園林植物遺傳育種 05 園林植物主要觀賞性狀的遺傳

6園林植物主要觀賞性狀的遺傳本章導(dǎo)讀近年來，隨著我國(guó)城鄉(xiāng)園林事業(yè)的發(fā)展，對(duì)園林工作的要求越來越高。人們期待著不斷有優(yōu)良園林植物新品種應(yīng)用于園林綠化之中，以提高園林綠化的質(zhì)量。而園林植物品質(zhì)的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在花型、花色、株型、抗性等方面。本章就園林觀賞植物的主要性狀從類型、遺傳機(jī)制、育種方式等方面作了詳細(xì)的闡述。6.1花色遺傳6.1.1花色遺傳的基礎(chǔ)1）花色的概念所謂花色是指花器官、花萼、雄蕊甚至苞片發(fā)育成花瓣的顏色。2）花色素的三大類群（1）類胡蘿卜素（2）類黃酮（3）花青素3）花色與花色素的關(guān)系（1）奶油色、象牙色、白色大都含有無色或淡黃色的黃酮或黃酮醇。（2）黃色這類花中有的只含類胡蘿卜素，有的只含類黃酮，有的是類胡蘿卜素與類黃酮兩者兼而有之。（3）橙色、褐色在花瓣中有花葵素系的色素顯示橙色，以黃色為主的橙色多由類胡蘿卜素顯示，如百合花；以紅色為主的橙色往往是由花青素引起的，如天竺葵；由紅、黃兩種顏色混在一起而產(chǎn)生的橙色，是由花青素與類黃酮在花瓣中組合產(chǎn)生的，如金魚草；或者由花青素與類胡蘿卜素組合而成的，如郁金香等，兩者色調(diào)有微妙差異。褐色是由花色素苷和類胡蘿卜素共存而形成的，如桂竹、報(bào)春花。（4）深紅色、粉紅色、紫色、藍(lán)色、黑色等這類花色主要由花色素苷產(chǎn)生。（5）變色花還有的花從花蕾開放到凋謝，花色多數(shù)變淺或者叫褪色，其原因之一是花色素隨著花瓣的生長(zhǎng)，單位花瓣面積花色素減少；二是花朵開放后，花色素在強(qiáng)烈陽光暴曬下，往往被破壞分解。6.1.2花色遺傳花色的母體是花色素，花色素是在一系列酶的作用下形成的，酶是基因轉(zhuǎn)譯的產(chǎn)物。1）控制花色的有關(guān)基因（1）花色素基因（2）控制花色素含量基因（3）花色素分布基因（4）助色素基因助色素單獨(dú)含于細(xì)胞中時(shí)幾乎無色，但它與花青素同時(shí)存在于細(xì)胞中形成一種復(fù)合體時(shí)，就呈藍(lán)色，與花青素本來的色調(diào)完全不同，這種復(fù)合體是產(chǎn)生藍(lán)色花的重要原因。（圖6.1）。（圖6.2）（5）易變基因（7）不同花色雜交的顯隱性2）花色與環(huán)境花色的形成除了受基因調(diào)控外，還與栽培環(huán)境和管理有關(guān)，在栽培環(huán)境中主要是光線、溫度、土壤、肥水等。圖6.1花青素、助色素復(fù)合體圖6.2花青素助色素合成途徑生成與分解的可逆反應(yīng)6.2彩斑遺傳6.2.1彩斑的概念和分類1）彩斑的概念植物的花、葉、果實(shí)、枝干等部位的異色斑點(diǎn)、條紋統(tǒng)稱為彩斑。2）彩斑分類花瓣彩瓣可分為規(guī)則彩斑和不規(guī)則彩斑兩大類，規(guī)則彩斑根據(jù)其在花瓣上的位置分為花環(huán)、花眼、花肋和花邊等多種形式。不規(guī)則彩斑是指花瓣上具有非固定圖案的異色散點(diǎn)或條紋，形成‘灑金’；有些花朵被劃分為或大或小的異色部分，形成‘二喬’或‘跳枝’等。根據(jù)彩斑在葉上的分布，日本學(xué)者將葉部彩斑分為5大類（圖6.3）：覆輪斑，彩斑僅分布于葉片的周邊；條帶斑，帶狀條斑較均勻地分布于葉片基部與葉尖間的組織；虎皮斑，彩斑以塊狀隨機(jī)地分布在葉片上；掃跡斑，彩斑沿葉中脈向外分布，直至葉緣；切塊斑，彩斑分布在葉片中脈一側(cè)，另一側(cè)為正常色。