[农学]园林植物遗传育种学讲义

[农学]园林植物遗传育种学讲义

《园林植物遗传育种》教案讲义肖运成襄樊职业技术学院生物工程系2008-02\n目录知识模块一园林植物遗传育种基本知识一、园林植物遗传育种研究的对象和任务二、遗传学的发展历史三、现代遗传学的主要分支四、园林植物在遗传研究中的特殊作用五、园林植物的遗传育种研究进展六、学习园林植物遗传育种的方法知识模块二　经典遗传与细胞质遗传知识第一讲分离规律第二讲独立分配规律第三讲连锁遗传和性连锁第四讲细胞质遗传知识模块三数量遗传知识第一讲数量性状与多基因假说第二讲数量性状遗传研究的基本统计方法第三讲遗传参数的估算及其应用第四讲近亲繁殖及其遗传效应第五讲杂种优势的表现与遗传理论技能模块一园林植物种质资源与引种驯化技术第一讲园林植物种质资源第二讲引种驯化技能模块二选择育种技术第一讲选择育种的概念和意义第二讲选种的原理第三讲园林植物育种目标第四讲选择的主要方法第五讲选择育种程序第六讲影响选择效果的因素技能模块三杂交育种技术第一讲杂交育种的概念、意义和类别第二讲杂交育种计划的制定和准备工作第三讲杂交技术第四讲杂交后代的选育技能模块四远缘杂交育种和杂种优势的利用技术第一讲远缘杂交育种第二讲杂种优势的利用技能模块五诱变育种技术第一讲辐射诱变第二讲化学诱变育种第三讲多倍体育种第四讲单倍体育种\n第五讲空间诱变育种技能模块六　分子育种（基因工程、现代生物技术育种）第一讲分子育种的概念与程序第二讲基本技术及原理第三讲转基因操作的方法第四讲转基因植物的鉴定第五讲基因工程的安全性技能模块七　新品种的审定与推广繁育技术第一讲　新品种的审定第二讲园林植物良种繁育技能模块八　草本及木本花卉育种技术实例第一讲多年生草本花卉的特点第二讲多年生草花育种实例第三讲木本花卉育种实例\n知识模块一园林植物遗传育种基本知识一、园林植物遗传育种研究的对象和任务园林植林遗传与变异遗传和环境遗传与个体发育变异的类型遗传与进化生物进化和新品种选育的三大因素——遗传、变异与选择二、遗传学的发展历史（一）、在孟德尔以前及同时代的一些遗传说1.公元前五世纪希波克拉底（Hippocrates）认为子代具有亲代的特性那是因为在精液或胚胎里集中了来自身体各部分的微小代表元素(elememt)2.100年后，亚里斯多德（Aristotle）认为:精液不是提供胚胎组成的元素，而是提供后代的蓝图。3.拉马克（Lamarck,J.B）的器官“用进废退”与获得（acquiredcharacteristics）遗传4.1866年达尔文（Darwin）提出了泛生论（hypothesisofpangenesis）认为身体各部分细胞里都存在一种胚芽或泛子（pangens），遗传就是泛子在生物世代间传递和表现，达尔文也承认获得性状遗传的一些观点，认为生物性状变异都能够传递给后代。5.法国动物学家鲁.威廉（Roux.W）提出有丝分裂和减数分裂过程的存在可能是由于染色体组成了遗传物质6.德国的生物学家魏斯曼（WeismannA）新达尔文主义—在生物进化方面支持达尔文，但在遗传上否定获得性状遗传7.1869年达尔文的表弟高尔顿（Galton,F.）发表了“天才遗传（Hereditarygenius）”，即“融合遗传论”。认为双亲的遗传成分在子代中发生融合而后表现，其根据是：子女的许多特性均表现为双亲的中间类型，因此高尔顿及其学生毕尔生致力于用数学和统计学方法研究亲代与子代间性状表现的关系。（二）、遗传学的诞生英国的奈特（Knight，T）1863年法国的诺丹（Nauding）1865年Mendel发现遗传学基本定律。建立了颗粒式遗传的机制（三）、遗传学主要内容（四）、遗传学的发展第一个时期：初创时期（1900—1910）狄.弗里斯、柯伦斯、柴马克、Sutton和Booeri贝特森(Bateson)剑桥大学遗传学教授先后创用:遗传学（Genetics）等位基因（allele）纯合体（homozygous）杂合体（heterozygous）上位基因（epistaticgenes）1909年丹麦的科学家约翰生（Johannsen）发表“纯系学说”,并提出“gene”的概念,以代替孟德尔所谓的“遗传因子”。创用了基因型（genotype）表型（phenotype）第二个时期：全面发展时期（1910—1953）1910-1940年形成了近代遗传学的主要内容和研究领域细胞遗传学/经典遗传学，也是本课程的主要内容1910年摩尔根（Morgan,T.H）及其弟子斯特蒂文特（Sturtevant）布里吉斯（Bridges）缪勒（Muller）创立了连锁定律，建立基因在染色体上的关系。\n1920年费希尔：数理统计方法在遗传分析中的应用—数量遗传学和群体遗传学的基础1927年穆勒（Muller）X-射线诱发突变1937年布莱克斯里等：植物多倍体诱导杂种优势的遗传理论1941年比德尔（Beadle）和Totum提出一基因一个酶学说1944年阿委瑞（Avery）的肺炎双球菌转化证明DNA是遗传物质。1951年Watson和Crick的DNA构型。1951McClintockB.发现跳跃基因或称转座1952年赫尔歇和蔡斯：噬菌体重组1940-1953年微生物遗传学及生化遗传学此期基因是一个抽象的遗传因子，既是功能单位，又是重组单位和突变单位第三时期:分子遗传时期(1953~1985)二十世纪六十年代,遗传密码的破译、蛋白质和核酸的人工合成、中心法则的提出、断裂基因的发现、基因调控机理的阐明以及突变的分子基础的揭示等，都极大地推进了人们对基因的结构与功能的认识,使遗传学的发展走在了生命科学的前面.70年代以后逐步完善的DNA序列分析技术和DNA体外连接技术与人工合成基因技术，使人类可以利用细胞融合、转化、遗传工程等新技术，朝着定向地改造生物的遗传结构的新水平迈进。第四时期:基因组和蛋白质组时期(1986~至今)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因，称为基因组（genome）1986[美]Dulbecco首次提出了“人类基因组工程”19904美国宣布人类基因组测序工作的5年计划。1991StepkenFodor把基因芯片的设想第一次变成了现实.199210月[美]VollrathD.等分别完成人类Y染色体染色体的物理图谱.讨论、学生总结三、现代遗传学的主要分支　　讨论、讲授（10min）细胞遗传学、分子遗传学、微生物遗传学、人类遗传学遗传学发展的新动态遗传学的应用克隆的概念与类型哺乳动物细胞克隆技术1997年2月，Wilmut等利用绵羊乳腺细胞成功的克隆出体细胞核移植后代克隆技术存在的问题四、园林植物在遗传研究中的特殊作用1.园林植物种类的多样性；2.园林植物变异的多样性（多方向、易检测、可保留）；3.园林植物栽培繁殖方式的多样性；4.保护地栽培；5.生命周期相对较短。五、园林植物的遗传育种研究进展　1、主要观赏性状的遗传学研究：（花色、花径、芳香、彩斑）2、抗逆性遗传研究：（抗旱、抗寒、耐盐碱）3、花期的遗传调控；4、鲜切花保鲜的遗传学技术措施。5、引种与良种繁育(各花创新、洋花中用、野花家种等）六、学习园林植物遗传育种的方法善于联系相关学科，要尽量熟悉植物学，植物生理学，分类学，生态学，栽培学等多方面基础知识\n注重相互交流、讨论、勤于思考、切忌死记硬背积极进行育种实践，注重实验技能的培养　知识模块二　经典遗传与细胞质遗传知识第一讲分离规律一、孟德尔的豌豆杂交试验（一对遗传因子的杂交试验）遗传学之父孟德尔一）有关概念1、性状(character)：遗传学把生物体所表现的一切可以遗传的形态结构特征和生理特性称为性状。2、单位性状：组成生物体的每一个具体的性状,如花色、株高、果重等。3、相对性状：同一单位性状间表现出的相对差异的特征。4、亲本：即用于杂交的双亲材料。5、父本：是指杂交中提供雄配子的材料。6、母本：是指杂交中中提供雌性器官和雌配子的材料7、杂交：是指在母本花蕾未授粉前将其雄蕊完全摘除，然后人工将其它非同品种父本的花粉授到已去雄的母本柱头上，从而获得后代的一种处理方法。8、去雄:杂交前人工将母本花蕾的雄蕊完全摘除。  9、人工授粉:去雄后人工将父本的花粉授到母本的柱头上。10、自交：是指同一植株上的自花授粉或同株上或同品种间的异花授粉。11、杂种第一代：是指杂交当代所结的种子及由它所长成的植株，又称为杂种一代。12、杂种第二代：是指由F1自交产生的种子及第二年由它所长成的植株，又称为杂种二代。二）孟德尔的试验及其分析1、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2、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。3、孟德尔试验选用材料的性状其选用材料的7对明显的相对性状分别是1）种子形状——圆粒和皱粒；2）子叶颜色——黄色和绿色；3）花色（种皮色）——红花和白花（种皮黑褐色和白色）；4）花着生位置——腋生和顶生；5）未成熟豆荚色——绿荚和黄荚；6）茎蔓（植株）高度——高杆和矮杆；7）豆荚形状——饱满和不饱满。4、实验——杂交组合红花×白花P红花（♀）×白花（♂）基因型RRrr配子Rr             ↓F1红花\n基因型Rr配子R，r↓ÄF2红花白花基因型RR，Rrrr7052245、图示符号说明P表示亲本；♀表示母本；♂表示父本；×表示杂交；Ä表示自交；F表示杂种后代，F1即表示杂种第一代,是指杂交当代所结的种子及由它所长成的植株；F2表示杂种第二代，是指由F1自交产生的种子及第二年由它所长成的植株；依此类推Fn表示杂种第n代等。6、试验结果分析孟德尔所做的红花×白花的杂交组合的试验，F1全部开红花，F2群体中共929株，其中705株开红花，224株开白花，两者的比例表现为3.15：1接近于3∶1。孟德尔还反过来杂交，即以白花为母本，红花为父本，这一杂交称为反交，而相对应的原来杂交称为正交。正交和反交的结果完全一样，都接近3：1，说明了F1和F2的性状表现不受亲本组合方式的影响。7、相关概念1）显性性状（dominantcharacter)与显性基因：是指在一对相对性状的杂交中，杂合体生物F1能表现出来的亲本性状。显性性状相对应的基因称显性基因。2）隐性性状（recessivecharacter)与隐性基因：是指在一对相对性状的杂交中，杂合体生物F1不能表现出来而被掩盖，只在纯合体才表现的亲本性状。隐性性状相对应的基因称隐性基因。3）正交：是指在A、B两个亲本的杂交试验中，人为规定的某一杂交组合，如A×B杂交组合。4）反交：是指在A、B两个亲本的杂交试验中，与人为规定的正义杂交组合相反的杂交组合，如与上述试验规定相反的B×A杂交组合。5）回交(backcross)：杂交的子一代与亲代的交配形式。8、其它性状的实验三）孟德尔假说与分离规律1、孟德尔假说1）遗传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）生殖细胞形成配子时成对遗传因子相互分离，在性细胞中只含成对因子中的一个；4）配子形成合子时机率均等。每对因子分别来自雌雄亲代的生殖细胞。2、分离规律杂合体的一对等位基因在形成配子时互相不影响地分到雌雄配子中去的规律。1）F1所有植株的性状都表现一致。亲本的一对相对性状只有显性性状能表现，而隐性性状被隐藏而不能表现。2）F2性状发生分离。在F2群体中，显性性状和隐性性状都能表现，即一部分植株表现显性亲本的相对性状，其余植株则表现隐性亲本的相对性状，出现性状分离现象。3）F2群体中显隐性个体的比例都接近3:1。3、孟德尔分离比实现的条件1）杂合体的两种配子在形成配子时数目是相等的。\n2）两种配子结合是随机的。3）子二代基因型个体存活率是相等的。4）显性是完全的。二、分离现象的解释一）遗传因子的分离和组合孟德尔提出了颗粒状遗传因子解释性状分离，现以豌豆红花×白花的杂交试验为例，具体加以说明：孟德尔认为性状是由遗传因子控制的，我们以大写字母R表示显性的红花因子，小写字母r表示隐性的白花因子。遗传因子在体细胞内是成对的，配子中只含有成对的遗传因子中的一个，这样结合形成F1应该是Rr。由于R对r有显性作用，所以Ｆ1植株开红花。Ｆ1植株在产生配子时，Rr因子分配到不同的配子中而产生各占50%的两种配子，一种带遗传因子R，另一种带遗传因子r，表现1:1的比例。二）表现型和基因型概念1、概念孟德尔在解释上述遗传试验中所用的遗传因子，后来称为基因。1）基因(gene):1909年Johhannsen提出，代替孟德尔的遗传因子，经典遗传学认为一个基因决定一个性状。2）座位（locus）：基因在染色体上的位置，基因在染色体上是线性排列的。3）等位基因（alleles）与复等位基因（multiplealleles)：在同源染色体上相同位置,控制相同性状的两个形式不同的基因称为等位基因；两个以上的等位基因成为复等位基因。4）野生型（基因）与突变型（基因）：将自然界中出现最多的性状称为野生型，其他性状均称为突变型；相应地，控制野生型性状及突变型性状的基因分别称为野生型基因和突变型基因。5）基因型(genotype)：是指生物个体或细胞的基因组合形式即遗传组成。6）表现型(表型)（phenotype)：是指生物个体在生长发育过程中表现出来的性状。7）杂合体（heterozygote）：同源染色体同一基因座上具有两个不同的等位基因的个体或细胞。如成对的等位基因为Cc基因型，又称为杂合基因型。8）纯合体(homozygote)：同源染色体同一基因座上具有两个相同的等位基因的个体或细胞。如成对的等位基因为RR和rr两种基因型，又称为纯合基因型。9）显性纯合体(dominanthomozygote),如：RR.10）隐性纯合体(recessivehomozygote),如：rr.2、表现型和基因型分析基因型是性状表现必须具备的内在因素，是生物体内在的遗传基础。例如：决定红花性状的基因型为RR，Rr。决定白花性状的基因型为rr。植株所表现出来的红花和白花性状是基因型和外界环境作用下具体的表现，是可以观测的。而基因型只能根据表现型用实验方法确定。豌豆红花×白花组合，F2的群体基因型有三种，即RR、Rr、rr比例为1：2：1。由于R对r为显性，RR和Rr两种不同基因型都表现为红花的表现型，所以F2表现型只有红花和白花，其比例为3:1。从基因组合分析，RR和rr两种基因型的成对基因是一样的，在遗传学中称为纯合基因型或纯合体。Rr基因型的成对基因不同，称为杂合基因型或杂合体。一对基因的纯合体只能产生一种配子，自交子代只发育与纯合体一样的性状，表现了遗传的稳定。一对基因的杂合体能产生两种配子，自交子代就成为分离的群体,出现了遗传上的不稳定性。因而，分离规律的实质是成对的基因在配子形成过程中彼此分离，互不干扰，因而配子中只具有成对基因的一个，在遗传上它是纯粹的\n三、分离规律的验证一）测交法1、概念1）测交(testcross)：杂合个体与纯合隐性个体的交配形式。2）测交法：是指用测义方式测试生物材料的方法。2、测交法的基本原理   由于隐性纯合体只能产生一种含隐性基因的配子，不影响被测个体的配子基因在测交子代中的表达，它们和含有任何基因的另一种配子结合，其子代将只能表现出另一种配子所含基因的表现型。因此，测交子代的表现型的种类和比例正好反映了被测个体所产生的配子种类和比例，因而可根据测交子代Ft所出现的表现型种类和比例来确定被测个体的基因型。3、测交法分析例如：一株红花豌豆与一株白花豌豆杂交，由于后者是隐性的rr纯合体，所以只产生一种含r基因的配子，如果测交子代全部是红花植株，说明该株红花豌豆是RR纯合体，它只产生一种含有R基因的配子；如果在测交子代中开红花的植株和开白花的植株各占1/2，就说明被测豌豆的基因型是Rr杂合状态，能产生数量相等的R、r两种基因配子。二）自交法按照分离规律，F2的白花植株只能产生白花的F3；而在F2的红花植株中，2/3应该是Rr杂合体，1/3应该是RR纯合体，前者自交产生的F3群体应该分离为3/4红花植株和1/4白花植株；后者自交产生的F3群体都开红花。为了验证遗传因子的分离，孟德尔继续使F2植株自交产生F3株系，自交结果表明，100株F2红花植株自交后，有36株完全是红花植株，64株出现分离，这两类F2植株比例为1.80:1接近1/2；出现分离的F3植株3/4开红花，1/4开白花。F2的白花植株自交只产生白花的F3植株。实际自交的结果证实了有关F2存在3种基因型的推论的正确性。F1 植株基因型为Rr自交后代基因型及表现型理论推测三）F1花粉鉴定法例如：玉米有糯性和非糯性两种类型的子粒，已知它们受一对相对基因控制，分别控制着子粒及其花粉粒中的淀粉性质。非糯性为直链淀粉，由显性基因Wx控制；糯性为支链淀粉，由隐性基因wx控制。以稀碘液处理糯性花粉或子粒胚乳呈红棕色反映；以稀碘液处理非糯性花粉或子粒胚乳呈蓝黑色反映。如以碘液处理玉米糯性×非糯性F1(Wxwx)植株上的花粉，可以明显看到显微镜下的花粉粒具有两种不同的染色反应，而且呈红棕色和呈蓝黑色的花粉粒大致各占一半，清楚地表明了F1产生了带有Wx基因和wx基因两种类型的配子，而且它们的数目是1:1。这在水稻、高粱、谷子等作物中也有同样表现。四、孟德尔法则的普遍性与分离律实现的条件一）二倍体二）减数分裂正常三）配子形成合子机率均等四）合子发育正常五）分析的群体足够大五、孟德尔的贡献1统计关系2杂交试验3因子假说*孟德尔的成败与原因\n六、本节要点小结一）基本概念（18）性状、单位性状、相对性状、亲本父本、母本、杂交、测交、回交、自交、正交、反交、杂交一代、表现型、基因型、杂合体、等位基因、纯合体、隐性性状、显性性状；二）符号的意义（9）P，♀，♂，×，Ä，F，F1，F2，Fn，Ft三）性状分离规律的实质与应用第二讲独立分配规律又称“自由组合规律”：两对及两以上相对性状(等位基因)在世代传递过程中表现出来的相互关系一、两对相对性状的遗传一)、两对相对性状杂交试验二)、试验结果与分析1.杂种后代的表现F1两性状均只表现显性性状，F2出现四种表现型类型(两种亲本类型、两种重新组合类型)，比例接近9:3:3:1。2.对每对相对性状分析发现它们仍然符合3:1的性状分离比例：黄色:绿色=(315+101):(108+32)=416:140≈3:1.圆粒:皱粒=(315+108):(101+32)=423:133≈3:1.3.两对相对性状的自由组合如果两相对性状独立遗传，而两独立事件同时发生的概率等于各个事件单独发生概率的乘积(概率定律)；孟德尔自由组合定律两对非同源色体上的非等位基因在形成配子时，各自独立地分开和组合，形成四种基因型的配子。在杂交时四种配子随机结合，形成四种表型，9种基因型的群体。自由组合的核心问题：非等位基因的自由组合二、独立分配现象的解释一）独立分配规律的基本要点：控制不同相对性状的遗传因子(等位基因)在配子形成过程中的分离与组合是互不干扰的，各自独立分配到配子中去。二）棋盘方格(punnettsquare)图示两对等位基因的分离与组合：\n三、独立分配规律的验证一)、测交法孟德尔采用测交法验证两对基因的独立分配规律。他用F1与双隐性纯合体测交。当F1形成配子时，不论雌配子或雄配子，都有四种类型，即YR、Yr、yR、yr，比例为1∶1∶1∶1。（图3-3-1，3-3-2）二)、自交法由两对基因都是杂合的植株(YyRr)自交产生的F3种子，将分离为9：3：3：1的比例。四、多对相对性状的遗传　一)、多对相对性状独立分配的条件根据独立分配规律的细胞学基础可知：非等位基因的自由组合实质是非同源染色体在减数分裂AI的自由组合；因此只要决定各对性状的各对基因分别位于非同源染色体上，性状间就必然符合独立分配规律。不位于同一条染色体上的非等位基因？二)、用分枝法分析多对相对性状遗传1.分枝法：由于各对基因的分离是独立的，所以可以依次分析各对基因/相对性状的分离类型与比例(概率)。2.两对相对性状遗传分析：F2表现型类型与比例的推导；F2基因型类型与比例的推导。3.三对相对性状遗传分析：F2表现型类型与比例的推导；F2基因型类型与比例的推导。三)、用二项式法分析多对相对性状遗传1.一对基因F2的分离(完全显性情况下)：表现型：种类：21=2，比例：显性:隐性=(3:1)1;基因型：种类：31=3，比例：显纯:杂合:隐纯=(1:2:1)1；2.两对基因F2的分离(完全显性情况下)：表现型：种类：22=4，比例：(3:1)2=9:3:3:1；基因型：种类：32=9，比例：(1:2:1)2=1:2:1:2:4:2:1:2:1。四)、三对(n对)基因独立遗传(完全显性情况下)豌豆：黄色圆粒红花(YYRRCC)×绿色皱粒白花(yyrrcc);杂种F1：黄色圆粒红花(YyRrCc);\nF1产生的配子类型：8种(2n)；F2可能组合数：64种(22n)；F2基因型种类：27种(3n)；F2表现型种类：8种(2n,完全显性情况下)；不完全显性和共显性情况下：？。五、独立分配规律的应用　一）、独立分配规律的理论意义揭示了位于非同源染色体上基因间的遗传关系；解释了生物性状变异产生的另一个重要原因——非等位基因间的自由组合。完全显性时，n对染色体的生物可能产生2n种组合。二）、在遗传育种中的应用1.可以通过有目的地选择、选配杂交亲本，通过杂交育种将多个亲本的目标性状集合到一个品种中；或者对受多对基因控制的性状进行育种选择；2.可以预测杂交后代分离群体的基因型、表现型结构，确定适当的杂种后代群体种植规模，提高育种效率。六、基因互作的遗传分析　（孟德尔分析的扩展）一个基因决定了一个性状。一个性状并不一定由一个基因所决定。事实上，很多性状由一系列基因所决定。当考察性状的遗传方式时，是以在其它基因相同的条件下，仅仅列出了差别的基因。一）等位基因的相互作用1完全显性：用一对相对性状不同的个体杂交,F1完全表现一个亲本的性状。2不完全显性：杂种第一代表现介于双亲之间的性状。3超显性：F1的发送超过了双亲。是杂种优势形成的原因之一。4共显性：是反映F1个体表现了双亲的发送而不表现单一的中间型。如人类红血球和MN血型遗传。不同环境条件对显隐性的影响外部环境红色花×淡黄色↓光充足低温：红色花光不足温暖：淡黄色光充足温暖：粉红色复等位基因（multiplealleles）复等位基因是指存在于同源染色体某一位点（基因座）的对应位置上的控制同一单位性状遗传的相对基因；即一个群体中，存在着2个以上的等位基因类型如人类的A、B、O血型。一个2倍体的正常细胞最多只能有复等位基因中的2个。2个等位基因，可以组成3种基因型3个等位基因，可以组成6种基因型4个等位基因，可以组成10种基因型n个等位基因，可以组成n+n(n-1)/2种基因型。其中纯合体为n个,杂合体为n(n-1)/2个。二）非等位基因的相互作用1、互补作用(分离比为9：7)互补基因（complementarygenes）:不同对基因相互作用，出现了新的性状。这两个基因称为互补基因。\n由两种基因互补，共同决定某一性状，当两者任缺一个，或都缺少则表现隐性性状。鸡冠的遗传玫瑰冠X豌豆冠RRpprrPP胡桃冠RrPp胡桃冠玫瑰冠豌豆冠单冠R-P-R-pprrP-rrpp9:3:3:12、加性基因（分离比为9：6：1）当两个显性基因同时存在时表现最为强烈，双隐性基因表现最弱。南瓜果形的遗传P圆球形1×圆球形2（AAbb）（aaBB）F1扁球AaBb自交F29扁球形：6圆球形：1长形（A-B-）（3A-bb+3aaB-）（aabb）3、重复基因（分离比为15：1)两对基因的表现形相同，只有双隐性才表现不同。4、显性上位基因（分离比为12：3：1）上位性（上位效应）：基因相互作用的一种形式，当性状是由两对非等位基因控制时，某对等位基因的表现，受到另一对等位基因的影响，这种现象称上位效应。即在一个座位上基因型表达为不同的表型取决于另一个座位上的基因。显性上位：显性基因决定了另一对非等位基因表现的现象。5、隐性上位基因（分离比为9：3：4）隐性上位：当性状是由两对非等位基因控制时，一对纯合隐性基因决定了另一对非等位基因表现的现象。即一对纯合的隐性基因对另一对非等位基因的显性称为隐性上位。兔子毛色遗传灰色X白色CCGGccgg灰色CcGg自交灰色黑色白色白色C-G-C-ggccG-ccgg9346、抑制基因有很多种抑制基因。例三色堇花瓣上花斑的形成由S和K控制，另外有I和H两个基因控制花斑形成。欧州白茧X黄茧IIyyiiYY白蚕茧IiYy自交\n白茧白蚕白茧黄茧I-Y-I-yyiiyyiiY-931313：3三）基因的多效性单一基因的多方面表型效应叫做基因的多效现象（pleiotropism)。四）多基因效应有许多基因影响同一性状表现的现象称为“多因一效”。蕃茄果实颜色组成成份合基因效应第三讲连锁遗传和性连锁位于一对同源染色体上的非等位基因间的遗传关系以及性染色体上基因的遗传一连锁与交换连锁遗传现象是1906年贝特生(英)和潘耐特（Pannett）研究香豌豆两对性状的遗传时首次发现的.但是他们没能得出正确的解释。1910年美国的学者摩尔根和他的学生们通过大量的果蝇杂交试验,确认了另一种遗传现象，即连锁遗传。这是继孟德尔之后遗传学上的第三基本定律,同时创立了基因理论,提出了基因在染色体上呈直线排列的假说。连锁遗传的提出和基因理论的创立,不补充仅和发展了孟德尔的遗传规律而且对整个遗传学的发也具有重要的作用。一)、香豌豆(Lathyrusodoratus)两对相对性状杂交试验花色：紫花(P)对红花(p)为显性；花粉粒形状：长花粉粒(L)对圆花粉粒(l)为显性两种杂交组合：1、相引相(couplingphase)遗传学中把两个显性性状或两个隐性性状联系在一起的组合叫相引相（组）。紫花、长花粉粒×红花、圆花粉粒组合一结果F1两对相对性状均表现为显性，F2出现四种表现型；F2四种表现型个体数的比例与9:3:3:1相差很大，并且两亲本性状组合类型(紫长和红圆)的实际数高于理论数，而两种新性状组合类型(紫圆和红长)的实际数少于理论数。2、相斥相(repulsionphase)遗传学中把一个显性性状与一个隐性性状联系在一起的组合叫相斥相（组）。紫花、圆花粉粒×红花、长花粉粒组合二结果F1两对相对性状均表现为显性，F2出现四种表现型；F2四种表现型个体数的比例与9:3:3:1相差很大，并且两亲本性状组合类型(紫圆和红长)的实际数高于理论数，而两种新性状组合类型(紫长和红圆)的实际数少于理论数。二)、连锁遗传现象杂交试验中，原来为同一亲本所具有的两个性状在F2中不符合独立分配规律，而常有连在一起遗传的倾向，这种现象叫做连锁(linkage)遗传现象。三）、连锁遗传的分析为什么F2不表现9:3:3:1的表现型分离比例。1、每对相对性状分离规律2、非等位基因间分配规律\n赫钦森(C.B.Hutchinson,1922)玉米测交试验，测定杂种F1产生配子的种类和比例，证明两对相对性状间不符合自由组合规律。籽粒颜色：有色(C)、无色（c）籽粒饱满程度：饱满(Sh)、凹陷(sh)相引相测交试验和相斥相测交试验结果如下试验结果分析：F1产生的四种类型配子比例不等于1:1:1:1；亲本型配子比例高于50％，重组型配子比例低于50％；亲本型配子数基本相等，重组型配子数也基本相等。3、连锁遗传现象的解释重组合配子的产生是由于：减数分裂前期I同源染色体的非姊妹染色单体间发生了节段互换。(基因论的核心内容)1）同一染色体上的各个非等位基因在染色体上各有一定的位置，呈线性排列；2）染色体在间期进行复制后，每条染色体含两条姊妹染色单体，基因也随之复制；3）同源染色体联会、非姊妹染色单体节段互换，导致基因交换，产生交换型染色单体；4）发生交换的性母细胞中四种染色单体分配到四个子细胞中，发育成四种配子(两种亲本型、两种重组合型/交换型)。5）相邻两基因间发生断裂与交换的机会与基因间距离有关：基因间距离越大，断裂和交换的机会也越大。交换的细胞学证据连锁与交换的遗传机理4、连锁遗传规律连锁遗传的相对性状是由位于同一对染色体上的非等位基因间控制，具有连锁关系，在形成配子时倾向于连在一起传递；交换型配子是由于非姊妹染色单体间交换形成的。四）、完全连锁与不完全连锁完全连锁(completelinkage)：如果连锁基因的杂种F1(双杂合体)只产生两种亲本类型的配子，而不产生非亲本类型的配子，就称为完全连锁。不完全连锁(incompletelinkage)：指连锁基因的杂种F1不仅产生亲本类型的配子，还会产生重组型配子。不完全连锁的重组型配子的比例1）尽管在发生交换的孢(性)母细胞所产生的配子中，亲本型和重组型配子各占一半，但是双杂合体所产生的四种配子的比例并不相等，因为并不是所有的孢母细胞都发生两对基因间的交换。2）重组型配子比例是发生交换的孢母细胞比例的一半，并且两种重组型配子的比例相等，两种亲本型配子的比例相等。二、交换值及其测定一）交换值的概念交换值(cross-overvalue)，也称重组率/重组值，是指重组型配子占总配子的百分率。用哪些方法可以测定各种配子的数目？二)交换值的测定(一)测交法测交后代(Ft)的表现型的种类和比例直接反映被测个体(如F1)产生配子的种类和比例。相引相与相斥相的测交结果：C-Sh相引相的交换值为3.6%；\nC-Sh相斥相的交换值为3.0%。(二)、自交法测交法与自交法的应用比较；自交法的原理与过程：以香豌豆花色与花粉粒形状两对相对性状，P-L交换值测定为例，不论是相引相还是相斥相其F1自交后代都会产生PL,Pl,pL,pl四种配子，设它们的比例分别为：a,b,c,d；则有：a+b+c+d=1a=d,b=c香豌豆P-L基因间交换值测定相引相分析同理相斥相的分析如下：三)、交换值与遗传距离1、非姊妹染色单体间交换数目及位置是随机的；2、两个连锁基因间交换值的变化范围是[0,50%]，其变化反映基因间的连锁强度、基因间的相对距离；两基因间的距离越远，基因间的连锁强度越小，交换值就越大；反之，基因间的距离越近，基因间的连锁强度越大，交换值就越小。3、通常用交换值/重组率来度量基因间的相对距离，也称为遗传距离(geneticdistance)。通常以1%的重组率作为一个遗传距离单位/遗传单位。基因间的距离与交换值、遗传距离、连锁强度四)、影响交换值的因素1、年龄对交换值的影响老龄雌果蝇的重组率明显下降。2、性别对交换值的影响雄果蝇和雌家蚕的进行减数分裂时很少发生交换。3、环境条件对交换值的影响高等植物的干旱条件下重组率会下降，而的温度过高或过低的情况下，其重组率会增加。4、交换值的遗传控制交换的发生也受遗传控制，如在大肠杆菌中：recA+→recA-RecA(重组酶)三、基因定位与连锁遗传图基因定位(genelocation/localization)：确定基因在染色体上的相对位置和排列次序。根据两个基因位点间的交换值能够确定两个基因间的相对距离，但并不能确定基因间的排列次序。例：玉米糊粉层有色C/无色c基因、籽粒饱满Sh/凹陷sh基因均位于第九染色体上；且C-Sh基因间的交换值为3.6%。因此，一次基因定位工作常涉及三对或三对以上基因位置及相互关系。C-Sh间遗传距离为3.6个遗传单位；但不能确定它们在染色体上的排列次序，因而有两种可能的排列方向，如下图所示：基因定位的层次广义的基因定位有三个层次：1、染色体定位(单体、缺体、三体定位法)；2、染色体臂定位(端体分析法)；\n3、连锁分析(linkageanalysis)。一)连锁分析的方法(一)两点测验(two-pointtestcross)通过三次测验，获得三对基因两两间交换值、估计其遗传距离；每次测验两对基因间交换值；根据三个遗传距离推断三对基因间的排列次序。1、两点测验步骤1）通过三次亲本间两两杂交，杂种F1与双隐性亲本测交，考察测交子代的类型与比例。例：玉米第9染色体上三对基因间连锁分析：子粒颜色：有色(C)对无色(c)为显性；饱满程度：饱满(SH)对凹陷(sh)为显性；淀粉粒：非糯性(Wx)对糯性(wx)为显性.(1).(CCShSh×ccshsh)F1×ccshsh(2).(wxwxShSh×WxWxshsh)F1×wxwxshsh(3).(wxwxCC×WxWxcc)F1×wxwxcc两点测验的3个测交结果2）计算三对基因两两间的交换值估计基因间的遗传距离。3）根据基因间的遗传距离确定基因间的排列次序并作连锁遗传图谱。C-Sh:3.6Wx-Sh:20Wx-C:222、两点测验的局限性1）工作量大，需要作三次杂交，三次测交；2）不能排除双交换的影响，准确性不够高。当两基因位点间超过五个遗传单位时，两点测验的准确性就不够高。(二)三点测验(three-pointtestcross)一次测验就考虑三对基因的差异，从而通过一次测验获得三对基因间的距离并确定其排列次序。1、三点测验步骤仍以玉米C/c、Sh/sh、Wx/wx三对基因连锁分析为例，在描述时用“+”代表各基因对应的显性基因。1）用三对性状差异的两个纯系作亲本进行杂交、测交：P:凹陷、非糯性、有色×饱满、糯性、无色shsh++++++wxwxcc↓F1及测交:饱满、非糯性、有色×凹陷、糯性、无色+sh+wx+cshshwxwxcc↓2）考察测交后代的表现型、进行分类统计。在不完全连锁的情况下测交后代有多少种表现型？3）各类表现型的个体数，对测交后代进行分组；4）进一步确定两种亲本类型和两种双交换类型；测交后代的表型F1配子种类粒数交换类别凹陷、非糯性、有色sh++2538亲本型饱满、糯性、无色+wxc2708饱满、非糯性、无色++c626\n凹陷、糯性、有色shwx+601单交换型饱满、糯性、有色+wx+116凹陷、非糯性、无色sh+c113饱满、非糯性、有色+++4双交换型凹陷、糯性、无色shwxc2总计67085）确定三对基因在染色体上的排列顺序。用两种亲本型配子推导：饱满+、非糯性+、有色+凹陷sh、糯性wx、无色c亲本型凹陷.非糯性.有色sh++饱满.糯性.无色+wxc非糯性.凹陷.有色+sh+糯性.饱满.无色wx+c非糯性.有色.凹陷++sh糯性.无色.饱满wxc+根据亲本型的表型可推导配子类型是上述六种之一两种双交换型配子类型推导：饱满+、非糯性+、有色+凹陷sh、糯性wx、无色c双交换型饱满、非糯、有色+++凹陷、糯性、无色shwxc有色、饱满、非糯+++无色、凹陷、糯性shwxc非糯、有色、饱满+++糯性、无色、凹陷shwxc根据亲本型的表型可推导配子类型是上述六种之一用两种亲本型配子与两种双交换型配子比较饱满+、非糯性+、有色+凹陷sh、糯性wx、无色c假设亲本型为凹陷、非糯性、有色sh++饱满、糯性、无色+wxc推导出双交换的配子类型为与实际双交换的配子类型不符,因而假设错误.用两种亲本型配子与两种双交换型配子比较饱满+、非糯性+、有色+凹陷sh、糯性wx、无色c假设亲本型为凹陷、非糯性、有色++sh饱满、糯性、无色wxc+推导出双交换的配子类型为与实际双交换的配子类型不符,因而假设错误.