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1、现代烟草育种技术,烟草,拉丁名：Nicotiana tabacum 茄目、茄科、烟草属，一年生草本植物 自花传粉作物,1、烟草育种学 2、优良品种在烟叶生产中的作用 3、烟草育种目标 4、烟草育种技术研究进展 5、烟草育种技术 6、烟草育种技术发展趋势与展望,一、烟草育种学 概念：烟草育种学是研究选育烟草优良品种的理论与方法的一门学科，是作物育种学的一个组成部分，主要包括种植资源、遗传育种理论与方法、分子育种等研究领域。,一、烟草育种学 任务：研究烟草性状的遗传规律，综合运用植物遗传学、育种学以及其他相关学科的理论和技术，对不同烟草栽培类型的遗传组成进行有效改良和创新，培育和创造烟草优良新品种
2、，不断满足烟草生产发展的需求。,二、优良品种在烟叶生产中的作用,品种的概念：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作物的一种群体。它具有相对稳定的特定遗传性，主要生物学性状和经济性状的相对一致性，在一定的地区和一定的栽培条件下，其产量、品质和适应性等方面符合生产的需要。,二、优良品种在烟叶生产中的作用,优良品种：是指能够比较充分利用自然、栽培环境中的有利条件，避免或减少不利因素的影响，并能有效解决生产中的一些特殊问题，表现为高产、稳产、优质、低消耗、抗逆性强、适应性好，在生产上有其推广利用价值，能获得较好的经济效益，因而深受群众欢迎的品种。,二、优良品种在烟叶生产中的作
3、用,提高品质 增加效益 增强抗逆性,三、烟草面临的新任务暨育种目标,提高烟叶质量，突出提高烟叶香气质和香气量。 增加抗病性，由抗一种转向兼抗两种以上主要病害的多抗性 。 兼顾丰产性、适应性，能够适产稳产。 注重安全性，疗效性，多类型 。 选育优质、多抗、丰产的优化品种 。,四、烟草育种技术研究进展,种质资源研究 品种选育 品种试验与推广,（一）种质资源研究,1、资源信息与实物共享系统全面建立 资源信息与实物共享是资源平台建设的核心内容之一, 中国烟草种质资源网络信息系统于2008年11月正式开通, 这是我国唯一首次开通的单一作物种质资源网络信息系统,全部软件均为自主研发,拥有独立知识产权,其功
4、能达到国内领先、国际先进水平。,（一）种质资源研究,2、资源编目、繁种、鉴定取得突破性进展 （1） 截止到2010年12月, 我国的国家烟草种质资源库中已编日的种质数量达到5210份, 己成为世界上烟草种质资源保存数量最多、多样性较为丰富的国家。 （2） 完成国家烟草种质资源库繁种更新3537份,为国家库长期安全保存提供了重要保障。新增图像数据3406份（14900张），补充特性数据1700余项,更正特征数据150余项。,（3） 完成品质鉴定660份,6种病害及2种虫害抗性鉴定2975份次, 通过品质及抗性鉴定,筛选了一批优异烟草种质资源,其中品质优异种质65份, 抗性优异种质546份,其中抗
5、TMV、黑胫病、赤星病等的烟草种质资源比较丰富,而抗PVY、CMV和青枯病的烟草种质相对较少,遗传基础较狭隘。,（一）种质资源研究,3、分子研究水平不断深入 （1） 扩宽了烟草种质资源学科理论基础。 （2） 提升了烟草种质资源繁殖更新理论与技术。 （3） 开发了主要病毒病LAMP检测技术。,（二）品种选育,1、育种理论基础,与多数作物一样, 培育在某些性状方面具备突破性的烟草新品种需要对其进行特定性状遗传研究,研究其遗传背景、遗传互作、遗传规律,是进一步有效提升育种水平和育种效率的前期基础。近两年,对烟草性状遗传规律的研究,仍然以烟草品质、抗性等与生产紧密结合的性状为主,包括烟叶腺毛、叶色、烤
