《园艺作物育种学》word版.docx
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《园艺作物育种学》word版
第一章概述
园艺作物品种改良就是通过对园艺作物遗传组成的改良，以选育更易于栽培和利用价值更高的优良新品种，同时还要进行良种种子的繁殖。
现代园艺作物育种不仅利用自然界现有变异选育优良品种，而且还将根据需要，利用品种间杂交、远缘杂交、杂种优势、人工引变等途径来创造新的变异类型，按照一定的目的进行选择，应用比较快速、准确的鉴定方法来提高选择的效果，结合组织培养等现代生物技术加速材料的纯合和繁殖加代，尽可能地缩短育种周期，通过田间比较试验，评选出优良新品种。
一、品种的概念和良种的作用
1、种与品种的概念
种是生物学的基本单位，是自然选择形成的。
有三个特点：
1）具有一定的形态及生理遗传特征；
2）有一定的自然分布区域；
3）不同种间不能交配或不能交配产生有生殖能力的后代。
品种是人类在一定的生态和经济条件下，根据自己的需要而创造的某种栽培植的一个群体，它具有相对稳定的遗传性，在一定的栽培环境条件下，个体间在形态、生物学和经济性状方面保持相对一致性。
在产量、品质和适应性等方面符合一时期内的生产和消费者的需要。
种与品种的区别：
甘蓝的不同种
萝卜的不同品种
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。
2、优良品种的作用
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。
二、我国园艺作物育种工作的发展和主要成就
青花菜自交不亲和系网室内人工蕾授粉情形
1、普遍地开展了资源调查和地方品种整理工作；
2、广泛地进行了园艺作物引种工作；
3、新品种选育和杂种优势利用研究成效显著；
4、育种理论和育种方法的研究也取得了一定成效；
5、以常规技术和生物技术相结合育种为主体。
三、国际园艺作物育种工作的发展趋势
1、突出新的育种目标；
2、重视种质资源研究；
3、重视育种新途径新方法的研究；
4、实行多学科协作配合的综合育种；
5、以常规技术为主，并积极和生物技术相结合。
四、育种目标
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育种目标（breedingobijectives）
指作物通过遗传改良后需要达到的目的。
有了明确的育种目标，才能有目的、有计划并且是有效地选择种质资源和相应的育种方法。
育种目标包括生物学的目标和经济学的目标。
生物学的育种目标，就是在一定时间、环境和技术条件下，作物通过改良后所应具备的优良特性，如高产、优质等；经济学的目标，则指作物经改良后所达到的经济效益。
由于生物学目标通常是经济学目标的基础。
1、产量
高产是优良品种的基本特征，因而是园艺作物育种的基本目标。
作物的产量是作物的遗传特性与环境条件共同作用的结果。
1）生物产量与经济产量
生物产量：
指一定时间内，单位面积上作物全部的光合产物的获量。
经济产量：
指的是同一时间内，单位面积上作物可以作为商品利用的部分（如甘蓝叶球、番茄果实等）的收获量。
2）产量的构成因素
产量的构成因素：
指产量这一性状的各组成成分。
产量的构成因素依作物的不同而不同：
对叶菜类，一般是单位面积株数、单株叶数和单叶重（或结球率和单叶球重）；
对果菜类，通常是单位面积株数、单株果数和单果重。
作物的理论产量：
每亩产量＝每亩株数×单株平均果数×单果平均重
3）影响产量的其他因素
①栽培技术的改进；
②土壤的改良；
③化学肥料（尤其是氮肥）和有机肥料的正确施用；
④杀菌剂、杀虫剂、除莠剂的科学使用等。
2、品质
1）品质的概念
品质是由多种因素构成的复合性状，很大程度上受到社会生产水平、消费水平及消费心理等因素的影响。
欧洲品质控制组织（EOQE，1976）给产品品质的定义是：
“产品能满足一定需要的特征特性的总和”。
包括了产品本身的基本属性（特征、特性）；并涉及所谓的“一定需要”，即社会属性。
园艺作物品质特征的基本属性包括营养学属性、卫生学属性、工艺学属性及感官属性等。
2）品质的内容
①感官的内容；
②化学的内容；
③机械的内容；
