得显著成就,在蔬菜方面也取得惊人的结果,花卉方面,世界各国已培育出不少优良的杂种,尤以美国和日本最盛。金鱼草矮牵牛百合樱草蒲包花万寿菊四季海棠一串红三色堇香石竹报春花学名:Primulaspp.
科属:报春花科报春花属俗名:樱草花是我国的传统花卉。花语白色樱草花〔WhitePrimrose〕花语:初恋喜欢此花的你认真老实的性格以及良好的道德观得到朋友的信赖,加上你天赋的才能,有着很好的人生路。不过你这人很念旧,尤其是对初恋情人,对于过去的风花雪月仍然挥之不去。四、选育一代杂种的一般程序〔一〕选育优良自交系自交系间一代杂种优势强度明显、杂种优势稳定、杂种的植株间整齐一致。因此品种间一代杂种主要用于自花授粉植物,因为自花授粉植物一个品种近于一个自交系,而异花授粉植物选育一代杂种工作那么应从选育自交系开始。选育优良自交系的方法和步骤如下:1、选择优良的品种或杂交种作为育成优良自交系的根底材料;2、选择优良的单株进行自交;3、逐代系间淘汰选择和选株自交。〔二〕进行配合力测验选出最好的杂交组合及其亲本自交系。自交系的表现并不总是一致的,因此必须对上述过程中初选出来的自交系,根据它们的配合力,即作为亲本时后代所表现的性状水平,作进一步的选择,并从中选出最优良的组合。配合力的概念配合力是指作为亲本杂交后F1代表现优良与否的能力。一般配合力:指一个自交系在一系列杂交组合中的平均表现。〔gca〕特殊配合力:指某特定组合某性状的观测值与根据双亲的一般配合力所测定的值之差。(sca)配组方式:简单配组法〔不规那么配组法〕顶交法〔半轮配组法〕全轮配组法轮配法1、简单配组法〔不规那么配组法〕把育成的自交系按育种目标、亲本选配的原那么和育种工作者所掌握的性状遗传规律配成假设干组合,进行人工交配取得各组合的杂种种子。例如:1×2、1×3、1×4、1×5、1×6、2×5、3×2、3×5、5×6等。如果F1表现1×5最好,就选定这个组合和1号与5号自交系作为制种亲本;这种方法简便易行,但有把最优组合漏配的危险,在可能配成的组合数与实际测配组合数相差愈大时,漏配的危险性也越大。2.顶交法配合力测定分为一般〔普通〕配合力测定和特殊配合力测定。一般配合力是采用顶交法测定。顶交法是将所选出的品种与同一品种杂交,比拟各组合F1优势程度、选去劣。特殊配合力测定多采用轮交法。它的做法是将各品种彼此全部加以配合,比拟各杂交组合F1代的花径,选出杂交配合力强大的杂种一代。3、轮配法〔三〕自交系间配组方式确实定经过配合力测验选得优良杂交组合及其亲本自交系后,还需要进一步确定各自交系的最优组合方式,以期获得好的杂种。1、单交种:2、双交种:3、三交种:三交种:是用两个自交系杂交后作母本,与第三个自交系杂交产生一代杂种的方式。三系杂交种生活力强,产量亦相高,性状的整齐性略低于单交种,与双交种相近。由于母本是单交种,其种子生产量大,质量亦好。但要求父本自交系的花粉量要大。制种时因为有自交系参与,种子本钱仍较高,但比单交种本钱低。生产三系杂种时,每年需要保持5个隔离区,即3个自交繁殖区,一个单交区和1个三交区,最少需要3个隔离区。〔四〕品种比拟试验和生产试验选出优良组合并确定配组方式后,需要配制出选定组合的杂种种子,按一般育种程序进行品种比拟试验、生产试验和多点试验。除观察欣赏性状外,还要考虑综合经济性状优劣,为了加速选育过程,可以对初选的优良组合提前制种,在品种比拟试验的同时进行生产试验。(五)杂种种子的生产主要内容保持亲本高度纯和的自交系;获得具有优势的杂种。主要步骤去雄:人工去雄、化学方法、利用雄性不育系、自交不亲和系、雌株系。制种:种子采收:主要方法简易制种法异花授粉植物混播法间行种植间株种植自花授粉植物利用雄性不育系制种利用化学去雄剂制种;利用雌株系制种;利用雄性不育系制种;利用自交不亲和机制制种。五、杂种优势的固定利用无性繁殖方法;利用无融合生殖、孤雌生殖;利用人工诱导多倍体的方法;杂交育种总结思考题简述杂种优势的概念;配合力的概念;杂种优势制种的技术环节;试比
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