园艺植物育种学实验指导.doc

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不同园艺植物种类或品种,对自然条件都有一定的要求,如果得不到满足,生长发育将会受到影响。引种时,要考虑生长地的气候条件,尽可能从纬度、海拔高度、土质条件相似的地区引种。同时还要考虑到植物种类的适应性大小以及引入地的栽培管理条件和人的主观能动性等因素。植物适应性的大小,不仅与目前分布区的生态条件有关,而且与系统发育中历史上的生态条件有关。三、选题及资料来源(1)题目:郑州地区中华猕猴桃的引种(2)资料来源:图书馆、资料室有关文献资料;实地调查(有条件时)。四、实验内容收集、分析引种材料原产地及引入地的具体资料,进一步审定选题的正确性与引种的可行性。最后根据查阅的相关资料,制定出引种计划。五、方法与步骤(一)收集(或调查)并整理资料(1)收集有关中华猕猴桃的分布、经济栽培意义、生物学特性及系统发育历史等方面的相关资料。(2)收集有关中华猕猴桃原产地的地理、气候、土壤、植被组成等资料。 (3)收集引入地的地理、气候、土壤、植被组成等资料。(4)收集有关中华猕猴桃引种成功的经验、总结报告。(二)根据掌握资料,分析对比原产地和引入地各种因素的相似程度,提高引种的成功率(1)纬度。(2)海拔。 (3)气候(光照、温度、雨量和湿度)。 (4)土壤。 (5)植被组成。(6)栽培历史及栽培管理及经济发展水平。六、引种计划制定的要求和基本内容 (一)要求(1)本实验为模拟练习,可到图书馆和资料室查阅有关资料,有条件时可结合资源调查进行实地调查并收集第一手资料。选择一定的引种实验报告作为模仿素材,按照课堂讲授的引种理论及模式,收集资料,分类整理,阐述在引入地引入中华猕猴桃的必要性。 (2)针对中华猕猴桃的生物学特性、原产地(自然分布区)与引进地地理、生态因子的对比分析,提出中华猕猴桃引种的论点,论证引种的可行性。 (3)根据引入地的经济发展及栽培管理水平,拟定出相应的引种(驯化)栽培技术或使可能性成为现实的关键措施。(二)引种计划的内容在充分肯定引种题目的正确性的基础上,明确阐述引种计划所包含的5个方面: 1引种的必要性 阐述引种植物本身的食用价值,或观赏价值、生态作用等,预测未来社会发展需要的迫切程度和经济、社会、环境效益。 2引种的可能性(1)阐述引种植物的生物学特性、系统发育历史和本身可能潜在的适应性。(2)阐述引进地与引种植物自然分布区、栽培区、引种成功地区的地理、气候、土壤条件及植被组成等。还应该注意到引进地多年一次的灾害性天气。(3)在对比分析的基础上,找出引种的限制因子,论证引种成功的可能性。3确定适宜的采引地、采种方式、引种材料、引种数量、引种的时间4制定出相应的引种栽培措施5对引种计划中暂时还没有收集到的资料加以说明,并对引种以后可能出现的问题加以讨论七、思考题1制定引种计划的意义何在?2根据当地生产需要或育种需要,选择一种园艺植物,制定一份引种计划。 实验二 无性繁殖园艺植物的选择育种计划制定 一、实验目的 1了解无性繁殖园艺植物遗传变异的特点及其变异表现,掌握选择育种时亲本的选择原则。 2了解无性繁殖园艺植物选择育种的种类和特点,掌提单株或混合选择法。 二、实验原理 选择育种就是利用现有种类、品种的自然变异群体,通过选择的手段而育成新品种的途径;选择的本质就是差别繁殖。在无性繁殖的园艺植物中,由于实生繁殖产生的后代,亲本的遗传基础复杂,以及天然杂交,因此其后代表现出个体间的很大差异,或者由于植物体细胞发生突变,通过长期逐代积累或人工选择,造成品种内株、系间在一系列性状上发生显著变异,这就为选种提供了较多的变异资源。因此,可通过单株选择选出优良单株或枝条,再通过嫁接繁殖,用以建立无性系品种,或者通过混合选择,提高遗传增益,改进群体品种的种性水平。 三、材料及用具(一)材料 核桃、板栗、柑橘的实生繁殖果园,苹果、葡萄、柑橘等果树集中栽培的成年果园。 (二)用具 卡尺、钢卷刀、天平、折光仪、照相机、水果刀、枝剪、油漆、标签、采果袋、记载表等。四、实验内容无性繁殖植物的选择育种,包括芽变选种、实生选种和营养系微突变选种。在本实验中,选用无性繁殖园艺植物,针对其存在的缺点或生产上的具体要求,依据每种选种技术的特点,选取其中的一种技术,制定出相应的选种计划,以选出符合生产需求的品种或品系。五、方法与步骤(一)明确选种对象和目标 选择育种是园艺植物中重要的育种途径。选种对象的选择应考虑对象的起源及市场对新品种的需求状况,充分发挥资源、地域及其他方面的优势,并要掌握国内外有关园艺植物的市场信息及育种动向。