果實(shí)彩斑是指果實(shí)上具有兩種或多種色彩斑紋，多數(shù)分布于以觀果為主的植物上，如代代、觀賞南瓜等。圖6.3葉部彩斑示意圖莖干彩斑是指植物莖表皮上具有與眾不同的色彩或彩斑，如白皮松、白樺、紅瑞木、棣棠、桉、梧桐、某些竹類等。6.2.2規(guī)則彩斑的遺傳規(guī)則性彩斑都是通過特定基因的穩(wěn)定遺傳而控制的，都能經(jīng)由有性生殖過程按照遺傳的基本規(guī)律進(jìn)行遺傳傳遞。6.2.3不規(guī)則彩斑的遺傳彩斑可分為遺傳性彩斑和病毒導(dǎo)致的花斑。6.3花徑與重瓣性遺傳6.3.1花徑遺傳1）花徑概念花徑遺傳是指植物花朵直徑大小的遺傳變異規(guī)律。2）增加花徑的途徑（1）改進(jìn)栽培條件（2）人工誘變（3）倍性育種（4）增加花朵重瓣性（5）定向選擇6.3.2重瓣性遺傳花朵重瓣性指觀賞植物花瓣數(shù)量的遺傳變異規(guī)律。1）重瓣花的起源（1）積累起源（2）雌雄蕊起源（3）花序起源（4）重復(fù)起源（套筒起源）（5）突變起源（6）臺(tái)閣起源2）重瓣花的遺傳（1）單因子控制（2）雙因子控制（3）多基因控制（4）其他可能是細(xì)胞質(zhì)遺傳。6.4株型和抗性遺傳6.4.1株型的遺傳株型是園林植物的一個(gè)非常重要的觀賞性狀，與花器官的觀賞性狀同等重要。1）株型的分類植物的株型，從分枝、株高、枝姿方面來分類：2）植物激素與株型發(fā)育（1）生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素（2）赤霉素3）株型遺傳的一般規(guī)律園林樹木的株型有些由顯隱性基因控制的。有些株型變異為數(shù)量性狀，其遺傳符合數(shù)量性狀的遺傳規(guī)律。4）生物技術(shù)修飾株型株型基因工程就是通過插入編碼與激素調(diào)節(jié)有關(guān)蛋白的基因來修飾激素變化而改變株型。（1）植物體細(xì)胞無性系的形態(tài)變異（2）微生物來源的激素基因工程（3）植物來源的細(xì)胞色素基因工程6.4.2植物抗性的遺傳1）植物抗病性植物的抗病性是指寄主植物與病原生物間相互作用所表現(xiàn)出的抗病現(xiàn)象。一般把植物抗病性分為兩類，一是垂直抗性，二是水平抗性2）植物的抗蟲性植物對(duì)昆蟲的防衛(wèi)分為原生防衛(wèi)和誘發(fā)防衛(wèi)。原生防衛(wèi)指在昆蟲危害前，植物在進(jìn)化過程中形成的組織結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生毒它性化學(xué)物質(zhì)，包括機(jī)械阻止、威嚇、忌避、使

昆蟲中毒或干擾昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育及生殖等；誘發(fā)防衛(wèi)是在昆蟲侵害后，植物在非固有的理化因子刺激下所做出的組織和化學(xué)反應(yīng)，包括分泌毒它性化合物、壞死反應(yīng)和減少對(duì)入侵者所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給等。3）植物的抗寒性抗寒性是園林植物在對(duì)低溫寒冷環(huán)境的長(zhǎng)期適應(yīng)中，通過本身的遺傳變異和自然選擇獲得的一種抗寒能力。第2篇園林植物一般育種技術(shù)

