園藝植物育種學(xué)05園藝植物選擇育種 (pptminimizer)

1、第五章 園藝植物選擇育種,,主要學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇與選擇育種有性繁殖植物的選擇育種無性繁殖植物的選擇育種芽變選擇育種實(shí)生選擇育種,一、選擇與選擇育種,1、概念： 1.1 選擇：就是選優(yōu)去劣，是各種育種途徑不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，包括：自然選擇：就是自然環(huán)境條件對(duì)生物所起的選擇作用，是生物進(jìn)化的動(dòng)力之一（變異、遺傳與選擇）。人工選擇：是人們有意識(shí)或無意識(shí)的選擇與鑒定，其結(jié)果是，符合人類要求的個(gè)體或植株被保留下來，不符合則

2、被淘汰。,一、選擇與選擇育種,1.2 選擇育種 根據(jù)育種目標(biāo)，從現(xiàn)有品種群體內(nèi)出現(xiàn)的自然變異類型中，選出優(yōu)良的變異個(gè)體，通過鑒定、培育而育成新品種的育種方法，稱之為選擇育種。,一、選擇與選擇育種,2、選擇在育種工作中的作用是一種獨(dú)立的育種手段所有育種工作的中心環(huán)節(jié)選擇具有創(chuàng)造性作用,3 、選擇的創(chuàng)造性作用3.1 從育種效果上看增大變異；篩選性狀組合；影響進(jìn)一步的育種成果。,一、選擇與選擇育種,一、選擇與選擇育種,3.

3、2 從遺傳機(jī)制上看改變基因頻率和基因型頻率；使基因型的分離和重組發(fā)生改變；淘汰群體中存在的不利基因；使生物體產(chǎn)生新的基因平衡。,一、選擇與選擇育種,4 選擇實(shí)質(zhì)與作用基礎(chǔ)選擇的實(shí)質(zhì)就是造成有差別的生殖率，從而定向地改變?nèi)后w的遺傳組成。變異是選擇的基礎(chǔ)，遺傳是選擇的保證。,一、選擇與選擇育種,,,5、選擇標(biāo)準(zhǔn)的制定原則根據(jù)目標(biāo)性狀的主次制定相應(yīng)的選擇標(biāo)準(zhǔn)。目標(biāo)性狀及其標(biāo)準(zhǔn)必須具體明確各性狀的當(dāng)選標(biāo)準(zhǔn)要適當(dāng),一、選擇與選

4、擇育種,6、選擇育種的基本要素供選擇的群體內(nèi)有可遺傳的變異；供選擇的群體足夠大；選擇要在相對(duì)一致的條件下進(jìn)行；選擇的單位是個(gè)體；選擇要根據(jù)綜合性狀有重點(diǎn)地進(jìn)行,二、有性繁殖植物的選擇育種,1、選擇育種的原理1.1 純系學(xué)說 丹麥的植物學(xué)家約翰生以自花授粉的菜豆為研究材料，就單粒種子重做了選擇實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果證明：性狀的變異是由遺傳變異和環(huán)境變異組成的。后代鑒定對(duì)于區(qū)別這兩種變異是有效的。選擇(在育種、群體遺傳立場(chǎng)上

5、的選擇)只有在含有遺傳變異時(shí)才是有效的。,二、有性繁殖植物的選擇育種,前者是各種純合基因個(gè)體的集合，后者是同一純合基因型個(gè)體的集合（純系學(xué)說原理示意圖）,二、有性繁殖植物的選擇育種,1.2 品種自然變異 純粹的純系是不存在的，純系內(nèi)選擇無效也是相對(duì)的。 由于自然異交而引起基因重組 ?；蛲蛔?。品種在推廣和繁殖過程中會(huì)發(fā)生基因突變，使品種群體內(nèi)出現(xiàn)新的類型。品種本身剩余變異的存在造成的。有些品種在開始推廣時(shí)個(gè)體間存在若干微小