用两种亲本型配子与两种双交换型配子比较饱满+、非糯性+、有色+凹陷sh、糯性wx、无色c假设亲本型为凹陷、非糯性、有色sh++\n饱满、糯性、无色+wxc推导出双交换的配子类型为与实际双交换的配子类型相符,因而假设正确.结论:双交换配子与亲本型配子中不同的基因位点位于中间6.）计算基因间的交换值。由于双交换实际上在两个区域均发生交换，所以在估算每个区域交换值时，都应加上双交换值，才能够正确地反映实际发生的交换频率。7（绘制连锁遗传图。Sh位于wx与c之间；wx-sh:18.4sh-c:3.5wx-c:21.9。连锁交换定律连锁交换定律与孟德尔定律中基因分离律、自由组合律而并立，由T.H.Morgan证明并完善第三条遗传学基本规律。连锁交换定律的基本内容是：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。二)、干扰和符合1.理论双交换值连锁与互换的机理表明：染色体上除着丝粒外，任何一点均有可能发生非姊妹染色单体间的交换。但是相邻两个交换是否会发生相互影响呢？如果相邻两交换间互不影响，即交换独立发生，那么根据乘法定理，双交换发生的理论频率(理论双交换值)应该是两个区域交换频率(交换值)的乘积。例：wxshc三点测验中，wx和c基因间理论双交换值应为：0.184×0.035=0.64%。2.干扰(interference)测交试验的结果表明：wx和c基因间的实际双交换值为0.09％，低于理论双交换值，这是由于wx-sh间或sh-c间一旦发生一次交换后就会影响另一个区域交换的发生，使双交换的频率下降。这种现象称为干扰(interference)，或干涉。一个交换发生后，它往往会影响其邻近交换的发生。其结果是使实际双交换值不等于理论双交换值。为了度量两次交换间相互影响的程度，提出了符合系数的概念。符合系数也称为并发系数：用以衡量两次交换间相互影响的性质和程度。符合系数=实际双交换值/理论双交换值例如前述中：符合系数=0.09/0.64=0.14.符合系数的性质：真核生物：[0,1]—正干扰；*某些微生物中往往大于1，称为负干扰。三)、连锁遗传图(linkagemap)1连锁遗传图(linkagemap)，遗传图谱(geneticmap)。遗传作图(mapping).2连锁群(linkagegroup)；连锁群的数目.3遗传作图的过程与说明。\n连锁遗传图绘制的基本过程；大于50个遗传单位的遗传距离说明什么？要求能够读懂连锁遗传图的信息。依据基因之间的交换值（或重组值）确定连锁基因在染色体上的相对位置，绘制出来的简单线性示意图称为染色体图（chromosomemap）又称基因连锁图（linkagemap）或遗传图（geneticmap），两个基因在染色体上相对距离的的数量单位称为图距（mapdistance）。交换值去掉百分数的数值定义为一个图距单位（mapunit，mu）。后人为了纪念现代遗传学奠基人摩尔根（Morgan），将一个图距单位定义为“厘摩”（centimorgan，cM）。位于同一条染色体上的全部基因组成一个连锁群(linkagegroup)。一般细胞中有几对染色体就有几个连锁群。重组值反映了基因在染色体上的相对位置。根据重组值确定不同基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程称为基因定位（genemapping）。四连锁遗传规律的应用一)、理论研究中的意义1.基因与染色体的关系(基因论)2.生物变异产生的最重要的理论解释之一3.连锁遗传作图的理论基础二)、育种改良的理论基础1.育种目标是否可能达到2.育种目标实现可能性大小(确定分离选择群体的大小)3.间接选择连锁遗传在园林植物上的应用例1．形态和成活力之间的连锁遗传：(Mimuluslewisii)和红花沟酸浆(M.cardinalis)是两个亲缘关系相近的物种，前者原产山区，适应寒冷气候，后者原产山下海滨地带，喜温和的气候，形态上前者花为粉红色，后者花为桔黄色。这种差异是由一对等位基因造成的，粉红色对桔黄色是显性。此外，两者幼苗成活力在不同气候条件下也有显著差异；在高山试验站，M.lewisii成活率60%，死亡率为40%；M.cardinalis成活率为0，百分之百死亡。在海滨试验站，M.lewisii死亡率90%，成活率10%，M.cardinalais百分之百成活，这种差异是由不同成活力基因决定的。当人工杂交两种植物后，杂种F1为粉红色花。F2在条件适宜的温室中栽培时，花色按3∶1比例分离，但当F2幼苗暴露地栽在两个试验站时，花色分离比出现强烈偏差，偏差方向随试验地条件而变化，如下表结果。表生长在不同环境下M.cardinalis×M.lewisii杂种F2花色的分离假设成活力基因与花色基因位于同一条染色体上，即连锁遗传，则上述结果是可以理解的；环境条件选择性地消除了一些幼苗，剩下的幼苗中对条件适应的亲本类型的花色增多，其比例加大。形态与成活力之间的连锁遗传在园林植物育种中具有实践意义，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\n则为短花柱、高位花药和小柱头突。这些特点的结合减少了类型内授粉机会，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。原来连锁遗传还有一种类型：超级基因(supergene)或称基因集团(geneblock)，以报春为例，thrums是永久的杂合体(Ss)，pins是隐性纯合的(ss)，Ss×ss产生Ss和ss后代分离比为1∶1，自交不亲和基因和控制花朵授粉机制的基因成紧密连锁状态。因此，通常用“S”代表所有这些性状的综合体，这个性状的综合体由于连锁而成为一个独立的分离单位，称为超级基因。在超级基因内部偶然发生的交换及其引起的性状重组，揭露了这种基因集团的内部组成，其基因顺序如下：由偶然发生的thrums×thrums授粉F2代的分离比为3∶1(T∶P)得知thrums为杂合子(Ss)。用同样方法(pins×pins)可知pins为纯合子(ss)，可以真实遗传。五性别决定与性连锁一)、性染色体与性别决定1、性染色体性染色体(sexchromosome)成对染色体中直接与性别决定有关的一个或一对染色体。成对性染色体往往是异型的：形态、结构、大小、功能上都有所不同。常染色体(autosome,A)同源染色体是同型的。例：果蝇(Drosophilamelangaster,2n=8)染色体组成与性染色体。2、性染色体决定性别方式1）、雄杂合型(XY型)两种性染色体分别为X、Y；雄性个体的性染色体组成为XY(异配子性别)，产生两种类型的配子，分别含X和Y染色体；雌性个体则为XX(同配子性别)，产生一种配子含X染色体。性比一般是1:1。2）、XO型与XY型相似，但只有一条性染色体X；雄性个体只有一条X染色体(XO，不成对)，它产生含X染色体和不含性染色体两种类型的配子；雌性个体性染色体为XX。如：蝗虫、蟋蟀。果蝇的常染色体和性染色体3）、雌杂合型(ZW型)两种性染色体分别为Z、W染色体；雌性个体性染色体组成为ZW(异配子性别)，产生两种类型的配子，分别含Z和W染色体；雄性个体则为ZZ(同配子性别)，产生一种配子含Z染色体。性比一般是1:1。*3、其它类型的性别决定1）.染色体倍数性决定蜜蜂等膜翅目的昆虫：性别取决于染色体的倍数性，并受到环境影响。雄蜂为单倍体，孤雌生殖产生，形成配子时不进行减数分裂；雌蜂(蜂王)为二倍体，受精卵发育而来，并在幼虫期得到足够的蜂王浆(5天)；如果幼虫期仅得到2-3天蜂王浆则发育为工蜂。\n2）.植物性别决定对于植物而言，存在性染色体决定个体性别(如雌雄异株的蛇麻XY型性别决定)的类型；也可能是由少数几对等位基因控制的个体性别。例如：正常情况下玉米为雌雄同株异花。Ba基因突变会导致雌花序不能正常发育形成；Ts基因突变会导致雄花序不能正常发育(发育成顶端雌花序)。3.）环境对性别的影响与决定环境对性别决定的作用主要表现在遗传作用的基础上的修饰性作用；例如：蜂王(♀)与工蜂形成的差异；牝鸡司晨现象；雌雄同株异花植物的花芽分化；等。少数情况下，环境也会超越遗传作用而决定性别：有些蛙类性别决定是XY型：蝌蚪在20℃以下环境发育时性别由其性染色体决定；但在30℃条件下XX和XY个体均会发育成雄性个体。二)、性连锁(sexlinkage)性连锁：也称为伴性遗传(sex-linkedinheritance)，指位于性染色体上的基因所控制的某些性状总是伴随性别而遗传的现象；特指X或Z染色体上基因的遗传。1910年摩尔根等在研究果蝇性状遗传时最先发现性连锁现象，研究结果同时还最终证明了基因位于染色体上。人类X染色体性连锁遗传位于X染色体上的基因的遗传均会表现出类似果蝇眼色基因W/w的遗传现象；例如：红绿色盲、A型血友病等。ZW性别决定型的Z染色体性连锁遗传。与X染色体上基因的遗传非常相似；只是在与性别关系上是相反的。例：鸡的芦花条纹遗传。限性遗传(sex-limitedinheritance)：指位于Y/W染色体上基因所控制的性状，它们只在异配性别上表现出来的现象。位于Y/W染色体上的基因(限性遗传)：由于Y/W染色体仅在异配性别中出现，因此其上基因仅在异配性别中才可能表现，并且无论显性基因还是隐性基因都会得到表现。位于X/Z染色体上的基因(伴性遗传)：在同配性别中总是成对存在，并可能存在显性纯合-杂合-隐性纯合三种情况，隐性基因可能不能表现出来；在异配性别中成单存在，无论显隐性也会直接表现出来。4、从性遗传从性遗传(sex-controlledinheritance)：也称为性影响遗传(sex-influencedinheritance)：控制性状的基因位于常染色体上，但其性状表现受个体性别影响的现象。从性遗传的实质是常染色体上基因所控制的性状受到性染色体遗传背景和生理环境(内分泌等因素)的影响。例：绵羊角的遗传。　第四讲细胞质遗传细胞质遗传（cytoplasmicinheritance\n）由细胞质内的遗传物质所控制的遗传现象。又称核外遗传、非孟德尔式遗传或母体遗传。新遗传现象的发现1900年，C.E.科伦斯重新发现孟德尔定律后，又于1909年报道了在紫茉莉中有不符合于孟德尔定律的遗传现象。德国学者E.鲍尔在同一年中报道了天竺葵中有类似的遗传现象现象。一细胞质遗传的概念和特点一）、细胞质遗传的概念细胞质内含有遗传物质的结构细胞器：线粒体质体(叶绿体)细胞质颗粒：附加体(episome)à质粒基因组共生体(symbiont)è细胞质基因组(plasmon)细胞质遗传(cytoplasmicinheritance)：非染色体遗传染色体外遗传核外遗传非孟德尔遗传母体遗传二）、细胞质遗传的特点细胞器(细胞质遗传物质)的行为：有性生殖过程：两性配子(体)中存在的差异细胞有丝分裂：子细胞间的不均等分配细胞质遗传的特点：正反交的遗传表现不同，F1总是表现出母本性状杂种后代也不表现一定比例的分离与父本连续回交不能置换母本的细胞质基因及其所控制的性状附加体与共生体决定的性状类似病毒的转导或感染细胞质遗传的特点连续回交的遗传表现三）、质体遗传紫茉莉花斑性状的遗传质体的遗传特点质体遗传的分子基础1科伦斯遗传试验的材料紫茉莉的枝条一般是绿色的，因为它含有叶绿素的正常叶绿体。但这种植物存在着多种变异类型，如花斑植株。枝叶呈现出白绿相间的花斑状，有时在它的植株上还会出现三种不同的枝条——绿色的、白色的、花斑状的。花斑紫茉莉紫茉莉花斑植株杂交实验结果紫茉莉枝条色性状遗传的解释绿色：能够正常产生叶绿体à质体基因正常白色：不能产生正常叶绿素à质体基因不正常花斑：局部不能形成叶绿素à具有两类质体叶绿体的分离与重组2质体的遗传特点\n质体具有遗传自主性：既能自我复制，又能独立表达(决定性状表现)质体遗传的自主性是相对的：可能与核基因共同决定性状表现在某些情况下受核基因影响(甚至产生细胞质基因突变)*3质体遗传的分子基础叶绿体DNA(ctDNA)的分子形态：闭合环状双链分子拷贝数：多拷贝功能：ctDNA编码部分叶绿体结构与功能蛋白、RNA其它叶绿体结构与功能蛋白由核基因编码遗传体系：具有与核DNA相对独立的复制、转录和翻译系统叶绿体基因组叶绿体是绿色植物特有的核外遗传结构。非孟德尔式遗传。裸露的环状双链DNA分子。120－217kb一个叶绿体含1－数十个叶绿体基因组。叶绿体DNA不含5’--甲基胞嘧啶。四）、线粒体遗传（略）红色面包霉缓慢生长突变型遗传酵母小菌落遗传线粒体遗传的特点线粒体遗传的分子基础五）、共生体和质粒决定的染色体外遗传（略）共生体的遗传共生体及其遗传起源草履虫放毒型的遗传基础质粒的遗传质粒的基本特征与起源质粒的遗传二母性影响椎实螺外壳旋转方向的母性影响一）母性影响的概念一般情况下：生物个体的表现型由本身基因型与环境条件共同决定核基因控制的性状，两个纯合亲本正反交后代(杂合体)的表现是相同的细胞质基因控制的性状杂交后代表现与母本一致但并不是所有正反交后代表现不同的性状都是由细胞质基因控制母性影响(maternaleffect)：由于子代受母本影响，其性状表现由母本基因型决定的现象母性影响的实质\n母性影响是细胞核基因控制性状的独特表现，不属于细胞质遗传（母系遗传）二）根本特征：子代表现型由母本(体)基因型决定(延迟遗传,delayedinheritance)三）可能的机制：母体为子代胚胎发育早期(性状发育的决定期)提供物质，决定子代性状的发育*如果进行胚胎移植：将任一基因型移植到一个母体中，该个体的性状表现就由这个母体决定因此也可以理解为性状由胚胎发育环境决定椎实螺的生物学特征与外壳方向表现椎实螺(Limnaeaperegra)的生物学特性结构与生殖外壳旋转方向相对性状：右旋、左旋右旋(S+)对左旋(S)为显性椎实螺壳旋转方向的形成三植物雄性不育的遗传一）、雄性不育的类别1雄性不育性及其意义2雄性不育的类别3细胞核雄性不育的遗传4细胞质雄性不育的遗传5质核互作雄性不育的遗传1雄性不育性及其意义植物雄性不育性(malesterility)：雌雄同株或同花的植物，雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实雄性不育现象的存在与意义：广泛存在用于杂种优势利用中，杂交种制种以不育系作为母本，免除人工去雄2雄性不育性的类别根据雄性不育性的特征雄配子体(花粉粒)形成的任意阶段都可能因为发育异常而产生不正常的花粉粒或完全不能形成花粉粒这个过程也称为败育雄性不育的类别不良环境条件引起遗传因素(基因突变)引起细胞核雄性不育(核不育)：细胞核基因突变细胞质雄性不育(质不育)：细胞质基因突变质核互作雄性不育：不育性受核、质基因共同控制3细胞核雄性不育性细胞核雄性不育的产生与特点\n核基因中与花粉粒发育相关的基因很多，各对基因突变均可能导致花粉粒发育异常，从而形成雄不育核基因突变引起的败育过程发生于花粉母细胞减数分裂期：败育早、败育彻底遗传基础如果败育是由于单基因突变引起，则花粉粒育性受一对控制，并且通常不育性受隐性突变基因控制Ms：正常、显性、可育基因ms：突变、隐性、不育基因雄性不育系(A)受单基因控制的雄性不育性MsMs：纯合可育个体Msms：杂合可育个体msms：纯合不育个体雄性不育系(A)：基因型为msms的品系(由于雄性不育核基因纯合而表现雄不育的品系/纯系)在杂交中只能作为母本，并且产生的雌配子均带雄性不育基因ms不同基因型杂交与不育性的遗传雄性不育性的恢复(生产杂交种)msms×MsMs↓Msms杂交后代可育，育性得到恢复雄性不育性的保持(繁殖不育系、具半保持的特点)msms×Msms↓Msmsmsms部分杂交后代可保持不育性，但两种类型难以区分(幼苗期性状、抽穗期性状)保持系与恢复系保持系(B)作为父本与不育系交配，产生的后代能够保持不育系的雄性不育特性的品系用于繁殖不育系，但细胞核雄性不育型只能获得半保持系，因而须在具有籽实或苗期标志性状（最好为籽实标志性状）时才具应用价值。恢复系(R)作为父本与不育系交配，产生的后代都具有雄性育性(使后代恢复雄性育性)的品系用于生产杂交种冰草属蓝粒基因的遗传及在小麦中的应用普通小麦太谷核不育受1对隐性核基因控制冰草属植物存在籽粒颜色为蓝色的性状变异红(白)色籽粒受显性基因B控制蓝色籽粒受隐性基因b控制蓝粒标记基因导入小麦及其应用通过染色体工程方法将b基因导入小麦太谷核不育系(msms)，选择蓝粒雄不育(bbmsms)、且bms\n紧密连锁的个体作为不育系，也是利用连锁进行间接选择的一个例子4细胞质雄性不育性（略）细胞质雄不育的产生与特点某些细胞质基因突变也可能导致花粉粒发育异常(败育)，从而形成雄不育植株遗传基础细胞质的遗传类型有两种：N：具有正常的细胞质(可育胞质)、可育个体S：具有不育的细胞质(不育胞质)、不育个体带有雄性不育细胞质基因，并表现雄性不育性的品系就是细胞质雄性不育系(A)细胞质雄性不育性的遗传细胞质雄性不育性可以得到保持(繁殖不育系)轮回亲本是指连续回交（B）中的父本材料。以不育系作为母本、非轮回亲本以可育品系作为父本、轮回亲本连续回交，回交后代总是具有不育胞质，因而也是不育系但育性不能够得到恢复不能够生产杂交种5质核互作雄性不育性的发生败育的发生玉米、小麦、高梁等植物败育过程通常发生在减数分裂之后矮牵牛、胡萝卜等植物败育发生在减数分裂过程中或之前质核互作雄性不育性的遗传基础受细胞核基因与细胞质基因共同控制育性表现为核基因与细胞质基因的重叠作用只要一方具有可育基因，花粉粒的发育过程就表现为正常细胞质遗传类型N：具有正常的细胞质(可育胞质)S：具有不育的细胞质(不育胞质)细胞核的遗传类型(单基因)：可育(R)对不育(r)为显性RR：显性纯合可育核基因型Rr：杂全可育核基因型rr：隐性纯合不育核基因型核质基因互作(染色体与细胞质共作用)存在6种核质组合类型，当核质基因均为不育型的个体表现为雄性不育当R存在时，植株都表现为雄性可育当N存在时，植株都表现为雄性可育只有当rr和S同时存在时，植株都表现为雄性不育质核互作雄性不育性的遗传动态育性得到恢复S(RR)可作为恢复系(R)后代可育与不育各占一半\n育性得到恢复N(RR)可作为恢复系(R)育性得到保持N(rr)可作为保持系(B)以不育系作为母本，5种可育类型作为父本，后代的育性遗传动态表现6雄性不育的利用在遗传、育种中的应用细胞质遗传研究杂种优势利用群体改良3种雄性不育在杂种优势利用中的应用细胞核雄性不育不易保持不育性细胞质雄性不育育性不能得到恢复质核互作雄性不育三系配套进行农作物育种1细胞核基因：可育基因R，不育基因r，可育是显性2细胞质基因：可育基因N，不育基因S3核质基因互作：细胞核和细胞质的基因共同作用于生物的性状4雄性不育系：同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植株群体。5保持系：基因型为N（rr）的品种，既能使母本结实，又使后代保持不育特性。6恢复系：能使雄性不育系的后代恢复可育性的品种。保持系雄性不育系与雄性不育保持系杂交图解恢复系雄性不育系和雄性不育恢复系杂交图解三系与杂交种质核互作雄性不育应用的缺点限制杂种配制的亲本选择杂交种的两个亲本必须分别为不育系与恢复系胞质单一化的隐患一些由细胞质基因控制的病虫害抗性单一化病害的某种生理小种聚集形成优势小种后大流行虫害的某种群在单一的寄主植物上大量繁殖为害制种程序复杂，制种成本较高三系繁殖杂交种的生产单基因不育与多基因不育与花粉育性有关的核基因细胞核雄性不育类型多是受单基因控制核质互作雄不育的核基因遗传基础较复杂存在受1-2对主效基因控制的细胞核遗传类型也广泛存在由多基因控制的细胞核遗传类型\n与其它受多基因控制的数量性状相似，多基因控制的雄性不育类型易受环境影响如气温光温敏雄性不育性与两系法光温敏雄性不育性：不育性的表现受遗传与环境因素共同影响，也称为生态不育型受细胞核基因控制的遗传类型在一定的光温条件下(如短日、适温)表现为可育在另一光温条件下(如长日、高温)表现为不育两系法光温敏不育系恢复系两系法杂交制种二）、雄性不育的发生机理1胞质不育基因的载体2质核互作不育型的形成机理1胞质不育基因的载体植物的细胞质遗传物质主要存在于线粒体与叶绿体两种细胞器中控制雄配子发育，突变后会导致花粉败育的基因在线粒体中，还是在叶绿体中胞质不育基因的载体线粒体基因组(mtDNA)叶绿体基因组(ctDNA)游离的育性因子(一种质粒)其它遗传因素质核互作不育形成的遗传假说亲缘假说质核互作控制假说能量供求假说亲缘假说基本内容：亲缘关系较远的亲本间杂交，杂种后代核质基因间不协调，并进而导致生理不协调，达到一定程度后雄配子发育异常后代细胞质遗传物质来源于母本，而细胞核遗传物质来源于两个亲本如果以父本为轮回亲本回交，还可以形成不一个亲本细胞质与另一亲本细胞核的新组合应用：可以用亲缘关系远的亲本间杂交创造不育类型寻找不育系的保持系，应在亲缘关系较远的品种中寻找不育系的恢复系，应在亲缘关系较近的品种中质核互补控制假说线粒体的结构、遗传基础与功能如前所述，线粒体是一个半自主的细胞器，其结构、功能蛋白分别由细胞质与细胞核编码某些蛋白质同时由细胞核与细胞质基因编码不育性的遗传基础\n某个蛋白质的核基因与质基因均发生突变可育类型的遗传基础核质基因均正常细胞质基因正常细胞核基因正常能量供求假说线粒体的能量转换效率与细胞能量需求生物进化过程，表现为生物体(细胞)的能量转换效率提高的过程进化程度高：线粒体的能量转换效率高进化程度低：线粒体的能量转换效率低也表现为生物体(细胞)的能量需求(由核基因控制)提高进化程度高：细胞的能量需求高进化程度低：细胞的能量需求低供求平衡状态下，花粉可育转换效率高，需求高转换效率低，需求低不育类型的产生通过连续回交形成进化程度低的细胞质(线粒体)与进化程度高的细胞核组合核基因组决定的能量需求高于线粒体的能量转换率è能量供求不平衡è花粉败育应用利用进化程度低的类型(如野生种)作为细胞质来源，进化程度高的类型(栽培品种)作为细胞核来源，可能得到不育类型保持系是进化程度高的类型恢复系是进化程度低的类型三）无融合生殖与一系法如果杂交亲本之一(往往是父本)具有显性无融合生殖基因杂种F1进行无融合生殖可固定杂种优势，直接留种无需每年制种知识模块三数量遗传知识1909年尼尔逊.埃尔(Nilsson-EhleH.)提出“多基因假说(polygenehypothesisormultiple-factorhypothesis)”，约翰逊(JohannsenW.L.)发表了“纯系学说(Purelinetheory)”；这两个理论的建立，标志着数量遗传学的诞生。第一讲数量性状与多基因假说一、质量性状与数量性状一)概念1、质量性状凡具有明显的界限，不易受环境条件的影响、没有中间类型，在一个群体内表现为不连续变异的性状称为质量性状。(如豌豆花色、子叶颜色、籽粒饱满程度等。)2、不连续变异：群体内个体间性状表现为类别差异，可以进行类型划分(分组)、计算类型间个体数的比例。不连续变异为质量性状的特点。在杂种后代的分离群体中→\n可采用经典遗传学分析方法，研究其遗传动态。根据遗传群体的表现变异推测群体的基因型变异或基因的差异。3、数量性状凡相对性状间不易明显区别，容易受环境条件的影响、在性状的表现程度上有一系列中间过渡类型，在一个群体内呈现连续变异的性状称为数量性状，又称为计量性状。(如人的身高、植株生育期、果实大小、种子产量等)4、连续变异：群体内个体间表现为数量化差异，不能按表现型进行分组。连续变异为数量性状特点。通过对表现型变异的分析推断群体的遗传变异，借助数理统计的分析方法，可以有效地分析数量性状的遗传规律。二)质量性状的特征1.性状表现：不连续性(间断性)变异；2.遗传基础：受一对或少数几对主效(major)基因控制；3.环境作用：不易受环境条件的影响，互作较简单；4.研究方法：可对杂交、自交、测交后代群体(分离群体)进行表型类型分组，并对各组个体数比例进行分析研究。三)数量性状的特征1.杂种后代的数量性状表现为连续变异；2.杂种后代数量性状的表现受多基因(polygenes)控制、无明显的主效基因；3.杂种后代的数量性状易受环境条件的影响，并表现较复杂的互作关系；4.不能对后代进行分析，所以不能完全采用质量性状的研究方法，而要采用数理统计方法，根据各世代统计量及世代间关系进行研究。除了上述特征外，还表现其他一些情况：若干性状表现趋中变异有超亲类型出现有些经济性状表现退化现象四)两类性状划分的相对性本质上都受位于染色体上基因的控制，每对基因的传递都遵循孟德尔分离规律。同一类性状在不同种生物中表现可能表现不同。例如豌豆植株高度在孟德尔的豌豆杂交试验中表现为高株、矮株相对性状的间断分布；但在大多数植物中株高均表现为数量化的连续分布。同一性状在不同杂交组合中也可能表现不同。例如，普通小麦、水稻等均存在高秆与矮秆两种类型：以纯合高秆与矮秆亲本杂交，后代主要表现为质量性状遗传的分离；以两纯合矮秆亲本杂交，后代群体的株高则表现为数量性状遗传。五）数量性状的重要性动植物的大多数经济、农艺性状都是数量性状，因此研究数量性状的表现、遗传及其改良具有重要的意义。动物：体重、产仔(卵)数、出栏期、肉质等；植物：株高、成熟期、产量、粒重(果实大小)、品质等。二、数量性状遗传的多基因假说(MultipleFactorHypothesis)1、多基因假说的实验依据瑞典遗传学家尼尔逊.埃尔(Nilsson-EhleH.)对小麦和燕麦的籽粒颜色的遗传进行了研究，提出“多基因假说”。他发现在若干个红色籽粒与白色籽粒的杂交组合中出现了如下几种情况：\nⅠⅡⅢP：红粒×白粒红粒×白粒红粒×白粒↓↓↓  F1：红粒粉红粒粉红粒↓↓↓F2：红粒：白粒红粒：白粒红粒：白粒3/4：1/415/16：1/1663/64：1/64在F2的红色籽粒中又有颜色深浅程度的差异：在Ⅰ中：红粒：中等红粒=1/4：2/4在Ⅱ中：深红粒：次深红粒：中等红粒：淡红粒=1/16：4/16：6/16：4/16在Ⅲ中：极深红粒：暗红粒：深红粒：次深红粒:中等红粒：淡红粒=1/64：6/64：15/64：20/64：15/64：6/64尼尔逊.埃尔的结论：⒈在小麦和燕麦中，存在着三种种类不同但作用相似的因子与种皮颜色有关，三种因子中的任何一种在单独分离时都可以产生3：1的分离比率，而三种因子同时分离时就产生63：1的分离比率。三个因子是相互独立的，服从Mendel遗传法则。2.红色的深浅程度的差异与所具有的决定红色的因子数目有关，而与因子的种类无关。也即决定红色的因子的效应是迭加的，每个因子的效应较小，相互间无显隐性关系。如果用R表示红粒有效基因，用r表示其等位基因（无色或白色），由于在F1所产生的雄配子和雌配子中，R和r基因所占的比例相等，所以当某性状是由一对等位基因决定时，F1产生的雄配子中带R和r基因的各占50%，即(R+r)；F1产生的雌配子中带R和r基因的也是各占50%，即(R+r)。于是，当雌雄配子受精结合后，得F2的表现型频率为（R+r)2因此，当某性状是由n对独立基因决定时，则F2的表现型频率由棋盘法得棋盘方格图法：两对基因差异若存在2对有效基因的作用,当雌雄配子受精结合后，得F2的表现型频率为棋盘方格图法：三对基因差异亲本间杂交\n根据二项公式有n=2时，(R+r）2=RRRR+RRRr+RRrr+Rrrr+rrrr或表示为(+=4R+3R+2R+1R+0R同理，当n=3时，(+=6R+5R+4R+3R+2R+1R+0R 这样分析的结果与上面实得结果是完全一样的。不过，在自然界里数量性状的遗传方式在比这复杂得多，往往是由多对基因控制的，并且容易受到环境条件的影响，使遗传的和不遗传的变异混合在一起，不易区别开来，因此，实际上对于大多数数量性状的遗传分析要比此实验的结果复杂得多。微效多基因(polygenes)或微效基因(minorgene)：控制数量性状遗传的一系列效应微小的基因。由于效应微小，难以根据表型将微效基因间区别开来；近年来，借助分子标记作图技术已经可以将控制数量性状的各个基因位点标记在分子标记连锁图上，并研究其基因的效应。2、微效多基因与主效基因主效基因/主基因(majorgene)：控制质量性状遗传的一对或少数几对效应明显的基因。可以根据表型区分类别，并进行基因型推断。3、多基因假说的内容⒈数量性状的遗传是由多基因系统控制的，也即其表型是由多个基因的共同作用形成的。每个基因对表型的影响比较微小，故称这类基因为微效多基因(polygene)或微效基因(minorgene)。而相应地把控制质量性状的基因称为主（效）基因(majorgene)，以示区别。⒉微效基因与主效基因(majorgene)一样，都是位于细胞核的染色体上，服从于Mendel的遗传法则，具有分离和重组、连锁和交换、突变等性质。⒊微效基因的效应是相等而且相加的，故又被称为累加基因。⒋各个等位基因之间往往表现为不完全显性或无显性，但也有表现完全显性的。在数量遗传学中，用大写字母表示增效基因，用小写字母表示减效基因，也即大小写字母并不用以表示显隐性。⒌\n由于涉及的基因数量多，每个基因对表型的影响比较微小，加上数量性状对环境比较敏感，所以极难把微效基因个别的效应区别开来，需要用统计学的分析方法进行研究。而控制质量性状的主基因对性状的作用比较明显，容易从杂种分离世代鉴别出来。⒍有些性状虽然主要是受一对或少数几对主效基因控制的，但另外还有一组效果微小的基因能增强或削弱主效基因对表现型的作用，这类微效基因称为修饰基因(modifyingfactors)。例如，牛的毛色花斑是由一对隐性基因所控制的，但花斑的大小则是一组修饰基因影响主效基因的结果。又例如，小家鼠有一种引起白斑的显性基因，因不同品系各具不同数目的修饰基因，所以不同品系所表现的白斑大小也有差别。⒎微效基因往往具有多效性，即一个基因往往同时对若干性状起作用，并且既可以都表现为微效基因，也可对某性状是微效基因，而对另一性状是主效基因。⒏由于基因的重组和交换，在杂种后代中由微效基因控制的数量性状可以出现超越双亲一种遗传现象称为超亲遗传(transgressiveinheritance)现象。多基因假说的要点：决定数量性状的基因数目很多；各基因的效应相等；各个等位基因的表现为不完全显性或无显性或有增效和减效作用；各基因的作用是累加性的。4、超亲遗传的多基因假说解释例如，假如有两个水稻品种，一个早熟，一个晚熟，两品种杂交的杂种一代表现为中间型，生育期介于两个亲本之间；但其后代可能出现比早熟亲本更早熟或比晚熟亲本更晚熟的植株。这就是超亲遗传。不妨假设水稻的生育期是由三对独立的等位基因所控制的，以大写字母表示增效基因即延长生育期的基因，以小写字母表示减效基因即缩短生育期的基因，并设早熟亲本的基因型为a1a1a2a2A3A3，晚熟亲本的基因型为A1A1A2A2a3a3，则两者杂交所得的F1代A1a1A2a2A3a3，表现型介于其双亲之间，比晚熟亲本早熟，比早熟亲本晚熟。由于基因的分离和重组，F2代的基因型在理论上应有27种，其中基因型为A1A1A2A2A3A3的个体，将比晚熟亲本更晚熟，基因型为a1a1a2a2a3a3的个体，将会比早熟亲本更早熟。应注意的是，自然界里超亲遗传比较复杂，除上述基因重组的原因外，还有上位性效应等原因。5、数量性状遗传基础的研究发展1）数量性状基因座（QTL）（1）概念：控制数量性状的基因是微效多基因，这些基因往往相对集中存在于一个染色体或多个染色体的某一区段——数量性状基因座（quantitativetraitlocus，QTL）。（2）确定QTL的意义利用分子遗传标记对数量性状基因进行标记辅助选择（marker-assistedselection，MAS）。可将转基因技术用于数量性状的遗传操作。在医学上可用于鉴别多基因控制的遗传疾病，为治疗和改进预防措施提供依据。对QTL基因数目和特性的了解，有助于进一步完善数量遗传学理论，改进育种方法，更深入地了解生物进化的历程。2）阈性状（1）概念阈性状(thresholdtraits)：数量性状在表现型上间断，但实际呈潜在的连续分布（potentialdiscontinuousdistribution），这类性状称阈性状.（2）表现特点存在一个“阈”。阈的一侧表现一类性状，阈的另一侧表现另一类性状。如死亡与存活，中间只有一个临界点（阈值，threshold）。\n阈性状是由多基因控制但表现为非连续变异的性状，包括：动植、人类感病和抗病等。因为它受多基因制约，所以它有一个潜在的连续分布，但它的表现却受阈值的限制，即在相同阈值范围内，无论其基因型值多少，都具有同样的表现，超过阈值才表现另一种类型，所以表现出非连续分布。阈性状有时只有一个阈值，表现两种变异类型，如疾病的易患性。三、纯系学说约翰逊(Jonhansen)(1909)从十九个菜豆(PhaseolusVulgaris)为材料，研究呈连续性变异的种子重量这性状的遗传。一）实验研究结果⒈经过10代的自交繁殖，这19个纯系的平均种子重量为35.0～64.2mg，各纯系平均种子重量能稳定遗传，不同纯系间的差异是由基因不同造成的；在混杂的群体内选择是有效的；⒉同一个纯系，甚至是同一个植株所结种子，重量差异更大，变化范围20～70mg，但这种差异在相继世代是不能遗传的，纯系内的差异是由于环境条件造成的，在纯系内选择是无效的。例如，在他的第15个纯系中选出重量为20mg和60mg的种子种植，其后代平均种子重量分别为46.9mg和45.6mg，均接近该纯系群体的平均种子重量45.0mg。低易患性高易患性8070605040302010变员数平均值群体发病率阈值二）、意义与作用1、理论意义：JohannsenW.L.的“纯系学说”理论进一步说明多基因假说的实质，即数量性状由大量微效基因控制，同时受到基因型和环境的作用，而且数量性状的表现对环境影响相当敏感。这一假说对遗传学的贡献为如下三个点：●确认了数量性状是可以真实遗传的；●分清了可遗传的变异和不可遗传的变异，指出选择遗传变异的重要性。●对遗传、环境及其与个体发育性状表现关系的研究，分清了基因型(genotype)\n和表现型(phenotype)的概念。基因型并不等于表现型，而是P=G+E。他发现数量性状同时受遗传和非遗传因素的控制，基因型的不连续的效应可以为环境效应所修饰(smoothout)而在表型上表现为连续变异。2、实践意义：直接指导自花授粉植物的育种，即：可以在混杂群体(如地方品种群体)内进行单株选择得到不同的纯系；但是在纯系中继续选择是无效的。三）纯系学说的发展纯系学说的试验依据仅限于对菜豆粒重的遗传研究，所以不可避免地带有一定的局限性。以后人们根据更多的研究结果对纯系学说进行了补充和发展，认为：1.纯系的纯是相对的、暂时的。纯系繁育过程中，由于突变、天然杂交和机械混杂等因素必然会导致纯系不纯。在良种繁育工作中，要保持品种的纯度，必须注意防止机械混杂、作好去杂工作。2.纯系继续选择可能是有效的。纯系中可能由于突变和天然杂交产生遗传变异，出现更优个体。优良品种内继续选择(优中选优)是自花授粉植物系统育种的理论基础依据。对于大多数园林植物，基因型完全一致的情况是很少的，加上自发的遗传变异也偶有发生，因此，选择除能保持品种原有的优良性状外，有时还是有所改进的。