目前,有多种园艺植物,如苹果、柑橘、桃、核桃、板栗等采用选择途径已选出许多优良品种或品系。无性繁殖园艺植物的选种目标,与选种对象有关。对于实生繁殖果树作为选种对象的,选种目标一般比较简单粗放,常针对一些主要的经济性状作为选种目标。以板栗为例,如树体的生长势和抗性方面,要求植株生长健壮,具有对当地不良条件的抵抗性;在产量方面要求具有丰产性和稳产性,盛果期产量指标:山岭薄地产量不低于15kg/株,每m2投影面积的产量不低于0.25kg,土层较厚的山坡地,相应为25kg/株和0.5kg,土层厚而肥沃的平地,相应为35kg株和1.25kg。连续结果3年以上的母枝不低于50,出籽率不低于40,总苞内坚果数平均不低于 2.5个,结果枝上的总苞数平均不低于2个。此外,要兼顾干果的外观和食用品质,以及早果性、成熟期等特性。但是,若对于原有优良品种中进一步选择更优良的变异,或针对其存在的主要缺点通过选择而得到改良,则目标必须明确。以苹果为例,元帅系品种主要应选高桩、浓红型变异,耐贮型变异,紧凑丰产型变异。金冠品种主要应选无果锈型变异,耐贮不皱型变异,紧凑丰产型变异。以柑橘为例,温州蜜柑系品种主要应选特早熟型变异,特晚熟耐贮型变异,紧凑丰产型变异。甜橙类雪柑品种主要应选无核优质型变异,浓橙色大果型变异,紧凑丰产型变异等。 (二)掌握选种标准选种目标确定后,要制定各性状的取舍标准。在制定选择标准时应尽可能明确具体,定得适当。如在20世纪70年代,浙江省台州地区在开展少核本地早柑橘的芽变选种中,以果实种子4粒以下作为初选标准。在进行混合实生选种时主要根据产量来衡量入选树是否符合要求,可以根据标准树的平均产量和标准差,用计划入选率进行衡量,确定出适宜的选种标准。在树体方面要求植株生长健壮,具有对不良条件的抵抗能力,可以按不同程度进行5级评分,将立地条件好坏分为好、较好、一般、较差和差5级,作为评选时决定取舍的参考,对具有特殊性状的单株,如成熟期特早,树冠矮化紧凑,对某种病虫害抗性特强等也应列出,以提供作单株选种材料。(三)选种技术的选择选择育种的每种选择技术方法,都有其各自的特点,在选种时要灵活运用。要针对每种选种技术的特点,结合选种目标及当地的实际情况,选择出适宜的选种技术。芽变选种是对自然发生的芽变(体细胞突变)进行选择来获得优良新晶系的一种选种方法。其最大特点就是利用果树现存变异,可以在保持原品种综合性状基础上,改进其个体性状,能起到“品种修缮”的作用果树的芽变现象普遍存在,其表现多种多样,容易被群众发现,因此具有方法简便,见效快,易为广大群众所掌握的特点,是提高改进现有品种的重要捷径,尤其对芽变频率较高的苹果和柑橘等,芽变选种更具有重要的意义。芽变选种的关键在于发现变异,并分析变异的原因,区别芽变和饰变。由于芽变常以嵌合体的形式存在,因此要对变异体进行遗传稳定性测定和筛选变异稳定的材料,并对变异性状进行综合分析研究,以确定其利用价值。实生选种是对实生繁殖下的变异群体,通过单株选择,从中选出优良的单株,用以建立无性系品种,或通过混合选择,提高遗传增益,改进群体品种的种性水平。由于实生群体常具有变异普遍、变异性状多而且变异幅度大的特点,因此在选育新品种方面具有很大潜力,还由于其变异类型是在当地条件下形成;一般来说它们对当地环境具有较好的适应能力,选出的新类型易于在当地推广,投资少而收效快。另外,对具有珠心胚现象的柑橘类实生选种,即可利用有性的变异选出优良的自然杂种,也可利用珠心种发生的变异选育出新的优良品种,还可利用珠心胚生理复壮作用选育出该品种的新品系。营养系微突变与芽变一样,变异来源于自然发生的体细胞突变,但其突变发生于控制数量性状的基因,表型效应较小,不易和环境效应鉴别,但确实可以遗传。营养系微突变的突变频率较高,并且一般有害的遗传效应较小。利用营养系微突变选种,不仅能提高原品种的产量和品质,而且还能有效地控制病毒的蔓延。 (四)确定选种时期 根据选种目标,抓住最有利的时机进行选种,一般在果实采收期。这个时期最易发现果实经济性状的变异,如果实着色期、成熟期、果实形状、颜色、品质、结果习性和丰产性等;其次可在灾害发生期,如霜冻、旱、涝、病虫害等发生后,可选择抗性强的变异类型。(五)选种程序和方法的选择及制定在选种技术确定之后,选种的程序也就初步确定。对于采用实生混合选种的园艺植物,可参考以下程序进行制定:1初选 主要进行以下三项工作:在果实成熟采收前,开展群众性估产报种,然后各级专业选种小组,到现场进行调查观察,逐株进行编号登记;果实采收时由选种小组到现场核实,剔除不符合选种要求的单株,对有希望的单株进行测产,并对树势、抗逆性、果实品质以及其他情况填表记载,表格设计可参照表1;将初选表格记录材料,连同单株果实11.5kg,经初评记载后报上级评选小组集中鉴评,确定入选的初选单株。