园林植物育种学——园林植物种质资源

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1、第二章园林植物种质资源本章教学目的和要求1. 正确理解园林植物种质资源的概念。2. 掌握园林植物种质资源的分类、调查、收集与保存方法。本章教学重点和难点重点：1.园林植物种质资源的概念与分类。2.园林植物种质资源的调查、收集及保存方法。难点：种质资源的概念以及园林植物种质资源的研究、评价与创新。教学内容：第一节种质资源的概念及其研究意义一、种质资源的有关概念-种质(Germplasm ):决定生物遗传性状，并将其遗传信息从亲代传给子代的遗 传物质总体。种质资源(Germplasm resources ):携带种质的载体。可以是群体、个体，也 可以是器官、组织、细胞、个别染色体乃至DNA片断。即

2、种质应包括群体、个体、配 子及分子等不同水平的种质。园林植物种质资源(Germplasm resources of landscape plants ):指包含一定的遗 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，包 括野生种、半野生种和各种栽培类型。其他有关概念绝灭种(extinct species ):指已有过文字记载，或在发表的资料中做过详细描述， 但在目前的自然分布范围内，这种植物个体已找不到种群。濒危种：一种植物先前在它的整个分布区或某个分布区，是一个重要组成部分，但 目前已处于有绝灭危险的境地。渐危种：某些植物由于人为或自然的原因，可预见它在整个分布

3、区或某个分布区的 重要位置会发生变化，很可能成为濒危种类。稀有种：指特有的单种科、单种属或少种属的代表植物，它们在自己的分布区数量 少，有的种类可能群居在一起，有的则零星分布，但未处于灭绝的境地。术语辨析：种质资源(Germplasm resources)；遗传资源(Genetic resources)；基因资源(Gene resources )基因库(gene pools)：某一物种所包含的形形色色基因的总和。品种资源：培育新品种的原材料。20世纪60年代以前的种质资源概念。二、种质资源的研究意义1 .种质资源是开展育种工作的物质基础没有好的种质资源，就不可能育成好的品种；植物育种发展进程的

4、事实表明，突破性成就决定于关键性基因资源的发现和利用。 如现代月季的育种实践。2 .种质资源是不断发展新观赏植物的主要来源据统计，全球植物有3540万种，其中1/6具有观赏性；这些花卉植物有许多 还处于野生状态，尚待人们对其进行调查、收集、保存、研究和利用。我国野生的观赏植物资源极为丰富，通过引种、驯化，选拔野花进花园。植物种质资源是人类的宝贵财富。JR Harlan ( 1970 )认为：“人类的命运将 取决于人类理解和发掘植物种质资源的能力”。三、保护种质资源的迫切性1 .植物种质资源的多样性面临着严重危机植物种质资源的多样性包括生态系统多样性、种间多样性和种内遗传多样性三个水 平，其中前

5、者是后二者的前提。环境恶化6森林破坏6物种灭绝6食物链断裂2 .种质资源多样性的流失与农业特别是育种工作中的缺乏远见有直接关系1950年“绿色革命” e成就+成千上万珍贵的种质资源和地方品种消失Canada : 60 %的小麦4个品种；96 %的油菜4个品种；70 %的玉米6个 品种遗传基础狭窄化，适应性脆弱3 .抢救种质资源刻不容缓第二节 植物起源中心与我国园林植物种质资源一、世界栽培植物起源中心1 .瓦维洛夫的作物起源中心学说（theory of center of crop origin ）前苏联植物学家瓦维洛夫（Vavilov ）从1920年1940年，先后180次，对 亚洲、欧洲、北