对异交和常异交植物来说，如性状差异主要是由于基因的差异所造成，那么选择肯定有效。四、影响数量性状分布的因素综合上述可知：影响数量性状分布，使之呈连续分布，并进而呈正态分布的因素主要有两个——基因对数增加(遗传变异)、环境因素(环境变异)。基因对数：F2基因分离与组合符合二项分布，当基因对数n增大时，二项分布将趋近于正态分布；数量性状受多对基因控制，分离群体的表现往往呈正态分布；环境因素：环境影响使群体中每种类型(基因型)个体间表现一定变幅，而类型间差异减小、甚至相互混淆。数量性状的遗传规律1.F1的平均值介于两亲本之间。2.F2平均值与F1的平均值接近。3.F2的变异幅度比F1的变异幅度更大，且F2的极端类型与亲本的变异接近。数量性状：基因(累加效应)与环境作用第二讲数量性状遗传研究的基本统计方法因为数量性状的遗传情况较为复杂，所以通常用于质量性状的分析方法，再用于数量性状的分析就显得不够了。针对数量性状的特点在分析时应使用统计学方法。鉴于生物统计是遗传学研究的基础课程，本节只以备忘录的形式列出遗传学常用的统计学基本概念和计算方法。一、总体(poputlation)和样本(sample)*总体参数(parameter)与样本统计量(statistic)二、资料均值总体均值用μ表示，但总体均值往往是不能直接获得，而是通过样本均值来估计。平均数：平均数是某一个性状的几个观察数的平均值。求平均数的公式是：在这里X是平均数；X1是变数X的第一个观察数，X2是变数X的第二个观察数，……Xn是变数X的第n个观察数，∑X就是n个观察数的总和。分析数量性状的基本统计方法\n在上面的玉米例子中，子二代穗长的平均数与子一代穗长的平均数差不多，但变异范围大得多，其中穗长最长的与爆玉米亲本相近，最短穗者与甜玉米亲本相近。所以分析子一代和子二代的资料，单是计算平均数还不够，还需计算它们的变异程度。三、资料变异程度*资料相关程度用以衡量群体数量资料的变异程度(也称离中性/分散程度)的参数主要有方差/均方、标准差通常用“变数(X)跟平均数(X)的偏差的平均方和”来表示变异程度。这个数值在统计学上叫做方差(variance)，记作S2。方差的计算公式：分析数量性状的基本统计方法式中分母用n只限于平均数是由理论假定的时候。假使平均数是从实际观察数计算出来的，那么当样本容量大于30时，可用n，样本容量小于30时，用n-1代替n计算方差与标准差。上式还可做如下变换以方便实际应用：由得∑（X-X）2=∑X2-∑XX+（∑X2-∑XX）又∑XX≈∑X2所以∑（X-X）2=∑X2-∑X∑X/n=∑X2-（∑X）2/n当样本容量大于30时，可用n代替n-1计算方差，此时有：分析数量性状的基本统计方法从公式和实际计算中可以看到，方差一定是正值，如观察数跟平均数的偏差大，方差就大，反之，如观察数跟平均数的偏差小，方差就小。所以方差可以用来测量变异的程度。标准差(standarddeviation,S)平均数的方差的平方根叫做标准差或标准误（S）(standarderror)有了上面一些基本的统计学方法，我们可以来讨论遗传变异和遗传力了第三讲遗传参数的估算及其应用一、群体变异来源与方差分解遗传变异来自分离中的基因以及它们跟其它基因的相互作用。遗传变异是总的表型变异的一部分，表型变异的其余部分是环境变异。环境变异是由环境对基因型的作用造成的。因方差可用来测量变异的程度，所以各种变异可用方差来表示。表型变异用表型方差（VP）表示，遗传变异用遗传方差（VG）表示，环境变异用环境方差（VE）表示。用公式表示为：VP=VG+VE(一)、性状表型值分解1.表型值的效应分解性状表现由遗传因素决定、并受环境影响，可得：P=G+E.P为个体表现型值(phenotypicvalue)(也即性状观察值)；G为个体基因型(效应)值(geneticvalue)，也称遗传效应值；E为环境效应值(environmentvalue)，当无基因型与环境互作时，E=e为随机误差(randomerror)符合正态分布N(0,σ2)。不分离世代中，个体间差异完全由环境因素引起：个体基因型相同，基因型效应值G也相同；\n随机误差e是导致个体间表型差异的唯一原因。分离世代中，个体间差异有两个方面的因素：不同基因型个体的基因型值G不同，引起部分个体表型差异；随机误差e也会引起个体表型差异。2.遗传效应分解对于多基因控制数量性状，分离群体中个体间基因型差异及其所引起的遗传效应可分为三类：加性效应(A,additiveeffect)：由基因间(等位基因与非等位基因间)累加效应所导致的个体间遗传效应差异；显性效应(D,dominanceeffect)：等位基因间相互作用导致的个体间遗传效应差异；上位性效应(I,epitasiseffect)：非等位基因间相互作用所导致的个体间遗传效应差异。因此有：G=A+D+I；P=A+D+I+E.其中，D与I不具有可加性，合称为非加性效应。(二)、表型方差分量(variancecomponent)1.表型方差分量分解根据性状效应值分解可得：VP=VG+VE此时基因型与环境间无互作效应，其中：VP为群体表型方差(phenotypicvariance)(由性状资料计算)；VG为群体基因型差异所引起的变异方差，称为遗传方差(geneticvariance)，也称为基因型方差；VE为环境因素所引起的变异方差，称为环境方差(environ-mentvariance)；无互作时为机误方差(Ve,errorvariance).不分离世代(P1,P2,F1)个体间无基因型差异，即：VG=0，因此：VP=VEè可用不分离世代表型方差估计环境方差；分离世代(如F2)中，VP=VG+VE。2.遗传方差分量由于群体遗传变异有三种类型，其遗传方差也可进而分解为三种方差分量：加性方差(VA)：个体间加性效应差异导致的群体变异方差；显性方差(VD)：个体间显性效应差异导致的群体变异方差；上位性方差(VI)：上位性效应差异导致的群体变异方差。因此有：VG=VA+VD+VI；VP=VA+VD+VI+VE.此时，VD+VI为非加性方差。二、遗传率的概念与定义公式遗传率(heritability)：遗传变异占总变异(表型变异)的比率，用以度量遗传因素与环境因素对性状形成的影响程度，是对杂种后代性状进行选择的重要指标。广义遗传率(hB2)：遗传方差占总方差(表型方差)的比率；狭义遗传率(hN2)：加性方差占总方差的比率。遗传力常用百分数表示。如果环境方差小，遗传力就高，表示表型变异大都是可以遗传的；当环境方差较大时，遗传力就笑，表示表型变异大都是不遗传的。\n由于亲本和杂种一代的基因型是一致的，所以这三类群体中出现的变异应是环境变异，所以遗传力的公式可写成如下：其中：或遗传率的意义与两种定义比较遗传率曾称为遗传力，反应性状亲子传递能力：遗传率高的性状受遗传控制的影响更大，后代得到相同表现可能性越高；反之则低。加性效应与非加性效应的区别：加性效应是基因间累加效应，可在自交纯合过程中保存并传递给子代，也称为可固定的遗传效应；非加性效应的表现依赖于等位基因间杂合状态与非等位基因间的特定组合形式，不能在自交过程中保持；因此狭义遗传率作为性状选择指标的可靠性高于广义遗传率。三、广义遗传率的估算根据广义遗传率的定义公式：根据各世代性状观察值可以直接估计各世代性状表型方差(总方差)VP，但是不能直接估计遗传方差VG；在不分离世代(P1,P2和F1)中，由于个体间基因型一致，因而遗传方差为0，即：VG=0VP=VE;VP1=VP2=VF1=VE.在分离世代(如F2)中，个体间基因型不同：VP=VG+VEVF2=VG+VE.综上所述：可以用三个不分离世代的表型方差(VP1,VP2,VF1)来估计性状的环境方差此时遗传方差(VG)=VP-VE’;\n用分离世代方差(VF2)来估计性状的总方差。并进而推导出广义遗传率的估算公式，以估计性状的广义遗传率。三个不同环境方差估计方法的应用场合：对于动物和异花授粉植物，由于可能存在严重的自交衰退现象，严重影响两纯合亲本(P1,P2)的性状表现，所以通常只用F1的表型方差估计环境方差；而对于自花授粉植物，也可以用纯合亲本、纯合亲本与杂种F1的表型共同估计环境方差。这也体现了生物交配方式对数量性状遗传的影响。四、狭义遗传率的估算(加-显性模型)(一)、单基因遗传的加性-显性遗传模型(二)、多基因遗传的加性-显性遗传模型(三)、两个回交世代的方差分量(四)、基因加性效应方差(VA)的估计(五)、狭义遗传率的估算方法*(六)、实际操作程序简介根据狭义遗传率的定义公式：其中VP可由VF2估计：VP’=VF2=VA+VD+VI+VE要估计狭义遗传率，还需要估计基因加性效应方差VA，这需要对各世代的表型方差分量进行进一步的分解è(一)单基因遗传的加性-显性遗传模型1.加性-显性遗传模型在一对基因(C,c)差异的两个亲本P1,P2的杂交组合中，F2有三种基因型个体：CC/Cc/cc；设其遗传理论值分别为：a,d,-a，其中：a表示基因加性效应值；d表示基因显性效应值。\n两亲本的中间值(称为中亲值)为：½[a+(-a)]=0.2.F2的遗传效应与遗传方差在F2群体中，=¼a+½d+¼(-a)=½d.在不考虑环境影响时，F2群体的方差(遗传方差)为：VF2=VA’+VD’=[∑fx2-（∑fx2）/n]/n=1/2a2+1/4d2F2群体的平均值和方差和计算 fxfxfx2AAAaaa¼½1/4ad-a¼a½d-1/4a¼a2½d21/4a2合计n=1∑fx=1/2d∑fx2=1/2a2+1/2d2(二)多基因遗传的加性-显性遗传模型1.无环境作用、无连锁、无互作(VI=0)若P1,P2间性状受k对基因控制，k对基因间作用具有累加性，则有F2的方差分量为：∑a2是各对基因加性效应方差的总和èVA1k=∑a2;∑d2是各对基因显性效应方差的总和èVD1k=∑d2.∴VF2=½VA1k+¼VD1k(二)多基因遗传的加性-显性遗传模型2.有环境作用、无连锁、无互作(VI=0)在考虑环境效应方差时：VF2=½VA1k+¼VD1k+VE可见：要估计F2代加性方差，必需剔除VF2中的VD和VE；三个不分离世代均只能估计环境效应方差(VE)，而无法进一步剔除VD；因此仅有P1,P2,F1,F2四个世代还不够，需要引入B1,B2两个世代(三)、两个回交世代的方差分量回交与回交世代：回交(backcross)：杂种F1与两个亲本之一进行杂交的交配方式。\n回交世代：一次回交获得的子代群体。通常将杂种F1与两个亲本回交得到的两个群体可分别记为B1,B2。在后述分析中：B1为F1与纯合亲本CC回交子代群体；B2为F1与纯合亲本cc回交子代群体。回交世代方差分量：CcxCCCcxcc∑fx2=1/2(a2+d2)∑fx=1/2(a+d)n=1合计1/2a21/2aa1/2CC1/2d21/2dd1/2Ccfx2fxxf∑fx2=1/2(a2+d2)∑fx=1/2(d-a)n=1合计1/2a2-1/2a-a1/2cc1/2d21/2dd1/2Ccfx2fxxfVB1=[∑fx2-(∑fx)2/n]/n+VE=1/2(a2+d2)-[1/2(a+d)]2+VE=1/4(a2-2ad+d2)+VE……(1)VB2=[∑fx2-(∑fx)2/n]/n+VE=1/2(a2+d2)-[1/2(d-a)]2+VE=1/4(a2+2ad+d2)+VE……(2)将(1)、(2)相加得：VB1+VB2=1/2a2+1/2d2+2VE对K对基因而言VB1+VB2=1/2∑a21K+1/2∑d21K+2VE=1/2VA1K+1/2VD1K+2VE(四)基因加性效应方差(VA)的估计由于VB1、VB2、VF2均可通过试验资料计算，而：2VF2=2(½VA1k+¼VD1k+VE)=VA1k+½VD1k+2VEVB1+VB2=½VA1k+½VD1k+2VE两式相减可得：2VF2-(VB1+VB2)=½VA上式同时剔除了VD与VE，得到F2加性方差(VA)估计值：VA=½VA1k=2VF2-(VB1+VB2)(五)、狭义遗传率的估算方法\n*(六)、实际操作程序简述第一年：(P1×P2)F1第二年：(F1×P1)B1(F1×P2)B2F1F2第三年：将世代作为处理因素，进行试验，并考察各世代性状表现。种植F2与F1(或3个不分离世代)，可估计广义遗传率；同时种植B1、B2、F2，可估算狭义遗传率。五、遗传率的应用如前所述，遗传率可作为杂种后代性状选择的指标，其高低反映：性状传递给子代的能力、选择结果的可靠性、育种选择的效率；通常认为遗传率：>50%高；=20~50%中；<20%低.遗传率的应用措施降低环境因素的影响；选用性状差异较大的亲本；自花授粉植物早(低)世代选择遗传率较高的性状，而遗传率较低的性状在晚(高)世代选择；相关选择：对遗传率比较低的性状可以利用与之相关程度高(由性状间相关系数指示)且遗传率较高的性状进行间接选择。第四讲近亲繁殖及其遗传效应一、近交与杂交的概念人类在长期生产与科研实践中发现：亲本来源与交配方式对后代的性状遗传动态有明显影响，即：近亲交配常对后代表现有害，而远亲交配能表现杂种优势。早在1400多年前，我国较早的农业生产著作《齐民要术》中就有马和驴杂交繁育骡子的记载。达尔文通过研究和考察指出“植物异花受精一般对后代是有益的，而自花受精对后代常常是有害的”。(一)、杂交与自交杂交(hybridization)：指通过不同基因型个体间交配而产生后代的过程。杂交通常在人工控制条件下进行，是遗传研究中常用方法。可按特定遗传设计，控制交配以获得特定遗传组成的后代个体。自交(selfing)：\n即植物通过自花授粉(self-fertilization)方式产生后代的过程，其雌雄配子来源于同一植株或同一朵花。在植物遗传研究和育种工作中，为了保持生物遗传特性的纯合稳定，常需要人为控制进行自交。(二)、异交与近交异交(outbreeding)：亲缘关系较远的个体间交配。近交(inbreeding)，也称近亲交配、近亲繁殖。指血统或亲缘关系相近的个体间交配，也就是指基因型相似的个体间交配。按亲本间的亲缘关系远近可将近交分为：全同胞(full-sib)：同父母的兄妹交；半同胞(half-sib)：同父或同母兄妹交；亲表兄妹(first-cousins)交配(交配个体间有一个共同祖代)。(三)、植物自交与群体授粉方式植物自交可以看作是一种极端的近亲交配方式，相当于基因型完全相同的个体间近交。植物群体在自然条件下往往同时存在自花授粉与异花授粉，为区别不同植物近亲繁殖程度，常按群体天然杂交率将植物分为三类：自花授粉植物：1-4%。凤仙花、紫罗兰、金盏菊、香豌豆、石榴、黄花大苞姜等约1/3栽培植物都是自花授粉植物；常异花授粉植物：5-20%。如枸杞、棉花、高梁等；异花授粉植物：20-50%以上。如石竹，四季海棠、万寿菊、金莲花、百合、菊花、非洲菊、牡丹、君子兰、鸡冠花、大叶花烛、月季、玫瑰等。二、自交的遗传效应纯合体在遗传上稳定，自交后代仍然是纯合体；杂合体遗传上不稳定，自交会产生以下遗传效应：1.杂合基因分离，后代群体遗传组成趋于纯合化；2.等位基因纯合，使隐性基因表现出来，淘汰有害的隐性性状(基因)，改良群体遗传组成；3.遗传性状稳定。1.杂合基因分离、纯合一对基因杂合体自交后代基因型纯合n对基因杂合体自交r代基因对数与自交后代纯合率2.淘汰有害隐性基因，改良群体遗传组成3.遗传性状稳定三、回交及其遗传效应连续回交及其遗传效应回交的遗传效应(与自交比较)四、近亲繁殖在育种中的应用(一)、对于自花授粉植物(二)、对于常异花授粉植物(三)、对于异花授粉植物(四)、在杂种优势利用工作中第五讲杂种优势的表现与遗传理论一、杂种优势的表现\n定义与表示方法(一)、杂种优势的表现类型(二)、F1杂种优势表现的特点(二)、F1杂种优势表现的特点(三)、F2的衰退表现杂种F2产量性状的衰退表现(玉米)(四)、F2衰退表现特点二、杂种优势的遗传理论(一)、显性假说1.显性基因互补假说(布鲁斯,Bruce等,1910)显性基因互补假说的问题2.显性连锁基因假说(二)、超显性假说(三)、两种假说比较三、杂种优势利用有性繁殖作物杂种优势利用技能模块一园林植物种质资源与引种驯化技术第一讲园林植物种质资源一、种质资源的概念及意义1、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良和栽培拥有一定利用价值的遗传物质总和。品种所谓品种，就是经人类选择和培育而成的、具有一定经济价值的、能适应一定的自然条件或栽培条件的、性状相对稳定的植物群体。种与品种的区别　1)种是自然选择形成的，而品种是人工选择形成；2)种的遗传性不稳定，而品种的遗传性稳定；3)种不具有时空性，而品种有很强的时空性。优品种的作用　1)优良品种一般都具有较大的丰产潜力和抗逆力；2)在提高产品质量方面，良种的作用也十分显著；3)优良品种在增强抗病力和抗逆性方面效果特别显著；4)现代化商品园艺作物的生产，对品种质量要求更为严格，如保护地栽培、产品加工，就需专用品种。2、育种资源意义种质资源又叫基因资源，对育种工作有着极为重要的意义。1）是育种工作的物质基础。2）种质资源是不断发展新植物品种的主要来源。3）适应生产的不断发展，需要发掘更多的种质资源。4）科学研究的基础。二、种质资源的类别及特点1、种质资源的范围全球植物资源\n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、育种工作的基础材料。2、种质资源研究的单位群体个体性状细胞基因3、栽培植物起源中心遗传类型极为多样而且分布比较集中，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。4、观赏植物原产地大陆东岸气候型大陆西岸气候型地中海气候型热带气候型热带高原气候型沙漠气候型寒带气候型5、种质资源的类别及特点1）野生种质资源2）人工种质资源3）本地种质资源4）外地种质资源三、我国园林植物种质资源概况1、中国地理气候条件概况2、中国种质资源概况3、中国种质资源现状形成的原因1.我国地理气候条件概况1）地理气候条件概况地形中国地形概况温度中国气候概况水分中国气候类型及植物区划2）中国八大植被区域大兴安岭北部寒温带落叶针叶林区域东北、华北温带落叶阔叶林区域华中、西南常绿阔叶林区域华南、西南热带雨林、季雨林区域\n内蒙、东北温带草原区域西北温带荒漠区域青藏高原高寒草甸、草原区域高寒荒漠区域2.我国园林植物种质资源特点中国被称为世界“园林之母”，拥有丰富的种质资源。在观赏植物种及品种的拥有量上堪称世界之最。园林植物种质资源具有以下特点1）分布集中2）物种丰富3）丰富多彩4）特点突出1）分布集中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2）物种丰富中国特有种子植物图谱数据库共收录我国种子植物特有72科，243属，529种。图谱529幅。3）丰富多彩丰富多彩的中国观赏植物花期花型、花色生物学特性生态习性4）特点突出中国特有植物丝穗金粟兰学名：Chloranthusfortunei（A．Gray）Solms-Laub．科名：金粟兰科Chloranthaceae蜡梅学名：Chimonanthuspraecox(L.)Link科名:蜡梅科Calycanthaceae  花团锦簇的山茶花学名：CamelliajaponicaLinn. 英文名：JapanCamellia科名：山茶科Theaceae 多姿多彩的菊花古人赞菊花有五美天极也/纯黄不杂；后土色也/早植晚发；君子德也/昌霜吐颖；象贞质也/杯中体轻；神仙食也、花卉育种的宝贵材料\n3.我国丰富的种质资源形成原因1）地形复杂2）气候多样3）历史文化悠久，选育出众多的品种特色突出、品种群丰富、应用形式丰富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。观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4、我国种质资源现状1）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！2）应加强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观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则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、规范化（三）种质资源的评价任务和要求内容和项目方法和标准\n规范化和现代化五、种质资源的考查1、考查方法1）种质资源的考察收（征）集（1）组织机构（2）收（征）范围（3）收（征）方法（1）直接考察收集、（2）交换或购买（4）种质资源收（征）登记卡2）种质资源收集的原则（1）必须根据收集的目的和要求，单位的具体条件和任务，确定收集的对象，包括类别和数量。收集时必须在普查的基础上，有计划、有步骤、分期分批地进行，收集材料应根据需要，有针对性进行。（2）收集范围应该由近及远，根据需要先后进行，首先应考虑珍稀濒危种的收集，其次收集有关的种、变种、类型和遗传变异的个体，尽可能保存生物的多样性。（3）种苗收集应遵照种苗调拔制度的规定，注意检疫，并做好登记、核对，尽量避免材料的重复和遗漏。2、考查内容1）野生种质资源的考查2）栽培种质资源的考查六、种质资源的保存一）种质资源保存方式1、就地保存2、异地保存二）保存材料1、种子保存超低温种质保存法。2、资源圃种质保存种植保存法。3、离体保存组织培养保存法、超低温种质保存法。4、基因文库保存基因文库（genelibrary）用重组DNA技术将某种生物细胞的总DNA或染色体DNA的所有片断随机地连接到基因载体上，然后转移到适当的宿主细胞中，通过细胞增殖而构成各个片段的无性繁殖系（克隆），在制备的克隆数目多到可以把某种生物的全部基因都包含在内的情况下，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因文库。基因文库与基因库的概念不同。基因库是指某一生物群体中的全部基因。基因文库与基因克隆的概念也有区别，基因克隆是只包含某些特定基因或DNA片段的克隆。基因文库中包含着为数众多的克隆，建成后可供随时选取其中任何一个基因克隆之用。三）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四）种质资源的研究和利用1．分类学性状的研究。2．生物学特性的研究。3．经济性状的研究。4．观赏特性的研究。\n5．抗逆性及适应性的研究。七、种质资源合理开发和利用一）保护性开发二）永续利用第二讲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部分，而且对农业生产的发展和栽培植物的进化都起到了重大作用。在发展现代化农业中引种仍然是潜力很大的领域。一、概述（一）基本概念１、引种(Introduction)凡是从外地(异地)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。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。3、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。归化依据的条件是：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基础；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基础。(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）引种的遗传学基础反应规范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应的反应规范。潜在基因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\n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1、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。2、引种驯化的因子分析1）主导生态因子的分析（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。其中主要是年平均温度、最高最低温度、季节交替特点等等。（2）水分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（3）光照光照对引种的影响大致包括昼夜交替的光周期、日照强度和时间。（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。（5）风（6）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。2）、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。园林植物生态分类（1）地中海气候型（2）大陆东岸气候型冬暖亚型冬凉亚型（3）大陆西岸气候型（4）热带高原气候型（5）热带气候型（6）沙漠气候型（7）寒带气候型3）、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。\n三、引种驯化的原则与方法一）引种驯化的原则（一）适地适树（二）改树适地（三）改地适树二）引种的程序引种驯化的基本程序（一）引种目标及其可行性分析（二）选择引入材料（三）引种材料的收集和编号登记（四）引种材料的检疫（五）引种试验（六）栽培性试验和推广（一）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。（二）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；对改良本地植物提供新的基因资源。（三）引种材料的收集和编号登记收集途径：交换，购买、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（四）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。（五）引种试验1、试种观察2、种源试验3、品种比较试验4、区域试验1、试种观察是指将从外地引进的新种类或新品种进行小规模种植试验，进行观察研究，评比分析，\n鉴定其安全性，部分淘汰不符要求的种类，选择适合本地区地理气候等条件并符合引种目的要求的，可以直接投入生产的品种。引种试验的观测指标观赏特性物候期抗逆性指标适生环境2、种源试验种源通常指从同一树种分布区范围由不同地点收集的种子或其他繁殖材料。对地理起源不同的种子或其他繁殖材料，放到一起所做的栽培对比试验，叫做种源（产地）试验。为造林地区选择生产力高、稳定性好的种源，成为种源选择。1）种源试验的目的种源试验是研究林木种群的遗传变异与环境因子的关系，阐明种群的变异模式。种源试验的结果是确定原产地和产地（种群）在一定地区（生境）中的适应能力和生产能力，为林业生产选用高产、优质、稳定和适宜的种源、区划出全国种苗调拨区，也为林木基因资源的挖掘和保存等筹建育种群体和生产性种源种子园提供科学依据。2）种源试验的历史及意义1821～1862年，法国人DeVilmorin从西欧各国和俄国收集了不同起源的欧洲赤松种子，在法国的奥尔良进行了栽培试验。1878～1892年俄国人奥尔斯基也进行了类似的工作。瑞典1900年开始种源试验，1905～1912年全国范围内作了4组欧洲赤松的种源试验，到1950～1954年又补充了欧洲赤松由北往南调运的两组试验。于1943～1959年进行了欧洲云杉的试验。前苏联在20世纪连续对欧洲赤松作了4次种源试验。美国最近四五十年以来进行种源试验的针叶树种有29种，阔叶树有14种。我国种源试验始于20世纪50年代俞新妥教授进行的杉木和马尾松种源试验，并获得很有价值的成果。70年代组织了全国协作种源试验。1983年种源试验列入国家攻关项目。试验的树种有杉木、马尾松、油松、华山松、樟子松、云南松、侧柏、榆树、兴安落叶松、长白落叶松、红松、柚木等15个树种。根据各国林木种源试验的结果，得出以下六条基本结论：①绝大多数树种都表现有地理的变异。②这些差异主要表现在生长量、生育期、抗性和适应性，以及形态特征、某些生理特性和木材的品质上。③这些差异是可以通过种子遗传给后代的。④各种树种地理变异模式与各树种的自然分布区大小及分布区内环境条件的变化程度和特点有关。⑤当地种源的适应性最强，但生产率不一定最高。⑥为确定一个适宜的种源，需要连续进行2～3次种源试验。3）种源试验的方法（1）种源试验的分类根据试验的步骤，种源试验一般可分为两类：①全面种源试验，或称为全分布区试验；②局部种源试验，或称为局部分布区试验。\n全面试验由分布区采种，试验目的是确定分布区内各种群之间的变异模式和大小。根据供试树种的地理分布特点等，一般选用10—30个种源。供试种源应能代表该树种的地理分布特点。全面试验中造林小区较小，试验期限短。局部试验一般是在全面试验的基础上进行的，其目的是为栽培地区寻找最适宜的种源。因事先对该树种的变异模式已有所了解，供试种源可较少，一般为3—5个，试验期限较长，试验区较大。（2）种源试验的步骤①种点的确定采种点选择要全面，具有代表性。欧洲各国对这两各树种作种源试验时常采用网格法。我国地形变化复杂，气候因素变化剧烈，加上树种通常呈不连续变异。近年在杉木、油松种源试验中都采用了主分量分析法。②采种林分和采种数采种林分的起源要明确，应尽量用天然林，林分组成和结构要比较一致，密度不能太低以保证异花授粉。采种林分应达结实盛期，生产力较高，周围没有低劣林分或近源树种。采种林分面积较大，能生产大量种子。③采种记录行政区划自然地理外貌的名称，林分状况和环境条件采种树木株数，树木的挑选方法。树高、胸径等指标。地形（坡向、坡度）和土壤条件（母质、质地、排水状况）。采果、种子数量以及种子调制方法。④苗圃试验苗圃阶段的主要任务：（1）为造林试验提供所需林木。（2）研究不同种源苗期性状的差异。（3）研究苗期和成年性状间的相关。苗圃试验可采用随机完全区组设计，重复4—6次。苗期观测项目：发芽率、高生长、地径生长、病虫害、苗木越冬受害状况。物候、生长节律、形态和结构方面的观测。⑤造林试验造林试验的选定，在立地条件方面应有代表性。同时，选定的多数造林试验点，应当是该树种的主要造林区。通过种源试验，可以评选出当地最好的种源。优良种源的供应，可以通过以下三个途径：a利用原产地的优良林分改建成母树林。b在原产地选择优树，建立优树无性系种子园。c对于有希望的种源在做第二阶段试验的同时，建立种子园或母树林。3、种源试验品种比较试验品种比较试验简称品比,是育种单位在一系列育种工作中最后的一个重要环节。它是按一定要求进行田间设计和布置，通过试验结果的统计分析，对引进或选育的品种作最后的全面评价,鉴定供试品种在当地的适应性和应用价值,选出显著优于对照品种的优良新品种,以便进一步参加区域试验。4、种源试验品种比较试验区域试验\n区域试验是由有关部门组织的,在一定的自然区域内的多点,多年的品种比较试验,以进一步鉴定新品种的主要特征,特性,确定其是否有推广价值,为优良品种划定最适宜的推广地区,并确定各地区最适宜推广的主要优良品种和搭配品种,同时研究新品种的适宜栽培技术,便于做到良种良法相结合。（六）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三）引种方法1、种子引种2、逐渐迁移3、引种驯化栽培技术的研究4、引种结合选择5、引种结合育种2、逐渐迁移树木地理变异的一般规律（1）北—南或冷—暖变异趋势同一树种南方的种子所育的苗常比北方的长的快，春天发叶晚，少受晚霜危害，秋天落叶晚，生长时间长，无显著的秋色变化，对冬季严寒的抵抗力差。树种这些趋势反映了对寒冷和温暖条件的适应。（2）旱地到湿地的变化趋势与生长干旱地区的树木相比，湿地所长的树木通常长的快，种子小，根系浅，叶色更绿。（3）海拔高低的趋势垂直高度相差1km，伴随而发生的气候变化往往相当于水平距离几百公里的变化。因此，自然选择所起的作用会造成高低海拔间树木的差异。但是，分布在同一座山的山顶和山谷的两个群体，则遗传分化很小，或者没有分化。因为两者之间经常有基因的交流，比之平地上相距数百公里的种群间基因交换频繁的多。（4）随机地理变异在小面积上，特别是没有很大气候差异的地方，也有微小地理差异显示出来。在这种情况下，一般不能显示出遗传变异与环境之间的关系。日本落叶松和湿地松。3、引种驯化栽培技术的研究1）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2）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\n4、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较，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观赏品质;能够用原来的繁殖方式（有性或营养）进行正常的繁殖。四、引种驯化成功的标准五、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”的原则;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.技能模块二选择育种技术第一讲选择育种的概念和意义一、概念选择(selection)：就是选优去劣，即增加某些类型个体的繁殖机会，减少甚至完全剥夺其它类型个体的繁殖机会。选择育种：利用自然界现有种类、品种的自然变异群体，从中挑选符合人们需要的群体和个体，通过选择、提纯以及比较鉴定和繁殖等手段，以改进园林植物群体的遗传组成或从中育成新品种的途径叫做选择育种(selectionbreeding)，简称选种。二、类型一）选择分类根据作用于选择的外界因素可将选择分为自然选择和人工选择两类。1、自然选择指在自然环境条件下，自然界对物种的选择作用－－“物竞天择、适者生存”。即自然界的生存竞争中，生活力、繁殖力强的适合环境条件的生物体能繁衍和保留更多的后代，就会保留下来，而生活力、繁殖力弱的不适合的生物体失去生存的可能性，则被淘汰。这种保留和淘汰的过程便是自然选择。自然选择的作用在整个物种起源的过程中,自然选择起着导向作用,控制着变异发展的方向.自然选择是按植物适应于自然环境条件的方向进行的，选择的结果使植物更适应于自然环境条件。