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1、Breeding of Medicinal Plant,第九章 药用植物育种,一 传统育种技术,引种与驯化 杂交育种,引种驯化,引种驯化的概念 就是将一种植物从现有的分布区域或栽培区域人为地迁移到其他地区种植的过程；也就是从外地（或外国）引进本地尚未栽培的新的植物种类、类型和品种。,引种驯化的类型,简单引种：要引进的种的适应性广，以致不改变遗传性也能适应新的环境条件，或者是原分布区域与引入地的自然条件差异较小，或引入地的生态条件更适合植物的生长，植物生长正常甚至更好。,原环境,新环境,差异小,引种驯化的类型,驯化引种：植物本身适应性很窄，或引入地的生态条件与原产地的差异太大，植物生长不正常直至
2、死亡，但是经过精细的栽培管理，或结合杂交、诱变、选择等改良植物的措施，逐步改变遗传性以适应新的环境，使引进的植物正常生长。,原环境,新环境,差异大,需改良,引种驯化的原理,P=G+E P ：引种效果 G：植物适应性反应范围 E：原产地与引种地生态环境的差异 引种驯化的遗传学原理：就在于植物对环境条件的适应性的大小及其遗传。如果引种植物的适应性较宽，环境条件的变化在植物适应性反应范围之内，就是“简单引种”。反之，就是“驯化引种”,引种驯化的原理,引种驯化生态学原理： 气候相似论：要求综合生态条件的相似性 主导生态因子：就是植物生长的限制因子,主导生态因子,温度：最冷月平均气温、极端最低气温、有效
3、积温和需冷量 光照：光照时间和光照强度 水分：植物生长所必需，可对温度条件进行修正。 土壤：pH与含盐量 生物：授粉、传粉昆虫。,药用植物引种驯化的意义,是药用栽培植物起源与演化的基础 利用异地引种可以提高产量 保护濒危药用植物的有效措施 引种驯化可为各种育种途径提供丰富多彩的种质资源,药用植物引种驯化的程序,确定引种目标和可行性分析 引种材料的收集与筛选 引种材料的检疫 登记编号 引种驯化试验 栽培试验与推广,一 传统育种技术,引种与驯化 杂交育种,杂交育种,杂交育种的概念： 按育种目标选择、选配亲本，通过人工杂交的方法将两个或两个以上的亲本的优良性状集于一个个体中，再通过对杂交后代的培育、
4、选择和鉴定，获得遗传上相对稳定、有栽培利用价值的的新品种的育种方法。,杂交育种的意义,杂种后代的变异性质可以通过对亲本的选择选配得到，可以控制并富创造性和预见性； 杂种后代的变异范围远较一般自然发生的变异广，为选择提供了丰富的基础； 杂交能使控制优良性状的基因通过自由组合或连锁互换达到重组，能够产生新的性状，或者是能够把两个或两个以上亲本的优良性状综合在一个品种中； 杂交能产生杂种优势的遗传效应，对于无性繁殖的作物能直接利用。,杂交育种的遗传学原理,1. 基因重组综合双亲优良性状,杂交育种的遗传学原理,2. 基因积累产生超亲性状,杂交育种实例,小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不
5、抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦 （ddtt），如果你是袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？,想一想：植物杂交育种的方法,第一步：先杂交得到高抗植株（F1）； 第二步：让F1自交得F2 第三步：从F2中选出矮抗植株（选优） 第四步：将矮抗植株连续自交直至不再发生性状分离为止。,总结方案,杂交亲本选择、选配,亲本选择原则： 从大量种质资源中精选亲本； 尽可能选用优良性状多的种质材料作亲本； 明确目标性状、突出重点； 重视地方品种的选用； 优先考虑用具有稀有可贵性状的材料作亲本。,例如：选择结实性强的种类作母本，而以花粉多而正常的作父本
6、，以保证获得种子。,杂交亲本选择、选配,亲本选配原则： 父母本性状互补； 选用不同生态型的亲本配组； 用经济性状优良、遗传差异大的亲本配组； 以具有较多优良性状的亲本作母本； 注意父母本的开花期。,杂交的组合方式,1. 单交（single cross）:即两个亲本成对杂交，用A*B 特点： 只进行一次杂交，简单易行。 分离时间短，稳定的快。 杂交的数量和后代群体规模小。,A X B,杂交的组合方式,复交（multiple cross）：指多个亲本之间的杂交。,一般用当地推广品种或优点较多的品种作为最后一次杂交的亲本，以增加该亲本性状在杂种后代遗传中的比重。,特点： 遗传基础丰富。 分离时间长，