6、美、中南美洲60多个国家和地区进行广泛的植物考察和收集，通过形态 学、解剖学、分类学、细胞学和遗传学分析，杂交和育种试验以及种、变种和栽培植物变 异多样性的地理分布研究，于1926年发表栽培植物起源的研究。提出：“物种形成的地理局部化”：物种的多样性在地球上的分布是不均匀的“栽培植物的起源中心”：古代文明发源地1935年，将全球的栽培植物划分为八大初生起源中心和3个亚中心：1 ）中国起源中心（东亚起源中心）：石竹、报春、百合、牡丹、芍药、菊花、山 茶、梅花、蜡梅、银杏、樟树、刚竹等2 ）印度起源中心：海芋、椰子、印度橡皮树、虎尾兰、依兰等马来西亚亚中心：柚、槟榔、面包果、依兰等3 ）中亚起源中

7、心（阿富汗、塔吉克、乌兹别克等）：豌豆、杏、西洋梨、苹果、 阿月浑子、胡桃等4 ）近东起源中心（小亚细亚、伊朗、外高加索）：无花果、石榴、罂粟、番红花、 郁金香、鸢尾等5）地中海起源中心：熏衣草、油橄榄、突厥蔷薇、仙客来、风信子、锥花丝石竹、 球根鸢尾等6）埃塞俄比亚（阿比西尼亚）起源中心：黄秋葵、咖啡、油棕、芦荟、景天、伽 蓝菜等7）中美起源中心（墨西哥及中美洲）：万寿菊、百日草、仙人掌、大丽花、一品 红等8）南美起源中心（秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚等）：西番莲、番石榴、六出花、 花烛、朱顶红等智利亚中心：马铃薯、草莓等巴西一巴拉圭亚中心：番樱桃、凤梨、西番莲等2 . “栽培植物起源中心”的发

8、展1 ）哈兰（JR Harlan, 1971 ）认为：有些作物的起源中心和变异中心并不一致，作 物的起源和变异要综合空间和时间来论证。相符：中东、华北、中美地区（作物起源中心）不相符：非洲、东南亚、南美一东印度群岛（非中心）亚热带、温带中心与热带非中心相对应2 ）农业生物学家茹考夫斯基（Zhukovsky, 1970 ）:将8个起源中心发展为12个 大基因中心，同时还提出不同作物的地理小基因中心100多处。地区范围扩大：如埃塞俄比亚中心e非洲中心马来西亚亚中心e印尼一印支起源中心新增欧洲一西伯尼亚、澳大利亚、北美三个中心改变了作物起源中心的概念3 ） 1975年，茹考夫斯基和吉文（A. C.

9、Zeven ）合编了栽培植物及其多样 性中心，将栽培植物的起源中心改称为栽培植物的多样性中心”。4 ） 1982年，吉文与韦特（Wet ）又将“多样性中心”一词改为“多样性地区”，使 瓦维洛夫的学说得到了发展。二、我国园林植物种质资源概况1. 我国园林植物种质资源的特点：1）种类繁多、变异丰富我国是栽培植物起源中心历史最早、范围最大、种类最多的国家。原产乔灌木约8000 种。我国原产的植物资源不仅数量多，而且变异广泛、类型丰富。如圆柏（偃柏、鹿角 柏、金叶柏、龙柏、球柏、塔柏等），杜鹃（常绿、落叶；平卧杜鹃、大树杜鹃；高山（7-8 月）、中山（4-6月）、低山（2-3月）等）。2）分布集中在相

10、对较小的范围内，集中分布众多的种类。如：兰属世界有50余种，我国云南 省就有33种；百合属世界共80余种，我国产42种，云南23种；台湾（“天然植 物园”）分布着维管植物3577种，其中1/4为该地区特有。3）特点突出、遗传性好在若干科、属、种上绝无仅有。如银杏、金钱松、水杉、琪桐、杜仲、金花茶等。早花种类与品种多，四季开花种与品种多，花有芳香的种与品种多，特点优异突出 的种与品种多，抗逆性强的种与品种多。除具有较高的观赏价值外，多具有特殊的抗逆性。如中国板栗美国板栗，解决了板 栗疫病的危机。2. 我国园林植物种质资源的现状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