7園林植物種質(zhì)資源本章導(dǎo)讀本章介紹了我國(guó)種質(zhì)資源的特點(diǎn)和國(guó)外園林植物種質(zhì)資源的概況，講解了園林植物種質(zhì)資源的概念和分類，詳細(xì)闡述了園林植物種質(zhì)資源的收集、保存、研究和利用的方法，尤其是種質(zhì)資源的保護(hù)。有人說“誰掌握資源，誰就掌握未來”，可見種質(zhì)資源的重要意義。7.1種質(zhì)資源的概念和意義7.1.1種質(zhì)資源的概念親代傳給子代的遺傳物質(zhì)叫作種質(zhì)（germplasm），具有種質(zhì)并能繁殖的生物體叫作種質(zhì)資源(germplasmresource)。種質(zhì)資源也叫品種資源、遺傳資源或基因資源。種質(zhì)資源是指選育新品種的基礎(chǔ)材料，包括各種植物的栽培種、野生種的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工創(chuàng)造的各種植物的遺傳材料。7.1.2種質(zhì)資源的意義和作用①種質(zhì)資源是育種工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。②種質(zhì)資源是不斷發(fā)展新花卉植物的主要來源。③適應(yīng)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要發(fā)掘更多的種質(zhì)資源。7.1.3我國(guó)園林植物種質(zhì)資源的特點(diǎn)我國(guó)地跨熱帶、亞熱帶、溫帶等氣候帶，幅員遼闊，是世界上植物種類最豐富的國(guó)家，其中很多具有觀賞價(jià)值。所以，我國(guó)

園林植物資源極多，品種紛繁，被稱為“世界園林之母”。各國(guó)園林界、植物學(xué)界對(duì)中國(guó)評(píng)價(jià)極高，視為世界園林植物重要發(fā)祥地之一。1）種類繁多、豐富多彩2）分布集中根據(jù)我國(guó)園林植物占世界植物的比例（表7.1），足以說明中國(guó)確實(shí)是若干樹種的世界分布中心。3）特點(diǎn)突出、遺傳性好7.2種質(zhì)資源的分類根據(jù)其來源分為：1）本地種質(zhì)資源2）外地種質(zhì)資源3）野生種質(zhì)資源4）人工創(chuàng)造的種質(zhì)資源7.3種質(zhì)資源的收集、保存、研究和利用7.3.1種質(zhì)資源收集的原則和方法1）原則①必須根據(jù)收集的目的和要求、單位的具體條件和任務(wù)，確定收集的對(duì)象，包括類別、數(shù)量和實(shí)施步驟。收集時(shí)必須在普查的基礎(chǔ)上，有計(jì)劃、有步驟、分期分批地進(jìn)行，收集材料應(yīng)根據(jù)需要，有針對(duì)性進(jìn)行。②收集范圍應(yīng)該由近及遠(yuǎn)，根據(jù)需要先后進(jìn)行，首先應(yīng)考慮珍稀瀕危種的收集，其次收集有關(guān)的種、變種、類型和遺傳變異的個(gè)體，盡可能保存生物的多樣性。③種苗收集應(yīng)遵照種苗調(diào)撥制度的規(guī)定，注意檢疫，并做好登記、核對(duì)，盡量避免材料的重復(fù)和遺漏。2）方法（1）直接考察收集（2）交換或購(gòu)買（3）征集7.3.2種質(zhì)資源的保存（1）就地保存法（2）異地保存法（3）組織培養(yǎng)保存法（4）貯藏保存7.3.3種質(zhì)資源的研究和利用1）種質(zhì)資源的研究（1）分類學(xué)性狀的研究（2）生物學(xué)特性的研究（3）經(jīng)濟(jì)性狀的研究（4）觀賞特性的研究（5）抗性特點(diǎn)的研究（6）適應(yīng)能力的研究（7）分子生物學(xué)研究2）種質(zhì)資源的利用鑒定出具有優(yōu)良性狀的種質(zhì)材料，可作為親本，通過雜交、人工誘變及其他手段創(chuàng)造新的種質(zhì)資源，為育種提供半成品，并從其后代中選育出優(yōu)良變異個(gè)體培育成新品種；也可利用種質(zhì)資源，直接從中選育出優(yōu)良個(gè)體培育成品種。