園林植物遺傳育種學(xué)-電子教案-杜曉華 緒論

1、園林植物遺傳育種學(xué) Genetics and Breeding of Garden Plants,園林植物（Landscape plants）/ 觀賞植物（ornamental plants）： “具有一定觀賞價值，適用于室內(nèi)外布置以美化環(huán)境并豐富人們生活的植物?！薄吨袊r(nóng)業(yè)百科全書·觀賞園藝卷》,Beauty of Nature,梅花,牡丹,杜鵑花,生活、休閑,矮牽牛,日常生活的美化、香化,應(yīng)用的園林植物,,園林

2、植物育種,漢代《西京雜記》： 上林苑，方三百里，名果異卉，三千余種植其中。------引種北宋時期：月季、臘梅——實生選種 雜交育種輻射育種多倍體育種生物技術(shù)育種,種類更多樣，品種更豐富,Why we study genetics and breeding of garden plants today?,觀賞價值更高,抗性強,游憩場所（風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、小區(qū)環(huán)境）綠化、美化、香化,生態(tài)平衡（改善環(huán)境、保護環(huán)境）,園林植物育

3、種,城市生物多樣性園林植物（物種多樣性、品種多樣性）,,,,,1、園林植物育種（1）概念：以遺傳學(xué)理論為指導(dǎo)，通過一定的方法和程序改良園林植物的固有類型，選育出性狀基本一致、遺傳相對穩(wěn)定，符合育種目標(biāo)與要求的新品種，并對其進(jìn)行良種繁育的技術(shù)過程。,園林植物育種學(xué)：研究選育園林植物新優(yōu)品種的原理和方法的科學(xué)。,（2） 品種的概念,《中國農(nóng)業(yè)百科全書·作物卷》：“經(jīng)人工選擇培育，在遺傳上相對純合穩(wěn)定，在形態(tài)特征和生物學(xué)特性上相

4、對一致，并作為生產(chǎn)資料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的作物類型。品種一般具有較高經(jīng)濟價值，符合人類需要，能適應(yīng)一定地區(qū)自然條件和栽培條件?！?整齊、穩(wěn)定、優(yōu)良、適應(yīng),種（species, sp.)變種（Variety，Var.）品種（Cultivar，cv.）品系（Line）,種、變種：分類學(xué)單位 品種：經(jīng)濟學(xué)單位 良種：繁育和應(yīng)用材料,品種：指遺傳上相對一致，具有相似或一致的外部形態(tài)特征，具有一定經(jīng)濟價值的某種栽培植物個體的總稱

5、。 群體：具有一定的個體數(shù)量。 無性系/營養(yǎng)系：由一個個體的芽、枝、鱗莖等營養(yǎng)器官經(jīng)無性繁殖而形成的所有植株。,（3） 優(yōu)良品種在園林事業(yè)中的作用,綠化美化作用：豐富品種、優(yōu)良性狀經(jīng)濟價值：良種提高產(chǎn)量、改進(jìn)品質(zhì)、調(diào)節(jié)供應(yīng)期、減少污染、節(jié)約能源、適應(yīng)集約化管理、節(jié)約勞力等。文化價值：情人節(jié)——現(xiàn)代月季；母親節(jié)——香石竹 科學(xué)價值：遺傳進(jìn)化、花發(fā)育等,2000年，世界花卉貿(mào)易額2000億美元，種植面積22.3萬hm2.

6、花卉種植面積最大的國家：中國、印度、日本、美國和荷蘭；出口貿(mào)易額前5位：荷蘭59%，哥倫比亞11%，以色列6%，丹麥和泰國；三大消費中心：歐共體、美國、日本；最大進(jìn)口國：德、法、英、荷蘭、日本。優(yōu)良的花卉品種是園林企業(yè)生存發(fā)展的重要保證；具有自主知識產(chǎn)權(quán)的品種是發(fā)展民族花卉產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ) ；品種的不斷更新是推動行業(yè)發(fā)展的原動力。,遺傳學(xué),,新品種選育,,遺傳-- “種瓜得瓜、種豆得豆”遺傳(heredity)：親代與子代間的相