但是这种选择是在生物进化过程中缓慢进行的，所以新的物种的产生要经历漫长的历史时期。2、人工选择\n指在动植物育种过程中，人类发挥其主观能动性，对家养动植物进行的有目的性的挑选和保存，使变异向有利于人类需要的方向发展的选择作用。即是根据人们的经济要求或某种喜好，从自然界混杂的群体中或人工创造的原始材料中，选择人们需要的类型或个体。人工选择作用：进化的方向由适应自然环境条件转向满足人们的需求。控制进化方向的是人的意愿。(定向选择与定向变异)这种选择一般是高强度的选择，通常能在短期内取得重大进展。但人工选择的结果通常却未必有利于植物对环境条件的适应性。有时，如果按单一的经济目标进行多世代的人工选择之后，必然会导致原有种群的遗传基础变窄。例如，目前许多观赏价值比较高的园林植物在抗病虫害、抗寒、抗旱等方面的表现多不如野生种类。所以人工选择应充分利用自然选择创造的条件，比如，挑选抗病虫害强的某种园林植物，就应当在该种植物病虫害发生严重的地区中挑选未遭受危害或受到危害较轻的植物个体。二）、选择的方式稳定化选择(stabilizingselection):选择有利于接近于性状表型均数的基因型。如有利于杂合子的选择;定向选择(directionalselection):选择有利于某一极端表型或基因型。如对隐性基因或对显性基因的选择;岐化选择(disruptiveselection):选择有利于一种以上的表型或基因型。三、选择的意义一）、选择是进化和育种的基本途径之一遗传、变异和自然选择是生物体进化的三大动力。变异为选择提供了材料，遗传是使选择有意义的保证。通过选择、繁殖，将有利的变异性遗传下去，是植物进化和育种的基本途径之一。选择能扩大变异、积累和加强变异以及决定变异的方向，在自然选择的作用下，它使种内群体的基因频率改变，从而使生物的群体产生新的个体，最终使生物的群体结构发生根本改变，定向产生对自然高度适应的新类型乃至新物种。在人工选择的作用下，产生合乎人类所需要的优良变异类型和新品种。改变一个种群的主要方法（选择的途径）有变异存在，才有新品种的产生，变异为育种提供素材，变异是育种的基础。首先，创造或发现变异方法：诱变或杂交其次，通过选择的作用在群体中定向地扩散这种变异型基因，并逐步使之成为群体的主导类型。方法：通过定向选择来增高理想基因的频率。二）、选择是育种工作的中心环节选择不仅是独立培育优良品种的手段，也是引种、杂交育种、倍性育种、辐射育种等育种方法中不可缺少的环节。它贯穿于育种工作的每一步骤。例如原始材料研究、杂交亲本的选配、杂种后代以及其他非常规手段所获得的变异类型的处理，都离不开选择。没有选择，不去劣留优，就不可能培育出符合要求的优良品种。对许多园林植物来讲，选择育种比起其他育种措施，还具有所需时间短、见效快的特点。三）、选择具有创造性作用\n选择不仅是挑选，还具有积极的创造性作用。选择是根据园林植物的变异和遗传两种特性，通过选择和繁育两种手段来引导变异发展的方向而进行的工作。任何植物在受到外界环境刺激后，都可能发生微小变异，如果引起变异的条件继续存在，就可以通过不断的选择将有利的性状保留和巩固下来，从而创造出与原始类型有明显差异的新品种。1、从育种效果上看1）增大变异2）筛选性状组合3）影响进一步的育种成果2、从遗传机制上看1）改变基因频率和基因型频率2）使基因型的分离和重组发生改变3）淘汰群体中存在的不利基因4）使生物体产生新的基因平衡3、选择的创造性作用1）针对特定数量性状的系统选育可能育成新品种2）针对特定质量性状的系统选育也可能育成新品种3）选择有益突变也能培育新品种布尔班克曾记述W.Wilks和他自己对虞美人进行的多代定向选择实验。Wilks在一块开满猩红色花的虞美人地里发现一朵有很窄白边的花,他保留了它的种子,第二年从200多株后代中找到了四、五个花瓣有白色的植株。在以后若干年中,大部分花增加了白色的成分,个别花色变成很浅的粉红色,最后获得了开纯白花的类型。用同样的选择方法,把花的黑心变成黄色和白色,新育成的品种Shidey成为极受欢迎的花卉。以后布尔班克从Shirtey无数植株中发现1株在白花中似乎有一种若隐若现的蓝色烟雾,经过多代选择后终于获得了开蓝花的珍稀类型。这里的选择可能是作用于花色基因以外多基因修饰系统的改进。小结1：自然选择和人工选择的主要区别1.目的不同自然选择没有明确的目的性和方向性，自然选择是使生物更加适应自然条件；人工选择有明确的方向性和目的性，人们往往是事先就根据选择的目标来制定出选择方案2.方向不同针对维持群体均值而言：自然选择是向心选择；自然选择往往有利于性能中等但适应强的个体；人工选择是离心选择而人工选择则有利于符合人类需要的某些极端性能表现的个体。3.作用的性状不同自然选择主要作用于适应性性状，如繁殖力、成活率等；而人工选择则主要考虑的是经济性状。4.选择的进展不同自然选择的速度很慢，选择进展很小；而人工选择的速度很快，选择进展较大。小结2：人工选择和自然选择间的关系1、当选择的方向一致时，自然选择能加快人工选择的进程，增强人工选择的效果。2、当选择方向不一致时，人工选择会受到自然选择的制约或影响。此时，要获得人工选择的预期效果，就必须加强或改善管理条件来克服自然选择的作用。3、当两种选择作用严重抵触时，人工选择就不会取得进展小结3：选择实质选优去劣的结果定向改变群体的基因频率，从而改变群体的性能表现。第二讲选种的原理选择的遗传机制是选择改变了群体内的基因频率和基因型频率，从而使某些有价值的基因型的出现提供了条件。\n在一个完全随机交配群体内，如果没有其他因素（如突变、选择、遗传漂移和迁移）干扰时，则基因频率和基因型频率在世代间保持不变并遵循如下规律（基因平衡定律）：A-p，a–q,AAAaaa=p2+2pq+q2在自然条件下，营养、高温、天然发生的辐射以及空气污染、化学物质、病毒等都能引起基因突变。在人工诱导下，可将突变频率提高上百倍至上千倍。异花授粉的观赏植物，常常有其它基因型的掺入，造成基因的重组和分离。因此在自然花卉群体中基因频率和基因型频率是经常发生改变的。一、选择对隐性基因的作用由于隐性基因大都可以杂合状态在群体中维持很多世代，因此，选择的作用对隐性基因频率的降低很慢，如选择对其不利时，隐性有害基因需经多代连续选择最终才能从群体中逐步消失。二、选择对显性基因的作用在一个遗传平衡群体中，选择对显性基因作用较为明显，因为有显性基因的个体（AA和Aa）都可受到选择的作用。当选择对显性基因A不利时，杂合子Aa和纯合子AA都会被淘汰。这样，基因A最终会从群体中消失。这时如要达到遗传平衡，就要靠基因a突变为基因A来补偿。在此选择和突变的效应正好相反。第三讲园林植物育种目标园林植物育种目标就是对所有育成的花卉新品种的要求，也就是在一定的自然、栽培和经济条件下，要求培育的品种应该具有哪些优良的特征特性。它规定着育种的任务与方向。确定育种目标是园林植物育种工作的前提，也是育种工作成败的关键，因此制定育种目标时，应因时、因地而异，避免以下三方面常犯的弊端的出现。①要求过宽而又齐头并进，希望一次解决全部问题，结果事与愿违，导致部分或全部失败。②主次不分或主次颠倒，最后可能次要目标达到了，而主要目标未达到。③虽已突出主攻方向，却因过分忽视次要目标，或未对之明确最低要求，以致主要目标虽已达到，却因其它性状上出现严重缺点而新品种难以成立。一现代园林育种的主要目标性状一）、花卉的品种优良园林花卉主要是以其优良的观赏品质被人们所喜爱。观赏品质的优劣又表现在花形、花色、叶形、叶色、株型、芳香等各个方面。1．花形花形是指花朵的形状与大小。在我国传统上重瓣大花的花卉被认为是观赏价值较高的类型。像我国的牡丹、芍药、菊花、荷花等名贵花卉的上乘品种主要是重瓣大花类型。因此选育重瓣大花形品种常常是花卉育种的重要目标之一。球根类花卉，如郁金香、风信子、水仙、百合、康菖蒲等也都有深受人们喜爱的重瓣的优良品种。近些年，人们对花形的要求已趋向小花类型。如菊花类中的早小菊就以其花形小、花多而繁茂深受人们的喜爱。2．花色花色的狭义是指花瓣的颜色；广义是指花器官花萼、雄蕊甚至苞片发育成花瓣的颜色。变色花：花从花蕾开放到凋谢，花色发生变化。\n花卉中的优良种，一般都有丰富的花色。如唐菖蒲就以花色丰富而闻名于世界。其次为大丽菊、香石竹等。不同种类的花卉因其各自的特点，在花色育种上对其颜色的要求各不相同。但采用较多的花色是红、粉、橙、黄、白、紫等色彩鲜艳而明快的颜色。对中间色或暗色需求较少。如，菊花以稀少的绿色为优良品种，而牡丹则因缺少金黄色而以其为珍贵。因此，法国曾以培育出优良的金黄色牡丹品种为目标，荷兰以黑郁金香的选育为最高目标。不同国家和地区的人们在不同时期对花色的要求也不相同，如菊花，我国人民多喜爱红、粉、黄等颜色，而日本人偏爱白色品种；在月季花方面，日本以前以培育红色花品种为主，后随着人们喜爱的转变粉红色品种。对于变色花的培育，也一直是人们花卉育种中的重要目标之一。如十样锦和“加尔斯顿”，花雷时为黄色，开放后变成红色，花开放时间又不致，所以一株植物上花有黄色、粉红色、红色，美丽令人赞叹；又如水芙蓉上午为奶油色，下午变成红色。3．叶形、叶色优美的叶形、丰富的叶色也是人们喜爱的一种观赏品质。如花羽衣甘蓝原是作为蔬菜培育的，但由于叶片深裂，着色美丽，冬季栽植花坛尤其漂亮，日本在对其引种培育后，已选育出了叶色、叶形各具特色的系列品种，深度人们喜爱。随着人们生活水平的提高，居住条件的改善，人们对室内观叶植物的需求越来越高。在叶色上，已不满足于绿色。而向黄色、紫色、红色等方向发展。如最近培育出的金叶女贞、金叶国槐、紫叶黄栌、紫叶桃等。因此对黄色、紫色、红色叶植物的选育工作也是园林植物育种的方向之一。4．株型株型直接影响园林绿化的整体效果。优美、整齐的株型是提高园林植物观赏价值的基础。所以增加株型变化的选育也是扩大花卉应用的一个方面。株型包括株高、枝叶着生状况。由于用途不同对花卉株型的要求也不同。如花坛布置常需要矮生型花卉，而切花生产则需要植株高大，茎粗壮的株型。近些年，人们采用各种育种手段培育出适合各种用途的不同株型品种，其中有适宜花坛布置的整齐一致的矮生型早小菊、鸡冠花、金鱼草、矮牵牛、百日草、万寿菊等品种，也有适宜作切花用的植株高、茎粗状的金鱼草、菊花、百日草、翠菊等品种。对于植物的株型，可以从分枝、株高、枝姿三方面分析：如果将上述分枝、株高、枝姿等因素组合起来，就形成十几种株型。如“寿星”桃是乔木、矮化、直枝型的，“龙游”梅是乔木、矮化、曲枝型的，“龙爪”槐是乔木、乔化、垂枝型的。由于不同株型形成不同的观赏效果，因此，在株型育种时应根据不同的绿化用途制定优良株型的选育目标。5．芳香芳香性也是提高花卉品质的一个方面。芳香的花卉不仅使人陶醉，还可提炼香精用于生产。在花卉植物中，芳香性的花卉有茉莉、代代、蔷薇、水仙、晚香玉、小苍兰、百合类、梅花、桂花、腊梅、栀子等。但是，从总的来看，没有芳香性的花卉还是居多数。为培育出更多的馥郁芳香的花卉，许多育种工作者在很多花卉上进行了芳香性育种尝试，虽然难度较大，但仍然培育出了一些香味的新品种，如日本培育的芳香仙客来品种“甜蜜的心”，美国培育出具有麝香香味的山茶新品种、有芳香味的金鱼草新品种等。随着转基因工程技术的发展，人们将会培育出更多的芳香性花卉品种。6．彩斑\n植物的花、叶、果实、枝干等部位有异色斑点或条纹称为彩斑。彩斑能够大大提高植物的观赏价值。因此培育彩斑品种也常常是花卉育种的重要目标之一。现代观赏植物栽培群体中，观赏价值较大的彩斑主要分布在叶片、花瓣、果实和枝干上。据不安全统计，具有花部彩斑的植物有324属，常见的有三色堇、大花萱草、石竹、矮牵牛、美女樱、金鱼草等等；具有叶部彩斑的植物有184属，如金边吊兰、银边吊兰、花叶芋、花叶万年青、“金边”常春藤、“五彩”铁等；具有果实彩斑的植物有代代、观赏南瓜等；茎干彩斑的植物有白皮松、红瑞木、棣棠、桉竹类等。所有彩斑植物都可以不同程度地应用于室内外绿化。因此在育种上有着重要的利用价值。二）、抗逆性强抗逆性主要是指植物对不良环境条件的适应能力。它包括有抗病、抗虫、抗寒、抗热、抗旱、抗涝、耐盐碱、耐贫瘠、抗污染等能力。随着花卉生产的发展，抗性育种已成为花卉育种的一个重要目标。1．抗病虫育种病虫害的危害严重威胁花卉的观赏价值及生产。过去对病虫害的防治只注重于应用化学药剂，结果在消灭病虫害的同时，不仅使植物受到伤害，也使一些有益生物遭受到危害，大量使用化学药剂可使病菌、害虫产生抗药性，同时也严重污染了环境。随着人们认识的提高，发现进行抗病虫害品种的选育是建立综合防治体系的重要基础，它既能降低病虫害对植物的危害，又可提高防治效果，减少对环境的污染，保持生态平衡。近些年，人们进行了许多植物的抗病虫品种的选育工作，并取得了较好的成绩，获得了许多抗病虫害的新品种。如可抵抗镰刀菌凋萎病的郁金香、百合、小苍兰、香石竹等品种，抗各类黑斑病的四倍体月季杂种品种系91/100-5。随着抗病抗虫基因分离、转导技术的发展，将大大提高花卉植物的抗性育种水平。2．抗寒性育种抗寒性是花卉植物在对低温寒冷环境的长期适应中，通过本身的遗传变异和自然选择获得的一种抗寒能力。低温寒害是一种重要的自然灾害，许多珍贵的花木植物，如山茶、梅花、腊梅、玉兰等由南向北引种常因为北方的低温因素限制了其向北扩展。另外，低温也是影响切花生产的主要原因之一，为达到周年生产的目的，除了采用一些局部控温措施外，从植物本身入手，培育耐低温品种是防寒抗冻的根本途径。目前，抗寒性育种已成为园林植物育种的一个重要方向，经过人们的长期努力，已培育出不少抗寒性新品种，如近些年培育出的地被菊，其一些品种可耐-35℃的低温；梅花品的抗寒品种“北京小梅”、“北京玉蝶”可在北京地区及“三北”南部栽培推广；低温开花的非洲紫罗兰，可比原亲本平均开花温度降低10～15℃，大大节省了北方温室培养所需的能源。3．抗旱、抗盐性育种植物所受的干旱有大气干旱、土壤干旱、混合干旱三种类型。植物对干旱的广义抗性包括避旱、免旱和耐旱三种类型。植物的避旱性是通过早熟和发育的可塑性，在时间上避开干旱的危害，从实质上讲不属于抗旱性。免旱性和耐旱性则属于真正的抗旱性。免旱性是指在生长环境中水分不足时植物体内仍然保持一部分水分而免受伤害，仍具有正常生长的性能。耐旱性则指植物忍受组织水势低的能力，其内部结构可与水分胁迫达到热力学平衡，而不受伤害或减轻损害。在一些干旱和半干旱的地区，由于蒸发强烈，随着地下水蒸发把盐带到土壤表层，又由于降水量少，使得土壤表层的盐分含量较高，形成盐碱化土壤。另外海滨地区由于海水倒灌也可使土壤表层的盐分升高。干旱和盐害不仅在发生上有联系，两者对植物的损伤都因导致土壤溶液势下降使植物细胞失水，甚至死亡。对于干旱、半干旱地区或土壤中含盐量较高的地区，培育具有抗旱、抗盐性的花卉品种也是园林植物育种的一个重要方向。4．耐热性育种\n每种植物都有其适应的特定温度范围，温度过低、过高都会对植物产生伤害。一般情况下，植物受低温的影响要比高温涉及面广，影响深远，后果严重，而高温对植物的影响范围较小，因此在过去，有关植物的耐热性研究进行得较少，近些年来，对植物热害及其防御对策的研究已日益受到重视。热害是指植物体所处环境温度过高所引起的植物生理性伤害，它往往与生理旱并存，共同伤害植物体。植物能够忍耐高温逆境的适应能力统称为抗热性。不同植物的抗热性各异，热带、亚热带植物，如台湾相思、代代花、茶花等耐热性较强，而温带、寒带植物，如丁香、紫荆等耐热性较差，在35～40℃时便开始遭受热害。温带、寒带花卉从北向南引种由于易遭受热带，限制了其引种扩展范围，对于这类植物，进行耐热性育种也是很有必要的。5．抗污染育种随着科学与工业的发展，环境污染问题越来越严重。环境污染不仅直接威胁人民的生命安全，也使人们赖以生存的植物生长发育受到了威胁。因此，培育抗污染的园林植物品种也显得非常重要，经过近些年业人们的研究，已发现能够抗臭氧危害的植物有百日草、一品红、天竺、冬青、风仙花属、金鱼草、中国杜鹃花、金盏菊、云杉等。抗SO2的园林植物有水腊树、丁香、木槿、紫藤、枫树等。三）、延长花期延长花期包含品种能提早或延迟开花日期及延长一朵花的开放时间两个方面的含义。如，菊花因切花生产与露地观赏的需要，国际园艺界提出培育对日照长短不敏感，在自然日照下，四季均能开花的菊花品种的要求。经过科研人员的努力，已培育出许多菊花新品种，且可春夏开花，花期长达6个月。又如，月季、百合等花卉是插花的主要花材之一，但一朵月季或百合花的开放时间约2～3天便凋谢，虽采用一些切花保鲜剂可适当延长插花时花开放的时间，但这种方法不够经济。因此选育每朵花开放时间延长的月季、百合等花卉品种，则有着深远的育种意义。四）、适宜切花、耐运输切花生产因单位面积产量高、收益大；生产周期快，易于周年供应；贮藏运输、包装简便；销售量大、价格低廉等易为消费者接受。此外可进行大规模工厂化生产，所以切花生产已成为世界花卉市场的主要产品。因此，发展切花栽培，培育适宜切花生产的品种，是花卉生产的重要任务之一。为适宜切花生产，便于切花运输，要求品种应具有花期长、花瓣厚、耐久养等特性。五）、低能耗近些年来，人们在以观赏性状为育种目标的同时，也开始兼顾培育一些能在低光照、低温度下开花的低能耗品种。培育低能耗花卉品种是花卉广泛栽培和商业化生产的必然趋势，它可以降低生产者的经营成本，为生产者带来更大的利益。对于温室花卉，培育低能耗品种已成为其育种的主要目标之一。二、选择育种的基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。三制定园林植物育种目标的一般原则1、制定育种目标既要考虑当前国民经济的需要，又要顾及花卉生产的发展远景2、育种目标要根据当时当地的自然、栽培条件而制定，要重点突出，根据育种目标的主次制订选择标准，并能根据需求的变化而及时调整\n3、制定育种目标性状的标准明确具体4、制定育种目标要注意各个性状的当选标准适当，注意不同类型品种的合理搭配，要有明确的主要目标性状的标准及综合性状的分析1、制定育种目标既要考虑当前国民经济的需要，又要顾及花卉生产的发展远景在花卉育种方面，一个新品种的产生一般少则需要三五年，多则七八年。因此制定育种目标时，必须充分考虑国民经济发展的需要和生产发展对品种的要求，增加预见性，否则所育成的品种到推广时将落后于形势而很快地被淘汰。例如，我国花卉品种类型迅速丰富起来以后，随着栽培条件的改善，一些地区的抗病虫育种已成为主要问题，尤其高质量的栽培品种在良好的肥水条件下更容易发生病虫害，影响着观赏效果，严重时还造成植株死亡，从而影响了园林绿化任务的完成和经济效益。2、育种目标要根据当时当地的自然、栽培条件而制定，要重点突出，并能根据需求的变化而及时调整不同地区，其自然条件和栽培方法不同，因此，各地对品种的要求也不相同，为了制定切合实际的育种目标，首行要调查本地区的气候、地形、土壤等自然条件；病虫害和其他灾害发生的情况；栽培习惯、品种的分布状况；花卉生产、经营条件和社会条件等多多方面的因素，经认真分析研究后，要重点突出、兼顾一般，才能制定出正确的育种目标。在育种目标众多的情况下，应分清主次，在不同时期解决不同的问题，逐步地达到目的。例如，我国的地被菊育种，经历了长达34年的育种过程。在1961～1965年期间，育种目标以培育花繁叶茂、抗性强的新品种、新类型为重点，结果通过早菊与野菊间的远缘杂交，育成了‘红岩’、‘战地黄’等13个新品种，并于1964～1965年在北京公园中推广。其主要优点是：①着花极繁密，一株开花几百朵至几千朵；②抗性强。但其也存在极大的缺点，即植株过高（一般70～90cm），易倒伏。1985年进一步明确育种的任务和方向；①植株低矮或具匍匐性；②花团锦簇，着花繁密；③适应范围广，抗逆性强；④花期长，能以国庆节为盛花期。在众多的育种目标中，以抗逆性强作为重点目标。1988年，育成地被菊品种‘铺地雪’、‘早粉’等。随后以不削弱原有品种的适应性和抗逆性的基础上，进一步提高观赏品质作为育种目标，通过种间及品种间杂交，实生苗选种等育种手段，先后又培育出‘淡矮粉’、‘玫瑰红’等第二批品种，‘金不换’、‘晚粉’等第三批品种，然后按既定目标继续努力，到1994年便开始广更为新奇的良种‘旗红’、‘伏地玉龙’等。由此可见，育种目标的确定与及时调整对花卉品种改良的成败起着关键性指导作用。而培育出价值很高的良种在一次选育工作中是难以达到的。3、制定育种目标要明确选育的具体性状制定育种目标除提出育种任务和方向外，还必须明确选育品种的具体性状，以便更有针对性地进行育种工作。例如，国外曾在唐菖蒲花色育种中，针对当时花色缺乏蓝色和绿色，明确选育的具体花色性状是鲜明的蓝色或绿色。从而避免了盲目的选择花色造成的浪费。又如，针对月季黑斑病是目前世界范围内月季切花生产中最严重的病害，在制定月季抗病育种方案时，明确选育的具体目标性状是获得能抗黑斑病的月季品种。经过育种工作者的努力，已发现四倍体月季杂种品系91/100-5，对各类黑斑病原菌有广谱抗性。4、制定育种目标要注意不同类型品种的合理搭配\n在花卉生产中，一个品种是很难满足人们生产、生活的各种要求的。因此，制定育种目标时，应根据各地自然、生产条件的差异，选育一批不同类型的品种，以满足花卉生产上的多种要求。例如，在园林绿化时，需要多种多样的花色、花形品种和不同花期的品种，这样，才能使园林景点在每个季节都有丰富多彩的花卉品种供游人观赏。总之，制定育种目标是园林植物育种中的首要工作，必须认真对待。只有经过深入调查研究，对现有品种性状认真分析，才能明确哪些优良性状应继续保持和提高，哪些缺点必须改进和克服，从而制定出切实可行的育种目标，指导育种工作顺利进行。第四讲选择的主要方法一、实生苗选择方法一）一般选择方法1、混合选择法：按照某些观赏特性和经济性状，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较。如果对原始群体的选择只进行一次，就繁殖推广的，称为一次混合选择。如果对原始群体进行下断地选择之后，再用于繁殖推广的称之多次混合选择。1）混合选择的优点简便易行：能迅速从混杂的原始群体中分离出优良的类型；能获得较多的种子及繁殖材料，便于及早推广，保持的遗传较丰富，从而维护和提高了品种的特性。所以在品种性状遗传力高，种群混杂，遗传品质差别大的情况下能获得较好的育种效果。获得材料较多：保持较丰富的遗传多样性2）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。混合选择是按表现型进行选择，混合采种繁殖，因而不能查清子代和亲本之间的谱系关系，也就不能根据子代的表现进行家系的选择。因此，在环境差异大，性状遗传力低的情况下，选择效果将受到很大的影响。另外，对于群体上已基本趋于一致的，在环境条件相对不变的情况下，再进行混合选择，效果就会越来越不显著。此时，要想进一步提高选择效果，就需要采用单株选择或其他的育种措施。2、单株选择法单株选择法就是把从原始群体中选出的优良单株个体的种子分别收获、保存，分别播种繁殖为不同家系，根据各家系的表现鉴定上年当选个体的优劣，并以家系为单位进行选留和淘汰的方法。在整个育种过程中，若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，称为一次单株选择法。如果先进行连续多次的以单株为对象的选择，然后再以各家系为取舍单位，就称为多次单株选择法。1）多次单株选择法的基本步骤：（1）在供试田中选择符合要求的优良单株，然后每株分别收取种子，分别保存贮藏。（2）播种前将每个植株上收集的种子分为两部分，其中一部分种子按田间试验设计种植以作比较，另一部分种子按株系分别种植在隔离区内防止相互授粉。（3）在株系比较试验中，淘汰不符合要求的株系，选择符合要求的优良家系。选中的家系要在隔离区内留种。（4）如果当选家系中的各个植株表现整齐一致，那么该株系的种子可混合在一起成为一个品系，如第一次比较试验选中的一号株系，第二次比较试验选中的4-1\n号株系。如果某个当选株系的子代仍有分离，则这个株系在隔离区中的植株还要分别收获，如第一次比较试验中的4号株系，第二年按以前的方法一样将种子分成两部分，继续工作直到选出合乎要求而整齐一致的株系为止。2）单株选择法的优点能选出可遗传变异；有效淘汰劣变基因。由于所选优株后代分别繁殖和编号，分别进行鉴定比较，一个优株的后代就形成一个家系。因而可以根据后代的外观表现来确定当选单株的真正优劣，选出遗传上真正优良的类型。3）单株选择法的缺点占用较多的土地；需要较长的时间。比较费工、费时，株系增多后所占土地增大，工作程序也比较复杂。3、一般选择方法在不同授粉方式植物中的应用1）自花授粉植物指同一花朵的花粉进行传粉（这种方式又称自交）或同一植株的不同花朵的花粉进行传粉而繁殖后代的植物。由于自然选择的结果，自花授粉植物可以长期自交而后代生活力并不表现降低。因此，自花授粉植物选择次数和年限均可减少，通常，采用一次单株选择和混合选择法。2）异花授粉植物通过不同植物花朵的花粉进行传粉而繁殖后代的植物。由于这类植物之间经常杂交，其个体的遗传组成是杂合的，从群体中选择的优良个体，后代总是出现现状分离，表现型优良的植株，后代常会分离出劣株。尤其任其自由授粉时，会更增加遗传基础的复杂性，出现新的性状分离。因而，异花授粉植物为获得较稳定的纯合后代，必须适当控制授粉（如进行自交或近亲繁殖）和进行多次混合或单株选择。对于异花授粉的花卉，为了防止家系间相互自然杂交以保存当选家系的特有优良性状，在选择过程中必须对各家系的留种植株进行隔离种植。在每次选择时，当选植株的种子都要分成两个部分，其中一部分相互比较，一部分隔离繁殖留种。相互比较的材料都不作留种用，留种应取中选家系隔离繁殖的种子。3）常异花授粉植物以自花授粉占优势，但又能异花授粉，如翠菊。这类植物为雌雄同花，多数花瓣色彩鲜艳，并能分泌蜜汁引诱昆虫传粉，花开放时间较长。因而，常异花授粉植物遗传组成比自花授粉植物复杂，自然群体常处于杂合状态，只是杂合程度不如异花授粉植物显著。此外，由于自花授粉占优势，常异花授粉植物在连续自交后其后代不会出现异花授粉植物那样显著的退化现象。因此，对常异花授粉植物通常采用控制自交和单株选择的方法，但对长期自交也会出现一定程度（但主要性状的分离不显著）退化的某些常异花授粉植物，还应采取混合选择，或单株选择与混合选择相间使用的方法。二）相关性状选择1、概念相关性状选择又称间接选择，是指利用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对另一相关性状的选择来间接选择或提前选择要改良的某个性状的选择方法。2、适用范围：所要改良的性状遗传力低、或难以度量、或在活体上不能度量，或为限性性状。3、优点：可缩短世代间隔、可实现较高的选择强度\n这一选择方法是基于基因的多效性和基因间的连锁关系。利用早期性状选择后期性状。如菊花种子大而饱的多是单瓣花；种子细长的多是管状花；种子呈橄榄形多是多是莲座形和舞菊形；种子瘦扁多为劣质花。三）遗传标记辅助的选择育种(略)遗传标记：表明生物体遗传特征的标记。1、遗传标记的基本特征：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。2、遗传标记的形式1）形态标记2）分子标记（1）蛋白质标记（2）DNA标记—DNA指纹技术①RFLP(RestrictionFragmentLengthPolymorphism,限制片段长度多态性)已被广泛用于基因组遗传图谱构建、基因定位以及生物进化和分类的研究。RFLP是根据不同品种（个体）基因组的限制性内切酶的酶切位点碱基发生突变，或酶切位点之间发生了碱基的插入、缺失，导致酶切片段大小发生了变化，这种变化可以通过特定探针杂交进行检测，从而可比较不同品种（个体）的DNA水平的差异（即多态性），多个探针的比较可以确立生物的进化和分类关系。所用的探针为来源于同种或不同种基因组DNA的克隆，位于染色体的不同位点，从而可以作为一种分子标记(Mark)，构建分子图谱。当某个性状（基因）与某个（些）分子标记协同分离时，表明这个性状（基因）与分子标记连锁。分子标记与性状之间交换值的大小，即表示目标基因与分子标记之间的距离，从而可将基因定位于分子图谱上。②RAPD(RandomamplifiedpolymorphicDNA，随机扩增的多态性DNA)尽管RAPD技术诞生的时间很短,但由于其独特的检测DNA多态性的方式以及快速、简便的特点,使这个技术已渗透于基因组研究的各个方面。该RAPD技术建立于PCR技术基础上,它是利用一系列(通常数百个)不同的随机排列碱基顺序的寡聚核苷酸单链(通常为10聚体)为引物,对所研究基因组DNA进行PCR扩增.聚丙烯酰胺或琼脂糖电泳分离,经EB染色或放射性自显影来检测扩增产物DNA片段的多态性,这些扩增产物DNA片段的多态性反映了基因组相应区域的DNA多态性。RAPD所用的一系列引物DNA序列各不相同,但对于任一特异的引物,它同基因组DNA序列有其特异的结合位点.这些特异的结合位点在基因组某些区域内的分布如符合PCR扩增反应的条件,即引物在模板的两条链上有互补位置,且引物3'端相距在一定的长度范围之内,就可扩增出DNA片段.因此如果基因组在这些区域发生DNA片段插入、缺失或碱基突变就可能导致这些特定结合位点分布发生相应的变化,而使PCR产物增加、缺少或发生分子量的改变。通过对PCR产物检测即可检出基因组DNA的多态性。③AFLP④SSLP⑤SSR3、分子标记的特点1）稳定性高2）特异性好3）标记数量多\n4）可以鉴别单株差异二、芽变选种一）芽变的概念芽变是体细胞突变的一种，即突变发生在植物体细胞或芽的分生组织细胞中，当其萌发长成枝条，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。有时由变异的细胞长成的组织与原始部分表现出性状上的差异，虽然并不形成芽，通常也称之为芽变。例如在植物的花瓣或叶片上出现不同彩色的条纹或斑块而形成镶嵌的变异等。由于芽变是体细胞发生突变，即营养繁殖体发生变异，所以芽变选种属于无性系选择（又称营养系选择）的范畴，指从发生优良芽变的植物上选取变异部分的芽或枝条，用无性繁殖的方法使变异性状得到延续和固定，并通过鉴定和比较，选出优系，育出新品种析方法。二）芽变选种的意义芽变是观赏植物品种变异的重要来源；芽变选种有效保留了体细胞内产生的可遗传变异。芽变是植物产生新变异的来源之一，它增加了植物的种质，丰富了植物类型。既可为杂交育种提供新的种质资源，又可直接从中选出优良的新品种。由于许多优良的芽变可直接通过无性繁殖保持，作为品种推广，所以被广泛应用于园林育种事业上。许多园林植物都有发生芽变的特性，例如月季、菊花、牡丹、大丽菊、矮牵牛、杜鹃等，我国早在宋代就有用芽变选种的方法改进品种的记载。月季品种“良辰”来自品种“刺美”的芽变，“贵妃醉酒”原是花色水红的月季品种，由后者产生的芽变品种“贵妃醉酒”的花色变得更为浓艳，更受人们喜爱。总之，芽变选种不仅在历史上起到品种改良作用，而且在近代，在国内外都受到了很大的重视。三）芽变的特点芽变是遗传物质的突变，它的表现形式多种多样，极其复杂。因此，要开展芽变选种，提高芽变选种的工作水平，首先必须掌握芽变的特点。芽变的特点通常表现在以下几方面：1）多样性2）重演性3）稳定性4）局限性和多效性1、多样性芽变的表现多种多样，范围很广，即有叶、花、果、枝条等形态特征的变异，也有生长、开花习性、物候期、育种等生物学特性及生理生物、抗性等方面的变异。1）形态特征（1）植物形态①蔓性的变异：在直立的月季花中产生蔓性芽变，如从墨红中产生藤墨红的芽变，桧柏中产生匍地柏的芽变。②扭枝的变异：在园林植物中产生扭枝型的芽变为数不少，而且具有较高的观赏价值，如龙爪槐、龙爪柳、龙游梅、龙爪桑等。③垂枝型的变异：在直立型的枝条中产生垂枝型的突变。如垂柳、线柏、照水梅等。（2）色素的变异\n①叶绿素突变：在园林植物中，有的植株芽变后叶绿素突变为其他色素，从而产生新品种，如红叶李、红叶槭、红枫等。有的发生叶色嵌合体的芽变类型，即部分叶绿素发生突变，如金边黄杨、银边黄杨、金边吊花、金心海桐等品种。②花色素的突变：在大丽花、风仙花、月季中经常出现半朵花红色、半朵花白色的突变，或一朵花中部分颜色发生改变，将这种植株进行嫁接或组织培养，即可分离出不同花色的植株。（3）刺的变异：在蔷薇属的植物中，经常发现枝条上刺的变异。2）生物学特性变异（1）开花期：在许多园林植物中经常发现开花期提前或错后的变异，且这种变异与光照、温度等环境因素无关。（2）育性：有的芽变使雌蕊瓣化，能育生降低，或雌、雄蕊退化，失去可育性等。（3）抗逆性：有的芽变产生的新品种在抗旱、抗病虫等方面性能强，或出现低温开花的节能型品种及冬天不变色的常绿型品种等。通常，植物的遗传组成越复杂，无性繁殖世代越多，其产生芽变的频率就越高，芽变的表现也就越多。2、重演性芽变的重演性是指同一品种相同类型的芽变，可以在不同时期，不同单株上重复发生。其实质为基因突变的重演性。例如：叶绿素的突变像金心海桐、银边黄杨等，这些芽变，从它们发生的时间看，历史上有过，现在也有，将来还会有。从它们发生的地点看，国内、国外都出现过。因此，不能把调查中发现的芽变一律当成新的类型，应该经过分析、考证、鉴定后才能确定。3、稳定性芽变分稳定的芽变和不稳定的芽变两种。稳定的芽变是指性状发生变异以后，在生长过程中，它可以长期地保持这种变异了的性状，不论采用什么方法繁殖也能够稳定地遗传。而不稳定的芽变是指当芽变发生以后，只有在无性繁殖时能够保持，在有性繁殖时，有时不能遗传这种变异性状，仍表现出原有的类型，或芽变材料在继续生长发育过程中，变异的性状可能消失，恢复成原有类型。例如蔷薇曾经出现过无刺的芽变类型，但从无刺枝上采种繁殖，后代又都全部是有刺类型，显然这是一种不稳定的芽变。芽变的稳定性和不稳定性的实质，一个是基因突变的可逆性，另一个是与芽变的嵌合结构有关。4、局限性和多效性芽变和有性后代的变异不同。芽变一般是少数性状发生变异，而有性后代则是多数性状的变异。因此有性后代是双新遗传物质重组的结果，而芽变仅仅是原类型遗传物质的突变即少数基因的突变与染色体变异。所以这些突变能引起的变异性也是少数的、局限的。但是，也有少数芽变由于基因的一因多效或是染色体的丢失和可能几个邻近的基因同时发生了突变，从而使芽变性状有时是几个或十几个，甚至达几十个。如果是一因多效的缘故，则这些芽变的性状之间就具有一定的相关性。例如紧凑性性芽变，枝条节间短，枝条也就变得短粗，树冠也表现矮化。如果染色体丢失和几个临近基因同时发生突变，则同时发生芽变的几个性状之间就不是完全的相关关系。四）芽变的细胞学和遗传学基础1、芽变的细胞学基础1）嵌合体与芽变的的发生\n被子植物的梢端分生组织都有几个相互区分的细胞层，叫做组织发生层或组织原层，用LⅠ、LⅡ、LⅢ表示。这三个组织发生层按不同的方式进行细胞分裂，并分化衍生成特定的组织。LⅠ的细胞在分裂时与生长锥呈直角，称为垂周分裂，形成一层细胞，衍生成为表皮。LⅡ的细胞在分裂时与生长锥呈垂直或平行，既有垂周分裂，又有平周分裂，形成多层细胞，衍生为皮层的外层和孢原组织。