④物理学的内容。
3）影响品质的因素
①特定品种的品质在本质上是受遗传性控制的；
②品质也同样受到环境条件的影响，如光照、温度、水分、矿质营养及栽培技术等。
4）品质的鉴定
品质鉴定（qualityevaluation）：
是根据一定的标准，通过一定的手段来评定产品品质的优劣。
园艺作物作物品质鉴定的内容主要是感官的品质特征、营养学特征，对加工类型，还须包括工艺学的特征。
3、抗病虫害
4、其他目标
1）抗逆力与适应性
2）适于保护地栽培
3）适于机械化栽培
五、制定育种目标的基本原则
1、制定目标要科学
1）充分考虑生产和消费的需要；
2）充分了解有关育种对象的科学知识；
3）充分考虑当地的自然环境和栽培条件；
2、制定的目标要明确
1）要突出重点目标；
2）育种目标要落实到具体性状；
3、制定目标要有预见性
1）要预见到近期内生产和消费的发展变化；
2）要注意兼顾长远发展的利益；
4、制定目标要注意现实性
1）充分考虑其实现的可能性；
2）考虑品种的配套问题；
第二节种质资源及引种
种质资源工作是育种的基础，不论是常规育种，远缘杂交，倍性育种，辐射育种或杂交一代利用，乃至于遗传工程等都不能离开种质资源。
因此，不断地收集保存种质资源并加以深入的研究和利用，永远是保证育种工作顺利开展的基本条件。
引种是从外地和外国引进新作物、新品种以及各种种质资源的一条有效途径，它是园艺作物育种工作不可缺少的环节之一。
一、种质资源在育种工作中的重要性
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1、种质资源的概念
种质（germplasm）：
指决定生物“种性”（遗传性）并将其遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质的总体。
植物种质资源（plantgermplasmresourse）：
凡携带有不同种质（基因）的各种栽培植物及其近缘种和野生种。
种质资源与遗传资源（geneticresourse）或基因资源（generesourse）属同义语。
基因库（genepool）：
则是指某一物种所包含的形式式基因的总和，它与种质资源的定义不同，两者不可混淆。
植物种质资源是发发展农业生产和开展工作的物质基础。
新品种不能凭空产生，它必须有种质资源作为原始材料,必须予以高度重视。
2、种质资源的类别及其特点
根据种质资源的来源及性质，可以为：
1）、本地品种资源
包括古老的地方品种（或称“农家品种”）和当前推广的改良品种。
古老地方品种对本地环境条件有高度的适应性，且包含较丰富的基因型；新推广的改良品种在适应新的条件和要求上优于古老的地方品种。
因此在研究利用种质资源时，首先必须以本地区的古老品种和新推广的优良品种为最主要和最基本的对象。
2）、外地品种资源
引自外地区与外国的品种，特别是原产于起源中心与次生中心的许多原始品种，具有不同的物理学和经济学上的遗传性状，有些是本地区品种所欠缺的，从中可以筛选出一般品种所没有的特殊种质。
但是，外地区与外国的品种，对本地区的环境条件，一般大都不能全面适应。
在育种上主要是从中选用具有某种有利基因的品种，导入到要改良的品种中去。
3）、野生植物资源
野生植物资源包括：
栽培作物的近缘野生种和有潜在利用价值的植物野生种。
这些野生或半野生的植物具有很强的适应性与抗逆性，或者具有某些宝贵的新的种质（基因源）。
通过远缘杂交，把野生植物中优异的基因转移到栽培品种中来。
还可以合成异源多倍体，创造新种属、新作物。
4）、人工创造的种质资源
人工创造的种质资源包括人工诱产生的各种突变体,通过远缘杂交而创造的各种新类型，以及人工选育的各种育种系，基因纯合系和特殊的遗传种质等。
3、保护种质资源的迫切性和重要性
种质资源是极其珍贵的农业遗产与自然资源。
随着自然资源的破坏、生态环境的破坏以及新品种或杂交种的推广，使得很多老品种，特别是古老的地方品种逐渐被淘汰，因而使通过长期人工选择与自然选择所形成的某些重要遗传资源有消失的危险。
而且新品种代替老品种进行得很快，往往出现在一个国家或地区内大面积推广某一二个经济价值高的优良新品种。
一旦气候条件发生变化，或者出现新的病害，就会造成毁灭性的损失。
植物种质流失的严重后果，已逐渐被人们所认识。