目前，許多育種家通過遠(yuǎn)緣雜交，將野生近緣植物的基因?qū)胫参锲贩N，使其獲得新的優(yōu)良性狀，雖然有的不能直接利用與生產(chǎn)，但可能成為有價(jià)值的育種材料。8園林植物引種本章導(dǎo)讀引種在生產(chǎn)實(shí)踐中具有特殊的意義，它簡(jiǎn)便易行，容易掌握，可以迅速為生產(chǎn)提供優(yōu)良品種。本章主要介紹的是植物引種的概念、意義，引種馴化的原理以及引種的程序和方法，引種中采取的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施和注意事項(xiàng)等。需要注意的是，在引種中，要防止外來物種的入侵問題。8.1植物引種概述8.1.1引種馴化的概念引種馴化（introductionanddomestication）就是把一種植物從現(xiàn)有的分布區(qū)域（野生植物）或栽培區(qū)域（栽培植物）人為地遷移到其他地區(qū)種植的過程。8.1.2引種馴化的意義（1）引種可以迅速豐富和改善本地品種的結(jié)構(gòu)。（2）引種省時(shí)、省力，可以迅速提高經(jīng)濟(jì)效益（3）引種可以充實(shí)育種的基因資源，為其他育種途徑提供育種材料8.1.3我國(guó)引種馴化的概況我國(guó)園林植物的引種歷史悠久，早在漢代張騫出使西域時(shí)，就引進(jìn)了核桃、石榴、葡萄、紅花等經(jīng)濟(jì)作物。目前各大城市種植較多的世界著名的行道樹——懸鈴木，相傳是晉代由鳩摩羅什引入陜西戶縣的。我國(guó)幅員遼闊，土壤和氣候條件十分復(fù)雜，為引種工作提供了極為有利的條件，植物引種有著廣闊的前景。8.2植物引種馴化的原理8.2.1引種馴化的原理1）氣候相似論2）馴化理論3）栽培植物起源中心理論8.2.2影響引種馴化的因素引種馴化的核心問題，就是研究和解決引種植物遺傳特性的要求與引入地區(qū)環(huán)境條件之間的矛盾問題，所以必須全面分析和比較原產(chǎn)地和引種地的生態(tài)條件，初步估計(jì)引種成功的可能性，找出影響引種成敗的因子，制訂出切實(shí)可行的措施，保證引種成功。1）主導(dǎo)生態(tài)因子（1）溫度（2）光照（3）降水和濕度（4）土壤2）歷史生態(tài)條件植物適應(yīng)性的大小，不僅與目前分布區(qū)的生態(tài)條件有關(guān)，而且與其系統(tǒng)發(fā)育歷史上經(jīng)歷的生態(tài)條件有關(guān)。生態(tài)歷史越復(fù)雜，其適應(yīng)性就越廣泛。8.3引種的程序和方法8.3.1引種的程序（1）確定引種目標(biāo)（2）搜集引種材料并編號(hào)登記（3）引種材料的檢疫（4）引種試驗(yàn)（5）引種材料的評(píng)價(jià)（6）擴(kuò)大繁殖和推廣8.3.2引種的方法一個(gè)品種引到新地區(qū)后，由于氣候條件、耕作制度與原產(chǎn)地不同，引入后可能有不同的表現(xiàn)，所以必須進(jìn)行引種試驗(yàn)。在試驗(yàn)時(shí)，要求用當(dāng)?shù)赜写硇缘膬?yōu)良品種作對(duì)照，同時(shí)試驗(yàn)地的土壤條件必須均勻，管理措施力求一致，使引種材料能得到客觀的評(píng)價(jià)。步驟如下：（1）種源試驗(yàn)（2）品種比較試驗(yàn)（3）區(qū)域試驗(yàn)（4）栽培試驗(yàn)8.3.3引種馴化成功的標(biāo)準(zhǔn)①和在原產(chǎn)地栽培時(shí)相比較，引種植物在新地區(qū)不加保護(hù)或稍加保護(hù)，就能安全越冬或越夏，生長(zhǎng)良好。②沒有降低原來的產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞特性。③能夠用原來的繁殖方式（有性或無性繁殖方式）進(jìn)行正常的繁殖。8