6、差異會(huì)逐漸積累，發(fā)展為明顯的變異。,二、有性繁殖植物的選擇育種,2、兩種基本選擇方法2.1 單株選擇法2.2 混合選擇法,二、有性繁殖植物的選擇育種,2. 1單株選擇法2. 1. 1 概念把從原始群體中選出的優(yōu)良單株的種子或種植材料分別收獲，分別保存，分別繁殖的方法。 一次單株選擇法在整個(gè)育種過程中如只進(jìn)行一次以單株為對(duì)象的選擇而以后就以各家系為取舍單位。 多次單株選擇法如先進(jìn)行連續(xù)多次的以單株為對(duì)象的選擇，然后再以各家

7、系為取舍單位。,二、有性繁殖植物的選擇育種,二、有性繁殖植物的選擇育種,田間單株套袋,二、有性繁殖植物的選擇育種,多次單株選擇方法,二、有性繁殖植物的選擇育種,2. 1. 2 單株選擇法的優(yōu)點(diǎn) 可以對(duì)所選優(yōu)株的基因型進(jìn)行鑒定，消除環(huán)境飾變引起的誤差，提高選擇效率。 多次單株選擇法可以定向積累變異，從而有可能選出超過原始群體內(nèi)最優(yōu)良單株的新品種(即優(yōu)中選優(yōu)、不斷選優(yōu))。,二、有性繁殖植物的選擇育種,2. 1. 3單株選擇法的缺點(diǎn)費(fèi)

8、工費(fèi)時(shí)。需專門設(shè)立圃地，異花授粉作物需要隔離。異花授粉作物多次隔離授粉易引起生活力衰退。選擇一次留種量有限，選出優(yōu)系后難以迅速應(yīng)用于生產(chǎn)。,二、有性繁殖植物的選擇育種,2. 1. 4 單株選擇法的應(yīng)用單株選擇法多應(yīng)用于自花授粉園藝植物。用于無性繁殖作物，將選到的優(yōu)良單株，通過無性繁殖的方式保留和鞏固。對(duì)異花授粉作物來說，單株選擇法主要用于培育自交系。有時(shí)此法也可用于改良某一特定性狀和用于原種生產(chǎn)。,二、有性繁殖植物的選擇育種

9、,2. 2 混合選擇法2. 2. 1 概念 從一個(gè)原始混雜群體中選取符合育種目標(biāo)的優(yōu)良單株，混合留種，次年播種與同一塊圃地，與標(biāo)準(zhǔn)品種及原始群體小區(qū)相鄰種植，進(jìn)行比較鑒定的選擇法。一次混合選擇法 對(duì)原始群體的混合選擇只進(jìn)行一次，當(dāng)選擇有效時(shí)就繁殖推廣的，稱為一次混合選擇法。,二、有性繁殖植物的選擇育種,二、有性繁殖植物的選擇育種,多次混合選擇法 在第一次混合選擇的群體中繼續(xù)進(jìn)行第二次混合選擇，或在以后幾代連續(xù)進(jìn)

10、行混合選擇，直至產(chǎn)量比較穩(wěn)定、性狀表現(xiàn)比較一致并勝過對(duì)照品種為止。稱為多次混合選擇法。,二、有性繁殖植物的選擇育種,二、有性繁殖植物的選擇育種,2. 2. 2 混合選擇法的優(yōu)點(diǎn) 簡(jiǎn)便易行，省時(shí)省力。不需要很多土地、勞力及專設(shè)的實(shí)驗(yàn)圃地就能迅速地從混雜群體中分離出優(yōu)良類型，在較短時(shí)間內(nèi)能獲得較多的繁殖材料，便于及早推廣。 對(duì)混雜嚴(yán)重的農(nóng)家品種也可提純良種。 混合選擇時(shí)不同單株間可以自由授粉，可以保持豐富的遺傳特性，故不會(huì)造成生活力衰

11、退。,二、有性繁殖植物的選擇育種,2. 2. 3 混合選擇法的缺點(diǎn)混繁不能鑒別每一個(gè)體基因型的優(yōu)劣，這就使由于環(huán)境條件優(yōu)越而性狀表現(xiàn)突出的單株選留下來，但其基因型并非優(yōu)良，從而降低了選擇效果。,二、有性繁殖植物的選擇育種,2. 3 單株選擇與混合選擇的比較,二、有性繁殖植物的選擇育種,3、選擇育種中的株選方法3.1、單一性狀選擇 在株選時(shí)往往根據(jù)性狀的重要性或出現(xiàn)的先后逐次選擇，由于每次選擇時(shí)只根據(jù)一種性狀，所以稱為單一性狀選