4、作物起源中心与中国主要园艺作物资源
1）、作物起源中心学说
苏联植物地理学家瓦维洛夫教授，把变种起源的区分为初生中心（Primarycenterofvarietalorigin）和次生中心，或称之为次级中心（Secondarycentersofvarietalorigin）。
所谓次生中心，指的是从原始初生中心迁移过来析作物种重新形成的中心。
中国中心起源的主要蔬菜作物有大豆、菜豆（次生中心）、家山药、萝卜、芜菁（次生中心）、荸荠、菱角、莲藕、慈姑、蕹菜、芋、大白菜、小白菜、塌菜、薤、小根蒜、大黄、茄子（物种小果类型）、芥菜、葱、茎用莴苣、无棱丝瓜、中国南瓜、茼蒿、紫苏等。
大豆
萝卜
荸荠
菱角
慈姑
芋
小白菜
茄子
葱
中国南瓜
2）、中国主要园艺作物资源概况
我国园艺作物作物品种不仅类型繁多，而且还有很多独特的优良性状和品质。
为育种提供大量的种质资源。
公元前我们祖先食用的蔬菜种类就有：
瓜、瓠、芋、韭、葱、薤、蒜、芜菁、菱、荷、芹、荀、姜等40余种。
以后从国外被引进的各种园艺作物在我国繁衍演变，已产生了丰富的品种和类型，成为次生起源中心。
5、种质资源的收集
1）、收集种质资源的原则与范围
种质资源收集的原则是应该尽可能地广泛收集。
其对象包括：
①目前正在栽培的品种，尤其是那些濒临绝种的优稀地方品种；
②过去栽培但现在生产上已淘汰的品种；
③栽培作物的近缘野生种；
④特别是遗传种质，如突变体，育种系，纯合自交系，无缘杂交的中间类型；
⑤对人类可能有利用价值的野生物种。
就我国，目前种质资源工作机构的现状，大体可分为三个不同的层次：
一是国家一级1978年中国农业科学院成立作物品种资源研究所，主要负担僵重要种质资源的收集、保存工作及与外国的交换和大规模的考察收集工作。
二是省一级目前我国主要负责对要地区种质资源的收集与保存工作。
三是育种机构一级主要根据本单位负担的育种任务与目标，收集与本课题有关的种质资源。
2）、种质资源收集的方法
种质资源的收集,一般是通过征集和考察，美国研究成效显著。
对地方品种或新育种成的品种主要是向生产单位或育种单位征集；而野生或半野生种则主要通过野外观察；对国外资源的搜集，一般是通过出国考察或对外交换等途径。
同时要注意的问题：
①不要遗漏收集对象的品种类型
②在收集种质资源时要尽可能保持每份材料内最大可能的遗传变异度
③现场观察收集时，必须有比较全面而明确的记录。
3）、种质资源的登记
国际上现都采用一种叫护照数据记录（Passportdata），这样的记录法包括：
采种日期、地点、采集人、产地环境、植株性状、如果是别的种子库送来的种子，那么包括原编号及来源，这些材料，对于这份种子来说，永远不改变。
需要的记录的还有以下各项：
入库日期、发芽率、净度、种子数、含水量、下次测定日期、发芽方法，这一组数字随种子变化而变化。
例如，假定以0|作为大白菜的种类编号，现在（1999年）征集到的是第236份材料，编号为0|990236。
6、种质资源的保存、研究和利用
1）、种质资源的保存
种质资源的保存，实质上指的是保存那些携带种质的植物体。
它可以是一个群体、一棵植株、或者一部分器官，如根、茎、花粉、合子或细胞。
基本的保存方法有以下五种：
①就地保存；
②自然保护区保存；
③植物园保存；
④种质库保存；
⑤试管保存。
以种子为繁殖材料的种类，主要采用种子贮藏，因为种子容易收集，数量大而体积小，便于贮藏、馐、运输。
对于以种子为繁殖材料的种质资源，多用“种质资源库”（简称“种质库”）进行长期保存。
根据贮藏年限，种质库可以分为：
①长期库即基础库。
要求安全贮藏50-100年。
长期库的主要任务是保藏种子
②中期库即活跃库，能安全贮藏10-20年，中期库的任务是：
a.为育种学家提供种子；
b.繁殖更新；
c.鉴定；
d.对种子进行描述，记录存档。
2）、种质资源的研究
搜集种质资源的目的是为了利用。
要做到这一点，就必须对所收集的资源进行性状鉴定和应用基础理论研究，建立起完备的种质资源档案。
种质资源的研究一般包括以下几个方面：
①一般特征、特征的观察和鉴定
②性状遗传规律研究
③分类学及亲缘关系的研究
④种质分析与标记
3）、种质资源的利用
①直接利用
②间接利用
③潜在利用
二、引种