7、似現(xiàn)象。遺傳是相對的、保守的。沒有遺傳不可能保持性狀和物種的相對穩(wěn)定性。,（2）遺傳與變異,2. 遺傳學(xué)（1）概念：遺傳學(xué)是指研究生物體的遺傳與變異的科學(xué)。,變異-- “母生九子，九子各別”變異(variation)：親代與子代之間,子代個體之間的差異。 變異是絕對的、發(fā)展的。沒有變異,不會產(chǎn)生新的性狀，也就不可能有物種的進(jìn)化和新品種的選育。,,,,,環(huán)境 戰(zhàn)國時期《考工記》：“橘逾淮而北為枳”。 --環(huán)境改變

8、可以引起變異。 生物所表現(xiàn)出的性狀變異分為：可遺傳(heritable)變異不可遺傳(non-heritable)變異*考察遺傳與變異應(yīng)在特定環(huán)境條件下進(jìn)行,遺傳學(xué)的主要內(nèi)容,遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),遺傳信息的傳遞規(guī)律,遺傳信息的改變,遺傳學(xué)起源于育種實踐： 遺傳: “桂實生桂，桐實生桐”(春秋) 變異: “牡丹歲取其變者以為新” 人類→生產(chǎn)實踐→遺傳和變異→選擇→育成品種,（3）遺傳學(xué)的發(fā)展簡史,,,,拉馬克

9、：（1744~1829）： 用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳學(xué)說 ①環(huán)境條件改變是生物變異的根本原因； ②所有生物變異(獲得性狀)都是可遺傳的，并在生物世代間積累。,達(dá)爾文：（Darwin C.，1809~1882）,1859年《物種起源》：自然選擇和人工選擇下生物由簡單→復(fù)雜 低級→ 高級 進(jìn)化。,.,魏斯曼（Weismann A.，1834~1914）：,①否定后天獲得性遺傳；②支持選擇理論；③種質(zhì)連續(xù)論：多細(xì)胞生

10、物由種質(zhì)和體質(zhì)組成，體質(zhì)由種質(zhì)產(chǎn)生的，種質(zhì)世代相傳。環(huán)境只能影響體質(zhì)，而不能影響種質(zhì)，所以獲得性狀不能遺傳。,,老鼠22代割尾巴試驗.,高爾頓：融合遺傳假說,依據(jù)：子女的許多特性均表現(xiàn)為雙親的中間類。雙親的遺傳成分在子代中發(fā)生融合，而后表現(xiàn)。因此高爾頓及其學(xué)生畢爾生致力于用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)方法研究親代與子代間性狀表現(xiàn)的關(guān)系。,孟德爾（Mendel G. J.，1822~1884）,豌豆雜交試驗（1856-1864），1866年發(fā)表《植物

11、雜交試驗》：生物性狀受細(xì)胞內(nèi)遺傳因子(hereditary factor)控制遺傳因子在生物世代間傳遞遵循分離和獨立分配兩個基本規(guī)律。,1900年，三位植物學(xué)家狄弗里斯（De Vris H.）、科倫斯（Correns C.）、馮切爾邁克（VonTschermak E.）證實孟德爾遺傳規(guī)律。孟德爾遺傳規(guī)律的重新發(fā)現(xiàn)→ 標(biāo)志著遺傳學(xué)的建立和開始發(fā)展→ 孟德爾被公認(rèn)為現(xiàn)代遺傳學(xué)的創(chuàng)始人。,約翰生（Johannsen W., 1859~1

12、927）：,1909年， “純系學(xué)說”：明確基因型、表現(xiàn)型；提出“基因”一詞：替代遺傳因子概念,大麥純系,鮑維里(Boveri T., 1902)和薩頓(Sutton W., 1903),發(fā)現(xiàn)遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關(guān)系 → 染色體遺傳學(xué)說的初步論證。,詹森斯（Janssens F. A., 1909）：,觀察到染色體在減數(shù)分裂時呈交叉現(xiàn)象,摩爾根（Morgan T.H., 1866~1945）,提出“性狀連鎖遺傳規(guī)律”；提