12、擇。分項(xiàng)累進(jìn)淘汰法 根據(jù)性狀相對(duì)重要性進(jìn)行排序，先按第一重要性狀進(jìn)行選擇，然后在人選株內(nèi)按第二性狀進(jìn)行選擇，順次累進(jìn)。,二、有性繁殖植物的選擇育種,分次分期淘汰法 這是按株選目標(biāo)性狀出現(xiàn)的先后，分次分期選擇的方法。這種方法對(duì)那些重要經(jīng)濟(jì)性狀陸續(xù)出現(xiàn)的植物較為適用。3.2、綜合性狀選擇 構(gòu)成優(yōu)良品種的條件是綜合性的，涉及株型、產(chǎn)量因素、品質(zhì)、熟期、抗性等多方面的特性多次綜合評(píng)比法 一般分為初選、復(fù)選和決選三次鑒定

13、選擇。,二、有性繁殖植物的選擇育種,加權(quán)評(píng)分比較法 根據(jù)各性狀的相對(duì)重要性分別給予一加權(quán)系數(shù)，測(cè)定各植株的各性狀數(shù)值乘以加權(quán)系數(shù)后積加，即得該植株的總分?jǐn)?shù)，根據(jù)總分?jǐn)?shù)擇優(yōu)錄取。限值淘汰法 將需要鑒定的性狀分別規(guī)定一個(gè)最低的人選標(biāo)準(zhǔn)。任何一個(gè)個(gè)體只要有一種性狀低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，不論其他性狀表現(xiàn)如何均予以淘汰。,二、有性繁殖植物的選擇育種,4、加速選種進(jìn)程的主要技術(shù)措施4.1正確運(yùn)用選擇方法和選種程序靈活運(yùn)用選擇方法

14、(達(dá)到多出品種的目的)圃地設(shè)置的增減（如抗性鑒定圃、栽培試驗(yàn)圃）適當(dāng)縮減圃地設(shè)置年限,二、有性繁殖植物的選擇育種,4.2、加速選種的主要方法提前進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)與多點(diǎn)試驗(yàn)利用保護(hù)地進(jìn)行一年多代繁殖選擇異地栽培加速繁殖加速繁殖和提高種子繁殖系數(shù),三、芽變選擇育種,1、相關(guān)的概念： 1.1 芽變：發(fā)生在芽?jī)?nèi)分生組織細(xì)胞中的突變，屬于體細(xì)胞突變的一種。1.2 枝變：變異的芽?jī)?nèi)分生組織萌動(dòng)長(zhǎng)成枝條時(shí)，該枝條表現(xiàn)出與原品種類型

15、不同的現(xiàn)象。 1.3 株變：當(dāng)包含突變細(xì)胞的芽發(fā)育成一個(gè)植株，或采用該芽進(jìn)行無性繁殖形成新個(gè)體的現(xiàn)象。1.4 飾變：由于環(huán)境條件（土壤、氣候、栽培措施等）的變化引起的不可遺傳的變異。,三、芽變選擇育種,1.5 芽變選種：利用發(fā)生變異的枝、芽進(jìn)行無性繁殖，使之性選出優(yōu)系，稱為芽變選種。芽變普遍存在于自然界芽變是無性繁殖園藝植物產(chǎn)生豐富變異的源泉。,三、芽變選擇育種,元帥系列蘋果的芽變選擇過程,三、芽變選擇育種,三、芽變選擇育種,三、