11、失传，品种退化。花卉资源大国没有成为花卉产业大国！2）应有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第三节种质资源的分类、调查、收集与保存一、种质资源的分类根据来源可将园林植物种质资源分为本地种质资源、外地种质资源、野生种质资源 和人工创造的种质资源。1. 本地种质资源：指在当地的自然和栽培条件下，经长期的栽培与选育而得到的 植物品种和类型。地方品种特点：对当地的自然和栽培条件具有高度的适应性与抗逆性；由于长期生长在相似的环境下，遗传性较保守，对不同环境的适应范围较窄；选育新品种最主要、最基本的原始材料。2. 外

12、地种质资源：由国内其它地区或国外引进的植物品种和类型。特点：因其来自国内外不同的生境，具有多种多样的生物学和经济学上的遗传性状；对本地的自然与栽培条件适应能力相对较差；改良本地品种的重要材料。3. 野生种质资源：未经人们栽培的自然界野生的园林植物。特点：长期自然选择的结果，具有高度的适应性和丰富的抗性基因，如耐瘠薄、抗寒、抗 旱、抗盐碱、抗病虫害等；经济性较差;砧木与抗性育种的重要资源。4.人工创造的种质资源：人工应用杂交、诱变等方法所获得的变异类型。特点：具有比自然资源中更新、更丰富的遗传性状，是进一步育种的珍贵遗传资源。二、种质资源的调查1. 调查前的准备组织准备：根据考察任务的大小成立考

13、察小组，一般2-4人。收集资料：气候、地形、土壤、植被、交通、人文地理、植物的生活史、物候、分 布带、有关种的分化演变、生长地区、种的鉴定等。2. 调查方法与步骤1 ）选择考察地点与路线2 ）实地调查记录：调查者姓名、日期、地点、海拔、坡向、坡度、土壤、地下水 位、种名、数量、主要性状、群落的种类组成、拍照等3 ）资料的整理与总结（编写调查说明书）3. 调查的主要内容1）品种资源的复查2）野生花卉种质资源的调查3）种类品种代表植株的调查一般概况：来源、栽培历史、分布特点、生产反应等生物学特性：生长开花习性、物候期、抗性等形态特征：植株、茎、叶、花、果实、种子等观赏与经济性状：产量、品质、用途等

14、三、种质资源的收集1. 种质资源收集的原则-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；-收集范围由近及远，根据需要先后进行；-种苗的收集应遵照种苗调拨制度的规定，注意检疫；-收集工作应细致周到、清楚无误，做好登记核对，尽量避免材料的重复和遗漏。典型性多样性 全面性2. 种质资源收集的方法1) 直接收集收集的材料：种子、枝条、植株、球根、花粉等收集数量：充分保持育种材料的变异性收集方式：专业队伍与当地的单位或群众结合收集材料的整理、分类、编号登记：收集日期、地点，收集者姓名、单位，植物材 料名称、产地自然环境或栽培条件、分布特点、繁殖方法、形态、生物学特性、经济

15、性状 等2) 交换、购买主要有针对性地收集我国缺少的园林植物品种资源，对于国外引种的材料，要注意 严格检疫，并隔离试种。四、种质资源的保存(germplasm conversation )利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源。作用：防止资源流失，便于研究和利用。保存方法：就地保存、异地种植保存、种子保存、离体试管保存和基因文库保存等。1 .就地保存：在资源植物的产地，通过保护其生态环境达到保存资源的目的。如 各类自然保护区。优点：保存原有的生态环境与生物多样性；保存费用较低缺点：易受自然灾害2 .异地种植保存：选择与资源植物生态环境相近的地段建立异地保存基地，有效 地保存种质资源；可分级分类建立，集中与分散相结合。如植物园、树木园、花圃、品种 资源圃等。优点：基因型集中、比较安全、管理研究方便缺点：费用较高、基因易发生混杂3 .种子保存：是以种子为繁殖材料的种类最简便、最经济、应用最普遍的资源保 存方法。优点：种子容易采集、数量大而体积小，便于贮存、包装、运输、分发。1)种子的类型正常型(orthodox t