13、出染色體遺傳理論? 細(xì)胞遺傳學(xué)；著“基因論”：認(rèn)為基因在染色體上直線排列，創(chuàng)立基因?qū)W說。,基因?qū)W說主要內(nèi)容：,①種質(zhì)(基因)是連續(xù)的遺傳物質(zhì)；②基因是染色體上的遺傳單位，有很高穩(wěn)定性→ 能自我復(fù)制和發(fā)生變異；③在個體發(fā)育中，基因在一定條件下，控制著一定的代謝過程→表現(xiàn)相應(yīng)的遺傳特性和特征；④生物進(jìn)化→ 主要是基因及其突變等。,1908年，推導(dǎo)出群體遺傳平衡定律。在一個有性生殖的自然種群中，在符合以下5個條件的情況下，各等位基因

14、的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的：①種群大；②種群中個體間的交配是隨機的；③沒有突變發(fā)生；④沒有新基因加入；⑤沒有自然選擇。數(shù)學(xué)方程式： (p+q)2*=p2*+2pq+q2*,哈德（G.H. Hardy） 和溫伯格 (W. Weinberg),費希爾（Fisher R. A.）1930 ~ 1932,1918年，發(fā)表了重要文獻(xiàn)“根據(jù)孟德爾遺傳假設(shè)的親屬間相關(guān)的研究” 􀂨 首次將數(shù)量

15、變異劃分為各個分量，開創(chuàng)了數(shù)量性狀遺傳研究的思想方法。1925年，首次提出了方差分析（ANOVA）方法, 為數(shù)量遺傳學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,狄費里斯（de Vries H., 1848~1935）：,提出“突變學(xué)說”（1901~1903）：認(rèn)為突變是生物進(jìn)化因素。,月見草苗期白化突變,? 斯特德勒（Stadler L.T.）：1927年在玉米用X 射線誘發(fā)突變。? 布萊克斯生（Blakeslee A. F.）：利用秋水仙素誘導(dǎo)多倍體。

16、? 穆勒（Muller H.T.）：1927年對果蠅用X 射線誘發(fā)突變。,誘變：,比德爾（Beadle G. W.，1941）：,在紅色面包霉的生化遺傳研究中，提出“一個基因一種酶”假說； 發(fā)展了微生物遺傳學(xué)、生化遺傳學(xué)。以后研究表明，基因決定著蛋白質(zhì)（包括酶）合成，改為“一個基因一個蛋白質(zhì)或多肽”。,,卡斯佩森（Caspersson T. O.）： 40年代初用定量細(xì)胞化學(xué)方法→證明DNA存在于細(xì)胞核中。艾弗里（Avery O.

17、 T., 1944）等肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，證明了遺傳物質(zhì)是DNA。 赫爾希（Hershey A. D., 1952）等用同位素示蹤法研究噬菌體感染細(xì)菌的實驗，再次確認(rèn)了DNA是遺傳物質(zhì)。,沃森（Watson J. D.）和克里克（Crick F. H. C.） 　根據(jù)對DNA化學(xué)分析和X－射線晶體學(xué)結(jié)果→DNA分子結(jié)構(gòu)模式（雙螺旋結(jié)構(gòu)，1953）。,克里克（1958）提出遺傳三聯(lián)密碼子。,尼倫伯格（Nirenberg M．W.）1

18、969年，全部解譯出64種遺傳密碼。　60年代先后明確mRNA、tRNA和核糖體功能。,雅各布（Jacob F.）和莫諾（Monod J.）,1961年提出了大腸桿菌的操縱子學(xué)說，闡明微生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)問題。,細(xì)菌質(zhì)粒、噬菌體載體、限制性核酸內(nèi)切酶、人工分離和合成基因取得進(jìn)展，1973年成功實現(xiàn)DNA的體外重組,★ 人工分離基因； ★ 人工合成基因； ★ 人工轉(zhuǎn)移基因； ★ 克隆技術(shù)應(yīng)用。,基因工程? 定向改變遺傳性狀。,20

