園藝植物育種學05園藝植物選擇育種 (pptminimizer)

1、第五章 園藝植物選擇育種,,主要學習內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重要環(huán)節(jié)，包括：自然選擇：就是自然環(huán)境條件對生物所起的選擇作用，是生物進化的動力之一（變異、遺傳與選擇）。人工選擇：是人們有意識或無意識的選擇與鑒定，其結果是，符合人類要求的個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，從現(xiàn)有品種群體內出現(xiàn)的自然變異類型中，選出優(yōu)良的變異個體，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 選擇實質與作用基礎選擇的實質就是造成有差別的生殖率，從而定向地改變群體的遺傳組成。變異是選擇的基礎，遺傳是選擇的保證。,一、選擇與選擇育種,,,5、選擇標準的制定原則根據(jù)目標性狀的主次制定相應的選擇標準。目標性狀及其標準必須具體明確各性狀的當選標準要適當,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有可遺傳的變異；供選擇的群體足夠大；選擇要在相對一致的條件下進行；選擇的單位是個體；選擇要根據(jù)綜合性狀有重點地進行,二、有性繁殖植物的選擇育種,1、選擇育種的原理1.1 純系學說 丹麥的植物學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驗。其結果證明：性狀的變異是由遺傳變異和環(huán)境變異組成的。后代鑒定對于區(qū)別這兩種變異是有效的。選擇(在育種、群體遺傳立場上

5、的選擇)只有在含有遺傳變異時才是有效的。,二、有性繁殖植物的選擇育種,前者是各種純合基因個體的集合，后者是同一純合基因型個體的集合（純系學說原理示意圖）,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，純系內選擇無效也是相對的。 由于自然異交而引起基因重組 ?；蛲蛔儭Ｆ贩N在推廣和繁殖過程中會發(fā)生基因突變，使品種群體內出現(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個體間存在若干微小

6、差異會逐漸積累，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育種過程中如只進行一次以單株為對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行連續(xù)多次的以單株為對象的選擇，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 可以對所選優(yōu)株的基因型進行鑒定，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單株選擇法的缺點費

8、工費時。需專門設立圃地，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 單株選擇法的應用單株選擇法多應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。對異花授粉作物來說，單株選擇法主要用于培育自交系。有時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 從一個原始混雜群體中選取符合育種目標的優(yōu)良單株，混合留種，次年播種與同一塊圃地，與標準品種及原始群體小區(qū)相鄰種植，進行比較鑒定的選擇法。一次混合選擇法 對原始群體的混合選擇只進行一次，當選擇有效時就繁殖推廣的，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)進行第二次混合選擇，或在以后幾代連續(xù)進

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 簡便易行，省時省力。不需要很多土地、勞力及專設的實驗圃地就能迅速地從混雜群體中分離出優(yōu)良類型，在較短時間內能獲得較多的繁殖材料，便于及早推廣。 對混雜嚴重的農家品種也可提純良種。 混合選擇時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 混合選擇法的缺點混繁不能鑒別每一個體基因型的優(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，由于每次選擇時只根據(jù)一種性狀，所以稱為單一性狀選

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

13、選擇。,二、有性繁殖植物的選擇育種,加權評分比較法 根據(jù)各性狀的相對重要性分別給予一加權系數(shù)，測定各植株的各性狀數(shù)值乘以加權系數(shù)后積加，即得該植株的總分數(shù)，根據(jù)總分數(shù)擇優(yōu)錄取。限值淘汰法 將需要鑒定的性狀分別規(guī)定一個最低的人選標準。任何一個個體只要有一種性狀低于規(guī)定標準，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、加速選種進程的主要技術措施4.1正確運用選擇方法和選種程序靈活運用選擇方法

14、(達到多出品種的目的)圃地設置的增減（如抗性鑒定圃、栽培試驗圃）適當縮減圃地設置年限,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行生產(chǎn)試驗與多點試驗利用保護地進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、相關的概念： 1.1 芽變：發(fā)生在芽內分生組織細胞中的突變，屬于體細胞突變的一種。1.2 枝變：變異的芽內分生組織萌動長成枝條時，該枝條表現(xiàn)出與原品種類型