LⅢ的细胞分裂与LⅡ相似，也形成多层细胞，衍生为皮层的内层、中柱及输导组织。在正常情况下这三层细胞具有相同的遗传物质基础，称为同质实体。芽变通常最初发生于某一组织原层的个别细胞，以后随着细胞分裂而扩大其变异部分，使层间或层内不同部分之间具有不同遗传组成的细胞，形成嵌合体的组织结构，称嵌合体。芽变通常都是以嵌合体的状态出现的。如果层间不同部分含有不同的遗传物质基础，叫做周缘嵌合体；如果层内不同部分含有不同的遗传物质基础，叫做扇形嵌合体。周缘嵌合体根据发生部分又分为内周、中周、外周和外中周、外内周、中内周六种不同类型；扇形嵌合体也分为外扇、中扇、内扇、外中扇、中内扇、外中内扇六种（见图）。嵌合体发育阶段越早，则扇形体越宽；发育阶段越晚，则扇形体越窄。嵌合体的主要类型周缘嵌合体内周中周外周扇形嵌合体外扇中扇内扇由于这些嵌合现象的不同，其芽变性状的表现就也就不同。由LⅠ层表层细胞产生的突变，可以引起与表层组织有关的变异，如茸毛和针刺的有无，以及表层细胞中色彩的变化。由LⅡ皮层发生层细胞产生的突变，可以引起皮层外层及孢原组织的变异。如皮层外层变异可引起果实皮层细胞中的色素变异，叶片、花瓣色彩突变等。孢原组织的突变可以产生胚和花粉的变异，并可以通过有性繁殖将变异遗传给后代。而LⅢ中柱发生层细胞产生突变，则可以引起皮层的内层、中柱和输导组织的变异，因此，由中柱所长出的不定芽和由深层组织长出的不定根都可以表现出变异的特征。2）芽变的转化芽变嵌合体有时因为扇形嵌合体的芽位变换和周缘嵌合体的层间取代等而产生结构的变换，从而表现不稳定性。扇形嵌合体的芽位变换是指着生于嵌合体上不同部位的芽，在长成侧枝时，各表现出不同的特征，见图5-2，位于扇形嵌合体突变部位的芽长成的枝条形成比较稳定的同质芽变体或周缘嵌合体枝；位于正常部位的芽，形成的仍为正常类型；而位于扇形嵌合体突变部位与正常部位交接处的芽，形成的枝条则为扇形嵌合体枝，但扇形的宽窄与原扇不一定相同。层间取代是指周缘嵌合体不同变异的细胞层之间发生取代变换的现象。例如一个内周层突变为4倍体的内周嵌合体（以2—2—4表示），有可能失去变异的特征，又回复到2—2—2型的原来状况；一个4—4—2型的外中周嵌合体，也可能变成4—4—4型的同质突变体。这种改变并不是发生了第二次突变，而常常是突变部分与未突变部分的生长竞争，一方排挤另一方，从而导致某一层代替了另一层，由此改变了突变性的嵌合结构形式。有时外界刺激也能造成这种情况发生。例如表现为中周或内周嵌合体的树立正常枝芽受到冻害或其他伤害而死亡，而由深层萌发出来的不定芽有可能表现为同质突变体，从而产生与原树木不同结构的变异。在三个组织发生层中，一般是LⅠ比较稳定，LⅡ与LⅢ比较活跃，因此LⅡ和LⅢ的细胞发生突弯引起的相应组织变化的可能性较大。2、芽变的遗传学基础芽变是遗传物质发生改变的结果，主要包括以下几方面：1）基因突变\n2）染色体结构变异3）染色体数目变异4）细胞质突变五）芽变选种的方法选种目标选种时期对变异的分析及时分离1、芽变选种的目标芽变选种主要是从原有优良品种中进一步发现、选择更优良的变异类型，要求在保持原品种优良性状的基础上，针对存在的主要缺点，通过选择得到改善，或获得观赏价值更好的新类型。2、芽变选种时期芽变选种工作原则上应该在植物整个生长发育过程中的各个时期进行，通过细胞观察发生芽变。但是，为了提高芽变选种的效率，除经常性的细致观赏外，还必须根据选种目标抓好最易发现芽变的有利时机，集中进行选择。例如选择花期不同的芽变，要特别注意初花时期和终花阶段；选择抗病、抗旱、抗寒类型，应在这些自然突害发生严重时期和场地中进行。3、芽变的分析和鉴定在芽变选种中，当发现一个变异后，首先要区别它是芽变还是受外界环境影响产生的仅只是表型方面的变化。常用的区别鉴定方法有：1）直接鉴定法直接检查遗传物质，包括细胞中染色体倍性、数量、结构的变异和DNA的化学测定。此方法虽可节省大量人力、物力和时间，但难度较大，需要一定的设备和技术，具有一定的局限性。2）间接鉴定法又称移植鉴定法。即将变异类型与对照通过无性繁殖（如嫁接、扦插）在相同的环境条件下，进行比较鉴定，以排除环境因素的干扰，使突变的本质显示出来。此法简单易行，但需要的时间较长，有时还需占用较大面积的土地，需要较多的人力、物力。4、芽变选种程序1）初选在栽培圃地中初步选出优良变异类型（又称初选优系），并对其进行编号，作出明显标志，填写记载表格，并单株采收果实和种子。同时选择生态环境相同的原类型作为对照，进行比较分析，筛除有充分证据证明是一般环境因素造成的单单表形变异。对变异不明显或不稳定的都要继续观察，如果芽变范围太小，不足以进行分析鉴定，可通过修剪、嫁接等措施，使变异部分迅速增大，而后再进行分析鉴定。对于变异性状十分优良，但不能证明是否为芽变的，可先将无性繁殖后代栽入移植鉴定圃再根据表现决定下一步骤。对于有充分证据肯定为芽变的，且性状优良，但是还有些性状不是十分了解，可以不经移植鉴定圃进入选种圃。对于有充分证据证明是十分优良的芽变，且没有相关劣变，可不经鉴定圃与选种圃，直接参加复选。\n对于嵌合体形式的芽变，可采取修剪、嫁接、组织培养等方法，使变异性达到纯化和稳定。2）复选包括移植鉴定圃和选种圃。移植鉴定圃的主要作用是为了深入鉴定变异性状和变异的稳定性提供依据，同时为扩大繁殖准备材料。一般为消除砧木的影响，常是把对照变异高接在同一砧木上。而选种圃的主要作用是全面精确地对芽变进行综合鉴定，以便为繁殖推广提供可靠依据。这些要求在选种初期不仅要注意突出的优变性状，且对一些数量性状微小的劣变也要加以注意。选种圃地要求均匀整齐，每圃10～20个品系，每个品系不少于10株。可用单行小区，每行5株，重复二次。以品种原型为对照，并要在圃地两端设立保护行。此外这种圃内应逐株建立档案，进行观察记载，连续进行不应少于3年。从开花的第一年起，连续3年组织鉴定、评价，对花、叶和其他重要性状进行全面观察鉴定。同时与对照植株进行比较，将鉴定结果记载入档。根据不少于3年的鉴定结构，由选种单位提出复选报告，将其中最优秀的一批定为入选品系，提交上级部门组织决选。为了了解不同品系在不同地区的适应性，应尽快在不同地点进行多点试验。3）决选在选种单位提出复选报告之后，由主管部门组织有关人员，对入选品系进行评定决选。参加决选的品系，应由选择单位提供下列完整资料和实物；（1）该品系的选择历史、评价和发展前途的综合报告。（2）该品系的选种圃内连续3年鉴定结构和有关鉴定意见。（3）该品系在不同地理环境内的生产试验结果和有关鉴定意见。（4）该品系及对照的实物。对于上述资料和实物，经审查鉴定合格后，可由选种单位予以命名，作为新品种向生产单位推广。同时，提供该品种的详细说明书。三、选择育种中观测和记载的方法1、目测法2、评分比较选择法：3、综合评估法：单一性状选有分项累进淘汰法和分次分期淘汰法综合性状选择有多次综合评比法、加权评分比较法和限值淘汰法第五讲选择育种程序育种的程序育种从选择优良单株开始到育成新品种的过程，是由一系列很细致的工作阶段所组成。其选择过程如图。各阶段的主要任务与内容分述如下：一、选择优良变异株(芽)根据育种目标和选株的性状标准，选择优良单株(芽)。收获后进行室内考种、复选，淘汰性状不良的单株(芽)，当选单株(芽)分别装袋、编号贮藏。选择以田间为主，室内为辅。二、株(芽)行试验将上年入选的单株(芽)分别种成株行(芽行)，也称系统。每隔9-19行种1行原品种作为对照。在关键时期如苗期、开花期、发病严重期、成熟前等时期进行观察鉴定，严格选优，慎重汰劣，这是系统育种的关键。入选的株(芽)行主要性状表现一致，再经室内考种进行复选，保留几个、十几个，最多几十个优良株(芽)行，其余淘汰。入选的各成为一个品系，下年参加品系比较试验。个别表现优异但尚有分离的株(芽)行可继续选择优良单株(芽)，下年仍参加株(芽)\n行试验。即采用多次单株选择法育成品种。三、品系比较试验把上年当选的优良品系种成小区进行比较试验。试验设计可采用随机区组法，重复3次，以提高试验的准确性。品系多时也可以采用顺序法排列。试验的环境条件应与大田生产条件接近，保证试验的代表性。品系比较试验一般进行两年。在第二年品系比较试验的同时，应加速繁殖种子，以便进行生产试验。根据田间观察评定和室内考种，选出较对照显著优越的品系1-2个，参加区域试验，与其他单位选育的新品共同试验评比。四、区城试验和生产试验在不同的自然区域进行区域试验，测定新品系的利用价值、适应性和适宜推广的地区，并在接近大田生产条件的较大面积上进行生产试验，对新品系进行客观的鉴定。五、品种审定与推广在区域试验和生产试验中表现优异，产量、品质和抗性及生育期等符合推广条件的新品种，可定名并报请品种审定委员会审定，审定合格并被批准后，并有计划地组织示范和推广。第六讲影响选择效果的因素总体要求是早选、选准和选好，三者相互统一，不可分割一、变异程度变异程度差异的大小影响选择效果的因素，变异程度大，选择效果好。要把握变异程度，明确选种目标性状，提高选择的准确性二、原始材料原始材料的优良程度也影响选择效果的因素，从优中选优的选择效果好，因此要从优从严，选出遗传素质优秀的个体作种用。三、选择时机要把握选择性状的最佳、最短表现时期，要多看精选，分段观察，多次选择，作到早选、适期选择，可提高选择效果。四、栽培管理条件系统育种是优中选优，选株要在保持原品种优良特点并且栽培条件较好的种子田、丰产田和生产大田中进行，土壤肥力要均匀，前茬和耕作一致，施肥和栽培管理相同，以保证选株在均匀一致的生长条件下进行，正确地鉴别优劣，选到真正的优良材料。五、观察、比较与选择次数选择单株和系统时，要多看精选，分段观察，多次选择。因为品种的不同性状是在不同的发育时期和不同的条件下表现出来的。如越冬性要在冬季苗期观察选择，生育期要在出穗、成熟期观察选择，抗倒伏、抗病性要在大风大雨之后，病害大发生时期观察选择等等。有的性状还需要观察选择几次，成熟前必须进行综合评定，在田间最后决选。六、选择的数量关于选择群体的大小和选株数量，总的原则是由多到少，由粗到精，逐步挑选优株优系。选择（系统）育种是建立在自然变异的基础上，出现可遗传变异的频率不高，而出现优良变异的机率更小，为增加选择优良变异株的可能性，供选择的群体应尽可能的大，并从中选择尽可能多的单株。一般说来，在改良品种时，选择的群体愈大，选株的数量愈多，成功的可能性也愈大。七、个人经验\n经验丰富的育种家，对作物品种的习性和性状具有敏锐的鉴别能力，常在田间选择为数不多的个别优异单株或单穗，单独繁殖比较。技能模块三杂交育种技术教学设计1.导课通过学生对园林植物枝、干、叶、花、果实等各自独特的姿态、色彩、芳香、花型、瓣型、花期等观赏价值组成要素的观察，引导学生加深对园林植物观赏性状杂交变异及其选择作用和效果的了解。（2分钟）2.应用多媒体课件教学（80分钟）3.其它教学环节：讨论：引进的优良品种为什么出现性状不整齐的现象？（8分钟）实践活动：在校内实训基地进行草本花卉植物杂交选育。教学要求使学生了解杂交育种程序，明确杂交育种是目前最有成效的育种手段；在专业技能方面能正确掌握亲本选配原则和杂种后代的不同处理方法，采用适当的杂交方式和育种程序指导育种实践。教学重点与难点重点：亲本选配原则；杂交方式；系谱法、混合法育种程序。难点：系谱法各世代工作内容。杂交育种（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）第一讲杂交育种的概念、意义和类别一、定义杂交通常指不同物种或同一物种不同小种、品种或类型间的交配。杂交产生的后代称为杂种。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。常规杂交育种(conventionalcrossbreeding)又称组合育种,是通过人工杂交,把分散于不同亲本上的优良性状组合到杂种中,对其后代进行多代培育选择,获得基因型纯合或接近纯合的新品种的育种途径。二、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:一般是指不存在杂交障碍的同一物种之内不同品种、变种或类型间的杂交。它用于提高后代生活及选育新品种。之间的杂交。远缘杂交：是指种以上类型之间的杂交。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。一般情况下，把通过生殖细胞相互融合而达到双亲基因重新组合的过程称为杂交；而把由体细胞互相融合达到基因重组的过程称为体细胞杂交。三、杂交的作用与意义\n遗传学研究的基本方法性状重组遗传物质重组基因互作产生新性状积累基因产生积加作用物种进化育种途径中主要的技术品种改良创始性途径近缘杂交的亲合力较高，杂种后代的稳定性比远缘杂交快，选育新品种的时间短，是杂交育种中最常用的方法。杂交是基因重组的过程。通过杂交可以把亲本双方控制不同性状的有利基因综合到杂种个体上，使杂种个体不仅双亲的优良性状，而且在生长势、抗逆性、生产力等方面超越其亲本，从而获得某些性状都更符合要求的新品种。杂交育种若与其他育种方法相结合，如引种、倍性育种、诱变育种等，常会取得更好的效果。四、杂交技术的应用范围种内品种间—品种改良染色体工程；中间亲缘关系探讨；遗传基本规律探讨。第二讲杂交育种计划的制定和准备工作一、制定杂交育种计划包括：育种目标的确定，亲本种源的选择，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、花粉储藏的措施，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，杂交后代的选育等。杂交育种的一般程序种质资源的调查育种目标的制定杂交亲本的选配杂交方式的确定杂交技术的应用杂种后代的选育优良杂种的鉴定品种试验和品种推广二、育种目标的确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。三、杂交亲本选配的原则一）杂交亲本选配的原则1、根据育种目标选择亲本：亲本在主要目标性状上应表现十分突出，综合性状好;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；\n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。2、杂交亲本植株的选择：性状已得到充分发育，特征典型、优良，生长健壮、无病虫害二）、配合力的基本概念配合力在遗传育种学上是指亲本与其他亲本结合时产生优良后代的能力。配合力分为一般配合力和特殊配合力。配合力的高低决定着该亲本的育种价值，大多数情况下，一般配合力强的亲本往往表现为杂种优势。但两个好的品种杂交产生的后代并非一定能产生优于亲本优势。1、一般配合力(GCA)一个被测亲本（自交系）与其他亲本（品种或一系列其它自交系）的杂交组配时所得F1的某一性状(产量或其他数量性状)表现出的平均值与试验中全部杂交组合该性状平均值的差值。一般配合力是由基因的加性效应决定的，是可以遗传的部分。即一般配合力的高低是由自交系所含的有利基因位点的多少决定的，一个自交系所含的有利基因位点越多，其一般配合力越高，否则，一般配合力越低。2、特殊配合力(SCA)是指一个亲本与另一个特定亲本杂交时其子代平均值与两亲本一般配合力的离差，则称为这两个亲本的特殊配合力。即：某一特定组合F1的理论产量=全部组合的总平均产量+双亲的GCA值。特殊配合力是由基因的非加性效应决定，即受基因间的显性、超显性和上位性效应所控制，只能在特定的组合中由双亲的等位基因间或非等位基因间的互作而反映出来，是不能遗传的部分。3、配合力的测定方法自交系的配合力不但在自交过程中逐代遗传下来，并且在杂交时也同样可以遗传给杂交种。因此，在选育自交系时，原始单株配合力要高，在组配杂交种时亲本自交系配合力要高，这样才能选育出高配合力的自交系和强优势的杂交种。1）测定配合力的时间常分为：早代测定、晚代测定和中代测定。（1）.早代测定是在自交系分离的早期世代测定自交系的配合力，早代测定的依据是一般配合力受基因加性效应控制，是可遗传的，早代配合力与晚代配合力呈正相关。但自交早代处在分离状态，性状不稳定，早代测定的结果，只能反映该组合的配合力趋势，并不能代替晚代测定。现在只在以提高一般配合力为主的、用轮回选择法改良品种群体时采用早代测定，选育自交系一般很少采用。（2）.中代测定是在自交系选育的中期世代测定自交系的配合力。此时是自交系从分离向稳定过渡的世代，系内的特性基本形成,测出的配合力比早代测定更为可靠，并且配合力的测定过程与自交系的稳定过程同步进行，当完成测定时，自交系也已稳定，即可用以繁殖、制种，缩短了育种时间。（3）.晚代测定\n是在自交系选育的后期，即代时测定自交系的配合力。此时自交系已稳定、基因型已基本纯合，所以测出的配合力是可靠的。但其缺点是一些低配合力的系不能及时淘汰，增加了工作量，并延缓了自交系选育利用的时间。2）测验种的选择测定自交系配合力所用的共同亲本称为测验种(tester)或测验亲本，配合力测定的准确性与测验种是否选择得当有关系，如用普通品种、品种间杂交种或综合杂交种作测验种，由于一般不易区分基因的显性、上位性和互作效应所导致的非加性变量的差异，其所出现的差别主要反映了基因的加性效应，适作被测系的一般配合力的测定。单交种和自交系遗传基础比较简单，基因的纯合性高，作测验种较易反映出基因的显性、上位性和互作所致的非加性效应，因而可测出被测系的特殊配合力。另外，测验种本身的配合力以及测验种与被测系间的亲缘关系也影响测交结果的准确性。当测验种本身的配合力低或与被测系的亲缘关系近时，所测配合力往往偏低；反之，其测定结果往往偏高，难以准确反映自交系的优劣。因此在测定有两种类型的被测系时，以采用中间型的测验种为好。3）测定配合力的方法常用的配合力测定方法有:（1）顶交法(top--croesmethod)是选育一个遗传基础广泛的品种群体作为测验种用来测定自交系的配合力。最初是用地方品种群体作测验种，现在一般选用综合品种群体作测验种。由于选用了广泛遗传基础的测验种，可以把它看成包含着多个纯系的基因成分，因而测出的配合力相似于该系和多个自交系测交的平均值，即一般配合力。具体的测交方法是以A群体为共同测验种，1、2、3、4、5……n个自交系为被测系。用套袋杂交方法或在隔离区中以A作父本授粉，被测系作母本去雄获得测交组合：1×A，2×A，3×A，……n×A等或相应的反交组合：A×1，A×2，A×3，……A×n等，下一代作测交组合的产量比较试验，根据产量结果计算出各被测系的一般配合力。在顶交法中采用了一个共同的测验种，因此认为各测交组合间的产量差异是由被测系的配合力不同引起的，如果一个测交组合的产量高，就表明该组合中相应的自交系的配合力高。（2）.双列杂交法也称轮交法是用一组待测自交系相互轮交，配成可能的杂交组合,进行后代测定。为了减少试验工作量，通常采用部分双列杂交法,例如有n个自交系待测，可配成n(n-1)个杂交组合(含正交和反交)，或配成1/2n(n-1)个杂交组合(只含正交)，下一代把测交组合按随机区组设计进行田间产量比较试验，取得各测交组合产量(或其他数量性状)的平均值后，计算出一般配合力和特殊配合力。轮交法的优点是能同时测定一般配合力和特殊配合力，缺点是当被测系数多时，杂交组合数过多，试验不易安排。因此，只适于育种后期阶段，在精选出少数优良自交系和骨干系时采用。以确定最优亲本系和最优杂交组合，或用于遗传研究。配合力的度量方法xi是以i自交系为亲本的各组合某性状值之和，Xj是以j自交系为亲本的各组合某性状值之和，∑x为该试验全部组合某性状值总和，p为亲本自交系的个数，ijx为以i自交系为母本以j自交系为父本所配制F1的某性状值的平均值。（3）.多系测交法多系测交法是用几个优系或骨干系作测验种与一系列被测系测交，例如用A、B、C、D四个系作测验种，分别和300份被测系测交，可配成1200\n个单交组合，下一代按顺序排列、间比法设计进行比较试验，取得各组合的平均产量，可计算出一般配合力和特殊配合力。如水稻、高梁、甘蓝型油菜和玉米等以利用雄性不育系单交种制种为主，就可选用几个优良的雄性不育系作测验种；甜菜以利用三交种为主，可选用几个优良单交种作测验种。多系测交法是一种测定配合力和选择优良杂交种相结合的方法，选出的优良杂交种可及时作为商品杂交种投入生产利用，是当前国内外许多作物育种者经常采用的一种方法。3.杂交方式的确定成对杂交又称单交（单杂交），即两个亲本一为母本一为父本配成一对杂交。两个亲本可以互为父母本，即A×B或B×A，如果认定前者为正交，则后则就是反交。当两个亲本优缺点能互补时，性状总体基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.2）复合杂交又称为复交，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。常有三交、双交等组合方式。复合杂交配合方式以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（1）三交：即（A×B）×C。例如南林场是（河北杨×毛白杨）×响叶杨的杂种。在这类杂种中，A、B两个亲本的核遗传组成在其杂交组合的F1中各占1/4，而C亲本占1/2。（2）双交：即（A×B）×（C×D）。例如（毛白杨×新疆杨）×（银白杨×灰杨）杂交。在双交杂种中，A、B、C、D的核遗传组成各占1/4。3）回交两亲本杂交得到的杂种F1，再与原亲本之一进行杂交，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。用作回交的亲本称为轮回亲本；只仅在第一次杂交时用到的亲本叫做非轮回亲本。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（1）测定F1基因型;（2）增加回交亲本的遗传成分;（3）基因型纯和度受回交亲本影响;回交育种注意事项（1）轮回亲本适应性强;（2）非轮回亲本目标性状明显;（3）回交后代加强选择;（4）回交次数3-4次;（5）数量性状的改良不用回交法.\n4）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，但比较简单易行，而且后代分离类型比较丰富，有利于选择。多父本混合授粉的特点（1）简便易行;（2）花粉来源广泛,后代变异丰富;在一次杂交中就取得遗传基础更为丰富的原始材料，或克服远缘杂交不可配性而取得杂种。（3）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园林木本植物始花年龄决定于树种的遗传特性，同时也受树木分布地的影响。始花年龄在不同树种中，甚至在不同个体中有明显差别，同时也受树木所在地条件，如土壤养分、水分条件、光照条件、温度等影响。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。1）花的构造基本类型：两性花：同一朵花中有雌蕊和雄蕊，它在杂交实要先去除雄蕊以防止自花授粉。雌雄蕊同熟;雌蕊早熟;雄蕊早熟;柱头异长;雌雄蕊不等长单性花：同一朵花中只有雄蕊或雌蕊的花，叫单性花，包括雌雄同株和雌雄异株两种。雌雄同株雌雄异株2）传粉方式（1）虫媒花（2）风媒花3）授粉特性（1）自花授粉：自花授粉有两种含义,对于有性繁殖植物,是指雌蕊接受同一花朵的花粉;对于营养繁殖的果树等作物,是指同一品种(基因型)内的相互授粉.（2）异花授粉：异花授粉亦有两种含义,对于有性繁殖植物,是指在自然状态条件下雌蕊通过接受其他花朵的花粉受精繁殖后代的植物,对于营养繁殖的果树等作物,是指不同品种(基因型)间的相互授粉,又叫异交植物.（3）常异花授粉：兼行自花和异花援粉者等称做常异花授粉作物。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。如分期播种；草本摘心可耻下场延迟花期；木本经修剪、环剥、嫁接等可提早开花。\n2）花粉的收集在杂交时可采取已散粉的花朵，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（通常在授粉前一天摘取次日将开放的花蕾），带回室内阴干或挑取花药置于培养皿内,在室温下干燥，花药开裂后，将散出的花粉收集于小瓶中。也可用蜂棒或海绵头在散粉时收集花粉。番茄等茄科植物也可使用电力震动采粉器采粉。3）花粉的贮藏花粉寿命的长短因种类不同而异，花粉贮藏原理在于尽量创造一个低温、干燥环境条件，使花粉代谢强度降低而延长花粉寿命。花粉寿命长短与植物种类及所处的环境条件有关。将收集于小瓶中的花粉贴上标签,注明品种,尽快置于盛有氯化钙或变色硅胶的干燥器内,放在低温(0-5℃)、黑暗和干燥条件下贮藏。但要注意有些植物的花粉不适宜在干燥条件下贮藏,如郁金香、君子兰等花粉贮藏的湿度不得低于40%。不同植物的花粉寿命不同。如百合花粉在0.5℃、35%相对湿度的条件下贮藏194天后仍有很高萌发率；苹果、松、雪松、银杏等的花粉在一般冰箱和干燥器中保存一年以上仍有较高的发芽率；郁金香花粉在20℃、90%相对湿度下,贮藏10天后,萌发率便由45%降至15%；萝卜花粉在自然条件下可保持3天的生活力；唐昌蒲花粉在室温下2天就失去发芽力；黄瓜花粉在自然条件下4-5小时后便丧失生活力。4）花粉生活力的测定杂交法花粉直接授粉检查结实率，需时长且易受环境如气候等影响。形态检验法培养法染色法花粉生活力的常用检验方法经长期贮藏或从外地寄来的花粉,在杂交前应先检验花粉的生活力。检验花粉生活力的常用方法有以下几种：1.形态检验法:在显微镜下观察,一般畸形、皱缩的花粉无生活力。2.化学试剂染色检验法:用过氧化氢、联苯胶和α-荼酚染色后,花粉呈蓝色、红色或紫红色者表示有生活力,不变色者无生活力。此外还可用I-KI2、中性红和氯化三苯基四氮唑染色检验。3.培养基发芽检验法:采用悬滴法将花粉以适当的密度撒播或条播在5%-15%蔗糖和1%琼脂的固体培养基上,悬盖于事先制好的保湿小室玻璃环内,在20-25℃下,经数小时至24h(因作物而异)便可开始检查花粉生活力。4.授粉花柱压片镜检:授粉后18-24h取授粉花柱压片直接在显微镜下检查花粉萌发情况。第三讲杂交技术一、大田杂交一）、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，以确保杂交工作的安全为准；去雄的花朵以选择植株的中上部和向阳的花为好；每枝保留的花朵数一般以３－５朵为宜。二）、隔离(isolation)\n隔离的目的是防止外源花粉的混入。父本和母本都需要隔离。隔离的方法有很多种,大致上可分为空间隔离、器械隔离和时间隔离三大类。器械隔离包括网室隔离,硫酸纸袋隔离等。在育种试验地里,一般用硫酸纸袋或纱网或尼龙网进行器械隔离。对于较大的花朵也可用塑料夹将花冠夹住或用细铁丝将花冠束住,也可用废纸做成比即将开花的花蕾稍大的纸筒,套住第二天将要开花的花蕾。花枝太纤细的材料,如苦瓜和凤仙等最好用网室隔离。空间隔离一般用于种子生产。时间隔离一般很少采用,因为时间隔离与花期相遇是一对矛盾。三）、去雄(emasculation)去雄是除去隔离范围的花粉来源,包括雄株、雄花和雄蕊。对于两性花,除严格自交不亲和和雄性不育材料外,在花药开裂前必须去雄,包括去除雄蕊或杀死隔离范围内的花粉。去雄时间因植物种类而异。除闭花受精植物(如菜豆和豌豆应在开花前3-5天去雄)外,一般都在开花前24-48h去雄。防止伤及雌蕊；彻底；防止污染；四）、套袋保护雌蕊；防止非计划授粉；防治昆虫及其它伤害；标记植株。五）、授粉授粉时机；授粉量；授粉次数；授粉方法。授粉　　授粉是将花粉传播到柱头上的操作过程。少量授粉可直接将正在散粉的父本雄蕊碰触母本柱头,也可用镊子挑取花粉直接涂抹到母本柱头上。人工杂交取得的杂交种子数量较少，且容易出现种子不成熟、出苗率低等问题。尽可能地在一个杂交组合内争取杂交更多的花朵，并在授粉时提供大量有生活力的花粉，采取多次授粉等措施，以获得较多的杂种材料。如果授粉量大或用专门贮备的花粉授粉,则需要授粉工具。授粉工具包括橡皮头,海绵头,毛笔,蜂棒等。在十字花科植物中,一个收集足量花粉的蜂棒可授粉100朵花左右。装在培养皿或指形管中的花粉,可用橡皮头或毛笔沾取花粉授在母本的柱头上。六）、标记为了防止收获杂交种子时发生差错,对套袋授粉的花枝必须挂牌标记。标记牌上标明父母本及其株号,授粉花数和授粉日期,以便以后核对。七）、登录除对杂交组合、花数、日期等有关杂交的情况进行挂牌标记外,还应该登记在记录本上,以供以后分析总结,同时,也可防止遗漏。八）、杂交后的管理栽培管理：杂交后要细心管理，创造良好的、有利于杂种种子发育的条件。有的花灌木要随时摘心、去蘖，以增加杂交种子的饱满度。同时注意观察记录，及时防治病虫和人为伤害。杂种种子的保护\n杂种种子的采收为防止套袋不严、脱落或破损,保证结果准确可靠,杂交后的头几天内应注意检查,以便及时采取补救措施。应及时摘袋,加强母本种株的管理,如提供良好的肥水条件,及时摘除没有杂交的花果等,保证杂交果实发育良好。对易倒伏的种株,还应该在种株旁插竹竿,将种株扎缚在竹竿上。还要注意防治病虫害、鸟害和鼠害等。对于已获得的杂种种子，在种子的加工、贮藏、播种、育苗等方法上也应特别仔细。对选出的优良杂种，为尽快形成新品种、新品系，可采取适当的繁殖方法，如组织培养法，迅速增加繁殖系数。二、室内切枝杂交适用于种子小而成熟期短的某些园林植物，如杨树、柳树、榆树、野菊等。枝条的采取和修剪;水培和管理;去雄、隔离和授粉;果实发育期管理和种子采收.杨树自然条件下种子少而且不易采集，室外杂交花期、授粉不易控制，为达到选育良种的目的，采用切枝杂交技术，便于调整花期，保证父本的纯正，为杨树全同胞家系育种奠定良好基础。一）、材料的准备1、亲本的确定及雌雄株辩别　　根据育种目的确定杂交的父母本，选择生长健壮无病虫害的优良单株作为亲本。　　同一杨树种的雌雄株比较，雌株树冠开扩，小枝多而细软；雄株树冠上侧枝较直立，小枝稀疏粗壮；雌花小而少，雄花大而多；雌花芽的解剖构造为每个花盘仅一个子房；雄花芽每个花盘可挤出一团花药。2、花芽、叶芽的确定同一杨树种花芽粗短肥大均为腋芽，芽鳞较小，剥去鳞片，露出苞片，花盘；叶芽尖长多为顶芽，部分为腋芽，芽鳞较多，剥去鳞片露出幼小叶片。3、采枝(1)采枝时间　正常年份2月中旬即可将枝条采下，进行室内水培，为了使雌花开放时有充足的花粉，可先将雄花枝采下放入室内水培3～5d后再采雌花枝入室水培；也可同时采下雌雄花枝，将雌花枝放置于阴凉处水培，3～5d后移入与雄花枝同时水培。当地出现暖冬时，可在2月上旬采下花枝移入室内水培。如果父本为异地，可提前在冬季采运贮存后与母本同时水培。(2)枝条处理在已选好的母树上，从树冠中上部剪取直径粗1.5～2cm左右，长100cm左右带有花芽的枝条，去掉徒长枝，在顶端保留一个叶芽，其余叶芽全部去掉；雄花保留全部花芽，以便于收集大量的花粉，雌花枝选发育好的花芽每枝保留3～5个，所留花芽应均匀分布在枝条中上部，每个花枝上挂一个标牌，注明树种，采条时间，雌花枝还应记录保留花芽数。4、其它工具的准备选塑料桶或2000ml的广口瓶作为水培器皿；修枝剪、毛笔、10cm×10cm的纸袋数个、尖头镊子、放大镜、培养皿数个、滤纸数张、标签等。二）、室内切枝杂交1、水培管理\n将初步修整好的枝条，在水中将基部剪成斜口(防止空气进入导管，阻碍水分上升)，增大枝条的吸水面积，然后插入装有清水的广口瓶中水培。初春室内温度低，每两天换一次水，后期温度上升，可一天换一次水，换水时冲洗枝条切口，以免其分泌的粘液影响水分吸收；如果枝条下端切口已变色甚至腐烂，应在换水时于水中剪去一小段，广口瓶也要清洗干净。2、隔离为了保证父本的纯正，应在开花前进行隔离，可把不同杂交组合的枝条培养在不同的房间，或在雌花序上套纸袋隔离。3、花粉的采集待雄花序下端有少量的小花成熟散粉时，可将干净白纸铺于广口瓶下，让花粉散落于上，整个雄花序全部成熟散粉时，将花序采下，放于土样筛中，土样筛用于去除花序上的苞片等杂物，以防混在花粉中，每天用手轻轻抖动花序，2～3d后，用干净的白纸或亚硫酸纸将收集的花粉包起，放于干燥器中，5℃左右低温保存。4、授粉当雌花柱头呈晶莹透亮且有分泌汁液时，开始授粉。一般每天上午用毛笔粘少量花粉轻轻抖动洒在柱头上，授粉时毛笔不能触及蛀头，授粉量不易过多，用放大镜观察授粉后的柱头上均匀密布花粉即可。同一雌花序各部分都要授到花粉。由于雌花序各小花开放不一致，因此要连续授粉2～3d。5、授粉后的管理授粉后约3～5d柱头开始枯萎，子房渐渐膨大进入果实发育期(如有套袋，即可除去)，正常的温度条件下(白天15～25℃)从授粉到成熟一般需30～50d。授粉后一天换一次水，此时室温逐渐上升，室内要保持通风，温度控制在22℃以内，湿度初期不低于80%，后期不低于50%；枝条顶端叶芽待展叶后留1～2片叶子，去掉生长点，保留其蒸腾拉力，又不过多消耗养分，如有病虫害，应及时去除。三）、采种一般4月下旬果实开始由绿变黄时，在果序外套上小纸袋，防止果实成熟后带绒毛的种子飞散，待蒴果全部张开后取下装有种子的纸袋，用尖头镊子取出种子，按杂交组合分别放置。第四讲杂交后代的选育一、杂交后代的选育一二年生草花的选育：一般杂交后往往第一代即发生分离，因而第一代即可进行单株选择；如果选出符合要求的优良单株能够进行无性繁殖的，就建立无性系，不能进行无性繁殖的，可选择出几株优良单株，在它们之间进行授粉杂交，再从中选出优良单株。对于多年生植物，尤其是木本植物的选育：因优良性状需经较长的生长期才能逐步表现，应慎重淘汰，所以要经3-5所的观察，再作出抉择；营养繁殖植物材料的选育：杂交后代的优良变异可经无性繁殖，培育成优良的无性系推广。（一）杂种的培育　　杂种的培育应遵循下列原则:　　根据不同的作物和不同的生长季节的需要,提供杂种生长所需的条件,使杂种能够正常发育,以供选择;培育条件均匀一致,减少由于环境对杂种植株的影响而产生的差异,以便正确选择;创造使目标性状的遗传差异能充分表现的培育条件。作为杂种后代的培育条件,\n则不一定与生产性栽培的条件完全一致。如抗病育种中要有意识地创造发病条件。（二）杂种的选择杂种后代选择常用的方法有：系谱法(pedigreemethod)、混合法和单子传代法　　杂种后代选择——混合—单株选择法前期进行混合选择,最后实行一次单株选择。这种方法叫做改良混合选择法(derivedbulkselection)。这种方法适合于株行距比较小的自花授粉植物。从F1开始分组合(甚至不分组合)混合播种,一直到F4或F5。一种植物的一个育种计划(项目)最好能有5000株以上。株行距较大(30cm以上)的植物也应有3000株左右。在F4或F5代以前只针对质量性状和遗传力大的性状进行混合选择。有时甚至在此之前不进行选择。到F4或F5进行一次单株选择。入选的株数为200-500株,尽可能包括各种类型。F5或F6按株系种植,每小区30-50株,随机区组设计,2-3次重复。