6、性、杂种优势利用、抗病性等。,四、烟草育种技术,近年来, 我国烟草育种技术仍以常规杂交育种、系统选育为主, 所通过审定的品种均以常规育种手段育成。常规育种技术在聚合优良性状、培育符合育种口标的新品种过程中优势明显, 起着不可替代的作用。同时, 诱变育种、分子育种等一些新技术也逐步得到应用, 在品种培育过程中发挥了越来越大的作用。,（一） 系统育种,系统育种就是根据育种目标，从现有品种群体中所出现的变异类型中，选择一定数量的优良个体（单株或单果）分别收获、脱粒、保存、播种，每一个个体后代，形成一个株系（系统），通过试验鉴定，选优汰劣，育成新品种的方法。,系统育种的特点 优中选优，简便有效 连续选
7、优，品种水平不断提高 育种年限短。,系统育种程序,系统育种是通过单株选择来实现的，单株选择后鉴定后代的优劣，就决定了选择育种的程序。根据烟草自花授粉的特性和个体选择的原理，烟草选择育种过程是由一系列很细致的工作阶段所组成。其主要选择过程如图。各阶段的主要任务与内容分述如下：,系统育种程序,1、大田选株 在大田中根据育种目标和选株标准选择优良单株，收获后分别脱粒、编号，并记载从何地、何时、何品种中选出，当选单株的主要特点。 2、株行试验 将上年当选材料的单株种子分别育苗、移栽成株行（小区），每行栽2040株，每隔几行插入一个对照，对照用原品种或当家品种。 3、品系比较试验 将品系种成小区，并设置
8、重复，提高试验的精确性。试验环境应接近大田生产条件，保证试验的代表性。,系统育种程序,4、区域试验和生产试验 区域试验就是将上年选出来的优良品系，在不同的自然区域进行试验，测定新品种的利用价值，适应性和适宜推广地区。 生产试验是在接近大田条件的较大面积上对新品种进行更客观的鉴定，其目的是掌握新品种的栽培、烘烤要点，为以后大面积推广种植作好准备。 5、品种审定与推广 在区域试验和生产试中表现优异，产量、品质和抗性等符合推广条件的新品种，可报请品种审定委员会审定合格并批准后，定名推广。,系统育种提高选择效率应注意的问题,（一）选株的材料 从我国育种实践上看，用选择育种法育成的品种绝大多数来自生产上
9、广泛栽培或即将推广的品种，这类品种综合性状好，产量高，品质好，适应性较强。实行优中选优，以保持和提高其它优良性状，克服不良性状最易见效。而且大面积栽培的品种，长期种植在各种不同的生态条件下，发生多种多样的变异，为选择育种提供丰富的选择材料，容易选出更好的品种。,（二）选株的标准（根据综合性状有重点地进行选择） 确定选株标准，实际上就是确定育种目标。选株时要根据品种的优缺点和当前生产上的需要，明确选择哪种类型。 （三）选株的条件 第一，品种混杂的地块不宜做选株的材料； 第二，选株应在肥力水平均匀一致的地块； 第三，选株时应注意不要在田边、缺株的地方选择；以避免环境条件不一致的影响。 第四，要改进
10、品种的抗性如抗病性，就要在病地进行选择才会提高选择效果。,（四）选株的数量 选择育种是建立在自然变异的基础上的，可遗传的变异发生的机率本来就很少，出现优异变异的机会更少，为了增加选择优良植株的机会，供选择的群体应尽可能的大，即所谓大群体选择。 （五）选株的时期 （六）评定、记载、编号,一、杂交育种,杂交育种(breeding by hybridization) 是指通过品种间的有性杂交获得杂种，继而在杂种后代的变异群体中选择符合育种目标要求的类型育成新品种的方法,杂交育种原理 1、基因重组，综合双亲优良性状；由于基因重组，可以把不同亲本的优良基因集中到品种中去，使新品种比其亲本具有更多的优良性
11、状。 2、基因互作产生新性状（互作可以产生不同于双亲的新性状）有些性状的表现是不同显性基因互补或互作的结果，通过杂交可以使分散在不同亲本中的显性基因重组在一起，产生不同于双亲的新的优良性状。 3、基因积累产生超亲性状；烟草大多数性状属于数量遗传性状，控制这些性状的基因具有累加效应。通过杂交可以使分散在不同亲本中的这些有利基因聚积在杂种中，选育出在某一性状方面超越亲本的类型。,烟草杂交技术 1选择母本； 母本应选择生长健壮，并具有该品种典型性的植株。母本的花朵，应以花药尚未裂开，柱头已膨大，并分泌粘液，有较高受精能力为标准。其外观性状指标是：花冠顶端未开口或微张口，花冠顶部颜色为粉红色。选留母本