16、芽變選擇育種,三、芽變選擇育種,三、芽變選擇育種,,,三、芽變選擇育種,2、芽變選種的意義芽變選種操作簡(jiǎn)便，無需要復(fù)雜的儀器設(shè)備，便于開展群眾性的芽變選種工作。適合對(duì)目前優(yōu)良品種的個(gè)別不良性狀進(jìn)行修繕改良，優(yōu)中選優(yōu)。一經(jīng)選出，即可進(jìn)行無性繁殖提供生產(chǎn)長(zhǎng)期利用，具有投入少、見效快的特點(diǎn)。,三、芽變選擇育種,3、芽變選種的特點(diǎn)芽變的多樣性 包括形態(tài)特征（葉、果、枝條和植株形態(tài)）、生物學(xué)特性（生長(zhǎng)與結(jié)果習(xí)性；品質(zhì)；抗性等）芽變

17、的重演性 同一品種相同類型的芽變可以在不同時(shí)間、地點(diǎn)、單株上發(fā)生。芽變的穩(wěn)定性 芽變性狀具有可逆性芽變性狀的局限性和多效性 芽變多局限于少數(shù)性狀的變異。但也有幾個(gè)性狀的變異。,三、芽變選擇育種,芽變?cè)趫@藝植物中的表現(xiàn),三、芽變選擇育種,葡萄大果芽變,三、芽變選擇育種,三、芽變選擇育種,4、芽變的細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)基礎(chǔ)4.1嵌合體與芽變的發(fā)生被子植物頂端分生組織存在相互區(qū)分的細(xì)胞層，分為L(zhǎng)Ⅰ、LⅡ、LⅢ，植物組織均由

18、這三層組織發(fā)生層所衍生。正常情況下，層間、層內(nèi)含有相同的遺傳物質(zhì)。否則，即出現(xiàn)嵌合體。多為層間不同嵌合體和層內(nèi)不同的嵌合體。,三、芽變選擇育種,植物分生組織原層結(jié)構(gòu),三、芽變選擇育種,芽變發(fā)生示意圖,三、芽變選擇育種,植物生長(zhǎng)點(diǎn)分生組織原層及其衍生組織,三、芽變選擇育種,4.2 芽變的轉(zhuǎn)化除同型突變體外，上述任何一種嵌合體均不很穩(wěn)定，隨生長(zhǎng)發(fā)育或營(yíng)養(yǎng)繁殖而發(fā)生變化。如扇形嵌合體在發(fā)生側(cè)枝時(shí)，若處于扇形區(qū)域內(nèi)，新枝成為周緣嵌合體。若

19、處于扇形區(qū)域邊緣，則仍為扇形嵌合體。若處于扇形區(qū)域外，則成為非突變體。,三、芽變選擇育種,三、芽變選擇育種,4.3 芽變的遺傳效應(yīng)4.3.1 由LI表皮原細(xì)胞產(chǎn)生的突變，可以引起與表皮組織有關(guān)性狀的變異。如茸毛和針刺的有無，以及表皮細(xì)胞中彩色的變化。4.3.2 LⅡ皮層原細(xì)胞產(chǎn)生突變，可以引起皮層外層的變異。象果實(shí)皮層細(xì)胞中的色素變異以及與葉綠素多少有關(guān)的葉片色彩突變，LⅡ突變影響到孢原組織，由它產(chǎn)生的胚珠和花粉也具有變異的遺傳

20、物質(zhì)，因此可以通過受精而遺傳于有性后代。,三、芽變選擇育種,4.3.3 LⅢ中柱原細(xì)胞產(chǎn)生突變，可以引起皮層的內(nèi)層、中柱和 輸導(dǎo)組織的變異。因此由中柱所長(zhǎng)出的不定芽和由深層組織長(zhǎng)出的不定根，都可以表現(xiàn)出變異的特征。,三、芽變選擇育種,黑莓無刺芽變繁殖后的表現(xiàn),A、無刺芽變枝條扦插繁殖植株 B、無刺芽變枝條嫁接繁殖植株 C、無刺芽變枝條扦插繁殖植株后修剪刺激不定芽萌發(fā)情況 D、無刺芽變枝條上的種子繁殖植株 E、無刺芽變植株根系繁殖植株,A