15、不同的現(xiàn)象。 1.3 株變：當包含突變細胞的芽發(fā)育成一個植株，或采用該芽進行無性繁殖形成新個體的現(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便，無需要復雜的儀器設備，便于開展群眾性的芽變選種工作。適合對目前優(yōu)良品種的個別不良性狀進行修繕改良，優(yōu)中選優(yōu)。一經(jīng)選出，即可進行無性繁殖提供生產(chǎn)長期利用，具有投入少、見效快的特點。,三、芽變選擇育種,3、芽變選種的特點芽變的多樣性 包括形態(tài)特征（葉、果、枝條和植株形態(tài)）、生物學特性（生長與結果習性；品質；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間、地點、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。但也有幾個性狀的變異。,三、芽變選擇育種,芽變在園藝植物中的表現(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、芽變的細胞學和遺傳學基礎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)分的細胞層，分為LⅠ、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、層內含有相同的遺傳物質。否則，即出現(xiàn)嵌合體。多為層間不同嵌合體和層內不同的嵌合體。,三、芽變選擇育種,植物分生組織原層結構,三、芽變選擇育種,芽變發(fā)生示意圖,三、芽變選擇育種,植物生長點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，隨生長發(fā)育或營養(yǎng)繁殖而發(fā)生變化。如扇形嵌合體在發(fā)生側枝時，若處于扇形區(qū)域內，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4.3.1 由LI表皮原細胞產(chǎn)生的突變，可以引起與表皮組織有關性狀的變異。如茸毛和針刺的有無，以及表皮細胞中彩色的變化。4.3.2 LⅡ皮層原細胞產(chǎn)生突變，可以引起皮層外層的變異。象果實皮層細胞中的色素變異以及與葉綠素多少有關的葉片色彩突變，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，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中柱原細胞產(chǎn)生突變，可以引起皮層的內層、中柱和 輸導組織的變異。因此由中柱所長出的不定芽和由深層組織長出的不定根，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 芽變選種總的目標是“優(yōu)中選優(yōu)”，在保持原品種優(yōu)良性狀的基礎上，通過選擇而修繕其個別缺點。例如，對元帥系蘋果，要著重選濃紅耐儲型及短枝豐產(chǎn)型；對金帥蘋果著重選抗果銹、耐儲不皺皮的高樁普通型。,元帥,金帥,三、芽變選擇育種,5.2 芽變選種的時期 為提高芽變選種的效率，其中兩個時期在芽變選種過程中要特別注意：果實采收期 此時最易發(fā)現(xiàn)

22、果實經(jīng)濟性狀的變異，如果實的色澤、成熟期、果形、品質及結果習性、豐產(chǎn)性等。災害期 在劇烈的自然災害之后，包括霜凍、嚴寒、大風、旱澇和病蟲害，要抓住時機選擇抗自然災害能力強的變異類型。,三、芽變選擇育種,5.3 芽變選種的程序芽變選種分三個階段進行。即初選階段、復選階段和決選階段 。,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，對變異個體進行分析并篩除飾變，變異體分離同型化。發(fā)掘優(yōu)良變異 可采用實

23、地調查、群眾選報等形式，發(fā)掘優(yōu)良變異。分析變異 可根據(jù)下列情況進行分析：①變異的性質，如屬于質量性狀，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)等方法對變異體進行分離同型化。5.3.2 復選階段

24、對變異的精確鑒定 對于經(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行復選鑒定：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)高接鑒定圃直接進入選種圃進行精確鑒定。品種比較試驗和區(qū)域栽培試驗 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值和適宜推廣地區(qū)的過程。一般以試驗樹結果后三年的數(shù)據(jù)為基礎，寫出有關試驗報告。,三、芽變選擇育種,5.3.3 決選階段 選種單位對復選合格品系提出復選報告（包括選育報告、品種比較試驗報告及區(qū)域栽培試驗報告）后，由主管部門組織有關人員組成植物新品種審查鑒定委員會，對新品系進行決選評審。通過評審后，選種單位命名，主管單位公布。這時，新品種才獲得合法推廣的資格。,四、實生選種,1、實生選種的

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

27、東省品種審定委員會的品種審定,是、實生選種,冬桃是通過實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，是目前國內外最晚熟桃品種。,四、實生選種,2、實生選種的特點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生后代中，很難找到兩個遺傳性完全相同的個體；而無性系后代中，除個別枝芽和植株發(fā)生遺傳型變異外，多數(shù)個體間具有相同的基因型。②變異性狀多 實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別或少數(shù)幾個性狀。③變異幅度大,四、實生選種,2.2 與雜交育種相比① 適應性強 實生變異類型是在當?shù)貤l件下形成，對當?shù)赝寥罋夂驐l件具有較好的適應能力。② 投資少，見效快 實生選種是利用現(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、實生選種,3、實生選種的程序和方法 3.1供選群體我國北方核桃、板栗產(chǎn)區(qū)，實生繁殖的群體。結合推廣嫁接繁殖技術，盡快實

29、現(xiàn)良種化。在主栽品種和授粉品種均優(yōu)良的果園內，收集自然授粉的種子，播種建立實生選種群體。,四、實生選種,3.2 實生選種程序,四、實生選種,4.新建群體的實生選種 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，然后采用無性繁殖法將每一人選單株繁殖成一個營養(yǎng)系小區(qū)，進行比較鑒定，其中優(yōu)異者入選為營養(yǎng)

30、系品種。,四、實生選種,園藝植物實生育種典范-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“華農朱砂”、“華農晚粉”、“華農玉蝶”、“華農宮粉”、“小白宮粉”、“華農跳枝”、“玉臺照水”、“朱砂宮粉”、“細枝小暈粉”等9個新品種。在他的倡導或參與下，武漢中國梅花研究中心近年通過實生選種，共已選出“粉臺垂枝”等優(yōu)良新品種達5