12、花朵宜在盛花期进行，容易挑选合乎标准的花朵。 2母本去雄； 一般是先从花冠的中部，用剪刀向顶端划开，将5个雄蕊剪掉；再将花冠横向剪去1/41/3，使柱头露出，切忌碰伤柱头。 3采集父本花粉； 若边采粉边杂交时，宜选择花冠开放不久，花药刚刚裂开的花朵，,4授粉。人工把花粉撒在母本柱头上； 授粉时应掌握母本花朵的柱头有粘液的分泌，父本花粉成熟适度，以提高杂交成功率和结实率。授粉要选晴朗无风的天气， 5、检查及收种；授粉完毕，将杂交日期、组合号、亲本名称、杂交花朵数以及授粉人的姓名等，填写小纸签，拴在花序主梗上。 授粉后57天，摘去纸袋，使其通风透光，并摘去花枝上出现的新蕾。每隔45天检查一次。授粉
13、后2528天，果皮变褐色，轻摇烟株，蒴果中有响声，表示种子成熟，即可收种。,二、诱变育种,诱变育种：利用物理和化学因素诱导农作物产生变异，从中进行新品种选育的方法称为诱变育种。 在烟草育种过程中, 以化学诱变、物理诱变和插入突变为主。,物理诱变是利用放射线辐射、热休克（高、低温）和磁共振等物理因素诱导植株或其组织、细胞等产生各种各样的变异，经人工选择，培育出新的优良品种的育种方法称为物理诱变。利用放射性射线，如X射线、射线、射线、射线、中子、紫外线等照射生物体(包括种子、幼苗、花粉、植株等)，又称为辐射诱变。,物理诱变,在烟草育种过程中, 物理诱变使用较多的是射线和空间诱变技术, 中国农业科学
14、院烟草研究所利用射线对中烟100、红花大金元等烟草品种进行了辐射处理, 获得了一批表型发生变异的育种材料。通过航天育种卫星前后搭载了红花大金元、翠碧一号、中烟100等12个烟草品种, 合计19 份育种材料开展空间诱变育种, 针对这些品种的自身缺点进行定向改造, 从中筛选综合性状优良、符合我国烟叶生产的新品种。,化学诱变是利用化学药剂对植物材料（种子、穗、植株、块茎、块根、花序、花粉等）进行浸渍、涂抹、注射、熏蒸等方法进行处理，诱使其发生突变，在从中选择人们所需要的突变类型，培育成新的优良品种，所以又称为化学诱变育种。 化学诱变以EMS ( 甲基磺酸乙酯) 处理烟草种子为主要途径,化学诱变,王军
15、伟等研究了不同浓度EMS对烤烟种子的处理效应, 结果表明, 在浓度为0.1% 一1.3 % 的处理范围内EMS 对种子的发芽率主要呈抑制作用,但低浓度处理对种子发芽率和种子根长有促进作用,高浓度处理对种子发芽率和种子根长均呈显著抑制作用。以半致死浓度为选择标准, 确定了不同烤烟品种间E M S 诱变处理种子的适宜浓度为0.35%一0.52%, 致死浓度均为1。3%; 供试品种间E M S 处理反映的敏感性为云烟87=云烟97 红花大金元 中烟100 K 326 。通过前期国家烟草专卖局科技项口“ 烟草突变体库创建与功能基因组学研究” 的实施, 以及2011 年烟草基因组计划重点项口“ 烟草突变
16、体库创制、筛选与分析”项口的实施, 日前已建立了烟草E M S 诱变育种体系, 获得了一批表现基本稳定、性状优良的高世代品系, 这些优良品系将通过进一步系统选育, 作为烟草育种的后备品种逐步提供我国烟叶生产。,插入突变,插入突变则以T-DNA标签法为主 T-DNA标签法是获得插入突变的有效手段, 不仅可以获得表型变异的突变材料,还可以通过P C R 和测序技术获取插入突变位点序列信息, 确定突变基因序列, 进而通过正向遗传学方法研究基因功能。 日前,T-DNA标签法插入突变在创制烟草优异种质方面正逐步得到应用。,分子育种,现阶段, 植物分子育种仍然以分子标记辅助育种及基因工程育种为主。烟草分子育种起步较晚, 多数以相关性状基因的初步定位和连锁标记筛选为主, 应用到辅助选育的分子标记较少; 基因工程手段在育种过程中虽然直接有效, 但转基因烟草品种尚未获准大田释放, 其在烟草上的应用主要以外源基因的功能鉴定和分析为主。,寻找与目标基因紧密连锁的分子标记可为遗传育种早期选择提供不受环境影响的遗传标记, 同时对目标基因进行精确定位, 也是进一步分离、克隆、导入口标基