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1、引种的概念
从当前生产需要出发，把外地区或外国的优良品种、品系直接引入本地或本国，通过适应性试种后，进行推广种植，这一过程，称为引种或生产性引种。
广义的引种还包括引入那些具有特殊优良性状，以供育种和有关理论研究所用的品种资源。
引种的特点：
是解决品种问题的一条重要途径，具有简单易行、迅速见效的。
通过引种往往可以发现比当地现栽品种更优良的品种。
引种的作用：
引进的品种不仅可直接用于生产——提高产量及品质，而且还可为其他途径的育种工作提供原始材料。
成功事例天津市农科所育成的津研系统津春系统、津优系统黄瓜
，在上海、浙江、广东、江苏和山东等省市均有栽培；广东省的青皮冬瓜，已成为洛阳、杭州市郊等地的主栽品种之一。
2、引种地区和引入材料的选择
从哪些地区去引种，才能使引入材料适应引入地区的环境条件，主要应考虑如下几种关系：
1）、不同地理位置与引种的关系
一般从气候条件相似的地区去引种容易成功，而对气候条件影响较大的是地理位置，在地理位置关系中又以纬度对引种的影响较为明显。
受纬度影响的主要环境因子是日照长短引起的温度差异（包括生长季节长短、平均温度和温差等）。
通常同纬度或相近纬度间引种较易适应。
①不同纬度日照时数不同
园艺作物作物中，在日照时间长的时期进行营养生长，到日照时间短的时期进行开花结实称短日照作物，如菜豆、大豆、菊花中的秋菊等；而洋葱、甜菜、胡萝卜、莴苣、菠菜等则相反，称为长日照植物；还有一类作物，在长短不同的日照条件下都能开花结实，如番茄多数品种、茄子、辣椒、桃、苹果等。
对有些园艺作物种类日照长短是产品器官发育的主要影响因子。
例如北方洋葱引种到南方种植，往往地上部徒长，鳞茎发育不良。
因为北方洋葱是春季播种夏季长日照下形成鳞茎，长期的自然选择，形成了对长日照要求很严格，而南方几省是秋播春收，在洋葱形成鳞茎的季节，恰好是冬季短日照的环境，所以只长苗，鳞茎不膨大。
②不同纬度温度高低不同
温度是影响一些园艺作物适应性的最重要因子。
举例北京大口青这样需110天左右生育期的品种引入沈阳后，就不能很好适应，表现为结球不充实。
凡是在实际生长季节长短差异较小的地区间引种，能适应的品种数就较多；冬季最低温度达多少度和低温延续时期的长短，是越冬园艺作物适应性的限制因子，所以，越冬菠菜南种北引往往失败。
③不同纬度降雨量多少不同
生育期间的降水量和空气湿度，与品种的适应性有关。
在蔬菜作物中，一般地，从空气湿度大、降水多的地区引种到空气湿度小降水少的地区较易适应；相反的引种则除叶菜外大多不易得到良好的结果，特别是果菜类，往往落花落果较多。
例如甜瓜从新疆、甘肃等地引入辽宁的，都不及从华东引入的能适应。
2）、不同生态环境、生态类型与引种的关系
作物的环境包括作物生存空间里的一切条件。
其中，对作物生长发育有明显影响和直接被作物所同化的因素，称为生态因子。
它包括气候、土壤、生物、地理、人为等五方面。
这些生态因子相互影响、相互制约，共同对作物产生作用。
作物和环境的生态关系包括了生态因子对作物生长发育产生的生态影响以及作物对变化着的环境产生各种不同反应和多种适应性。
同种生物在生态特征上具有某些形态或生理上的差异的类型，称为生态型。
生态型是通过长期的自然选择和人工选择，形成与该地区生态环境及生产要求相适应的品种类型。
如桃在西北、华北形成的品种则成为耐冷凉干燥的生态型；而在华中、华南形成的品种则成为耐高温多湿的生态型；番茄在亚热带地区的台湾形成的是高温多湿生态型，在地中海的意大利，由于夏季炎热、干燥，该地区的番茄则形成耐高温、不耐湿的生态型。
生态型相似的品种具有相似的适应性。
3）、不同作物种类和品种组成与引种的关系
各地栽培作物的种类、品种组成，虽受人的影响，但在一定程度上也象野生植物群落一样，反映环境条件的影响。
如果原栽培地区有许多其他作物种类品种与引入地区相似，则所引种类品种的适应可能性就较大。
例如四川中南部和福建、广东地区，尽管地理位置相距较远，纬度也相差七、八度，但都有柑桔、龙眼等亚热带果树栽培，园艺作物种类也较多相似，两地间相互引种也较多能适应。
3、引种的程序和注意事项
1）、引种目标的确定