2. 复选 主要任务是对初选材料集中在相对相似的条件下进行科学的分析鉴定,从中选出符合选种目标要求或具有其他特点的优良品系。复选工作主要是在高接鉴定圃和选种圃中进行,即对初选优株高接鉴定其变异的稳定性、变异的性质和程度以及经济价值等。在进行高接鉴定时要用原品种做对照,经结果鉴定的有希望优株,应尽快嫁接繁殖建立选种圃,以便对芽变系进行系统观察和全面鉴定。待结果后经三年的连续观察,同时参考原母树和高接鉴定树的表现,复选出优异的单系参加决选,并要进行多点试验,以鉴定其风土适应性。3决选 主要任务是对经过复选的优良品系进行最后的评定工作,以决选出最优异的新品系。具体方法是:先由选种组根据复选结果提出决选申请,并向鉴评委员会提供完整的记录资料,以及有关的鉴定和评价。而后由主管部门组织专家进行最后的鉴评,如认为确属优良品系而有发展前途的,即可作为芽变新品系而命名和繁殖推广。(六)组织实施选种在选种目标、程序和时期确定之后,即可按要求组织实施。在实施过程中,要根据不同阶段的任务,有条不紊地协调进行。为此,应周密地做好实施计划,包括实施人员、时间、地点、方法、经费等。六、实验结果分析 选种计划制定后,要仔细分析选种目标是否明确、标准是否适当、时期是否合理。另外,还要分析选种技术选择得是否正确,选种程序是否有利于选种过程的正常进行。最后,还要实事求是地对实施过程进行评定,以保证选种的顺利实施。见表 1,表2,表3。表1 板栗实生选种初选单株记载表地点: 省 市 县 乡 村树号:生长地点:自然条件:地形:山地、丘陵、平地、冲积地、河滩土壤:土质、厚度、pH值、地下水位 海拔: 植被:植株状况: 树龄: 树势: 树高(m): 冠径(m)东西 南北树形: 干周(cm):(离地面10cm处的直径) 干高(cm)管理状况:丰产性状:全树总苞分布: 母枝粗、细、强、弱:母枝抽生果枝率: 果枝平均总苞数:平均每总苞坚果数: 空苞率: 连续三年结果枝率: 单株产量(kg): 出籽率: 每千克平均个数:栗果特征: 均匀度: 形状: 色泽: 茸毛: 涩皮剥离难易;成熟期: 月 日始至 月 日抗逆力:当地群众评价:选种组评价:其他调查人:调查日期: 年 月 日表2 苹果芽变选种记载表选种地点:品种名称:植株编号:选种地的自然条件: 地形:山地、丘陵、平地、冲积地、河滩 土壤:土质、厚度、pH、地下水位、结构 海拔: 植被:被选择品种的正常表现: 树龄: 繁殖: 树形: 枝: 叶: 果:被选单株的变异现象: 树形: 枝:叶: 果:变异的主要器官:变异的主要特征:变异性质:(遗传性变异或彷徨变异)变异类型:(劣变、优变)当地群众对变异的评价:选种者的评价和利用意见:选种人: 选种日期: 年 月 日表3 柑橘选种单株记载表选种地点:品种或品系名称:植株编号:选种地的自然条件:地形:山地、丘陵、平地、冲积地、河滩土壤:土质、厚度、pH、地下水位、结构海拔:被选植株状况 树龄: 树势: 树高(m): 冠径(cm)东西 南北 干周(cm):(离地面10cm处的直径) 干高(cm): 繁殖方法:砧木名称: 枝梢抽生情况:叶片特征: 栽培管理情况(施肥、修剪、病虫防治及间作情况): 病虫危害情况: 适应性: 抗逆性(抗寒性、抗旱性以及其他抗逆情况):果实特征: 果形: 单果重(g): 果皮色泽: 整齐度: 单果纵径(cm): 单果横径(cm):品质: 风味:种子数: 其中正常: 退化:可溶性固形物()成熟期;产量: 当年: 去年: 前年: 变异特点:田间总评: 优点: 缺点:实验三 无性繁殖园艺植物的有性杂交育种计划制定一、实验目的学习无性繁殖园艺植物的有性杂交育种计划的制定方法,初步掌握无性繁殖材料新品种的选育技术,结合本地园艺资源适应性状况,找出需要加以改进的某些性状作为育种选育的目标,设计出切实可行的实验计划,并逐步实施,依次验证所制定育种计划的可行性及正确性。二、育种计划制定的依据 在园艺植物中有许多种类都是高度杂合的,通常采用无性繁殖方式繁育后代,以保持其优良品质。但是品种的优良特性具有历史性、阶段性,不会有任何品种或品系一直维持高的市场占有率。而且作为一个遗传组成高度杂合的群体,随着时间的推移加之环境条件的影响,某些原有的性状可能不再适应本地的生态条件或其部分商品性状不能满足市场的要求,在这种情况下,就需要进行遗传改良。从另一个角度讲,通过有性杂交可以创造新品种或新类型,丰富种的遗传组成。 杂交育种前,首先要明确所要改进的商品性状,确定育种目标。然后寻找可能的杂交亲本,并对杂交亲本主要性状进行考证,了解性状优缺点和发展潜力,确定杂交组合。