7、类型多。 杂交的数量和后代群体规模相对大,杂交的组合方式,3.回交（back cross） (A X B) X B或（A X B）X A：指两个亲本的杂交后代再与亲本之一重复杂交。用来重复杂交的亲本称为轮回亲本(recurrent parent)。回交的目的在于增加杂交后代中某一亲本优良性状出现的比率。,例如，目前在园林中广泛栽培的杂种香水月季，就是通过复交培育成的。其杂交育种程序如下： 月月红（中国月季）香水玫瑰 波邦蔷薇 法国蔷薇 杂种波邦月月红 杂种长春月季香水月季 杂种香水月季,杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，那有没有能出现意想不到的结果，并且需要时间相对要短的育种方法呢？
8、,？,二 生物技术育种,诱变育种 利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如硫酸二乙酯、秋水仙素等）处理生物，使植物发生基因突变，再通过选择培育成新品种的方法,诱变育种的原理,诱变育种的优点,诱变育种的优点,诱变育种的优点,诱变育种的缺点,有利变异少 难以改良综合性状 诱变的方向不能控制,解决方法：扩大诱变后代的群体，增加选择的 机会,诱变育种类型,物理诱变育种：利用辐射（射线等）诱发植物遗传物质发生变异。 化学诱变育种：利用化学诱变剂诱发植物遗传物质发生变异,辐射诱变,各种射线的特性,辐射诱变处理方法,1. 外照射：辐射源不进入植物体内，只是利用射线对植物器官进行照射,（1）植株
9、照射,（2）种子照射,（3）营养器官照射：枝条、块茎、鳞茎、块根等,（4）花粉照射,（5）离体材料照射：愈伤组织、单细胞、原生质体,2. 内照射：放射性元素引入植物体内进行照射 （1）浸泡法：把放射性同位素按照一定比例配成溶液，浸泡种子或枝芽 （2）注射或涂抹法：用注射器将放射性溶液注入植株或枝条内；或进行涂抹 （3）饲喂法：放射性溶液施如土壤或加入培养基中,辐射诱变处理方法,含放射性物质,化学诱变,概念：利用化学诱变剂处理诱变材料，诱发遗传物质DNA发生突变。 常用诱变剂：甲基磺酸乙酯、硫酸二乙酯、秋水仙素等,化学诱变机理,化学诱变剂可导致DNA结构改变（畸变、断裂）和基因的点突变（碱基错配
10、和移码等）,化学诱变育种的特点,（1）经济方便 只需少量的试剂和简单的设备。 （2）具有专一性 特定的化学试剂只改变某个或几个碱基，从而改变单一不良性状，但是不改变其他的优良性状。 （3）破坏性小 通常为点突变，不像辐射诱变可以导致染色体广泛的变异,化学诱变的方法,诱变时机选择：在细胞周期中DNA合成期（S期）之前进行处理,具体方法：,诱变育种的应用,黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成“黑农五号”大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5%，大豆产量提高了16%。,“黑农五号”大豆,诱变育种的应用,用于微生物的育种：青霉菌高产菌株的选育,1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到5000060000单位/mL。,诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用太空育种。,我国已培育成功许多太空作物：,太空育种主要是利用返回式卫星或飞行器达到的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术。,神七搭载的太空种子,奇怪的“太空椒”,重达300斤的太空南瓜,太空黄瓜,太空葡萄（左）和普通葡萄（右）对比,基因工程育种,转Bt基因抗虫棉,原生质体育种,单倍体育种,高杆抗病,小麦矮抗品种,多倍体育种,