对质量性状和数量性状都进行选择。人选少数优良株系(约5%),升级鉴定。改良混合选择法的理论依据自花授粉植物经过4-5代繁殖后,群体内大多数个体的基因型已接近纯合。在分离世代保持较大的群体,可保证各种重组基因型都有表现的机会。　　改良混合选择法的优点①优良基因型被丢失的可能性小;②方法简便易行;③用于自花授粉植物的选择效果不亚于系谱法;④可以利用自然选择的作用,使对生物本身有利的性状得到改良;⑤有可能获得育种目标以外的优良类型。　改良混合选择法的缺点①与自然选择方向不一致的优良性状难以积累改良;②高代群体大,增加了选择工作量,因为许多不良类型均保留到了高世代;③占地比较多;④无法考证人选系统的历史、亲缘关系。杂种后代选择——单子传代法法(singleseeddescentmethod)简写成SSD单子传代法是混合选择法的一种变通形式。适用于自花授粉植物。W.D.Vicente(1975)报道:番茄用SSD法的效果优于系谱法(表2)。其选择程序如下:从F2开始,每代都保持同样规模的群体。一般为200-400株。单株采种。每代从每一单株上收获的种子中,选一粒非常健康饱满的种子播种下一代,保证下一代仍有同样的株数。各代均不进行选择。繁殖到遗传性状稳定不再分离的世代为止(一般为4-5代)。再从每一单株上多收获一些种子,按株系播种,构成200-400个株系。进行株系间的比较选择。一次选出符合育种目标要求,性状整齐一致的品系,进行品种比较试验、区域试验和生产试验。表2.番茄单子传代法与系谱法育成品系的产量比较单位:kg组合世代系谱法平均产量单子传代法平均产量优于系谱法(%)1F770.874.24.82F846.262.735.7SSD法与混合选择法相比的优点有:①约束F3至F5(F2-F4进行单子传代时)代群体大小不超过F2,而且群体不大,可以节约土地和人力,适于株行距大的植物和在保护地内加代繁殖选择。\n②在栽培条件和措施都有保障的情况下,可保证每个F2个体都有同样的机会繁殖后代,F2有多少单株,F5仍有多少单株,而混合选择法则不能办到。因此,近年来多采用SSD法。亚洲蔬菜研究发展中心在番茄育种中广泛采用SSD法进行番茄的抗热和抗青枯病育种取得了显著成果。SSD法的缺点①当目标性状为多基因控制的性状,而F2的群体又较小时,有些优良基因型可能从已出现的杂合体后代中分离出来,但由于每个个体只繁殖一个后代,上述基因型被分离出来的机会少。　　②同混合选择法一样无法考证亲缘关系,缺乏多代表现的系谱考证资料。因而对株系的取舍难以精确地判断。③由于影响植物生长发育的因素很多,难以保证每一粒种子播种后都能萌发、正常地生长发育直至结出种子。因此,F2以200-400粒种子单子传下去,到F5一般都难以保证仍有200-400个株系供选择,从而有可能导致优良基因型的丢失。杂种后代的选择方法还有多种。在选择育种中介绍的选择方法几乎都能用。究竟采用哪种方法可根据植物种类、繁殖习性、种植密度、育种目标和F2的分离情况灵活掌握。当F2分离很大时,最好用系谱法;分离小时,用单子传代法也可取得较好的选育效果。对异花授粉植物,不宜采用系谱法,不宜连续多代自交。可以采用母系选择法或单株选择和混合选择交叉进行。二、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。三、优良杂种的鉴定通过杂交取得杂种，是杂交育种的开始，而不是结束。杂种要经过培育、鉴定、选择，最后才能实现杂交育种的目的。形态学分析细胞学鉴定生理指标的测定DNA鉴定作业1、简述杂交亲本选配的一般原则.2、有性杂交育种中,系谱法、混合法和单子传代法各有什么优缺点?3、参看现有资料,以十大名花为例,说明杂交育种的主要成就.技能模块四远缘杂交育种和杂种优势的利用技术教学内容（2学时）第一讲远缘杂交育种第二讲杂种优势的利用教学设计1.导课（2分钟）\n在我们人群不同个体间，如果一个人能够与大多数同事进行良好的沟通与合作，我们称之为一般配合力强；如果他虽有较强的专业能力，但与他人难以相处，我们称之为一般配合力差。一般配合力差的，也可能有较强的特殊配合力，如有的人虽然与大多数人难以相处，但与特定的人合作却发挥得很好。如果一般配合力和特殊配合力均较差，那么可以说这个人就没有多大的使用价值。以此为例引导学生加深对配合力的考察是园林植物杂交育种及其杂交一代优势利用选择亲本的关键环节之一的了解。2.应用多媒体课件教学（80分钟）3.其它教学环节：讨论：引进的优良品种自留种后为什么出现性状不整齐的现象？（8分钟）实践活动：在校内实训基地进行草本花卉植物自交系选育和杂交一代配组实验。教学要求使学生了解远缘杂交育种，明确杂种优势的遗传学原理，杂种优势的概念及其利用价值，在专业技能方面能正确掌握杂种优势育种的技术环节，杂种种子的生产程序，熟悉杂种优势测定方法。教学重点与难点重点：杂种优势测定方法；杂种优势育种的技术环节。难点：配合力的配组与测定。第一讲远缘杂交育种一、远缘杂交概念与意义一）、远缘杂交的概念远缘杂交是指不同种、属间或亲缘关系更远的植物类型间杂交，也包括栽培植物与野生植物间的杂交。多数学者认为有性生殖隔离的类型之间的杂交属于远缘杂交。种内亚种间或不同类型间的杂交，则可称为亚远缘杂交。二）远缘杂交的意义(或重要作用)1、提高植物抗逆、抗病性由于长期自然选择的结果，野生种往往具有栽培种所欠缺的优异种质资源，通过远缘杂交可以引入有利基因。如现代月季与东北月季杂交提高抗寒性，栽培牡丹与黄牡丹杂交提高抗病性。2、改变现有品种性状，提高和改进品质3、创造植物新类型远缘杂交在一定程度上就能够打破物种之间的界限，促使不同物种的基因交流，从而形成新物种。现已查明：很多物种都是通过天然的远缘杂交和染体加倍演化而来的，如普通小麦、陆地棉、普通烟草、甘蔗等。4、创造雄性不育的新类型。5、诱导孤雌生殖6、利用杂种优势如二球悬铃木(多球悬铃木×一球悬铃木)，是长江流域主要的行道树。二、远缘杂交的特点一）远缘杂交的特点1、具有杂交不亲和，即交配不易成功；2、杂种生活力弱，易夭亡，即使长成植株，结实率低甚至不育；3、杂种后代剧烈分离。二）、杂交不亲和原因及其克服方法1、概念：远缘杂交时，常表现不能结籽或结籽不正常(种子极少或只有瘪籽等)的现象称为杂交不亲和性(cross-incompatibility)。2、原因①表面原因：花期不遇，花粉暴裂、不萌发、花粉管不进入胚囊，双受精不完全。实质原因：(物种间存在生殖隔离和遗传差异)是②生理上差异；③遗传上差异。3、克服方法(1)注意选配亲本\n除遵循一般原则外，还要考虑到不亲和性，正反交往往亲和性不同。实践证明：在种属间杂交的范围内，采用染色体数较多或染色体倍数性高的种植母本较易杂交成功、用栽培种作母本。(2)选用媒介种利用亲缘关系与两亲本较近的第三个种植桥梁，这个“桥梁种”起了有性媒介植用。(3)重复授粉法：利用雌蕊发育程度和生理状况的差异，多次授粉，促进结籽。(4)混合授粉(5)柱头移植或花柱头截短法柱头移植：父本花粉授在同种植物柱头上，然后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柱上；或先进行异种柱头嫁接，待1-2天愈合后授粉。花柱截短：将母本花柱切除或剪短，直接授上父本花粉；或将花粉的悬浮液注入子房(人工授粉)，不需花柱直接胚珠授精(对蒴果型的子房较方便)。(6)理化因素刺激射线处理：比如γ射线照花粉再授粉。化学处理：喷GA、萘乙酸、硼酸、吲哚乙酸等。如梅花GA50-100mg/L处理柱头，结实率高3-10倍。又如中棉×陆地棉杂交，用萘乙酸滴入苞叶内结铃率、种子数多。(7)试管授精与雌蕊培养试管受精：从母本花中取出胚珠，置于试管中培养和人工授精，已在烟草属、石竹属、芸苔属等植物远缘杂交中获得成功。雌蕊培养：为避免受精后子房早期脱落，也可在母本未开裂前取出雌蕊接种在培养基上培养。三）、杂种的夭亡、不育及克服方法概念：杂种夭亡指受精成功以后，杂种幼胚、种子、幼苗或植株在发育过程中死亡。杂种不育性指远缘杂种不能长成正常植株的现象。远缘杂种不育性的主要表现:①受精后的幼胚不发育，发育不正常或中途停止；②杂种幼胚、胚乳和子房组织之间缺乏协调性，特别是胚乳发育不正常，影响胚的正常发育，致使杂种胚部分或全部坏死；③虽能得到包含杂种胚的种子，但种子不能发育，或虽能发芽，但在苗期或成株前夭亡。1、造成种胚夭亡、不育的主要原因①由于两亲的遗传差异大，引起受精过程不正常和幼胚细胞分裂的高度不规则，因而使胚胎发育中途停顿死亡。②由于小苗在生理上的不协调，因而影响了杂种的成苗、成株。例如，梨与苹果的杂种，种子发芽后正常，但不久根渐渐坏死并整株死亡。这是由于苹果和梨叶片中所含的酚类物质不同，杂种苗中含有梨叶的绿原酸、异绿原酸和熊果甙配糖物与苹果叶的根皮甙配糖物等所有酚类物质，互相起毒害植用，因而引起杂种苗的死亡。③胚及母体组织(珠心、珠被)间的生理代谢失调或发育不良，也会导致胚乳发育不良及杂种幼胚死亡。如果没有胚乳或胚乳发育不全，胚便会中途停止发育或解体。2、杂种的夭亡、不育及克服方法可根据产生不育的不同原因，分别采用下列方法:①胚的离体培养当受精卵只发育成胚而无胚乳，或胚与胚乳的发育不适应时，可用胚培养技术获得杂种苗。这在许多植物的远缘杂交中得到应用。方法是将授粉十几天(或更长)的幼胚，在无菌条件下，接种在适宜的培养基上培养成幼苗，生根后再移人土壤。麦类一般在授粉后10-16天剥取幼胚进行培养，张启翔(1992)将授粉后66d的北京玉蝶梅x山桃的属间杂种幼胚在培养基上培养成苗。②染色体加倍当双亲染色体不同源或同源性小时，杂种一代常因染色体不能配对导致不育。在这种情况下，可通过秋水仙碱加倍，合成双二倍体便可恢复其育性。\n③回交远缘杂种不育往往表现为雄配子败育，而雌配子中有少数比较正常。因此，可采用亲本之一的正常花粉对杂种的雌配子授粉，可得到少量回交杂种种子。④延长杂种生育期⑤改善发芽和生长条件远缘杂种由于生理不协调引起的生长不正常，在某些情况下可通过改善生长条件，恢复正常生长。例如，育苗移栽，当远缘杂交种子种皮过厚时，可刺破种子以利幼胚吸水和促进呼吸。如果种子瘪小，可用经过消毒的腐殖质含量高的营养土在温室内盆栽，为种子发芽创造良好的条件。⑥嫁接幼苗出土后如果发现由于根系发育不良而引起的天亡，可将杂种幼苗嫁接在母本幼苗上，使杂种正常生长发育。三、杂种后代的分离与选择(一)远缘杂种的分离的特点1、分离强烈、复杂远缘杂交的后代比种内杂交具有更为复杂的分离现象。根据目前有关的试验报道，远缘杂种后代的分离大致可以归纳为如下几个类型：综合性状类型、亲本性状类型、新物种类型。远缘杂种的分离现象极为复杂，目前对分离规律性很不了解。因此，深人研究远缘杂交的遗传机制，将对控制远缘杂种分离，以及对远缘杂种的选择、培育等具有重要的实践意义。2、分离世代长、稳定慢远缘杂种的分离很不规律，有的从第一代开始分离，有的到第3-4代才开始分离，分离现象往往延续到7-8代甚至更多，稳定慢。3、中间类型不易稳定，有向亲本类型分化的趋势。(二)远缘杂种后代分离的控制与稳定为控制分离、加速稳定，常采用以下方法：1、F1的染色体加倍：杂种一代是双单倍体，加倍后形成纯合的双二倍体，除能克服不实外，还能减少分离，加快杂种后代的稳定。2、回交：进行一次或数次回交，可使杂种的某一亲本(轮回亲本)同源的、能互相正常配对的染色体数目逐渐增加，同时使异源的、不能配对的染色体逐渐减少，然后自交分离，就能使杂种较快稳定下来。3、诱导杂种产生单倍体植株：F1的花粉虽然大多是不育的，但有少数是有生活力的。因此，将杂种花粉培养成单倍体，经加倍获得稳定的纯合二倍体成为稳定个体。4、诱导染色体易位诱导双亲的染色体发生易位，把仅仅带有目标性状的染色体节段转移给栽培品种，这样即可获得具有野生种有利性状的品种新类型。(三)远缘杂种的选择和培育对于无性繁殖的植物而言，无论在哪一代出现理想的染色体优良个体，即可通过无性繁殖的方法繁殖杂种后代。然而对于有性繁殖的植物必须根据育种目标对后代进行严格的选择，才能获得符合育种目标的新类型或新品种。根据远缘杂种的若干特点，在进行选择时，必须注意如下几个原则:1、扩大杂种早代的群体数量远缘杂种由于亲本的亲缘关系较远，分离更为广泛，生长有大量的不良株、畸形株，有的中途夭亡，而且不育株多。就一般而言，杂种早代群体中具有优良的新性状的组合比例不会很多，而且常伴随一些不利的野生性状。因此，必须尽可能提供较大的群体，以增加更多的选择机会。2、增加杂种的繁殖世代，早代宜宽远缘杂种往往分离世代甚长，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分离，因此，一般不宜过早淘汰。但是对那些经过鉴定，证明不是远缘杂种而是无融合生殖的后代，应及时淘汰。\n3、再杂交或回交选择对于杂种一代，除了一些比较优良类型可直接利用外，还可以进行杂种单株间的再杂交或回交，并对以后的世代继续进行选择。特别是在利用野生资源植杂交亲本时，野生亲本往往带来一些不良性状。因此，通常将F1与某一栽培亲本回交，以加强某一特殊性状，并除去野生亲本伴随而来的一些不良性状，以达到品种改良的目的。4、灵活应用选择方法早代群体大、育性低，一般采用混选法。但在性状出现明显分离后，应选单株。此外，应将培育与选择相结合。例如，给以杂种充足的营养和优越的生育条件。特别是与多倍体、单倍体育种等手段结合起来，将有助于杂种优良性状的充分体现，加速杂种性状的稳定，缩短杂交育种的周期。第二讲杂种优势的利用一、杂种优势的概念与分类一）、杂种优势的概念杂种优势是指两个遗传性不同的亲本杂交产生的杂种一代（F1），在生长势、繁殖力、抗逆性、品质、产量等方面，优于其双亲的现象（也叫杂交优势）。杂种优势又分为狭义的杂种优势广义的杂种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1、杂种优势的形式在育种中，杂种优势的形式主要表现在产量、生长势、抗逆性、繁殖力等方面。通常把杂种优势分为如下几种类型。1)生长势和营养体杂种营养器官的发育较强，也就是根、茎、叶等营养器官生长势超过双亲。表现为株型优势。2）抗逆性和适应性杂种具有较强的适应能力，在抗逆性、抗病虫害等能力方面超过双亲。抗病性（显性基因）3）生理功能方面光合能力有效光合期延长光合面积增加营养吸收能力等4）产量和产量因素方面杂种繁殖器官发育较强，如结实率高、种子、果实产量高等。表现为生殖优势。5）品质方面有效成分提高整齐度（一致性）亲本品质改造6）生化表现方面线粒体互补与叶绿体互补同功酶出现互补带、显性带、杂合带2、杂种优势的方向\n正向优势和负向优势。3、观赏植物的杂种优势观赏特性优良；抗逆性强；整齐一致。4、杂种优势利用的特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在杂种一代；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。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（重要性状基本上不再分离）；优势育种则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”。4.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）、影响一代杂种利用价值的因素1、F1实用价值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;2、生产杂种种子的成本：去雄和授粉所需劳力。二、杂种优势的遗传理论一）、显性假说（显性基因互补假说）显性假说认为杂合的等位基因间是显隐性关系，非等位基因间也是显性基因的互补或累加关系。一般有利的性状多是由显性基因控制，就一对杂合等位基因讲，只能表现出完全显性和部分显性效应，而不能出现超亲优势，超亲优势只能由双亲显性基因的累加效应而产生。即杂种F1集中了控制双亲有利性状的显性基因，由于双亲显性基因的互补作用，从而使显性基因位点增加，杂交种就能发挥出超过亲本的强大生长势。显性等位基因越多，杂种优势就越高。如两个具有不同基因型的亲本自交系杂交AABBccddXaabbCCDD,其F1的基因型为AaBbCcDd,假设纯合的等位基因A对某一数量性状的贡献为12,B的贡献为10,C的贡献为8,D的贡献为6,相应的隐性等位基因的贡献分别为6,5,4,3,则亲本AABBcedd的该性状值为12+10+4+3=29,另一亲本aabbCCDD的值为6+5+8+6=25,F1该性状的表现,要根据基因的效应（没有显性、部分显性和显性）而定.基因间无显性效应时\n则杂合的等位基因Aa,Bb,Cc,Dd的贡献值都等于相应的等位显性基因和隐性基因的平均值,即F1:AaBbccDd=1/2(12+6+10+5+8+4+6+3)=27,恰恰是双亲的平均值,没有杂种优势。基因间具有部分显性效应,则F1性状的值大于中亲值偏向高值亲本,表现出部分杂种优势,即AaBbCcDd>1/2(12+6+10+5+8+4+6+3),即>27.基因间具有完全显性效应时,则Aa=AA=12,Bb=BB=10,Cc=CC=8,Dd=DD=6,因此,杂种F1AaBbccDd=12+10+8+6=36,由于双亲的显性基因的互补作用而表现出超亲杂种优势.二）、超显性假说（等位基因异质结合假说）超显性假说认为杂种优势的强弱取决于等位基因间和非等位基因间的互作效应。亲杂交的F1的异质性（杂合性）本身就是产生杂种优势的原因。一对杂合性的等位基因，不是显隐性关系，而是各自产生效应并互作，这种效应可能是由于等位基因各有本身的功能，可以分化为不同结构和多种形式的生理功能，如分别控制不同的酶和不同的代谢过程，产生不同的产物，从而使杂合体同时产生双亲的功能。由于这种复杂的互作效应才可能超过纯合基因型的效应。因此产生超亲优势。如果再考虑到非等位基因间的互作，即上位性效应，这样，出现超亲优势的可能性就更大。按照这一假说，杂合等位基因的贡献可能大于纯合显性基因和纯合隐性基因的贡献，即Aa>AA或aa,Bb>BB或bb，所以称为超显性假说，又称等位基因异质结合假说(hypothesisofallelicheterozygosity)。三）、对两种假说的评论显性假说和超显性假说都有大量的实验依据，都在一定程度上解释了杂种优势产生的原理。两种假说的共同点是都承认杂种优势的产生是来源于杂交种F1等位基因和非等位基因间的互作；都认为互作效应的大小和方向是不相同的，从而表现出正向或负向的中亲优势或超亲优势。但认为基因互作的方式是不同的。由此可见，两种假说是互相补充的，而不是对立的。两种假说都忽视了细胞质基因和核质互作对杂种优势的作用。而叶绿体遗传、细胞质雄性不育性遗传以及某些性状表现的正反交差异等事例，都证实了细胞质和核质互作的效应，显然是两种假说的不足之处。附：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基本原则。三、杂种优势测定方法为了便于研究和利用杂种优势，需要对杂种优势的大小进行测定，常用的方法有：一）、平均优势法以杂种一代与双亲的平均值作比较。又称为中亲优势或相对优势。多在杂种优势理论研究平均优势（%）=×100%中亲优势（%）=(F1-MP)/MP×100MP=（P1+P2）/2当平均优势等于零时，即F1等于双亲平均值，则杂种优势等于零；当平均优势大于零时，即F1大于双亲平均值，则杂种优势为正向优势；当平均优势小于零时，即F1小于双亲平均值，则杂种优势为负向优势，这种负向优势又称为杂种劣势。二）、超亲优势法\n杂种一代同两亲本中较好的一个亲本作比较。超亲优势（%）=×100%超亲优势(%)＝(F1-HP)/HP×100负向超亲优势(%)＝(F1-LP)/LP×100三）、对照优势法杂种一代同对照品种或较好的推广品种比较。又称为超标优势，多在育种过程品比应用对照优势（%）=×100%超标优势(%)＝(F1-CK)/CK×100要使杂种优势应用于栽培生产，不仅杂种一代要比其亲本优势，更重要的是必须优于当地推广的优良品种，才能为生产上所采用，因此，对照优势法更具有实践意义。四）、杂种优势指数杂种优势指数(％)＝F1/MP×100四、选育一代杂种的一般程序主要技术环节：提高亲本基因型的纯和性；选择杂交亲本和选配杂交组合；提高制种效率，降低种子生产成本。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。因此对于自花授粉植物可利用品种间杂种一代，因为自花授粉植物一个品种近于一个自交系，而异花授粉直接选育杂种一代工作则应从选育自交系开始。选育优良自交系的程序如下：1、选择优良品种或杂交种作为育成优良自交系的基础材料由于从不是很优良的品种内获得的自交系大多是不合适的，因此为了增加成功的机会和节约人力、物力和时间，应该选用优良的品种或杂交种作为分离自交系的基础材料。该材料最好能在品种比较试验和已初步进行品种间配合力测定的基础上进行，这样可把工作重点集中在几个有希望的品种内。一般选择作为育成自交系基础材料的品种或杂交种数量不要超过20个。2、选择优良的单株进行自交在选定的优良品种或杂交种内再选择优良单株进行自交。一般每个品种或杂交种选数株或数十株进行自交。对于品种应多选一些植株自交，而每一自交株的后代可种植相对较少的株数；对于杂交种则可相对少选一些单株自交，但每一自交株的后代则应种植较多的株数。对于株间整齐一致的品种可相对少选一些单株自交，对于株间一致性较差的品种应该针对各种有价值的类型每类都选育一些有代表性的植株。3、逐代系间淘汰选择和选择优良植株自交根据育种目标逐渐淘汰不良的自交系，但随着自交系数目的减少则应增加每一个自交系的种植株数。自交一般进行4～6代，直到获得纯度高、性状稳定、生活力不再明显衰退的自交系为止，以后可按自交系为单位，分别在各分离区播种繁殖，任其系内自由授粉，但需防止系间授粉或外来花粉影响。二）、进行配合力测验\n目的是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，自交系优良的亲本一般杂种一代表现也比较好，但自交系表现较差的亲本有时也可得到表现较好的杂种一代。因此必须对上述过程中初选出来的自交系，还需测定其一般配合力和特殊配合力大小，以便根据它们的配合力，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亲本组合。三）、杂种品种的亲本选配原则与杂种品种的类型（ 一）、杂种品种的亲本选配原则1、配合力高2、亲缘关系相对较远地理远缘血缘较远类型和性状差异较大3、综合性状良好，双亲间性状互补4、亲本自身产量高，花期相近，易于授粉（二）、杂种品种的类型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。根据配制杂种一代所用亲本配组方式可分为顶交种、单交种、双交种和三交种。1、顶交种品种与自交系间的杂种品种2、单交种：即用两个自交系配成的杂种一代。单交种优点为杂种优势强，株间一致性强，制种手续较简单。缺点是种子生产成本高，有时对环境条件的适应力较弱，在生产单交种时，每年需三个隔离区，即两个自交系繁殖区，一个单交区。3、双交种即用四个自交系先配成两个单交种，再由两个单交种配成用于生产的杂种一代。双交种的优点是可使亲本自交系的用种量显著节省，杂种种子的产量显著提高，从而降低制种成本。同时双交种的遗传组合不像单交种那样纯，适应性强。缺点是制作程序比较复杂，杂种的一致性不如单交种。4、三交种即用两个自交系杂交作母本，与第三个自交系杂交产生杂种一代的方式。三交种具有生活力强、产量高的优点，只是性状整齐性略低于单交种，与双交种接受。此外，由于母本是单交种，种子的产量大，质量比较好。但三交种要求父本自交系的花粉量要大。制种时因为有自交系参与，种子成本较高，但比单交种成本低。在生产三交种时，每年需保持5个隔离区，即3个自交繁殖区、一个单交区和一个三交区，最少需要3个隔离区。五）、品种比较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较试验、生产试验和多点试验。除观察观赏性状外，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，在品种比较试验的同时进行生产试验。六）、杂种种子的生产（一）、主要内容\n保持亲本高度纯和的自交系；获得具有优势的杂种。应本着获得杂交率高的杂种种子和降低成本的原则，根据各种不同植物开花授粉习性，适用适当的制种枝术。（二）、杂种优势利用的主要制种技术1、人工去雄授粉配制杂种较费工，因而采用人工去雄配制杂的作物应具备以下3个条件：a、花器较大，易于人工去雄；b、人工杂交一朵花能得到数量较多的种子；c、种植杂交种时，用种量较小。2、利用理化因素杀雄制种由于雄性器官对理化因素反应的敏感性不同，用理化因素处理后，能有选择地杀死雄性器官而不影响雌性器官，以代替去雄。它适应于花器小，人工去雄困难的作物，如水稻、小麦等。A、化学杀雄：选用某种化学药剂，在植株生长发育的一定时期喷洒于母本，直接杀伤或抑制雄性器官，造成生理不育，以达到去雄的目的。如Sc2053、乙烯利、二氯丙酸等。良好化学杀雄剂须具备以下条件：(1)植株的副作用小，处理后不会引起植株畸变或遗传性变异；(2)喷施药剂的适宜期要长，杀雄彻底、稳定、重演性好；(3)药源广泛，价格低廉，使用方便；(4)对人、畜无害，不污染环境。方法：将父母本相间种植，在适宜时期在母本上喷施最佳浓度和剂量的杀雄剂，使隔离区(制种区)内自由授粉，成熟后在母本行上收获种子。B、物理杀雄根据性细胞在形成过程中对外界条件反应敏感性不同的特点，利用控制物理因素(如温度、水分、光照等)可诱导雄性不育。赵明等(1985)利用田间搭塑料简棚控制温度和CO2浓度，诱导小麦雄性不育，不育度可达100%；进行人工辅助授粉，异交结实率可达90%-95%以上。试验还发现，诱导雄性不育的效果，常因品种而异。另外，由于这种方法受环境条件制约，要真正用于生产，还有待进一步探索研究。3、利用苗期标志性状的制种法该法利用双亲和F1杂种苗期所表现的某些植物学性状的差异，在苗期可以比较准确地鉴别出杂种苗或亲本苗，这种容易目测的性状称为“标志性状”。标志性状应具备两个条件：（1）必须在苗斯就表现明显差异，而且容易目测识别。（2）这个性状必须具有稳定的遗传性。利用苗期标志性状的制种法，就是选用苗期有隐性性状的品系作母本（如月季的扁刺）与具有相对的显性性状的品系作父本（如新疆蔷薇的弯钩刺）进行杂交，在杂种幼苗中淘汰具有隐性性状的假杂种苗，该法优点是亲本繁殖和杂交制作简单易行，制种成本低，能在较短的时间内生产大量的杂种一代。缺点是间苗、定苗工作复杂，需掌握苗期标志性状，熟练间苗、定苗技术。4、利用雌雄株系制种选育雌株系作为母本生产杂种种子该法因免去去雄工作从而可降低制作成本。例如：石刁柏为雌、雄异株，一般雄株产量高，则在选育杂种一代时全部保留雄杂种一代有利。该法若与单倍体育种法相结合，可获得基因型性状很一致的杂种一代。\n5、利用雄性不育系制种法在两性花植物中，利用可遗传的雄性器官已经退化成丧功能的纯系母本，在隔离区内与相应父本按一定比例间隔种植。在不育系上采收杂种种子。目前，花卉中存在雄性不育的植物有百日草、矮牵牛、金鱼草等。雄性不育系的选育首先需要获得雄性不育植株，原始雄性不育植株可通过从自然群体中或自交后代中选出，也可用远缘杂交等方法获得。由于雄性不育材料有核型和核质互作型两种类型，因此在制种上有一定区别。对于核质互作型植物材料，在获得原始雄性不育植株后，一般采用成对单株测交及连续回交法获得保持系。即把不育株作母本，用本品种或其他品种的可育单株作父本，配制一系列成对杂交，同时将各父本单株自交。下一世代观测各组合的育性表现，如果有的组合的后代全为不育植株，则该父本即为保持系。如果保持系原已纯化，则只需5～6代后即可获得性状相同的不育系和相应的保持系。如果保持系还未纯化，需一方面对其进行自交，另一方面连续用它对不育材料进行回交，大约6～8代后可获得相应的不育系和保持系。如果不育材料中存在多对不育基因，需选择不育株所占百分比较高的组合，取其中的不育植株作母本，与该组合父本的自交后代继续回交筛选。测交和回交世代的组合数不能太少，各回交组合和父本自交种子要分别单收并编号。这样连续多代鉴定、选择、回交、自交，有可能选出稳定的不育系和保持系。如果测交、回交方法仍然无法获得保持系，则应采用人工合成保持系的方法，即用不育株作母本，有几个优良可育材料作父本进行杂交，并将父本进行自交。N（MsMs）N（Msms）不育株(♀)S（msms）A×B(♂)N（msms）S（MsMs）S（Msms）↓后代育性有三种可能全不育全可育分离（1可育：1不育）将每一个杂交组合及父本自交花编号挂牌；收获各个杂交种子和自交种子，单脱、单贮；第二年观察杂交和自交后代的育性。其中全部是不育株F1组合的父本，必定是N(msms)，则该组合的F1是不育系，而该组合的父本是保持系。第二代选择没有育性分离的杂种一代作父本，以原父本为母本去雄进行反回交。母本原父本[N（MsMs）、N（Msms）、S（MsMs）、S（Msms）]B×C[S（Msms）]第二代没有育性分离的杂种一代父本分离可育D1[N（Msms）]、D2[N（MsMs）]、D3[N（msms）]、D4[S（MsMs）]、D5[S（Msms）]和不育D6[S（msms）]第三代在反回后代中选出4～5株作父本，用不育株作母本进行测交，父本同时自交S（msms）A×D1[N（Msms）]后代育性分离S（msms）A×D2[N（MsMs）]后代全可育S（msms）A×D4[S（MsMs）]后代全可育S（msms）A×D5[S（Msms）]后代育性分离上述组合淘汰S（msms）A×D3[N（msms）]后代全不育，自交父本，可作保持系D1D2D3D4D5父本同时自交，\n6、利用自交不亲和系制种法某些两性花植物，虽然具有正常花器官，但是自交结实性能却严重不良，即具有所谓的自交不亲和性。利用其这方面的遗传特点，育成稳定的自交系，并把它当作亲本，进行隔行种植，所得的正反交种子均作为杂种一代。对于自交不亲和系的选育，一般采用单株连续自交选择法。从异花授粉植物中选育自交不亲和系，就是从杂合群体中选育出具有较强自交不亲和性的纯合株系。所以异花授粉植物选育自交不亲和系的方法为：在配合力强的原始材料中选择若干优良单株进行花期套袋人工自交测定不亲和性，同时对另外的花枝套袋并在花雷期进行自交，以确保花期自交不亲和单株能保存后代。亲和或不亲和的标准以开花授粉时平均每朵花结籽数表示。对于初步获得的自交不亲和植株，其自交后代的不亲和性及其他性状仍会发生分离，需进一步自交再进行选择。获得自交不亲和材料后，还要测定系内异交亲和指数，亲和指数=总结籽数/授粉花朵数。其测定方法可采用轮配法、混合授粉法、隔离区自然授粉法三种方式。杂种一代制种主要分原种繁殖和杂种一代种子生产两部分。自交不亲和系植株在开花前2～4天的花蕾期，柱头上抑制花粉管生长的物质还未形成，因此在花蕾期对不亲和系植物进行自交，可获得自交种子。利用这一特性，对于自交不亲和系的原种，主要采用花蕾期授粉法繁殖。杂种一代种子生产主要采用单交种，将两个特殊配合力高的自交不亲和系按1:1隔行定植，开花时任其自由授粉，即可获得杂种率高的正反交杂交种子。为了提高杂种种子产量，也可将结实多的亲本与结实少的亲本按2:1相间种植。由于纯合不亲和材料其杂交第一代具有自交不亲和的特性，为降低原种种子用量，也可采用双亲或三交的杂交方式生产杂种一代。（三）杂种优势利用的主要制种方式1、无性繁殖植物无性繁殖植物利用杂种优势的主要特点是进行杂交后，从杂种一代中选择优良株系进行无性繁殖，使杂种后代能在较长时间内维持F1的优势水平，而不必年年杂交制种。无性繁殖的植株虽没有分离现象，但当亲本是杂合体时进行有性杂交，其杂种一代仍要产生分离。这类植物在被作为杂种优势利用的亲本时，应先进行多代自交，选育性状优良的自交系，然后杂交获得自交系间杂种，生产上通过无性繁殖利用杂种优势。但在选育自交系时，必须设法克服无性繁殖植物的自交不亲和性的缺点。2、自花授粉植物和常异花授粉植物自花授粉植物和常异花授粉植物，由于长期自花授粉，品种内各株间的性状基本上是一致和纯合的，因此品种间杂交得到的杂种一代具有整齐一致的优势。这两类植物利用杂种优势的主要方式，是选配两个优良品种进行杂交，从而获得品种间杂种。对于常异花授粉植物，为了防止天然异交，以保持和提高品种纯度，可结合选择进行人工自交。由于自花授粉和常异花授粉植物都是雌雄同花，去雄不易，如果雄蕊拔除不净，便要自交结实，降低制种质量，因此，如何解决去雄问题是能否获得数量多、质量好的杂交种子的关键所在。3、异花授粉植物异花授粉植物天然杂交率高，品种的遗传基础复杂，株间差异大，每个植株都是杂合体，品种间杂交虽有优势，但因亲本不纯，F1代不整齐，所以杂种优势相对较差。\n在利用杂种优势时，需先将亲本进行人工控制授粉，强迫多代自交，育成纯合的、性状优良的自交系，然后再选出配合力高的自交系进行杂交，配制成优良的自交系品系，供生产上利用。这种把自交、选择和杂交三个环节结合起来利用杂种优势的方式可使F1性状整齐一致，从而提高杂种优势的效果。但在选育自交系时，必须设法克服异花授粉植物的自交不亲和性的缺点。可采用混播法、间行播种、间株播种等方式制种。（1）混播法：将等量的父母本种子充分混合后播种，采得的杂交种子正反交均有。此法只适用于正、反交增产效果和二亲本主要经济性状基本相似的组合。（2）间行种植：父母木单行或数行相同种植，如果正、反交增产效果和经济性状基本相似，父母本的行数可相同，父母本植株和种子可混收混用；如果正、反交F1都有优势但性状不一致，则应分别收种，分别使用；如果正交有优势反应无优势，只能以正交F1用于产生，父本行数应少数，父母本比例一般为1:2。为防低制种成本，最好选配正、反交F1都有优势的组合。（3）间株种植：这种配置方式比较适用于父母本性状近似、种子可混收的组合。该配置方式杂交百分率较高，但田间种植和种子采收都比较麻烦，且容易出错，应用不广泛。七）、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。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；利用平衡致死系。杂交育种总结思考题1、名词解释：杂种优势一般配合力特殊配合力测交测交种测验种配子体自交不亲和孢子体自交不亲和核质不育2、利用作物杂种优势的途径有哪些?各有什么特点？3、试写出度量作物杂种优势的方法。4、试述杂种品种的亲本选配原则及理由。5、利用作物杂种优势的基本条件是什么?6、作物杂种品种有哪些类别？7、作物杂种优势表现特点有那些？8、对作物杂种优势的遗传成因都有哪些解释？你对这些解释有什么看法？