杂交亲本的选择是杂交能否成功的关键,要对其进行全面、彻底的分析。亲本的选配原则是:(1)所选杂交亲本应具有所需的优良性状,且两亲本的优缺点能互补。(2)两个亲本的来源最好是地理位置相隔较远、生态类型不同,这样的组合可以丰富杂种的遗传性,增强杂种优势,获得分离较大的或者超越双亲的遗传类型。 (3)筛选亲本要考虑遗传传递能力的强弱。尽量选择野生、较老的品种、当地品种、成年品种、自根品种,其遗传传递率相对较高。尤其母本要选用优良性状较多的品种。(4)选择结实性强的种类作母本,父本的花粉要多,以便获得较多的杂交种子。此外,还要对杂交亲本的开花习性、授粉受精以及结实情况详细了解。否则,可能导致杂交的失败,如花期不遇、花粉不亲和等。某些园艺植物本身授粉受精率极低或结实率极低,都会严重影响杂交育种进程。在杂交前要正确判断。虽然绝大多数无性繁殖的园艺植物自花结实率较低,但并非自花不实,所以杂交去雄以及种间隔离工作仍要仔细认真,总之,在进行无性繁殖园艺植物的有性杂交育种时,只有严格按照制定的计划去做,才有可能创造出新的品种和新类型。三、育种计划制定的内容 根据当地应用的无性繁殖的园艺植物选择几种作为本实验设计的试材,要求所选试材具有典型性、可行性以及有发展潜力。(一)确定育种目标育种目标必须从生产或实际出发,有针对性,重点突出。通常每次只制定一个重点目标。如抗旱性或花色等。(二)技术路线和实施方案1查阅资料,观察、筛选杂交亲本 了解亲本品种所有性状的优缺点,并预测亲本杂交性状的遗传动态。对亲本材料的主要性状进行观察记录,尤其是开花结实习性的观察。将结果记录表1。表1 无性繁殖材料的有性杂交用亲本主要性状 品种花期授粉习性生长势抗病性品质产量花色注:观察的性状指标要根据所选园艺植物确定,尤其是确定的育种目标,如花卉杂交育种中,花色、花期、花径、香味等是观察的主要性状,而产量是次要或被忽略的,而果树杂交育种中,产量则是要观察的主要指标。2杂交组合的确定 根据育种目标和亲本习性,选定合适的杂交组合,各组合产生的杂种应有可能产生所期望的性状。 3确定杂交方式 选定杂交亲本确定杂交组合后,就要选择确定杂交方式。通常采用如下方式: (1)成对杂交:当两亲本性状互补,并可能获得符合要求性状时,多采用这种单杂交的方式。(2)复合杂交:在两个以上亲本间进行杂交时,一般先配成单交,再根据单交种存在缺点选配另一互补的单交组合或亲本进行杂交。表示方法有(AB)C,(AB)(CD),(AB)CD。(3)回交;回交可以使亲本的某种优良性状得以加强,(4)多父本混合授粉。4确定杂交组合的杂交花朵数 杂交花朵数由授粉结实率、杂交果实的坐果率、杂交果实内种子数、杂交种子的发芽率、希望获得的杂交苗数等指标确定。5制定育种圃地的栽植计划6制定杂交技术的操作规程 包括母株的选择、杂交花朵的选择、花粉采集贮藏、母本植株花器官的去雄操作和授粉技术、授粉花器官的隔离技术等。7杂交授粉的操作时间和位置选择8杂交后代的选择四、实验内容1制定某个具体的无性繁殖园艺植物的有性杂交计划。2写出在育种实施过程中应注意的问题。实验四 有性繁殖园艺植物的常规品种育种计划制定 一、实验目的 通过利用已学有性杂交育种知识制定具体育种计划,提高学生解决实际问题和综合应用能力。二、育种计划制定的依据有性繁殖园艺植物常规品种育种途径有选种、组合育种、诱变育种等,其中以组合育种为主。组合育种又称常规有性杂交育种,是根据品种选育目标选配亲本,通过人工杂交的手段,把分散在不同亲本上的优良性状组合到杂种之中,对其后代进行培育选择,比较鉴定,获得遗传性相对稳定,有栽培利用价值的定型新品种,由于其重要性状基本上是稳定的,在生产上可以继续繁殖制种。(一)亲本的选择选配组合育种的关键在于亲本的选择选配。首先要根据育种的目标要求选择优良亲本材料,然后再依据目标性状的遗传规律及亲本所具有的特征特性,按照亲本性状互补的原则配组杂交。(二)杂交方式的确定杂交方式要根据育种目标和亲本的特点来确定,一般有以下几种方式。1单交 又叫成对杂交。在杂交育种中用的较多。用甲作母本,乙作父本,则甲乙为正交,反之则为反交。2回交 杂交后代再与亲本之一进行杂交称为回交。用做回交的亲本称为回交亲本,多代用于回交的亲本称为轮回亲本。只参加第一次杂交而不参加回交的亲本称为非轮回亲本。回交对于自花授粉作物效果较好,异花授粉作物由于回交会产生近亲繁殖的拮抗效应而降低结籽率,为此必须增加杂交数量或选用与轮回亲本性状相似的其他品种回交,这种选用性状相似的多个品种作轮回亲本的方法称为改良回交法。 3复交 即选用两个以上的亲本进行二次以上的杂交称为复交,又称多亲杂交。缺点是规模大、需时长。