19、08年轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰亮相日本東京國際花卉博覽,1985年轉(zhuǎn)DFR基因矮牽牛,遺傳學(xué)發(fā)展：,整體水平→ 細(xì)胞水平→ 分子水平；宏觀→ 微觀；染色體→ 基因；逐步深入到研究遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能。,2000年，人類基因組“工作框架圖”在宣布完成繪制（歷時10年）2003年，美英日法德中等國的科學(xué)家宣布完成人類基因組的測序工作。我國參與研究的第3號染色體，共計3000萬個堿基對，約占人類基因組全部序列1%。對生物學(xué)和醫(yī)學(xué)產(chǎn)生革命性變革。,

20、1990年，開始實施《人類基因組作圖及測序計劃》。,①. 美國、英國國際植物基因研究中心等的研究對象，已從模式植物擬南芥菜基因圖譜入手（2001年12月14日宣布繪制出擬南芥基因組的完整圖譜）逐漸擴大到水稻、玉米、小麥等主要農(nóng)作物。,植物基因組計劃：,遺傳學(xué)是一門處于發(fā)展巔峰時期的學(xué)科。目前遺傳學(xué)前沿已從對原核生物的研究轉(zhuǎn)向高等真核生物，從對性狀傳遞規(guī)律研究深入到基因的表達(dá)及其調(diào)控的研究。預(yù)計基因組的結(jié)構(gòu)及其功能研究，在相當(dāng)一段時間

21、內(nèi)都會是分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)共同注意的問題，并開始形成一門新的遺傳學(xué)分支――基因組學(xué)。,,3. 園林植物育種學(xué)的任務(wù),豐富觀賞植物類別改良現(xiàn)有品種加快良種繁育,4. 園林植物育種學(xué)的內(nèi)容,育種對象的選擇，育種目標(biāo)的制定；種質(zhì)資源的調(diào)查、征集、保存、評價、利用和創(chuàng)新； 目標(biāo)性狀的遺傳分析、鑒定和選育方法；育種技術(shù)的原理和方法； 選擇、引種、雜交、誘變、生物技術(shù)等； 育種不同階段的試驗技術(shù)；新品種的審

22、定、推廣和繁育等。,花卉發(fā)展,我國花卉種植面積：1984 年 1.4萬公頃，1990年4 萬公頃，1996 年 7.5 萬公頃，2000 年 14.7 萬公頃，2003 年 43萬公頃。 1996 年我國花卉種植面積約為荷蘭的 8 倍，但在只占世界總額的0.6 ％，約為荷蘭的 1.2 ％。2000 年，我國花卉生產(chǎn)面積占全球花卉生產(chǎn)面積的 1/3，而花卉出口額僅占全球花卉貿(mào)易總額的 1 ‰。,5.園林植物育種的現(xiàn)況,種質(zhì)資源研究 ：

23、資源調(diào)查 、建立資源圃 引種與選種雜交育種 ：花色 、花期、葉形、葉色 、抗性、雜優(yōu)利用倍性育種：多倍體、單倍體誘變育種：輻射、化學(xué)誘變、航空誘變生物技術(shù)育種：組織培養(yǎng)、細(xì)胞融合、基因工程,突出抗性育種和適應(yīng)商品化生產(chǎn)的育種目標(biāo)重視種質(zhì)資源的收集、評價和開發(fā)利用 廣泛利用雜種優(yōu)勢探索育種新途徑、新技術(shù)拓展傳統(tǒng)名花的育種方向,6、國內(nèi)外園林植物育種趨勢,我國的育種策略,改革名花走新路：引進(jìn)高新技術(shù)，開展基因資源及轉(zhuǎn)基因技

24、術(shù)研究。改造洋花為中華：結(jié)合引進(jìn)優(yōu)良品種，建立重點花卉的育種系統(tǒng)；選拔野花進(jìn)花園花卉王國靠共建,7、學(xué)習(xí)方法與建議,理論聯(lián)系實踐 —記憶 + 理解 + 應(yīng)用課內(nèi)結(jié)合課外 —認(rèn)真聽 —仔細(xì)記 —積極思考 —加大閱讀,推薦閱讀書目：,朱軍 編著 – 遺傳學(xué). 2002戴思蘭 編著 –園林植物遺傳學(xué). 2010戴思蘭 編著 –園林植物育種學(xué). 2007包滿珠 編著 –園林植物育種學(xué). 2