21、,B,C,E,D,三、芽變選擇育種,三、芽變選擇育種,5、芽變的選種方法5.1芽變選種的目標(biāo) 芽變選種總的目標(biāo)是“優(yōu)中選優(yōu)”，在保持原品種優(yōu)良性狀的基礎(chǔ)上，通過選擇而修繕其個(gè)別缺點(diǎn)。例如，對(duì)元帥系蘋果，要著重選濃紅耐儲(chǔ)型及短枝豐產(chǎn)型；對(duì)金帥蘋果著重選抗果銹、耐儲(chǔ)不皺皮的高樁普通型。,元帥,金帥,三、芽變選擇育種,5.2 芽變選種的時(shí)期 為提高芽變選種的效率，其中兩個(gè)時(shí)期在芽變選種過程中要特別注意：果實(shí)采收期 此時(shí)最易發(fā)現(xiàn)

22、果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀的變異，如果實(shí)的色澤、成熟期、果形、品質(zhì)及結(jié)果習(xí)性、豐產(chǎn)性等。災(zāi)害期 在劇烈的自然災(zāi)害之后，包括霜凍、嚴(yán)寒、大風(fēng)、旱澇和病蟲害，要抓住時(shí)機(jī)選擇抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)的變異類型。,三、芽變選擇育種,5.3 芽變選種的程序芽變選種分三個(gè)階段進(jìn)行。即初選階段、復(fù)選階段和決選階段 。,三、芽變選擇育種,5.3.1初選階段 本階段的工作包括發(fā)掘優(yōu)良變異，對(duì)變異個(gè)體進(jìn)行分析并篩除飾變，變異體分離同型化。發(fā)掘優(yōu)良變異 可采用實(shí)

23、地調(diào)查、群眾選報(bào)等形式，發(fā)掘優(yōu)良變異。分析變異 可根據(jù)下列情況進(jìn)行分析：①變異的性質(zhì)，如屬于質(zhì)量性狀，一般是芽變；②變異的范圍，如枝變且是扇形嵌合體，一定是芽變；③變異的方向，凡是與環(huán)境的變化不一致的變異，很可能是芽變。,三、芽變選擇育種,變異體的分離同型化 由于芽變往往以嵌合體的形式存在，為使變異體達(dá)到同型化和穩(wěn)定，可采用分離繁殖、短截或多次短截修剪、組織培養(yǎng)等方法對(duì)變異體進(jìn)行分離同型化。5.3.2 復(fù)選階段

24、對(duì)變異的精確鑒定 對(duì)于經(jīng)初選階段分析篩選后仍無法確定的變異，要分別按下列程序進(jìn)行復(fù)選鑒定：①有充分的證據(jù)說明變異是十分優(yōu)良的芽變，并且沒有相關(guān)的劣變，可直接參加品試和區(qū)試。,三、芽變選擇育種,② 變異性狀明顯，表現(xiàn)優(yōu)良，但不能證明是否為芽變，可先進(jìn)行高接鑒定。③ 有充分的證據(jù)說明變異是十分優(yōu)良的芽變，但是還有些性狀尚不了解，可不經(jīng)高接鑒定圃直接進(jìn)入選種圃進(jìn)行精確鑒定。品種比較試驗(yàn)和區(qū)域栽培試驗(yàn) 這是芽變選種程序不可缺少

25、的重要環(huán)節(jié)，也是確定入選品系有無推廣價(jià)值和適宜推廣地區(qū)的過程。一般以試驗(yàn)樹結(jié)果后三年的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，寫出有關(guān)試驗(yàn)報(bào)告。,三、芽變選擇育種,5.3.3 決選階段 選種單位對(duì)復(fù)選合格品系提出復(fù)選報(bào)告（包括選育報(bào)告、品種比較試驗(yàn)報(bào)告及區(qū)域栽培試驗(yàn)報(bào)告）后，由主管部門組織有關(guān)人員組成植物新品種審查鑒定委員會(huì)，對(duì)新品系進(jìn)行決選評(píng)審。通過評(píng)審后，選種單位命名，主管單位公布。這時(shí)，新品種才獲得合法推廣的資格。,四、實(shí)生選種,1、實(shí)生選種的