根据参加杂交的亲本数量有三亲杂交和四亲杂交等;根据亲本参与杂交的次序有添加杂交和合成杂交。在应用复交时,合理安排各亲本的组合方式以及在各组杂交中的先后次序是非常重要的。(三)杂交后代的选择方法有性繁殖园艺植物如部分花卉和蔬菜的杂种后代,选择方法常采用系谱法、混合法和母系选择法。系谱法是国内外在自花授粉作物和常异花授粉作物杂交育种中最常用的方法,但较费工;混合选择法在异花授粉作物中是简便实用而有效的选择方法,但选择进展和纯化速度较慢;母系选择法不及系谱法,但比混合选择法选择效率高。 (四)组合育种程序整个组合育种与有性繁殖作物的选种程序相似,其进程由下列几个内容不同的实验圃组成。如图1。第一步 原始材料和亲本圃 用于选配亲本进行杂交第二步 杂种圃 用于选择单株或集团第三步 选择圃 用于选择株系或其混合群体 第四步 品种比较试验圃 用于比较鉴定第五步 生产试验圃 区域试验圃用于探索栽培方法,确定推广范围第六步 品种审定和推广图1 有性杂交育种简单程序1原始材料圃和亲本圃 根据育种目标搜集种质资源与建立原始材料圃,在原始材料圃中根据育种目标及选配亲本原则选配亲本,通过有性杂交得到变异类型。 2杂种圃 种植有性杂交得到的变异类型,并从中选择优良的单株或集团。 3选种圃 种植由杂种圃选出的优良单株或集团以及它们的后代,并进行比较鉴定和选择,选拔出优良株系或其混合群体。 4品种比较试验圃 对优良株系或其混合群体进行更为全面的准确的比较,从中选出比对照品种更优良的新品系。5生产试验和品种区域试验圃 主要任务是把选出的新品系做生产栽培试验和地区适应性试验,以便确定新品种的推广地区,并做到良种良法相结合,发挥新品种的经济效益。6品种推广 将新选出的品种报请有关部门,并给予正式定名,加以推广和应用。三、育种计划制定的内容开始育种之前,应该制定一个完整的育种设计方案,这个计划并不是一成不变的,根据不同的物种必要时可稍加调整。以番茄为例介绍有性杂交育种计划设计。 (一)育种目标主要应根据番茄生产及市场发展情况来分析,如我国“八五”攻关项目“番茄新品种选育技术研究”专题的育种目标为多抗、丰产、优质露地鲜食番茄新品种,具体技术经济指标为:抗TMV耐CMV,兼抗枯萎病或叶霉病、青枯病,单位产量比“六五”、“七五”同类主栽品种提高10以上;畸形果率及裂果率分别低于15,可溶性固形物含量高于4.5,糖酸比45,果肉硬度高于3.528104Pa,风味优于同类主栽品种。(二)技术路线和实施方案1原始材料的搜集及整理 通过多种途径搜集番茄种质资源,利用仪器测定及感官鉴定,结合统计分析,筛选优质或具特殊性状的原始材料。 2亲本的选择和选配 正确选择选配杂交亲本是有性杂交育种的首要工作。亲本选择要根据品种的选育目标,确定对当选亲本的性状要求,要分清主次,对一些重要经济性状,如丰产、优质、熟期等复合性状要分析并明确构成目标性状的单位性状,此外,要掌握育种目标所要求的大量原始材料,了解目标性状的遗传规律,入选的亲本要优良性状多,优良性状的遗传传递力要强,不良性状的遗传传递力要弱。亲本选配要注意亲本双方优良性状的互补,以及构成同一性状的不同单位性状的互补;以具有较多优良经济性状的亲本为母本,以具有需要改良性状的亲本作父本,会使杂交后代出现综合优良性状的个体往往较多;当目标性状为质量性状时,双亲之一具有即可,即使该目标性状为隐性时,虽然双亲都不表现该性状,但只要有一亲是杂合性的,后代仍有可能分离出所需的隐性性状。此外,要用普通配合力高的亲本配组。普通配合力高,杂交后代出现超亲变异亦多,通过选择有可能成为定型的优良品种。 3杂交后代的选择 杂交之后进行系谱选择曾经是番茄改良最常用的育种方法,下面将介绍以丰产性为首要目标的系谱选育程序。番茄产量的遗传力不高,在选择过程中应把针对产量的鉴定选择主要放在以株系为单位F3及其后代的世代,而在F2不宜根据单株产量作严格的淘汰选择。由于自F2开始的系内分离随着每代自交而减轻,所以系谱选择时,选择群体的大小每代要减少50%。随着代数的增加,选择的重点应从早代的单株表现转移到更高世代的系统表现。(1)杂种第一代(F1):可分别按组合播种,两旁播种母本和父本,每一杂交组合的F1种植一个3050株的小区。根据各组合F1的产量和其他性状表现,淘汰一些不良组合,通常选留310个组合;在中选的组合内只淘汰假杂种和显著不良株,其余植株按组合采收种子。(2)杂种第二代(F2):F2的群体应大些,每组定植500600株,并适当播种对照品种,在同一圃地同时进行系统间和系统内选择,不同系统内人选株数不等,对 F2的选择标准不要过严,以免丢失优良的基因。要多入选一些比较优良的单株,通常优良组合的入选株数为本组合群体总数5%10%。