9、杂种优势制种的技术环节技能模块五诱变育种技术自然界产生的可遗传的变异遗传重组；染色体数量变异；染色体结构变异；基因突变。人工诱变的方法物理方法、化学方法人工诱变的思路\n染色体结构变化、染色体数量变化、基因突变、转基因操作人工诱变的技术措施辐射诱变、化学诱变、空间诱变、基因工程诱变育种诱变育种就是利用物理或化学的诱变剂处理植物材料，如种子、植物或其他器官，使其遗传物质发生改变，产生各种各样的突变，然后在发生突变的个体中选择符合人们需要的植株进行培育，从而获得新品种。它是人工创育新品种的一种方法，始于20世纪30年代，当人们肯定了X射线和某些化学药剂对植物有一定的诱变作用之后，诱变育种工作才得以发展。第一讲辐射诱变利用物理辐射能源处理植物材料，使其遗传物质发生改变，进而从中筛选变异进行品种培育的育种方法。一、辐射育种的特点提高突变频率，扩大突变谱；能改变品种单一不育性状，而保持其它优良性状不变；增强抗逆性，改进品质；辐射后代分离少，稳定快，育种年限短；能克服远缘杂交的不结实性。二、花卉辐射育种的有利条件观赏植物的多样性；遗传的复杂性；无性繁殖技术的应用；测试简单；花而不实的材料的改良途径。三、射线的种类及其特征a射线、b射线、g射线、中子、x射线、紫外光、激光a射线由两个质子和两个中子构成的氦原子流。氦原子与空气分子碰撞便丧失能量，因此可以很容易地被一张纸挡住。b射线又称乙种射线。它是由放射性同位素（如32P、35S等）衰变时放出来带负电荷的粒子。重量很小，在空气中射程短，穿透力弱。在生物体内电离作用较γ射线、X射线强。b衰变：原子核自发地放射出b粒子或捕获一个轨道电子而发生的裂变。b粒子流是具有一定能量的电子流。可以被铝箔或玻璃挡住。g射线衰变的原子核释放的能量。又称丙种射线。是一种高能电磙波，波长很短（10-8-10-11厘米）。穿透力强，射程远、以光速传播。X射线是由X光机产生的高能电磁波。X射线与射线很相拟。它的波长比γ射线长，射程略近。穿透力不如γ射线强。中子：中子是不带电的粒子流在自然界里并不单独存在，只有在原子核受了外来粒子的轰击而产生核反应，才从原子核里释放出来。紫外线：是一种穿透力很弱的非电离射线，可以用来处理微生物和植物的花粉粒。激光：能使生物细胞发生共振吸收，导致体内某些分子原子的能态的激发，或原子、分子离子化，进而引起生物体内部的变异。四、辐射的作用理论（一）电离辐射的物理作用：\n光电效应：入射的光量子把它的全部能量转移到一个原子体系的电子上，使电子脱离原子而运动，释放出来的电子统称光电子，光电子能使与其相遇的原子产生电离。康普顿Compton散射：其过程与光电吸收不同。能量相当高的光子与物质作用时，产生比光电子能量高得多的反冲电子和能量减弱的散射光子。反冲电子在穿过物质时能引起电离，同时散射光子根据本身的能量值也可由于光电吸收或新康普顿散射而与物质相互作用。电子对的产生：光子能量大于1.02百万电子伏的射线能与原子核相互发生作用，结果产生一个正电子和一负电子，光子整个消失，这叫电子对的产生。负电子可使介质中的原子电离并消耗其全部能量。正电子存在的时间很短，当其速度近于或等于零时，则和一个负电子结合而转化成光子，这叫光化辐射。(二)电离辐射的化学作用：由于活的生物组织含有约75%的水，因此水就成为电离辐射的最丰富的靶分子。直接作用:H2O------OH-+H+间接作用:H2O------OH●+H●自由基-------H2O2+HO2●（三）辐射产生的生物学效应染色体断裂；基因突变；细胞分裂异常。五、辐射剂量和剂量单位（一）辐射剂量：单位体积或单位质量的空气吸收的能量。（二）吸收剂量：单位体积或单位质量被照射物质中所吸收能量的数值称为吸收剂量。D=E/M（尔格）D–辐射剂量E–被照射物质吸收的能量M–被照射物质的体积（三）剂量单位：辐射剂量的单位常因不同射线的不同计量方法而不同：伦琴：简称伦或用R符号表示，它是最早应用于测量X射线的剂量单位。拉特：也称组织伦琴，用rad表示。它是对于任何电离辐射的吸收剂量单位，一拉特就是指一克被照射物质吸收了100尔格的能量。积分流量：中子射线的剂量计算，以每平方厘米上通过多少个数来确定的，其单位以中子数/厘米2表示。居里：是放射性强度的单位，用Ci或C表示。（四）剂量率剂量率在辐射育种中很重要，往往用同一剂量处理同一个品种的种子，剂量率不同，辐射效果也不相同。剂量率即单位时间内射线能量的大小。单位以伦/分或伦/小时来表示。P=D/TP—剂量强度D—放射剂量T—照射时间（五）辐射剂量PXT1、致死剂量（LD）：全部致死的剂量值。\n2、半致死剂量（LD50）：50%存活时的剂量值。3、生长指数（GR50）：生长量比对照降低50%的剂量值。4、临界剂量：即辐射后成活率为40%的剂量。5、活力指数剂量（VID50）:辐射后种子活力指数比对照下降50%所需的剂量。活力指数VI=SGi发芽指数Gi=SGt/Dt辐射剂量的选择辐射剂量的选择是辐射谢变育种成功的关键之一。辐射剂量直接影响突变的频率。所有研究表明，在致死剂量以下，随剂量增大，受照植物的成活率下降，突变频率上升。因此一些学者建议，可将植物的成活率60%～70%时所对应的辐射剂量定为其最适剂量。六、辐射材料的选择辐射材料的正确选择是诱变育种成功的基础。在确定育种树木的种类后，为达到一定的育种目标，需对诱变植物的基因型和用于直接照射的器官进行仔细选择。（一）选择材料的原则1、综合性状好，个别性状有待改善；2、杂合子材料；3、易产生不定芽;4、对辐射较为敏感的材料。（二）植物对辐射的敏感性科、属、种的敏感差异；具有复杂遗传背景的多倍体或高度杂合的材料容易产生变异。品种间敏感差异；不同发育阶段差异；不同组织器官差异。（三）影响植物材料敏感性的因素１、氧：如果使种子或植物在完全无氧的空气中受照射，则诱变效率可以提高，而染色体损伤相对减少。如希望产生较多的染色体畸变，最好在有氧的条件下处理。２、含水量：在种子辐射处理时，欲得到较高的诱变率，可将种子含水量调到1.3——1.4%左右；如希望得到较高的染色体畸变率，则可钭种子含水量降低水平。３、温度：在种子受照射后，对种子进行处理，即在75℃或85℃处理15分钟，此种处理称“热击”，可以降低照射后在有氧条件下吸水所产生的敏感性。４、核体积（包括植物的多倍性）：辐射敏感性与“间期”染色体体积之间呈负相关，即“间期”染色体体积愈大，辐射敏感性愈小，否则相反；辐射敏感性亦与DNA含量成负相关，即DNA含量越多，辐射敏感性越差，所以多倍体植物比较辐射。七、辐射处理的主要方法辐射处理分外照射内照射两种形式。（一）外照射：是指被照射的种子、球茎、鳞茎、块茎、插穗、花粉、植株等所受的辐射来自外部的某一辐射源。目前外照常用的是X射线，ß射线、快中子或热中子。外照方法简便安全，可大量处理，所以广为采用。外照射处理植物的部位和方法：１、种子照射种子的方法有处理干种子、湿种子、萌动种子三种。目前应用较多的是处理干种子。\n处理干种子的优点是：能处理大量种子；操作方便；便于运输和贮藏；受环境条件的影响小；经过辐射处理过的种子，没有污染和散射的问题。２、无性繁殖器官许多园林植物是用无性繁殖的，而且有部分园林植物从来不结种子，只依靠无性繁殖的.诱变育种是对这类材料进行品种改良的重要手段，在诱变育种中只要得到好的突变体，就可直接繁殖利用。３、花粉照射花粉与照射种子相比，其优点是很少产生嵌合体，即花粉一旦发生突变，其授精卵便成为异质结合予，将来发育为异质结合的植株，通过自交，其后代可以分离出来许多突变体。４、子房射线对卵细胞影响较大，相引起后代较大的变异，它不仅引起卵细胞突变，亦可影响受精作有时可诱发孤雌生殖。（二）内照射：是指辐射源被引进到受照射的植物体的内部进行照射。照射源：32P、36S、14C等放射性元素的化合物。照射方法：浸泡种子或枝条；注射入植物的茎杆、枝条、芽等部位；施入土壤：施于土壤中使植物吸收；饲养法：用放射性的14C供给植物，借助于光合作用所形成的产物来进行内照射。注意事项：利用内照射诱变需要一定的实验设备；试验过程中还需要一定的防护，预防放射性同位素的污染，处理过的材料在一定时间内带有效射性。（三）其它照射方式急照射和慢照射重复照射八、辐射后代的选育（一）种子辐射后代的选育M0:接受辐射处理的当代植株。M1:辐射处理种子产生的子一代。M2:辐射处理种子产生的子二代。嵌和体的分析种子的种胚是多细胞组织，照射后往往不是胚中所有的细胞都发生变异，变异只是在个别或极少数细胞中发生。因此这样的种子发育成的M1代植株组织是异质的嵌合体。辐射诱发的突变大多是隐性的。（二）无性繁殖器官辐射处理后的选育无性繁殖的园林植物，选择自然产生的芽变，是有效的方法。用射线照射无性繁殖器官，可以提高芽变的频率，是加速选育新品种的有效途径之一。辐射生理损伤的恢复；\n辐射变异的观察；辐射后代的选育推广。无性繁殖的园林植物诱发突变有下列特点：选择出的优异突变体可以通过无性繁殖直接加以利用，无需进行纯化，因而选育过程要比有性繁殖植物的诱变后代要快。在遗传上大多是异质的。变异一旦发生，通常在后代可表现出来，所以选择主要在M1代进行。注意增强选择，防止逆突变出现。第二讲化学诱变育种利用化学诱变剂诱发园林植物产生遗传变异，以选育新品种的技术。一、化学诱变育种的特点操作简便、价格低廉；专一性强；提高突变频率、扩大突变谱；多数为迟发性突变；诱变后代的稳定过程较短，可缩短育种年限。二、化学诱变剂的种类烷化剂（EMS、EES、MMS、PPS、PMS、DES、NEH、NEU、NTG）、烷基磺酸盐、亚硝基烷基化合物、次乙亚胺、芥子气、核酸碱基类似物（5-溴尿嘧啶5-BU、5-溴脱氧尿嘧啶5-BUdR)、丫啶类(嵌入剂）溴化乙啶(Br)、无机类化合物:（H2O2、LiCl、MnCl2、CuSO4、亚硝酸）、简单有机类化合物、异种DNA、生物碱(秋水仙碱)、2-氨基嘌呤（AP）、马来酰肼（MH）三、化学诱变机理碱基类似物碱基替换化学诱变剂亚硝酸的氧化脱氨导致碱基替换、烷化剂能使DNA碱基烷基化、致配对错误等嵌入剂引起移码突变四、化学诱变剂处理的主要方法（一）药剂配制水溶性；酒精溶解；PH值的调整（二）试材的预处理浸种生长恢复（三）处理方法浸种法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法、施入法。处理步骤：1、预处理2、药液处理高浓度处理，生理损伤大；低温、低浓度、长时间处理，M1存活率高，突变率也高。对种皮渗透性差的种子，应适当延长处理时间。3、后处理处理后的材料，用清水反复冲洗，以降低残留，避免生理损伤。一般冲洗10-30min或更长时间。漂洗后的材料立即播种或嫁接。诱变剂量的选择（生长量比正常下降50-60%，甲基磺酸乙酯EWS下降20%；处理时间1-24小时）\n诱变处理中应注意的问题（安全、处理后流水冲10-30min、播前防种子风干）诱变后代的选择影响化学诱变效应的因素除诱变剂种类和材料的遗传类型、生理状态、处理浓度和处理时间外，还有：温度温度影响诱变剂的水解速度。低温有利于保持化学物质的稳定性。增高温度，可促进诱变剂在材料内的反应速度和作用能力。　　适宜处理方式：低温（0-10℃）下，在诱变剂中将种子浸泡足够长时间，使诱变剂进入胚细胞中，然后将种子转移到新鲜诱变剂溶液内，在40℃下处理，加快诱变反应速度。溶液PH值及缓冲液使用　　一些诱变剂在不同的PH下分解产物不同，从而产生不同诱变效应。处理前、处理中都应校正溶液PH值。　　使用一定PH的磷酸缓冲液，可提高诱变剂在溶液中的稳定性。浓度不应超过0.1mol/L。第三讲多倍体育种一、多倍体育种的概念和意义1、多倍体育种的概念多倍体育种是指利用多倍体植物进行选育，获得新品种的方法。选育细胞核中具有3套以上染色体组的优良品种的方法，称为多倍体育种。在自然界中，多倍体植物的分布是很普遍的，从低等植物到高等植物都有多倍体类型。多倍体是高等植物进化的一个重要途径。在一属植物内常存在一连串不同倍性的物种，从而排成一个由少至多的“多倍体系列”。例如菊属（Chrysanthenum）植物，染色体基数x=9，菊花脑（D.nakingense），香叶菊（D.aromaticum）为二倍体（2x=18），甘野菊（D.lavandulifolium），野菊（D.indicum）为四倍体（2n=4x=36），毛华菊（D.vestitum），紫花野菊（D.zawadskii）为六倍体（2n=6x=54），D.orantum（Hemsl.）Kitam为八倍体（2n=8x=72），矶菊（光菊）（D.pacificum）为十倍体（2n=10x=90）。常见园林植物多倍体系列表2、多倍体育种的意义1）多倍体在植物进化中有很重要的意义。自然界中，多倍体在裸子植物中占物种的13%，在单子叶植物中占42.8%,在双子叶植物中占68.6%,即显花植物中约有一半的物种是通过多倍体途径形成的次生种。2）、巨大性随着细胞核内染色体的加倍，使相应的细胞核、细胞以及组织器官等明显的加大。3）、可孕性低三倍体的性细胞在减数分裂中，染色体分配不均匀，以至形成非整倍的配子，所以表现无籽或种子皱缩。4）、适应性强多倍体植物由于形体及生理特性等发生了变化，一般能适应不良的环境条件，具有耐紫外光、耐寒、耐旱等特性。5）、有机合成速率增加由于多倍体染色体数量增多，有多套基因，新陈代谢代谢旺盛，酶活性加倍，从而提高蛋白质、碳水化合物、维生素、植物碱、单宁等的合成速率。6）、克服远源杂交的不育性\n在一些远源杂交不亲合的组合中，如果将其中之一加倍、远源杂交往往变得容易进行，而且所获得的异源多倍体在生长量及抗逆性方面，往往有突出表现。二、多倍体的种类多倍体因其染色体组的来源不同可分为：同源多倍体和异源多倍体。1、同源多倍体多倍体植物细胞中所包含的染色体组来源相同，则称为同源多倍体。例如以符号A代表一个染色体组，AAA则表示为同源三倍体，AAAA表示同源4倍体。如美国已育成的金鱼草、麝香百合等四倍体类型就属于同源四倍体。2、异源多倍体如果多倍体植物细胞中包含的染色体组的来源不同，则称为异源多倍体。例如以符合A代表一个染色体组，B代表另一个染色体组，AABB表示异源四倍体。如果染色体的加倍是以远缘杂种为对象，由于细胞中的染色体包含了父本、母本两类来源不同的染色体组，则就形成了异源多倍体。如，四倍体邱园报春（Primulakewensis2n=4x=36）就是多花报春（P.floribunda2n=2x=18）与轮花报春（P.verticillata2n=2x=18）的杂交种，经染色体加倍后形成的。一般也把异源四倍体称为“双二倍体”。3、异数多倍体又称为非整数多倍体。是指细胞中染色体数目有零头的多倍体。例如，栽培菊花（Chrysanthemummorifolium）大多为六倍体（2n=6x=54），但其染色体常因品种有很大的变化。染色体数目少的品种有47条染色体（即5x+2），数目多的品种有71条染色体（即8x-1），其中不少都是异数多倍体。三、人工诱导多倍体的方法人工诱导多倍体的方法有物理和化学两类，物理方法主要是仿效自然，如采用温度聚变、机械创作（如摘心、反复断顶等）、电离辐射与非电离辐射等促使染色体数目加倍。但温度骤变与机械创伤使染色体加倍的频率很低，而辐射处理又易引起基因突变，因此，人工诱导多倍体一般不采用物理方法。人工诱导多倍体主要采用化学法，即用一些化学药剂，如：秋水仙素、富民农、笑气、咖啡碱、茶嵌戊烷、水合三氯乙醛等，但以秋水仙素的效果最佳。1、诱导多倍体材料的选择通常，最有希望诱导成多倍体的是下列一些植物：染色体倍数较低的植物；染色体数目极少的植物；异花授粉植物；能利用根、茎、叶等无性繁殖器官进行繁殖的植物；杂种后代。2、秋水仙素的理化性质、配制与贮藏秋水仙素是从百合科植物秋水仙（Colchicumautumnale）的根、茎、种子等器官中提炼出来的一种药剂，分子式为C22H25O6N·1H2O。积水仙素是淡黄色粉末，纯品是针状无色结晶性，性极毒，融点为155℃，易溶于水、酒料、氯仿和甲醛中，不易溶解于乙醚、苯。秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤丝的形成，使已正常分离的染色体不能拉向两极，同时秋水仙素又抑制细胞板的形成，使细胞有丝分裂停顿在分裂中期。由于它并不影响染色体的复制，因而造成加倍后的染色体仍处于一个细胞中，导致形成多倍体。处理过后，如用清水洗净秋水仙素的残液，细胞分裂仍可恢复正常。\n人工诱导多倍体常用秋水仙素的水溶液。配制方法为，将秋水仙素直接溶于冷水中，或先将其溶于少量酒精中，再加冷水。配制好的溶液应放入棕色玻璃瓶内保存，且保存时应置于暗处，避免阳光直射，此外瓶盖应拧紧，以减少与空气的接触，避免造成药效损失。3、处理材料的适宜时期秋水仙素溶液只是影响正在分裂的细胞，对于处于其他状态的细胞不起作用。因此，对植物材料处理的适宜时期是种子（干种子或萌动种子）、幼苗、幼根与茎的生长点、球茎与球根的萌动芽等。如果处理材料的发育阶段较晚，被诱导的植株易出现嵌合体。4、秋水仙素的浓度与处理时间秋水仙素溶液的浓度及处理时间的长短是诱导多倍体成功的关键因素。一般秋水仙素处理的有效浓度有0.0006%～1.6%，比较适宜的浓度为0.2%～0.4%。处理时间长短与所用秋水仙素的浓度有密切关系，一般浓度俞大，处理时间则要愈短，相反则可适当延长。多数实验表明，浓度大，处理时间短的效果比浓度小，处理时间长要好。但处理时间一般不应小于24小时或以处理细胞分裂的1～2个周期为原则。由于不同植物，不同器官或组织在一定条件下对秋水仙素的反应不同，因此，须根据不同情况来掌握处理的浓度和时间。例如，东北林业大学张敩方等人用白花类型金鱼草种子进行多倍体诱变，采用浓度0.3%～0.5%的秋水仙素处理24小时诱变效果较好。另有实验表明，处理矮牵牛种子的适宜浓度为0.01%～0.1%，以0.05%处理时间24小时效果最佳。在不同器官方面，处理种子的浓度可稍高些，持续时间可稍长（一般为24～48小时）；处理幼苗时，浓度应低些，处理时间可稍短点；植物幼根对秋水仙素比较敏感，极易受损害，因此，对根处理时应采用秋水仙素溶液与清水交替间歇的方法较好。5、常用秋水仙素处理的方法（1）浸渍法此法适于处理种子，枝条及盆栽小苗。对种子进行处理时，选干种子或萌动种子，将它们放于培养器内，再倒入一定浓度的秋水仙素溶液，溶液量为淹没种子的2/3为宜。处理时间多为24小时，浓度0.2%～1.6%。浸渍时间不能太长，一般不超过6天，以免影响根的生长。最好是在发根以前处理完毕。处理完后应及时用清水洗净残液，再将种子播种或沙培。对于百合类植物，常采二倍体鳞片浸于0.05%～0.1%的秋水仙素溶液，处理1～3小时后洗净扦插。唐菖蒲实生小球也可用浸渍法促使染色体加倍。盆栽幼苗，处理时将盆倒置，使幼苗顶端生长点浸入秋水仙素溶液内，以生长点全部浸没为度。对于组织培养试管苗也可采用浸渍法处理，只是处理时须用纱布或湿滤纸覆盖根部，处理时间因材料可从几个小到几天。对插条，一般处理1～2天。（2）滴定法用滴管将秋水仙素水溶液滴在子叶、幼苗的生长点上（即顶芽或侧芽部位）。一般6～8小时滴一次，若气候干燥，蒸发快，中间可加滴溜馏水一次，如此反复处理一至数日，使溶液透过表皮渗入组织内起作用。若水滴难以停留在芽处，则可用棉球包裹幼芽，再滴芽液处理。此法与浸种法相比，可避免植株根系受到伤害，也比较节省药液。（3）毛细管法将植株的顶芽、腋芽用脱脂棉或纱布包裹后，将脱脂棉与纱布的另一端浸在盛有秋水仙素溶液的小瓶中，小瓶置于植株近旁，利用毛细管吸水作用逐渐把芽浸透，此法一般多用于大植株上芽的处理。（4）羊毛脂法用羊毛脂与一定浓度的秋水仙素混合成膏状，所用秋水仙素浓度可比水溶液处理略高些，将软膏涂于植株的生长点上（如顶芽、侧芽等）。另外，也可用琼脂代替羊毛脂，使用时稍加温后涂于生长点处。（5）注射法采用微量注射器将一定浓度的秋水仙素溶液注入植株顶芽或侧芽中。\n（6）复合处理法据日本人山川邦夫（1973年）报道，将好望角苣苔属（Streptocarpus，属苦苣苔科植物）中的一些种用秋水仙素处理11天，又用0.04～0.05Gy（4～5rad）的X射线照射，可提高染色体加倍植株的出现率达到60%。而单独用秋水仙素处理时为30%。采用复合处理法还获得了两株八倍体。6、采用秋水仙素诱导多倍体需注意的事项（1）秋水仙素属剧毒物质，配制和使用时，一定要注意安全，避免秋水仙素粉末在空中飞扬，以免误入呼吸道内；也不可触及皮肤。可先配成较高浓度溶液，保存于棕色瓶中，盖紧盖子，放于黑暗处，用时再稀释。（2）处理完后，须用清水冲洗干净，以避免残留药液继续使染色体加倍，从而对植株造成伤害。（3）注意处理时的室温，当温度较高时，处理浓度应低一些，处理时间要短些；相反，当室温较低时，处理浓度应高些，处理时间应长点。（4）处理的植物材料应选二倍体类型，且生长发育处理幼苗期，幼苗生长点的处理愈早愈好，扩大处理群体，材料数量上应尽量多数。（5）经处理的植株应加强培育、管理。由于处理材料易形成嵌合体，所以为使加倍的组织正常生长发育，对形成嵌合体的还可采用摘顶、分离繁殖、细胞培养等方法。四、多倍体的鉴定与后代选育1、植物多倍体的鉴定经秋水仙素处理后，只有部分植株的染色体出现了加倍现象，且有的植株还会出现加倍的与没加倍的组织嵌合在一起形成嵌合体。因此必须对植株进行多倍体鉴定。常用的鉴定方法有两种：（1）直接鉴定法取植株的根尖或花粉母细胞，通过压片，在高倍显微镜下检查细胞内的染色体数目，看其是否加倍。该法是最可靠的鉴定方法。当植物材料较多时，采用直接鉴定法就比较浪费时间。最好是先根据植株的形态与生理特征进行间接鉴定，淘汰二倍体植株，再对剩余植株进行直接鉴定。（2）间接鉴定法间接鉴定法一般是以花粉、气孔的大小，结实率的多少，以及形态上的其他巨大性等特点来判断。a气孔鉴定：多倍体气孔大，单位面积气孔减小。进行气孔鉴定时，可将叶背面撕下一层表层，放在载玻片上滴一滴清水或甘油，在显微镜下观察；或先将叶片浸入70%的酒精中，去掉叶绿素后再进行观察。b花粉鉴定：采集少量花粉放在载玻片上，加一滴清水，或将花粉先用45%的醋酸浸渍，加一小滴碘液，在显微镜下观察花粉粒大小。多倍体花粉粒比二倍体的大，一般可增大三分之一。三倍体的花粒不规则，可与四倍体进行区分。c茎叶鉴定：多倍体植株一般茎杆粗壮，叶片宽厚，并可用蓝色光进行叶色鉴定，当叶肉细胞为多倍体时，其绿色比二倍体的浓。由于叶肉细胞与性细胞同源，便可得知性细胞是否是多倍体。d花、果实鉴定：多倍体的花、果实一般均比二倍体的要大，而且常花瓣肥厚，花色较鲜艳。e可育性鉴定：多倍体的结实率较低，一般种子大且数量少，对于同源多倍体，几乎难以见到种子。2、多倍体后代选育\n人工诱变多倍体只是育种工作的开始，因为任何一个新诱变成功的多倍体都是未经筛选的育种原始材料，必须对其选育、加工才能培育出符合育种目标的多倍体新品种。对于同源多倍体，由于其结实率低，后代也存在分离现象，因此，一旦选出优良多倍体植株，能无性繁殖的则采用无性繁殖方法加以利用和推广。繁殖时主要利用主枝，因为侧枝有可能是嵌合体。对于只能用种子繁殖的1～2年生草本花卉，根据其多倍体后代分离特点可采用适当的选择方法，不断去劣留优，使其成为纯系后再加以利用推广。多倍体进行有性繁殖时，要求其母本必须是真正的多倍体，父本花粉也须进行鉴定。此外还要注意诱导成功的四倍体与普通二倍体的隔离。如果利用的是三倍体品种，则需每年制种，即把二倍体品种与四倍体品种隔行种植，使其天然杂交后来产生三倍体。为避免自花授粉，制种时还需先培育出雄性不育系。对于多倍体品种，栽培时应适当稀植，使其性状得到充分发育，并要注意加强管理。五、多倍体育种的成就1、多倍体育种在理论和实践上的意义多倍体是物种飞跃式进化的重要形式；人工诱导多倍体是重要的育种手段；是克服远源杂交不孕性的重要手段；2、多倍体育种的成就自1945年，美国科学家Blakeslee和Avery应用秋水仙碱处理植物种子，获得45%同源多倍体，开创了多倍体育种的新时代。至1980年，世界各地用实验方法获得多倍体植物共达1000余种。多倍体育种技术成为育种学家手中的一项有利技术仍将起到积极作用。观赏植物中兰花、百合、金鱼草、萱草、荷花等均已取得了重要成绩。第四讲单倍体育种一、单倍体植物在育种上的意义1．利用单倍体植物克服杂种分离，缩短育种年限在杂交育种中，由于杂种后代不断分离，要得到一个稳定的品系，一般需要4～6代的时间。单倍体育种，采用杂种一代或杂种二代的花粉进行培养，再经染色体加倍就可获得纯合的二倍体，不会发生性状分离。从杂交到获得稳定品系，只需经历两个世代的时间，一般3～4年即可，从而大大缩短了育种的年限。2．快速获得异花授粉植株的自交系采用花粉培养单倍体植株，经染色体加倍，只需1年时间，就可获得性状遗传稳定的纯系。3．单倍体植物地辐射诱变和化学诱变人工诱变和单倍体育种相结合，可快速简便地获得新品种。4．克服远缘杂交不孕与不易稳定地现象二、获得单倍体的途径1、单性生殖(1)遗传标志的应用通常用带显性标志性状的父本花粉进行授粉，凡胚乳表现出显性性状，而胚不表现显性性状的后代，即可怀疑是母本孤雌生殖的产物。标志性状分为两大类，标志子粒或标志幼苗。比较而言，子粒性状易于识别，且能及早鉴别，有利于选择。(2)利用远缘花粉授粉\n如用硬粒小麦或黑麦等作为授粉者，也能诱导普通小麦孤雌生殖产生单倍体。孤雌生殖的发生是由于远缘花粉虽未参与卵细胞受精，但能刺激卵细胞分裂，使之发育成单倍性的胚或经核内复制形成的二倍体胚，而极核一般都能经受精发育成胚乳。(3)利用延迟授粉日本的木原均等(1940，1942)将一粒小麦去雄后，延迟7-9日授粉，发现花粉管虽到达胚囊，但只有极核能受精，有半数以上的卵细胞发育成单倍性的胚。由于极核受精发育成正常的胚乳，所以用这种种子栽种即可获得单倍体植株。中国科学院遗传所用远缘杂交与延迟授粉相结合的方法，对春小麦品种间杂种(伊尼亚66X宏图)F1进行诱导，经孤雌生殖和核内染色体加倍，从其后代中选出了单生1、3号春小麦和单生50、61号冬小麦品种等。(4)从双生苗中分选不少植物常出现双胚或多胚现象。从双胚种子长出的双生苗中常有单倍体。如Sarkar等(1966)发现，玉米产生双生苗的机率是0.1%，其中n：n型占双生苗的30%，n：2n型占4.1%。(5)利用诱发单倍体基因某些作物品种具有特殊传粉效应，能诱导产生单倍体。Hagberg(1980)在大麦中发现，基因hap有促进单倍体形成和生存的效应。用纯合的hap作母本，与其它品种杂交时，其F1可产生8%的母性单倍体，反交时，不产生单倍体。说明hap基因是通过母本起作用的。(6)利用半配生殖半配生殖是一种不正常的受精类型。即精核进入卵细胞后，不与卵核结合，彼此各自独立分裂，并共同发育成胚，形成嵌合体的单倍体。2、染色体有选择的消失这种现象在普通大麦与球茎大麦杂交中较为常见。即在受精卵开始分裂、发育、形成幼胚和极核受精后的胚乳发育过程中，球茎大麦的染色体在有丝分裂过程中逐渐消失，最后形成只具有普通大麦染色体的单倍体幼胚。但由于胚乳不能正常发育，所以幼胚须经离体培养才能长成单倍体植株。胡启德(1983)观察，球茎大麦染色体消失的原因，是由于在合子细胞分裂过程中，球茎大麦染色体往往落后，或出现微核。3、组织和细胞的离休培券(1)花药和花粉的离体培养利用花药培养获得单倍体，其操作方法较为简便，在某些植物上诱导频率高，已应用到育种上。而利用游离的花粉孢子培育单倍体植株，目前还局限于烟草、蔓陀罗、矮牵牛、甘蓝等少数几种植物上。(2)未授粉的子房、胚珠的离体培养这对那些难以用花药培养或雄性不育植物获得单倍体开辟了一条新的有效途径。3、利用花药培养获得单倍体的步骤1）诱导单倍体材料的选择一般用杂种F1或F2代花药进行培养。对杂种材料的要求是，遗传背景丰富，综合性状优良，目标性状多，且易于诱导。2）花药离体培养一般程序：(1)制作培养基根据植物种类，选用相应的培养基，灭菌后，保存在玻璃容器中待用。(2)选取一定发育时期的花蕾从花粉发育的时期看，多数植物以单核期为最佳。在实际工作中，一般是做成醋酸洋红标本片，在显微镜下检查，来确定花粉发育阶段。但是，在取得一定经验后，也可根据植株的外形选取材料。对选取的适合诱导的花蕾，进行表面消毒后，在无菌条件下取出花药接种于培养基上，然后盖严瓶口，放在适宜的光温条件下，促使花粉发育成花粉植株。花粉从花药中长成单倍体植株的方式大致有两种：①经过胚状体直接长出花粉植株花粉粒发生细胞分裂，并穿过花粉壁，经历类似正常二倍体种胚的发育过程，长出根和芽的分生组织，并长成完整的小植株。这种发育方式在蔓陀罗、烟草、辣椒中很普遍。\n②经过愈伤组织，并进一步经诱导器官分化后，长出花粉植株花药先长出一团愈伤组织，然后再将愈伤组织移植到分化培养基上，诱导器官分化，长出花粉植株。这种发育方式在小麦、水稻等植物中常见。3）花粉植株的移栽在培养基上长出的花粉植株幼苗，经一段时期后，如果根系发育健壮，植株生长正常时，就可移入土中栽培。但如幼苗根系发育不好，应先转入没有激素、渗透压低的简单培养基上，培养一段时间后再移植。移植初期，要注意保温保湿，避免阳光直接照射，使幼苗逐渐适应外界自然环境。4）花粉植株的染色体加倍花粉植株染色体加倍可在两个阶段进行，一是在试管内的培养阶段进行，二是在花粉植株定植后进行。染色体加倍有自然加倍和人工加倍两种，主要是人工加倍。采用低温、扩大分蘖繁殖、留株再生等方法，则可以促进染色体自然加倍。人工加倍用秋水仙素效果较好。在试管内的培养阶段进行染色体加倍的方法有两种：①在培养基中加入一定浓度的秋水仙碱，使愈伤组织或胚状体的染色体加倍。采用这种方法有一定缺陷，即这样做往往会影响愈伤组织或胚状体的诱导率及小植株的分化率；②通过愈伤组织或下胚轴切断繁殖，使之在培养过程中染色体自然加倍。如枸杞花粉培养过程中采用此法可得到一些染色体已经加倍的小苗。5）、花粉植株后代的选育H1代杂种F1或F2的花粉植株第一代(H1)，由于是从基因型不同的花粉粒诱导出来的，所以株间差异大，性状分离明显且范围广泛，但由于在加倍及移栽过程中受到的影响不同，加上群体较小，一般不进行选株。H2代从第二代起进行单株选择。由于加倍过程中产生“混倍体”等原因，H2代株系内个体间的性状只是基本一致，所以应按株收获，不可轻易混收。H3代从第三代起，即可进行株系鉴定。第五讲空间诱变育种一、空间诱变的条件和方式二、我国空间诱变育种技术发展概况三、空间诱变育种的前景技能模块六　分子育种（基因工程、现代生物技术育种）第一讲分子育种的概念与程序一、基本概念1、分子育种按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组技术和DNA转移技术，有目的地导入基因并使之表达，以改造现有生物种性，使物种在短时间内趋于完善，以创造出新的生物类型的技术体系，亦即基因工程、遗传工程、转基因技术。转基因技术获得的生物体常被称为“转基因生物体”（Geneticallymodifiedorganism，简称GMO）。2、转化（Transformation)：是指将外源DNA导入受体细胞的过程。3、复制子（Replicon)：具有一个复制起点(ori)的DNA分子称为一个复制子。4、载体（Vector）：能与外源DNA连接并实现转化的复制子。5、重组子（Recombinant）：连接了外源DNA分子的复制子。\n二、分子育种简史分子育种（基因工程）是20世纪70年代初期才发展起来的一门新技术，它是以分子遗传学为其理论基础，随着DNA重组技术、植物遗传转化技术及植物组织培养技术而发展起来的现代生物技术。三、分子育种（基因工程）的特点1、所有的生物都有共同的遗传密码（仅少数生物有个别例外），这使人类、动植物和微生物之间的基因交流成为可能，为创造新品种开拓了广阔的前景。2、遗传性的改变完全根据人类的目的和有计划的控制下，因而速度大大加快，甚至创造全新的生物类型。3、由于直接操作遗传物质，育种速度大大加快，避免杂交育种后代分离和多代自交、重复选择等，在短时间内可稳定形成新品种新类型。4、能改变观赏植物的单一性状，而其它性状保持不变。四、观赏植物分子育种的目的基因1、观赏性开花、花色、花型、花径相关基因。2、抗逆性抗虫、抗旱、耐盐碱、抗寒相关基因3、切花寿命4、花期调控第二讲基本技术及原理基因工程操作的基本步骤：第一步目的基因的获取分离或合成目的基因；基因载体的选择与构建第二步目的基因与载体的拼接把带有目的基因的DNA片段与载体DNA体外重组；第三步将重组子导入受体细胞；重组子的检测第四步重组体克隆的筛选和鉴定外源基因的表达和产物的分离一、目的基因的分离和获得（DNA重组技术）将外源DNA片段与载体分子连接，形成重组DNA分子，再将重组子导入寄主细胞内。这一技术体系称为DNA重组技术。目的基因的分离和获得主要有以下途径1、从生物基因组中分离基因：分离基因的重大突破是采用了限制性内切酶，这类酶可在一定的核苷酸序列上切断双链DNA分子，获得许多平均长度约几千个核苷酸的片段，所需要的目的基因则可能完整地存在于某一DNA片段上。2、用酶学和化学方法合成基因：1）基因的酶促合成，以MRNA为模板，用逆转录酶逆转成互DNA，然后用除作模板的mRNA，使cDNA加倍成双股，即可获得该MRNA的结构基因。2）化学方法合成基因：在体外用化学合成或化学合成结合酶促合成是取得所需目的基因的另一途径。二、基因工程的工具酶1、限制性核酸内切酶（restrictionendonuclease)特点与利用：是一类能识别双链DNA分子中特异核苷酸顺序的水解酶。同一种酶具有相同末端的片段，有粘性末端和平末端两种类型。\n2、DNA连接酶（ligase)特点与利用：能将出现缺口的DNA双链封闭。3、DNA多聚酶：4、逆转录酶的特点与利用末端修饰酶三、基因工程的载体系统1、标准载体应具备的基本条件：1）载体必须具有自主复制能力，即具有复制起点和能使所携带的外源DNA在受体细胞内忠实复制，高效表达的调控系统。2）有适宜的限制酶切点，最好是对多种限制酶在单一切点，而且酶切点在易于被检测的表型基因上。这样将有助于选择最合适的限制酶，它在目的基因上没有切点，使之保持完整，又能利用插入失活进行筛选。3）具有易检测对重组体DNA进行选择性遗传标记。若此种标记有两个以上则更为理想，因为一个可用以检测载体是否连接上目的基因，另一个则可用来检测重组体DNA是否转入到受体细胞。4）载体的分子量应小，且能在受体细胞内扩增较多的拷贝，这样的载体易于操作，又可使克隆基因的剂量增加。5）可携带外源DNA的幅度较宽。2、载体的特性及其改造：在天然载体中，质粒是应用得较为广泛的一类载体，它们是细胞中独立于染色体外共价闭合环状的DNA分子，具有独立复制稳定遗传的能力。一般它们的存在与否对细胞的生存无决定性的影响。3、载体的种类及特点1）、质粒载体2）、噬菌体载体大肠杆菌噬菌体及其衍生物载体优点：在基因组中约有1/3的区段（J-N基因间）可以被取代而不致影响其裂解生长；在宿主细胞中能大量繁殖，有利于外源DNA的扩增，通过噬菌斑的形态有助于进行重组体选择。