26、概念 對(duì)于無性繁殖的園藝植物來講，利用種子進(jìn)行繁殖叫實(shí)生繁殖。對(duì)實(shí)生繁殖產(chǎn)生的遺傳變異進(jìn)行選擇、培育新品種的工作叫實(shí)生選種。 許多果樹的古老品種都是來自實(shí)生選種：元帥、金帥、國(guó)光、青香蕉、旭蘋果鴨梨、雪花梨、碭山酥梨、萊陽(yáng)梨蘭州大接杏、北京駱駝黃杏、泰安巴旦水杏等倉(cāng)方早生、大久保、愛保太等桃品種,四、實(shí)生選種,從大紫櫻桃實(shí)生后代中選育出的岱紅櫻桃，具有早熟、果大、較抗裂果、色艷、品質(zhì)優(yōu)和豐產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，2002年通過了山

27、東省品種審定委員會(huì)的品種審定,是、實(shí)生選種,冬桃是通過實(shí)生選種培育出的生育期200天以上的極晚熟桃珍貴新品種。北京地區(qū)成熟于11月上、中旬，是目前國(guó)內(nèi)外最晚熟桃品種。,四、實(shí)生選種,2、實(shí)生選種的特點(diǎn)2.1與芽變選種比較①變異普遍 在基因型雜合程度很高的實(shí)生后代中，很難找到兩個(gè)遺傳性完全相同的個(gè)體；而無性系后代中，除個(gè)別枝芽和植株發(fā)生遺傳型變異外，多數(shù)個(gè)體間具有相同的基因型。②變異性狀多 實(shí)生后代幾乎所有性狀都發(fā)生程度不同

28、的變異，而無性系后代的變異常局限于個(gè)別或少數(shù)幾個(gè)性狀。③變異幅度大,四、實(shí)生選種,2.2 與雜交育種相比① 適應(yīng)性強(qiáng) 實(shí)生變異類型是在當(dāng)?shù)貤l件下形成，對(duì)當(dāng)?shù)赝寥罋夂驐l件具有較好的適應(yīng)能力。② 投資少，見效快 實(shí)生選種是利用現(xiàn)存變異，省去了人工創(chuàng)造變異的過程。選出的新類型可以較快地在本地區(qū)繁殖推廣。,四、實(shí)生選種,3、實(shí)生選種的程序和方法 3.1供選群體我國(guó)北方核桃、板栗產(chǎn)區(qū)，實(shí)生繁殖的群體。結(jié)合推廣嫁接繁殖技術(shù)，盡快實(shí)

29、現(xiàn)良種化。在主栽品種和授粉品種均優(yōu)良的果園內(nèi)，收集自然授粉的種子，播種建立實(shí)生選種群體。,四、實(shí)生選種,3.2 實(shí)生選種程序,四、實(shí)生選種,4.新建群體的實(shí)生選種 有性后代通過單株選擇法而獲得優(yōu)株，再采用無性繁殖而建成營(yíng)養(yǎng)系品種。方法； 將獲得的供選材料的種子(自交或天然雜交)，播種種植于選種圃，經(jīng)單株鑒定選擇其中若干優(yōu)良植株分別編號(hào)，然后采用無性繁殖法將每一人選單株繁殖成一個(gè)營(yíng)養(yǎng)系小區(qū)，進(jìn)行比較鑒定，其中優(yōu)異者入選為營(yíng)養(yǎng)

30、系品種。,四、實(shí)生選種,園藝植物實(shí)生育種典范-梅花育種 陳俊愉 從1953年開始，到1957年育成了“珞珈臺(tái)閣”。1955年播種大批天然授粉梅子，后來從開花梅花中分批選中“華農(nóng)朱砂”、“華農(nóng)晚粉”、“華農(nóng)玉蝶”、“華農(nóng)宮粉”、“小白宮粉”、“華農(nóng)跳枝”、“玉臺(tái)照水”、“朱砂宮粉”、“細(xì)枝小暈粉”等9個(gè)新品種。在他的倡導(dǎo)或參與下，武漢中國(guó)梅花研究中心近年通過實(shí)生選種，共已選出“粉臺(tái)垂枝”等優(yōu)良新品種達(dá)5