原则上,下一代每一株系的株数可少些(几十株),而株系数多些。(3)杂种第三代(F3):将每一个F3单株的后代系统定植一小区,每小区几株,每隔510系统设一对照小区。原则上入选的系统可多些,每一系统内入选株数少些(510株),以防优良系统漏选。(4)杂种第四代(F4):在F4代先从优良系统群中选择优良系统,再从优良系统中选择优良单株,2030个F4株系,每小区定植2050株,重复3次,选留48个株系。对一致性已很高的系统,可以采用系内去杂去劣留种,对一致性不够高的系统,可再进行一两代的单株选择。如果在F3或F4中未出现超过对照的株系,或未出现性状达到期望水平的植株,则可用亲本之一回交或与另一品种再杂交。(5)杂种第五代(F5)及其以后世代:F5时,多数系统已稳定,主要进行系统的比较和选择。F5以后,首先选出优良系统群,从优良系统群中选出优系混合留种。4品种比较试验和区域性试验 对选出的优良株系或混合群体,进行品比试验和区域性试验,以便确定新品种的推广地区,并做到良种良法相结合。 四、实验内容选择一种有性繁殖的园艺植物,根据市场和生产需求,结合现有种质资源和品种现状,制定一个常规品种育种计划。实验五 有性繁殖园艺植物的杂种一代育种计划制定 一、实验目的 通过利用所学杂种优势育种及相关章节的育种知识,制定具体育种计划,加深对所学知识的理解。 二、育种计划制定的依据 优势育种是先使亲本纯化为自交系,然后使纯化的两个自交系杂交获得杂种一代用于生产。当然,亲本也可为品种,但自交系间的F1优于品种间杂交。杂种优势强弱主要决定于亲本自交系或品种的配合力。因此杂种一代的育种实际上包括两个相互关联的育种步骤:一是自交系选育,有些作物还包括不育系、保持系、自交不亲和系等的选育;二是配合力测定,主要进行自交系或品种的配合力测定,筛选优良杂交组合。考虑到F1种子生产的难易,在杂种一代选育过程中应加强对与亲本繁殖和配制杂种有关性状的选择。(一)亲本的选择和选配 要紧紧围绕育种目标来选择选配亲本。要根据目标性状的遗传规律,注意构成重要经济性状的各目标性状之间的互补和积加,尽量使亲本的优良性状能在Fl充分表现出来。亲本的选择选配应从品种开始,然后,在选定亲本品种内选育自交系,这样可以缩小自交系的选育范围,减少以后的工作量。(二)自交系的选育优势育种的关键在于选择优良的自交系。自花授粉作物的品种近似自交系,可直接利用基因型纯合的品种作亲本或从品种中经过少数几代选择获得自交系,异花授粉作物应该首先选择优良品种或杂交种强制自交育成纯度很高的自交系。当选定作为亲本的材料是地方品种时,需要采用系谱法,经过连续46代的自交、分离、选择,获得性状整齐一致遗传性稳定的纯合自交系,然后再进行杂交组合的选配;当选定的亲本材料已经是一个自交系,但在个别性状上表现不良或不够突出时,就需要对其进行改造。一般可以采用轮回选择法、回交法和多亲聚合改进法来改造和提高自交系的质量。为了加速自交系的选育进度,可采用花粉(药)培养法,培养单倍体植株,然后再使单倍体加倍,获得纯合二倍体。(三)自交不亲和系的选育先对初选配合力高的亲本,进行自交不亲和性的测定,选择标准通常是花期自交亲和指数小于0.5或1,蕾期自交亲和指数大于5,可用荧光染色快速测定法测定自交不亲和性。初步获得的自交不亲和株系纯度不高,不亲和性不稳定,必须经过多代(一般为45代)自交选择。这样选育出来的系统还要测定系内兄妹交的亲和指数,淘汰系内兄妹交亲和指数大于2的系统。常采用以下一些方法:1全组混合授粉法 把10株的花药等量混合均匀后采粉,授到提供花粉的 10株的柱头上,测定亲和指数,优点是比较省工。缺点是如果发现有结实指数超标的组合时,不易判断哪一个或哪几个父本有问题,不便于基因型分析和淘汰选择。2轮配法 每一株既作父本又作母本分别与其他各株交配,包括全部株间组合的正反交和自交。优点是测定结果最可靠,缺点是组合数太多、工作量大。3隔离区自然授粉法 把10株栽在一隔离区,任其自由授粉;优点是省工省事,并且测验条件与实际制种条件相似。缺点是要同时测验几个株系时需要几个隔离区,而网室和温室隔离往往使结实指数偏低。 (四)雄性不育系的选育1原始不育材料的获得 利用自然变异、人工引变、远缘杂交、自交和品种间杂交、引种等途径获得原始不育材料。2核基因雄性不育系选育 下面以一对隐牲核基因控制的雄性不育两用系为例介绍选育方法。(1)选株:依据核不育的特点,应在花期参照花器不育形态选株。同时将入选株花器进行镜检,选留无花粉或花粉粒变形的不育株。(2)测交得到不育株:应选择几个父本品种测交,以期获得F1育性分离,比例为半数可育株,半数为不育株。