引种之前，必须对本地区的自然气候条件和现有品种存在的问题有深入的了解，明确要引进什么品种、解决什么问题，这样引种才有方向。
一般地说，应该从当前生产上急待解决的问题和当地所缺乏的品种为主攻方向。
2）、引种材料的搜集
搜集引种材料时，必须掌握有关品种的选育历史、生态类型、遗传性状和原产地的生态环境及生产水平，首先从生育期上估计哪些品种类型有适应本地区的生态环境和生产要求的可能性，从而确定搜集的品种类型。
根据需要与可能，可以到产地现场进行考察搜集，也可以向产地征集或向有关单位转引，并索取有关资料。
在同一地区、同一生态类型中，要搜集尽可能多的基因型不同的品种，由于其适应性大小和遗传性有差异，使引种成功的可能性增高。
每个品种材料的种子数量以足供初步试验研究为度，不必太多。
3）、引种材料的检疫
为了避免随着引种材料传入病虫害和杂草，从外地区特别是从外国引进的品种材料必须通过严格的检疫，对有检疫对象的材料，应及时加以药剂处理，有条件的话,除进行严格检疫外,还要先通过特设的检疫圃隔离种植,如发现有新的危险虫害,就要采取根除措施。
4）、引种材料的驯化及选择
引种驯化指的是通过人工培育,使野生植物成为栽培植物,使外地植物成为本地植物措施和过程。
有些新引进的园艺作物,有时需要经过驯化过程才能在新环境中适应、生长发育、开花结实、繁殖后代,并在产品质量方面保持原种的特性.例如,上海曾把野生荠菜驯化成栽培型园艺作物,已分化出碎叶荠菜和阔叶荠菜两个品种.
新引入的品种,栽培在不同于原产地的自然条件下,往往会发生变异,必须进行选择.在推广之前,一般采用混合选择法或片选法,将杂株和不良变异的植株全部淘汰，保持品种的典型性和一致性，对少数突出优良的植株，按系统育种程序选育新品种。
5）、引种试验
品种是一个有生命的生物群体，一个品种到达一个新地区后，由于气候条件、病虫害、耕作制度与原来地区不一样，它的表现很可能与原产地不一致。
原来是早熟的品种到新区后可能变成中熟的；原来是抗病的品种，引入之后可能变成不抗病的品种。
因此，对引入的材料，即使在原栽培区是很优良的品种，都必须经过试验种植，以当地有代表性的良种为对照，进行系统的比较观察，包括生育、产量、品质和抗性等等，经群众评议鉴定确属优良的，才能繁殖推广。
在进行引种试验时，试验地的土壤条件必须比较均匀，管理措施力求一致，使引种材料能得到客观的评价。
引种试验一般包括如下三个步骤：
①观察试验
对初引进的品种，必须先在小面积上进行试种观察，用当地主栽品种作对照，初步鉴定其对本地区生态条件的适应性和直接在生产上的利用价值。
对于符合要求的、优于对照的品种材料，则选留足够的种子，以供进一步的比较试验。
②品种比较试验和区域试验
将通过观察鉴定表现优良的品种参加试区面积较大的、有重复的品种比较试验，进一步作更精确的比较鉴定。
经二三年品比试验后，将个别表现优异的品种参加区域试验，以测定其适应的地区和范围。
③栽培试验
对于通过试验初步肯定的引进品种，应根据所掌握的品种特性，联系生态环境进行栽培试验，制订品种的栽培技术措施，使其得到合理利用，做到良种结合良法进行推广。
第三节选种
一、选择与选种
1、几个基本概念
1）、群体的遗传组成就是指群体中的基因及基因型各类和频率
2）、基因频率就是群体中某位点存在的某一基因的个数与该位点上等位基因总数的比率或百分率。
3）、基因型频率就是群体中某特定基因型个数占个体总数的百分数
4）、选种是利用群体中存在的自然变异，将符合要求的优良植株选择出来，经过比较而获得新品种的育种途径。
5）、选择是育种的一种方法手段，包括自然选择和人工选择：
6）、自然选择就是指生物生存所在的自然环境条件对生物所起的选择作用，这是生物进化的动力。
人工选择是通过人有意或无意的选择、鉴定、比较，将符合要求的植株选择出来，使其遗传性趋于稳定而形成新品种的过程。
2、选择的实质和作用基础
选择的实质就是造成有差别的生殖率，从而能定向地改变群体的遗传组成。
选择之所以能改变群体的遗传组成，能发生的作用基础就是生物有既能变异又能遗传的特性。
由于生物能发生变异，而且是普遍地、经常地在发生变异，从而使个体间只有相对的相似，没有绝对的相同。
正是这种
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