缺点：其DNA对大多数常用限制酶有过多的切点，有的酶切点于基因组必要区，如大肠杆菌上分布在5个COREI位点，其中两个分别位于噬菌体复制基因和控制宿主细胞裂解基因附近，其余三个则在J-N基因间。为了使噬菌体更合适作为载体的需要，科学家们采用了点突变、缺失和替换方法进行了各种改造，获得了一系列的噬菌体生物载体，如CHARON载体，它可携带外源的DNA片段较大。3）、病毒载体真核细胞的克隆载体TI质粒是一个天然载体，但由于T-DNA基因产物常引起植物激素的不平衡，很少能再形成正常植株。\n作为植物基因工程的运载工具，必须对T-DNA加以改造。基本方法是：首先把保留了T-DNA顺序、标记基因而去除了瘤基因的一个T-DNA片段，与大肠杆菌载体DNA相连，构成一种过渡质粒，再在质粒T-DNA片段适当的酶切部位插入目的基因，然后将重组的这种质粒引入到含野生型TI质粒的根瘤农杆菌中，通过质粒间的同源重组，就能产生在T区带有外源目的基因的TI质粒。由此获得具有外源基因的TI质粒的农杆菌便可用以转化植物。四、植物基因工程的报告基因1、定义用于显示外源基因导入与否的基因2、特点在选择培养基上生长报告基因与目的基因嵌和表达研究调控区3、报告基因的种类新霉素磷酸转移酶（Neomycinephosphotransferase–II,NPTII)基因氯霉素乙酰基转移酶（Chloraphenicolacetyltransferase,CAT）基因潮霉素磷酸转移酶（Hygromycinphosphotransferase,Hpt）基因β–葡萄糖酸苷酶（β–Glucuronidase,GUS）基因荧光素酶（Luceferase,Luc）基因抗除草剂（Basta,Bar）基因第三讲转基因操作的方法一、外源DNA导入植物细胞的方法载体介导的转化方法DNA直接导入法种质系统法外源DNA导入植物细胞的方法1、致癌农杆菌介导的Ti质粒载体转化法2、病毒介导的基因转移3、基因枪介导的基因转化（利用微弹射击法）4、PEG诱导的基因转化（PEG介导法）5、脂质体介导6、电激法介导7、超声波介导8、显微注射9、激光微束10、种质系统介导基因转化法1、致癌农杆菌介导的Ti质粒载体转化法含有Ti质粒的致癌农杆菌与一些植物的细胞接触后，Ti质粒的一部分（T-DNA）可以导入植物细胞，整和到植物基因组DNA随其复制。根据这一特性可构建一系列Ti质粒载体，与含目的片段的DNA片段重组，导入致癌农杆菌，再采用叶盘法、原生质体培养法、细胞培养法，通过致癌农杆菌介导进入植物细胞。1）Ti质粒根瘤农杆菌染色体外的遗传物质，为共价闭合环状的DNA分子。2）Ti质粒的功能为农杆菌提供附着于植物细胞壁的能力；参与寄主细胞合成激素的能力；诱发植物产生冠瘿瘤；赋予寄主分解冠瘿碱的能力；决定寄主范围。3）Ti质粒的结构\nT-DNA区Vir区Con区Ori区Vir区操纵子的基因结构与功能Vir区是一段长度为35KB操纵子包含六个基因：VirA、VirB、VirC、VirD、VirE、VirG。4）植物遗传转化的载体系统5）农杆菌介导的转化质粒的构建6）农杆菌导入方法共培养法叶盘转化法整株感染法原生质体共培养法2、基因枪介导的转基因操作1）基本原理2）操作步骤3）基因枪法的优点4）影响转化效率的因素1）基本原理利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因枪），将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中，然后通过细胞和组织培养技术，再生出植株，选出其中转基因阳性植株即为转基因植株。2）操作步骤预培养转基因操作转基因植株筛选和培养转基因植株的鉴定田间释放3）基因枪法的优点无宿主限制；靶受体类型广泛；与农杆菌转化相比，基因枪法转化的一个主要优点是不受受体植物范围的限制。可控度高；其载体质粒的构建也相对简单，因此也是目前转基因研究中应用较为广泛的一种方法。操作简便。4）影响转化效率的因素金属微粒DNA沉淀辅助剂DNA纯度和浓度微弹速度植物材料问题：转化效率低；\n嵌合体多；稳定性差，瞬时表达；外源基因沉默；整合机理不详。3、PEG诱导的基因转化了聚乙二醇（PEG）、多聚鸟苷酸、磷酸钙在高PH值条件下诱导原生质体扑获DNA分子。1）步骤：共保温；稀释PEG；非选择培养；选择培养。2）优点：转化顺利，对细胞伤害小；避免嵌合体的生成；易于选择；便于进行理论研究；受体广泛。4、脂质体介导用化学物质将DNA包裹成球体，通过植物原生质体的吞噬作用，把DNA导入细胞。5、电激法介导利用高压脉冲作用，在原生质体上形成可逆的瞬间通道，从而促进外源DNA的摄取。6、超声波介导7、显微注射8、激光微束9、种质系统介导法生物媒体转化系统二、转基因操作的受体系统1、高频再生体系的建立愈伤组织再生系统直接分化再生系统原生质体再生系统胚状体再生系统生殖细胞再生系统2、抗生素敏感实验抑制细菌生长杀死非转化细胞3、农杆菌敏感实验三、转化细胞的培养和转基因植株的再生恢复生长筛选培养植株再生第四讲转基因植物的鉴定\n一、鉴定方法1、遗传鉴定直接鉴定DNA分子是否整合到基因组上。1）扩增目的片段；2）杂交信号鉴定。（Southern杂交）2、表达鉴定利用报告基因Northern杂交Western杂交3、表型分析鉴定二、鉴定步骤1、筛选鉴定（利用质粒上的选择标记）报告基因鉴定（利用质粒上的报告基因）2、遗传鉴定DNA鉴定-southernRNA鉴定-northern蛋白质鉴定-western3、生长试验第五讲基因工程的安全性一、安全问题的考虑工程菌株的处理转基因植物的释放转基因产品的安全二、转基因植物的风险1.转基因作物本身成为杂草；2.转基因作物使其亲缘野生种成为杂草或超级杂草；3.转基因作物可能产生新的病毒或疾病；4.转基因作物对非目标生物的危险；5.转基因作物作为外来种对新生境的入侵，使生物多样性受到威胁；6.转基因作物对生态系统及生态过程的影响；7.其它一些不可预计的风险。三、生物安全的管理法国为对遗传修饰生物体(GMO)的评价和立法成立了两个专门委员会。第一个是遗传工程委员会，成立于1975年，任务集中于实验室的重组DNA的研究；1986年又成立了生物分子工程委员会，它的任务是评价遗传修饰生物体的大田试验、释放以及商品化过程的安全问题。进入90年代特别是1992年联合国环境与发展大会的召开，更加促进了国际上对生物安全立法工作的重视，特别是大会由许多国家签署的两个纲领性文件《21世纪议程》和《生物多样性公约》均在有关条款中提到了生物技术安全问题。1993年，在原国家科学技术委员会领导下成立了国家生物遗传工程安全委员会，由来自卫生部、农业部、轻工业部的专家组成，负责医药、农业和轻工业部门的生物安全。\n目前，在中国负责生物安全的部门有国家环保总局、科技部、农业部、卫生部、国家医药管理局、中国科学院和教育部等。1996年7月10日农业部颁布的《农业生物基因工程安全管理实施办法》是一部较完善、较好的“实施办法”。农业转基因生物安全管理条例中华人民共和国国务院令第304号　　《农业转基因生物安全管理条例》已经2001年5月9日国务院第38次常务会议通过，现予公布，自公布之日起施行。　　　　　　　　总理朱镕基　　　　　　　　2001年5月23日技能模块七　新品种的审定与推广繁育技术第一讲　新品种的审定品种登录、审定与保护是育种工作的延续，也是新品种投入生产或面向市场的重要环节。其中品种登录是指申请国际性权威组织认定育种成果并发表的过程。品种审定是由专业委员会对新品种名、新品种各种性状进行审查、鉴定、认定的工作过程。品种保护也称“植物育种者权利”，是授予植物新品种培育者利用其品种排他的独占权利，是知识产权的一种形式。三者分别从学术、行政和法律等方面，对品种及其育种者进行制约和保护。一、品种审定品种、种子是农林业的重要生产资料，是关系到国计民生的大事。世界各国都有对新品种进行审定的体系。根据1989年5月1日施行的《中华人民共和国种子管理条例》，我国农业部、林业部分别设立了农作物品种审定委员会和林木良种审定委员会。1997年成立的第三届全国农作物品种审定委员会，增设了花卉专业委员会。1.品种审定程序品种申报；专业委员会制订审定标准；专家审定；颁发合格证书。2.申报条件达到审定标准的品种；经国家审定委员会审查通过；有国家授权单位进行的性状鉴定和品种试验结果。3、申报材料育种者单位、姓名；品种名；育种过程；（品种比较试验、区域试验、生产试验）主要农艺性状；（品种特性的评价）适用范围和栽培要点；保持种性和防止退化的技术措施。二）4、审定标准与同类品种比较，具有明显的性状差异，观赏性状优良；主要遗传性状稳定，具有连续两年以上的观察资料；具有一定的抗逆性。二、品种登录\n1、概述品种作为人工培育的一种活的生产资料，对植物生产具有重要意义。为了保证品种名称的专一性及其通用性，国际园艺学会(InternationalSocietyforHorticultureScience，简称ISHS)及所属国际命名与登录委员会(CommissionforNomenclatureandRegistration)建立了各种栽培植物的品种登录系统，并由负责某种类的品种登陆权威（InternationalRegistrationAuthority,IRA）审批。2、品种登录的作用花卉品种既具有一定的区域性、民族性和时尚性，同时也具有较广泛的世界性。因此，保证品种名称的专一性和通用性甚为重要。而品种登录权代表了在该种(类)植物品种的改良与分类等方面的世界权威性。品种登录的作用主要体现在以下几个方面：(1)保护育种者合法权力对于育种者，品种被登录就是正式发表，育成品种及其性状描述将被整个育种界和学术界公认；(2)提供育种信息对于育种界，品种登录年报(公报)是研究品种的基础材料(如来源、历史、性状等)，也是相关育种者培育新品种的前提；(3)使新品种在育种者和消费者中正常流通国际登录权威公布所有被认可在世界上合法流通的该种(类)的品种和品种群目录。3、主要的品种登录组织郁金香：荷兰皇家球根种植者总会；唐菖蒲：美国北美唐菖蒲理事会；百合：英国皇家园艺学会威斯利植物园；菊花：英国国家菊花协会；兰花：英国皇家园艺学会；月季：美国月季协会；山茶：澳大利亚国际山茶协会；荷花睡莲：英国国际荷花协会；水仙花：英国皇家园艺学会；梅花：我国仅中国花卉协会梅花蜡梅分会于1998年11月获准有梅(prunusmume)一种(含梅花及果梅)品种的国际登录权。4、品种登录的程序：提交图片、文字；国际机构审定；颁发证书及在国际刊物上发表。三、品种保护1、品种权及品种保护《国际植物新品种保护公约》于1961年在巴黎签署，1968年生效，并于1972年、1978年、1991年三次修订。据此公约成立了国际植物新品种保护联盟(UnionInternation-a1PourlaProtectiondes0btentionsVegetales，简称UPOV)。为了保护植物新品种权，鼓励培育和使用植物新品种，促进农林业、花卉业的发展，我国已于1997年10月1日施行了《中华人民共和国植物新品种保护条例》，随后又制定了实施细则。1999年3月23日，我国签署了国际植物新品种保护公约，并成为UPOV的第26个成员国。目前国际上共有28个会员国。\n我国植物新品种保护工作由国家林业局和农业部两个部门进行。根据分工，国家林业局负责包括木本观赏植物在内的各类木本植物新品种保护工作。国家林业局依照《植物新品种保护条例》和《植物新品种保护条例实施细则》的规定，受理、审查植物新品种权的申请并授予植物新品种权。该主管部门设立植物新品种保护办公室，负责受理和审查《细则》规定的植物新品种权申请，组织与植物新品种保护有关的测试、保藏等业务，按国家有关规定承办与植物新品种保护有关的国际事务等具体工作。国家实行植物新品种保护制度，其根本目的是为了鼓励培育和使用植物新品种，促进生产的发展。一个新品种受到政府的保护，实质上提高了这个新品种的知名度，提高了它的“身份”。此外，实行植物新品种保护有利于在育种行业中建立一个公正、公平的竞争机制。这种机制可以进一步激励育种者积极投入植物品种的创新活动。当然，我国实行植物新品种保护制度也是我国社会主义市场经济发展的必然结果，也是我国参与国际经济技术一体化进程的一个必不可少的环节，它可以促进我国在植物品种方面的国际贸易、国际交流与合作。2、授权条件新颖性特异性一致性稳定性名称适宜3、授权程序提交材料接受审查颁发证书4、育种者权益的保护保护期限；品种权人缴纳年费；审批机关依法保护品种权人；第二讲园林植物良种繁育一、园林植物良种繁育的任务1、概念良种繁育就是对通过审定的品种，运用遗传育种的理论和技术，在保持并不断提高良种种性、良种纯度与生活力的前提下，有计划地、迅速扩大良种数量的一套完整的优质种苗（包括种子、做种用的果实、无性繁殖器官）生产技术。2、园林植物良种繁育的主要任务：良种繁育是育种的继续和扩大，是优良品种能够继续存在和不断提高质量的保证。所以它基本上属于育种学的范畴，同时它也是育种和生产之间的桥梁。1、在保证质量的前提下迅速扩大良种数量；2、保持并不断提高良种种性，恢复已退化的优良品种；3、保持并不断提高良种的生活力。二、品种退化的原因及其防止方法一）概念品种退化是指园林植物品种经几代栽培繁育后原有的优良品质削弱的过程和表现。品种混杂是指园林植物品种经几代栽培繁育后，其良种掺杂了不同于本品种的各种异型株，品种纯度降低，丧失了良种典型性的过程和表现。如某些经济性状、观赏性状变劣、生活力下降、抗逆性降低、产量减少、种性变劣，使优良品种在生产上、应用上、观赏上的价值降低。\n二）园林植物品种退化的原因（一）机械与生物学混杂1、机械混杂：采种、晒种、储藏、包装、调度、播种、育苗、移栽、定植等栽培的繁殖过程中，把一个品种的种子或苗木机械地混入了另一个品种之中，从而降低了前一个品种的纯度。由于纯度的降低，其丰产性，物候期的一致性都降低了，观赏价值也降低了给栽培管理良种繁育都带来了损失，机械混杂的危害主要在于机械混杂以后，紧接着常发生生物学混杂，这就给栽培带来更大的损失，造成品种更严生的退化。2、生物学混杂：是指由于品种间或种间发生一定程度的天然杂交，造成一个品种的遗传组成上混入了另一些品种的遗传基础。在园林植物中发生生物学混杂后，表现出花型紊乱，花期不一，高度不整齐。花色混杂，甚至各种极劣的单株都会产生。生物学混杂在异交植物与常异交植物的品种间或种间最易发生。自花授粉的植物中也间有发生。（二）生活条件与栽培方法不适合种性要求优良栽培品种都直接或间接地来自于野生种(通过自然类型的选择与栽培，选择芽变或杂交育种等)，因此目前栽培品种的遗传基础中无例外的包含有野生性状，不过这种野生性状在栽培条件与栽培方法不适合品种种性要求时，优良的种性就会被潜伏的野生性状所代替。隐性性状替代原来的显性性状，品种因此而退化。例如优良的皱菊品种花大而美，但栽培不良时很易变为小花的普通品种；翠菊品种在栽培条件恶劣时，也会发生重瓣性降低(露心)，花瓣变短变窄等退化现象。（三）生活力衰退进而引起良种产量品种的降低1、长期营养繁殖——长期营养繁殖而得不到的有性复壮的机会使同倍矛盾（异质性）逐步削弱，致使生活力降低。2、长期自花授粉——长期自花授粉，内部矛盾也会不断地减少，生活力不断地降低，最后品种的产量、生长势和其他特性也要退化。3、长期栽培在相同的条件下——米丘林学派还认为一个品种长期培育在同一地点并用同一栽培方法，则久而久之会造成生活力的衰退。其次关于自花授粉的良种生活力降低问题，虽然在一般的条件下如上述，但是也有例外的现象。以下两例外的现象在良种繁育的实践中最有意义：1、在优良栽培条件下，天然自花授粉良种生活力降低比在恶劣条件下显著地缓慢。2、天然自花授粉的良种生活力的降低，在单株之间有较大的差异，有些单株退化很快，而有些则很慢，甚至不退化，因此在完全退化了的品种中也能用单株选择法选出完全未退化的生活力很高的单株，这也就是良种繁育中可以用选择的方法进行品种复壮的前提。三）防止良种退化的技术措施要解决这一问题应该从三方面着手，首先要建立完整的良种繁育体系和严格的良种繁育制度。其次是改善栽培条件，提高栽培水平，运用科学手段、采取具体的措施防止品种退化。第三是对已退化良种要采取与之相配套的良种复壮技术措施。（一）建立完整的良种繁育体系和严格的良种繁育制度（二）防止遗传性变劣与分离的技术措施\n1、防止混杂：◎防止机械混杂：严格遵守良种繁育的制度，任何混杂都应避免。主要应做好以下工作：采种：专人负责及时采收；晒种：晒种时各品种应间隔一定距离；播种育苗：相似品种间隔种植；播种和定植地应该合理轮作，以免隔年种子萌发造成混杂。移苗：必须严格注意去杂和插牌并画下移植定植图。◎防止生物学混杂：防止生物学混杂的基本方法是隔离与选择。空间隔离—生物学混杂的媒介主要是昆虫和风力传粉，因此隔离的方法和距离随风力大小，风向表况，花粉数量，花粉易飞散程度重瓣程度以及播种面积等而不同。时间隔离—时间隔离是防止生物学混杂极为有效的方法，时间隔离可分为跨年度的与不跨年度的两种，后一种是在同一年内进行分月播种，分期定植，把开花期错开，这种方法对于某些光周期不敏感的植物适用。2、改善栽培条件，提高栽培技术水平选择适宜的土壤：应该具备良好的土壤结构，避免过分粘重的土壤，应该排水良好，这两点对于球根类花卉更为重要。加强田间管理：防治病虫害发生、使植株生长健壮。扩大营养面：与一般大田比起来适当加大株行距，不仅可以扩大繁殖系数，而且可以提高种子的质量，增加种子的品种典型性。合理轮作：除了一般在优良（如防治病虫害、合理利用地力，促进植物生长发充）以外，对于良种繁育特别有益的还能防止混杂和一定程度地防止球根花卉的生活力退化。避免砧木不良遗传性的影响，许多营养繁殖的良种，尤其是木本植物中采用营养繁殖的良种，应用嫁接的方法。3、经常进行选择：选择能有效地控制显性与隐性分离比率，是克服品种退化最有效的方法。在良种生长发育的各个时期，都应注意做好去杂去劣的选择工作。去杂主要指去掉非本品种的植株和杂草，去劣指去掉感染病虫害、生长不良、观赏性状较差的植株。进行选择具体要注意选择的时期和选择的方法等方面：选择品种典型性高的单株；选择品种典型性高的花序—同一植株不同部位的花序或小花所产生的种子，其品种典型性不同。选择品种典型性高的种子—即使同一花序其中不同位置的种子，它们后代的品种典型性也不同。（三）良种复壮技术措施1、改变生活条件：改变播种时期—改变播种时期的作用是使植物在幼苗和其他发育时期遇到与原来不同的生活条件，以增强植物适应不同外部条件的能力，提高良种生活力。换种—将长期在一个地区栽培的品种，定期地换到另一地区繁殖栽培，经1-2年再拿回原地栽培，通过改变生活环境，提高生活力。特殊农业技术的处理—\n采用低温锻炼幼苗和种子，高温和盐水处理种子，以及用萌动种子进行干燥处理等都能在一定程度上提高植物的抗性和生活力，尤其最后一种处理对提高抗旱性有良好效果。2、选择是保持与提高良种生活力的有效的措施。3、创造有利于生活力复壮的客观条件：选择易于生活力复壮的部分做繁殖材料、无性繁殖和有性繁殖相结、脱毒处理创造有利于生活力复壮的栽培条件加强留种单株的处理—为了提高种子品质，整枝和去顶等处理会有良好的效果。4、天然杂交或人工辅助授粉三、良种繁育制度一）良种繁育的基本程序一个品种按繁殖阶段的先后，世代的高低形成的过程，叫做种子生产程序。我国目前的分级繁育方式比较混乱，主要有两种划分，一种是分为原原种、原种、良种和生产用种4类，其中原原种是育种家种子，生产用种是商品种—由良种繁育而成；另一种是分为原原种、原种和良种三类，其中原原种是育种家种子，良种是商品种。（一）原原种原原种是由育种者育成的纯度最高、遗传性状稳定的品种或亲本种子的最初一批种子，用于进一步繁殖原种种子，原原种的品种典型性最强，其植株在良好生长条件下表现的主要特征就是该品种或亲本的性状标准。超级原种：经品种审定后用作第一批繁殖的种苗。（二）原种原种是由原原种繁殖的第一代到第三代，或按原种生产技术规程生产的达到原种质量标准的种子，用于进一步繁殖的良种种子。1、原种种子的生产程序（1）利用原原种种子生产原种的程序（2）利用“三圃制”生产原种的程序2、良种（生产用种）种子的生产以原种为繁殖材料，提供生产用苗的繁殖过程。二）、优良品种的生产与管理制度种源控制生产过程的控制采收和储运过程的控制三）、企业良种繁育组织与制度建设建立质量管理体系；突出特长产品；适地适花；加强与种子研究机构的合作；坚强协作，建立良种繁育网。四、加速良种繁育的方法一）、良种繁育圃的建立良种繁育圃是用园林树木优良品种的优树、优良无性系的枝条或用优良树种的种子培育的苗木为材料，在保证优良品种质量的前提下，按合理方式配置，加速生产、繁殖具有优良遗传品质的园林树木苗木的措施。良种繁育圃包括良种母本园、砧木母本园和育苗圃。（一）良种繁育圃的意义\n对于园林树木优良品种的推广，主要是以建立良种繁育圃，通过有性和无性繁殖手段来加速繁殖苗木的。良种繁育圃主要表现以下的优越性：1.具优良特性的优良树种，提高了园林树木种子的遗传品质。2.结实早、且稳产、高产。3.面积集中，有利于经营管理。4.能相对的矮化树冠，便于机械化作业。（二）良种母本园（采穗园、采穗圃）提供优良接穗、插条、芽苗和种子等为园林树木苗木繁殖材料的场所。要求有适宜的自然环境条件，灾害性天气少；品种典型纯一；采用优良的农业技术措施；选择无病毒和无重要病虫害、特别是无检疫对象病虫害的地区；园地周围没有中间寄生植物，有条件的需进行隔离。优点：1、采穗圃为集约经营，穗条产量高，成本较低，供应有保证。如为建立大面积种子园，往往需要建立优树采穗圃，穗条才能有保证。2、由于采取修剪、施肥等措施，种条生长健壮、充实、粗细适中，可提高生根率。3、种条的遗传品质有保证4、不需隔离，管理方便，地点集中，病虫害防止容易，树干矮，操作安全。5、采穗圃如设置在苗圃附近，劳力安排容易，采条适时，且可避免种条的长途运输和保管，即可提高种条的成活率，又可节省劳力。（三）砧木母本园提供优良砧木等为园林树木苗木繁殖材料的场所。除有计划地新建外，可将野生砧木资源丰富的地区，如有成片的典型性较高的野生砧木林，通过选择，去杂去劣，改建成砧木母本园。（四）育苗圃推广优良无性系提高园林树木质量。在有些情况，如对种子园中表现优异的无性系，在没有取得取得子代测定结果前就有可能通过无性繁殖推广，从而缩短育种周期。育苗圃无性繁殖方法1、扦插和插穗复壮。2．嫁接和嫁接不亲和性。二）、采用先进的育苗技术（一）培育无病毒苗（二）快速育苗技术三）、提高良种繁殖系数的技术措施繁殖系数是指种子繁殖的倍数，从理论上说就是一粒种子通过繁殖能增加的倍数，生产上常用单位面积的种子产量与单位面积的用种量之比来表示，即繁殖系数=单位面积种子产量单位面积种子用量（一）提高种子的繁殖系数（二）提高一般营养繁殖器官的繁殖系数1、充分利用园林植物的巨大再生能力2、延长繁殖时间3、节约繁殖材料（三）提高球根类花卉的繁殖系数（四）组织培养技能模块八　草本及木本花卉育种技术实例\n第一讲多年生草本花卉的特点第一节、多年生草本花卉的特点幼年期相对较长以无性繁殖为主栽培品种多为杂合体育种技术多样化育种水平相对较高第二讲多年生草花育种实例一、菊花育种一）育种资源（育种的原始材料及分类）二）育种目标及性状遗传三）育种技术四）、良种繁育与保存菊花育种（Dendranthema×grandiflorum）一）育种资源1.野生资源菊属约40余种，我国产20余种。主要的野生种有：毛华菊（D.vestitum）、野菊（D.indicum）、紫花野菊（D.zawadskii）、小红菊（D.erubescens）、甘野菊（D.boreale）、蒙菊（D.mongolicum）、菊花脑（D.nankingense）、细叶菊（D.maximowiczii）等。2.品种资源菊花品种极其丰富，全球约有2万多个（“世界两大花卉育种奇观”之一）；我国现存菊花品种3000余个，主要以盆栽大菊、秋菊为多，近些年又从日本、美国、荷兰等地引进了不少切花菊、地栽小菊等品种；现有菊花品种在形、瓣、色等方面变化万千，难以言状。根据多年的研究结果，陈俊愉等人提出：现代栽培菊花主要由我国长江中下游的野菊、毛华菊、紫花野菊等野生种经天然杂交和人类长期选择演化而来。6倍体的毛华菊和4倍体的野菊是原始菊花的基本杂交亲本。6倍体的紫花野菊及其它野生菊属植物，如2倍体的甘野菊、菊花脑等，在不同程度上参与了起源过程。菊花的品种分类依花径大小分类依花型分类依花色分类依花期分类依用途分类1）依花型分类平瓣类：舌状花平展，基部管状部分小于总长的1/5单宽瓣平展型、单宽瓣垂带型、单窄瓣型、平盘型、荷花型、莲座型、芍药型、绣球型、翻卷型等（11个）匙瓣类：舌状花基部管状，开展部分大于瓣长的1/4\n匙单瓣型、匙盘型、匙莲型、舞莲型、匙球型、舞球型、卷散型、雀舌型、蜂窝型（9个）管瓣类：舌状花筒状，开展部分短于瓣长的1/4单管型、管盘型、钵盂型、管球型、舞球型、疏管型、狮鬣型、辐射型、松针型、扭丝型、散发型等（18个）桂瓣类：舌状花少，筒状花伸长，先端不规则开裂平桂型、匙桂型、管桂型畸瓣类：舌状花先端开裂呈爪状、丝裂状或附生毛刺龙爪瓣、毛刺瓣、剪绒型依花色分类：黄色系：浅黄、深黄、金黄、橙黄、棕黄等白色系：乳白、粉白、银白、绿白、灰白紫色系：雪青、浅紫、红紫、墨紫、青紫绿色系：豆绿、黄绿、草绿红色系：大红、朱红、墨红、橙红、棕红、肉红等粉色系：浅粉、深粉双色系：花瓣正反面颜色不同间色系：不同小花颜色不同2）依自然花期分类春菊：4月下～5月上开花，3-5℃夜温花芽分化夏菊：5月下～7月上开花，日中性，10-15℃夜温花芽分化夏秋菊：7月上～9月上开花，15-18℃夜温花芽分化秋菊：10月中-11月下开花，短日性，夜温15℃左右花芽分化寒菊（冬菊）：12-1月开花，短日性，夜温10℃左右花芽分化3）依应用方式分类盆栽菊：独本菊（品种菊、标本菊）、案头菊立菊（多本菊）切花菊：标准型、射散型造型艺菊：大立菊、塔菊、悬崖菊、扎菊、盆景菊等露地观赏菊：花坛菊地被菊、早小菊等二）育种目标及性状遗传1.花期影响菊花自然花期的因素：环境条件：光周期、夜温栽培管理技术菊花花期的变化为数量性状花期相同（近）的品种杂交，后代的花期与亲本相似花期不同的品种杂交，后代的花期分布于双亲之间，甚至出现超亲变异2.花色菊花花色演化进程：黄色，白色，紫色、墨色、红色、绿色、复色，但缺乏蓝色、黑色等\n菊花花色遗传表现复杂，野生种间杂交后代多出现双亲花色和过渡性花色；栽培品种间杂交后代的花色则变化复杂杂交双亲中母本花色较易在后代中占优势不同花色中，原始花色具有一定的遗传优势大花品种花色淡雅，中小花品种花色浓艳3.花型菊花花型由多个因素构成，包括花径大小、瓣型、瓣数、心花变异程度、花瓣伸展姿态等。花径大小及重瓣性为数量性状，受微效多基因控制，呈现连续变异。相对原始的性状（如小花、单瓣、平瓣等）在杂交后代中往往表现出较强的遗传性。不同瓣型的品种杂交，后代中同一朵花内可出现不同形态的花瓣。4.株型株型主要受植株高度、茎枝生长特性、分枝高度、分枝能力等因素影响。应根据不同用途培育适宜的株型。5.抗性：抗病虫、抗逆性6.多用途三）育种技术1.天然授粉在菊花开花时，由昆虫自然传粉产生种子，用以播种选出新品种的方法。菊花为天然异交植物，自交不结实或结实率极低，因而采用自然授粉便可获得杂交后代。此法盲目性较大，但操作简便。2.人工杂交亲本的选择与选配亲本的选择应根据育种目标、性状遗传规律、双亲花期是否相遇等加以确定。亲本的选配原则：充分考虑和利用母本遗传优势；父母本的花型不宜相差太大；注意花色与花型的选配。杂交技术花瓣处理：母本雌蕊成熟前剪去部分花冠套袋：防止花粉污染采花粉：筒状花雄蕊于雌蕊成熟前2~3天成熟授粉：柱头展羽呈“Y”形，并分泌粘液时进行，每隔2~3天授粉一次，连续授粉3~5次。去袋：最后一次授粉一周后采种：授粉后约40~60天种子成熟杂种后代的培育及选择播种：宜早；长江流域地区露地播种，3月下旬～4月上旬苗期选择：6片和10片真叶时各进行一次叶片厚实，无皱折，缺刻不明显，节间匀称，叶柄较长，叶片色泽鲜润等花期选择：选留杂种苗的5~10％“无性繁殖系”选择：1~2次利用性状的相关性等进行早期辅助选择\n3.芽变选种菊花易发生芽变，尤其是花色变异。芽变的部位可能在植株的个别枝条、某一枝段或某个脚芽。注意观察，发现芽变后以无性繁殖，从中选出优良变异培育出新品种。4.诱变育种辐射诱变：菊花基因型高度杂合，遗传背景复杂，非常适合辐射育种，成绩显著。化学诱变：损伤小、诱变频率较低航空诱变：利用微重力、太空辐射、超真空等特殊空间环境诱导变异。诱变材料：种子、扦插生根苗、盆栽苗、枝条枝段、试管苗、愈伤组织等。辐射剂量：不同品种及诱变材料对辐射的敏感性不同。愈伤组织>植株>根芽>枝条愈伤组织：8-16Gy，其他材料：20-30Gy组织培养结合诱变效果显著5.生物技术组织培养离体诱变、分离嵌合体生产脱毒植株单细胞突变、体细胞无性系变异选择胚胎抢救、单倍体诱导等原生质体培养与体细胞杂交基因工程修饰花色改善株型改变花期抗病抗虫转基因菊花植株对棉铃虫的抗性平皿试验四）、良种繁育与保存采用无性繁殖保存和繁育良种。已育成品种在每年无性繁殖过程中为防止混杂和种性退化需进行优选。菊花的多种性状在不适宜的栽培环境或栽培技术下会发生退化，良种繁育过程中应给以良好的栽培管理条件。中国名菊品种欣赏二、百合育种（Liliumspp.）一）、育种资源二）、育种目标及性状遗传三）、育种技术四）、良种繁育一）、育种资源1.野生资源：百合属共90余种，主要分布于北温带及寒带；我国原产40余种，大多分布于西南和华中地区。百合属原种可分为四个组：百合组、钟花组、卷瓣组和轮叶组。麝香百合（L.longiflorum）<铁炮百合>、王百合（L.regale）<岷江百合>、天香百合（L.auratum）<山百合>、渥丹（L.concolor）、兴安百合（L.dauricum\n）<毛百合>、玫红百合（L.amoenum）、湖北百合（L.henryi）、卷丹（L.lancifolium）、青岛百合（L.tsingtauense）2.品种资源：国际百合学会（1982），9类亚洲百合杂种（Asiatichybrids）、美洲百合杂种（Americanhybrids）、欧洲（星叶）百合杂种（Martagonhybrids）、白花百合杂种（Candidumhybrids）、东方百合杂种（Orientalhybrids）、麝香百合杂种（Longiflorumhybrids）、喇叭型百合杂种（Trumpethybrids）其它类型杂种（Miscellaneoushybrids）原种（包括变种和变型）（Species）二）、育种目标及性状遗传1、抗性育种抗病：病毒、真菌等湖北百合具有较强的抗病、耐盐碱等特性。抗寒：节约能源，降低生产成本抗热：亚洲及东方百合杂种存在越夏问题原产我国的淡黄花百合、台湾百合、王百合、通江百合等耐热性强。耐低光照2、品质育种改良花色、花形和花香百合的花色多样，尤其是亚洲百合杂种花色丰富，但缺乏鲜红、蓝紫色等。百合花形主要有喇叭形、漏斗形、钟形、卷瓣球形，开花方向具向上、向外、向下等多种形式，直立喇叭形是切花品种改良的主要目标。麝香和东方百合杂种都有香味，其中麝香百合、天香百合、鹿子百合是培育香味百合的重要亲本。3、改善株型，便于盆栽或切花生产减少花粉改变花期改良采后特性增加繁殖能力性状遗传规律三）、育种技术1、引种引种对象：野生百合及国外优良百合品种了解各个种的不同生态习性，选择适宜的生态型引种材料用种子和鳞茎均可，但以种子为佳引种时要进行病虫检疫，特别要防止病毒病的传播2、种间远缘杂交杂交亲和性：百合种间远缘杂交存在不同程度的不亲和性，主要原因有：染色体之间的差异双亲生理上的不协调花粉管伸长生长受到异种百合花柱的抑制不同种百合花柱长度的差异胚乳败育克服远缘杂交不育的方法\n蕾期授粉混合授粉蒙导和先驱授粉花粉或花柱热处理应用花器官提取物或生长调节剂切花柱授粉胚胎抢救试管受精3、杂交技术去雄授粉收获种子播种育苗：百合种子有两种发芽方式快速发芽子叶出土型：3-6周推迟发芽子叶留土型：3个月以上我国百合种间杂交一览表4、多倍体育种多倍体百合生长强健、茎粗、叶肥、花大、花瓣厚、抗病、花期长，观赏价值高。秋水仙素离体诱导法多倍体（品）种间杂交5、辐射育种以低温贮藏过的鳞茎作诱变材料效果较好。辐射剂量2-3Gy，处理后采用鳞片扦插或组培繁殖，选择变异。种子、花粉、子房、珠芽等也可作为诱变材料。6、生物技术花药培养基因工程转化方法：基因枪法、农杆菌法、花粉介导法等改良性状：花型、花色、无花粉、抗病、抗逆等四）、良种繁育良种百合的繁殖鳞片扦插组织培养百合品种退化的原因生态环境条件的不适应生活力衰退病虫危害栽培管理粗放防止退化和保持优良种性的措施选择高海拔冷凉山区作为百合良种繁殖基地。建立切花生产和商品种球繁殖分开进行的生产体系。利用组织培养，生产脱毒种苗。提供良好的栽培管理技术措施。\n附：花卉杂交育种的成就金鱼草、矮牵牛、樱草、蒲包花、万寿菊、四季海棠、一串红、三色堇第三讲木本花卉育种实例一、月季育种一）、育种资源（育种的原始材料及分类）二）、育种目标及性状遗传月季花香月季缺乏香味正受到越来越多的关注现代切花月季几乎没有香味，这是人们经过研究发现，从古老的月季遗留下来基因中，没有香味的月季要比有香味的月季更耐长途运输，且瓶插期可长达一星期之久。但对于许多月季花爱好者而言，外观和质地都是次以的，主要的还是月季那自然散发出的泌香，而现代切花月季正缺少这一因素，大部分品种只有很少或者没有香味。三）、育种技术月季杂交育种法可选用５月份开的第一批花做材料，去雄、套袋、收采花粉和授粉。雄蕊为灰褐色，呈两唇状，采粉前准备一些小纸袋，父本的花瓣展开后，立即拔下花药，放入纸袋内，写上名称和时间，待其散出花粉，随纸袋放入装有氯化钙的干燥瓶内，置冰箱下层保持５～１０℃的低温。待雌蕊柱头上刚分泌出粘液时应立即授粉，用毛笔尖沾上花粉粒涂抹，２天内涂３～４次即可。脱粒后的杂交种子以每个果实内的种子为一个单位，先缝入小布袋内，埋入花盆内沙藏一冬，保持－５℃～０℃的低温，来年３月中下旬分别插入小花盆内。对第一代杂种实生苗先不要选择和淘汰，在花蕾开放前进行套袋，让其白花授粉，取第二代杂交种子，继续播种，然后淘汰那些没有观赏价值的个体，再用嫁接或扦插的方法进行无性繁殖，若营养苗不向坏的方向转化就可推广。一般杂交育种至少需要６年以上的时间。四）、良种繁育二、杨树育种一）、育种资源（育种的原始材料及分类）二）、育种目标及性状遗传三）、杨树的开花习性杨树一般在6-10年到达成熟年龄，开始开花结实。小枝的顶芽为叶芽，体积较大。短枝上的侧芽为花芽，体积较小。1年生枝，徒长枝不着生花芽。花序为柔荑花序，风媒花，开花先于放叶。开花时，一般由花序下部的小花先开，也有少数由花序中部的花先开。杨树花期随不同种及其分布区不同而异，其果实成熟所需时间的长短也不同。黑杨派杨树果实成熟所需约35天，每个蒴果1-15粒种子。四）、育种技术五）、良种繁育附：松树育种牡丹育种茶花育种