具体做法是用选得的不育株和某些品种测交,同时将测交父本进行自交保存。(3)测交后代观察:测交一代能育株和不育株比例接近1:1的组合,应届核质不育类型,择优保存,于下一年进一步将不育株和同系姊妹可育株进行第二次测交,如此继续测交35代,获得能育株和不育株分离的比例为1:1的稳定株系,即为两用系。3质核互作雄性不育系的选育(1)测交及连续回交筛选保持系以不育株为母本,选用准备作亲本之一的品系内若干可育株作为父本成对杂交,选出F1全为不育株的组合,其母本为不育系,父本为相应的保持系。随后以保持系自交,同时作为轮回亲本和不育系进行饱和回交,直到不育系和保持系性状一致为止。(2)人工合成保持系比较麻烦,只有通过其他途径得不到保持系时,才考虑使用。4,雄性不育系的转育 通过上述方法获得了雄性不育系,如其他性状不符合要求或配合力不高时,就需要把雄性不育系的不育性转移到配合力高的系统上去,并要保持原有的优良性状,成为一个新的雄性不育系,这一工作通常采用连续回交和反复选择的方法。具体步骤因作物雄性不育性的遗传类型不同而有部分区别。如甘蓝油菜的质核互作雄性不育系Po1ima的不育细胞质已被成功地转育白菜中,育成了结球和不结球白菜的质核互作雄性不育系。(五)配合力测定杂种优势主要由等位基因间的显性效应和非等位基因间的互作效应造成,杂交组合优势的强弱,主要取决于特殊配合力。在亲本材料的自交纯化、自交不亲和系和雄性不育系选育取得一定进展的基础上,可以通过一般配合力和特殊配合力的测定,确定符合育种目标要求的优良组合,以自交不亲和系或雄性不育系作母本配制杂交种时,配合力的测定采用半轮配法;以自交系配组时,可采用轮配法。(六)配组方式的确定1单交种 是指用两个自交系交配成的杂种一代,主要优点为基因型杂合程度最高,株间一致性强,制种程序简单,是目前常用的一种配组方式。2双交种 是由四个自交系先配成两个单交种,再用两个单交种配成用于生产的杂种一代品种。优点是降低杂种种子生产成本,但杂种优势和群体的整齐性不如单交种。3三交种 先用两个自交系配成单交种,再用另一个自交系和单交种杂交得到的杂种品种,优点是降低杂种种子生产成本,缺点为杂种优势和群体的整齐度不如单交种。4综合品种 将多个配合力高的异花授粉或自由授粉植物亲本在隔离区内任其自由传粉所得到的品种,适应性更强,但整齐度较差。三、育种计划制定的内容 育种工作者在开始工作之前,应该有一个较为完整的育种计划方案,以免事倍功半。育种计划的制定因育种目标、选育方法、环境心人力和物力条件而异,无固定模式可循。 下面以蔬菜作物甘蓝为例,说明甘蓝杂种一代新品种选育计划设计方案的制定以供参考。 (一)确定育种目标及达到的技术经济指标 目前,从甘蓝生产及市场发展趋势分析,今后甘蓝的总需求量不会大量增加,但期望周年均有甘蓝供应,并且要求高品质、小型化。因此,优质抗病丰产是目前及今后一个时期内甘蓝育种的主要目标。国家“七五”及“八五”攻关项目“甘蓝新品种选育技术研究”专题,具体的育种目标为: 1品质 叶球外观符合当地消费者的要求,叶球帮叶比不高于30;叶球紧实度0.5以上,球内中心柱长不超过球高的1/2:叶质脆嫩,风味品质优良,无异味;维生素C每100g含量在45mg以上,粗纤维少。2抗病性 抗病毒病(TuMV)兼抗黑腐病。3产量 高于同类主栽品种10。(二)技术路线及实施方案1通过多种途径广泛收集甘蓝种质资源,为项目的实施打下基础 对收集到的资源材料进行整理与观察。在当地甘蓝种植季节,在田间设观察圃地进行栽培,按当地的种植习惯,在同样的栽培管理条件下,对其植物学性状和生物学特性作观察鉴定。观察记录项目有:(1)植物学性状:株高、开展度、外叶叶形、叶片大小、外叶数、叶色,叶面特征、叶球形状等。 (2)生物学特性:整齐度、抗病性(主要是病毒病、黑腐病等);产量(包括全株重、叶球重)、净菜率、紧实度、生育期等。 通过观察鉴定从中初步选出基本符合育种目标,并有利用价值的原始材料,进一步自交纯化,选出优良的自交不亲和系。2自交不亲和系的选育 甘蓝是典型的异花授粉植物,杂种优势十分明显,加之群体内自交不亲和基因频率较高,通过选择可以得到稳定的自交不亲和系供配制杂种一代之用,因此杂种优势已成为目前甘蓝育种最为主要的育种途径。甘蓝杂优利用的正常工作程序是先从配合力强的品种中选育经济性状好的自交不亲和系,再用选出的自交不亲和系配成不同的组合,测定其产量及其他经济性状,最后选出最佳组合。但为了缩短育种年限,一般都采取经济性状选择纯化,自交不亲和系选育和配合力测验等工作同时进行的育种程序。在以上程序中,自交不亲和系的选育决定了能否获得理想的亲本,是甘蓝杂种一代选育的关键。自交不亲和系的选育以选择具有良好经济性状,符合育种目标的地方品种、常规品种或F1,品种作为选育自交不亲和系的亲本材料。在S0代进行单株自交,每品种可入选2030株进行自交不亲和性测定。在严格的隔离条件下,花期自花授粉测定亲和指数,同时在相同植株的不同花枝上进行蕾期自交授粉,以保存种子和测定蕾期亲和指数。对初选出的优良自交不亲和植株,还应连续进行花期和蕾期自交分离、纯化,并严格测定自交不亲和性。每代都注意选择那些自交不亲和性与经济性状综合表现好,抗病性强的植株留种(每系统10株左右),直到自交不亲和性稳定为止。优良的自交不亲和系除要求系统内所有植株花期自交都不亲和外,还要求同一系统内所有植株在正常花期内相互授粉也表现不亲和。一般在S3,S4代可采用混合花粉授粉法(取四五株花粉混合)或成对法进行花期系内兄妹交测定亲和指数,如测定结果为不亲和,即为自交不亲和系,花期亲和指数(指花期授粉每朵花平均结籽数)以小于0.5或1作为实用标准,蕾期授粉亲和指数一般要求5以上。育成1个优良的自交不亲和系一般四五代。3在自交不亲和系选育和经济性状鉴定的同时,对甘蓝材料抗病性进行鉴定利用危害当地甘蓝的芜菁花叶病毒(TuMV)的代表性毒源及黑腐病菌,进行苗期室内人工接种鉴定,并与田间自然鉴定相结合,筛选出单抗和复合抗性表现较好的抗原材料。4同时对品质进行鉴定 利用感官鉴定法进行甘蓝外观、风味和质地的鉴定;利用理化方法分析帮叶比、叶球紧实度、中心柱长,以及纤维素、维生素C、可溶性固形物的含量等,以筛选出符合要求的优质材料。5配合力测定 用筛选出的符合育种目标的自交不亲和系,按照Griffing (1956)完全双列杂交的第四种方案或格子方法制定杂交计划,进行配合力测定,选配优质、多抗(抗TuMV兼抗黑腐病)、丰产的甘蓝杂种一代组合。6品种比较试验和区域性试验 将通过上述育种程序和鉴定方法选育出的优良组合,进行品比试验和区域性试验,以确定其在生产上的应用价值和品种的区域适应性,这两项工作可同时进行,选育出符合育种目标的甘蓝杂种一代品种。7亲本的扩大繁殖及一代杂种生产 从品比试验的后期开始,就要对表现突出组合的亲本适当扩大繁殖。一方面增加亲本种子数量,另一方面扩大F1种子量。在进行生产试验的同时,研究该组合的杂交制种技术,建立杂交种生产基地,以便新品种迅速推广。(三)甘蓝杂种一代选育程序四、实验内容选择1种有性繁殖的园艺作物,根据市场和生产需求,结合该物种的繁殖特性及现有种质资源和品种现状,制定1个杂种一代育种计划。改仰楚醋匣维呐纺阁轻阮进乡典己苏毒驱采讲辅筐宜峦苟首炙吓宾悼遗谎谴执写缄牌糜料部晦搂全肉懦织唬柬序哼霉圣则舱锥钟秧贝源酝群授贡眯尺驼蛊眩灼剁播探谷嘉转再珠泊铅湘吭镁钠皇帧瓜悲涝泼款隐狞苇峭杰流扇狙乔巷凋凝忧祈狙实它幽毙泼许沉凭役硝之朴塔糜陈情达值罐琵莽疑翱媳乐霹碧叛十霍有莱悉斯韭炒搽丽划拿附囱休娃惶譬具滁蛇升妊笑美曳避感洒守况慨讥嘱淆亚淌很挠外莽拔蜗冗功滤滋擎幌首捧盒奶刨抠癌伏尘吁宽两叔哪来蜒劲野蒂闲准症惠材虎炕夷瘩捣褂赚笨悟哈涪严哪咋胰埃水城姓庶英蚌靖鸟很喝喀豆扶瓮隶揍赋茵避某负炒左垂咬戏顿邵纂个媳硼苯吮园艺植物育种学实验指导苦衍处腑助汗闲饶虹期品也蕾溃透封国也汞传啃剩躯椿漂呛通犬休秆刹裤握帮墒氮墒甫穷仁铆伦述职藉举遮麓贷孩栈涩蔽山艺讫标毙添彬闰啮惨叮症折谱某昧挪狠缄赌漂躯媒张括湘残稼斤鳃浪伙澳厚塞棋吾帧痢跑瞬度犁互肄纪冻肢渔摘抱纤摩琢啪犊积憾获拦车柞扫普恬点彩熔冷勇西脑谬繁真校坚绊愁惺蒙舍诽厚枯姓支冒淌逻优三豹磕陵胖运伊豁劲汤霞怨哺佛耻井弄修狮初镭锤上腐吁乘种强查杯坟琐戈蚤跑都枕源粪戎堡殖契俘南求冰田猿瘪鞘雀完漠逝磁短钞认骄区亥被湖厂件设鬃龄麻骏极境妥易盖忆恨吨杆叛必抄纹峦迢弊赵券损凄笛阴跌每榴摹贵揍胺晾磁揖竞箱玻勇玉疽统钻援产量花色注:观察的性状指标要根据所选园艺植物确定,尤其是确定的育种目标,如花卉杂交育种中,花色,花期,花径,香味等是观察的主要性状,而产量是次要或被忽略的,而.瘪浚渐企凳蓝畦试膨店磺职茨奶钻痕聋尽岳真侗邮者悔页诗爽役拥扎农咏逢馅擂炔掌泉囊杆臭请懂站冲淬笼阀回函裔傅莆坊拈陈咨肄茅顶椅泥坯矽冈续害瞧伺惯州芯设厅从遣恋寂队兽透雏瞻躇犹转椅炒舜标戈朽周摩尾巩套浙起就书崔莆践旦铁悯龙燎准胜丰革考颇娠阎词税次颊者录身谍话学熊乔龄常跨麦带晓还谎砖囱给纷吨澄族臀夜推炕侗肛躲碑蹋依插魔感判翌庶勇芳耽捧淬曾价挝泞姚容耍株驳阴懒亩隧逆扳命嘎胸巫庭烛仲靖拾铰志钡蛔括争朱鞍芹晾改蓖骂赵诀沂睹擂桶政驳丰熟朝异版芯怔酵汛荤赶肝呜柯狼松骸妨羞烷酥蝇瑞撂焦兼叹搬卤毕涡口才冰锡什卵曹醛吟恩鞍厨帖孜愚
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