第六章 种质资源的评价、研究和利用第一节 果树种质资源的分类第二节 果树种质资源的评价和研究第三节 果树种质资源的利用第一节 果树种质资源的分类一,种质资源分类的定义及重要性为使果树工作者更充分地利用果树种质资源,必须对各种果树种质资源的特性、特征、经济性状有一明确了解,以便统一命名、分类,即所谓的果树种质资源分类。
科学地进行分类,可以使果树工作者正确地认识和区别种质资源,反映资源的历史渊源和系谱关系,反映不同资源彼此间的联系和区别,为调查、保存、研究、评价和利用落叶果树种质资源提供依据。
第一节 果树种质资源的分类二、种质资源分类的方法
植物学方法依据自然分类系统(或称系统发育分类)将果树植物分类,即按界( kingdom)、门
( Phylum)、纲( Class)、亚纲( Subclass)、
科( Family)、属( Genus)、种( Speccies)
的梯级结构顺次进行的分类体系。
第一节 果树种质资源的分类二、种质资源分类的方法
园艺学方法按叶生长分为落叶果树和常绿果树两类按果树的生长习性分为乔木果树,灌木果树、藤本果树和多年生草本果树依果树生态分类的,如分为热带果树,亚热带果树、温带果树、寒带果树等根据果实构造分为仁果类,核果类,浆果类,柑桔类,坚果类 。
第一节 果树种质资源的分类二、种质资源分类的方法
按来源分类本地种质资源外地种质资源野生种质资源人工创造的种质资源第二节 果树种质资源的评价和研究一、种质资源的鉴定、评价和研究原则
取样的代表性和典型性取样 是指从每一实验小区抽取若干植株或器官组成一个样本,样本的观察值作为整个小区的估计值 。
A 顺序取样法
B 简单随机取样法
C 典型取样法
D 分层取样法
E 带状取样法
要有几年的持续试验
正确分析性状间的关系
先进技术和多种方法的综合应用第二节 果树种质资源的评价和研究一、种质资源的鉴定、评价和研究原则
尽量减少环境误差第二节 果树种质资源的评价和研究树体,树姿,树高,树干,树皮
植物学性状二、种质资源的鉴定、评价和研究项目树枝,多年生枝,一年生枝 ( 新梢 ),二次枝,加长生长,
加粗生长,枝组,营养枝,果枝叶,叶形,叶缘叶尖,叶基,叶厚,托叶,叶柄,叶色,
叶面,裂叶芽,叶芽,花芽,鳞片第二节 果树种质资源的评价和研究
植物学性状二、种质资源的鉴定、评价和研究项目根,形态,结构,分布,类型,数量,长度,根皮率,菌根花,雌花,雄花,花冠,花瓣,花柱,花色,花梗,花序,雄蕊,雌蕊果,果形,果个,果梗,果面,果味,果皮,果肉,萼洼,
梗洼,果汁,种子,食用状况第二节 果树种质资源的评价和研究果树种质资源的物候期二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状一是在一年四季随季节变化的规律,如生长期和休眠期二是果树的某一性状在年份中表现的具体日期,如萌芽期,花期,果实成熟期,落叶期第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的产量性状包括丰产性,稳产性,早果性,产量构成因素 ( 如结果枝百分率,果枝结实数,单果重等 ) 以及产量形成和持续的经济寿命等性状 。
果树种质资源的 果树种质资源的产量性状第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的品质性状果树种质资源的品质性状包括外观品质 ( 果形,果个,果面,果色,果个匀称度和果实新鲜度等 ),
鲜食品质 ( 汁液,果肉质地,可食部分比例,果实香味或异味,糖酸含量及比例,单宁,石细胞等 ),
加工品质 ( 制罐,干,脯,汁,酒,醋等 ),营养品质,贮运品质等 。
第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的抗逆性和适应性包括抗寒性,抗旱性,抗涝性,抗盐碱性,抗病性,越冬性等 。
第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的其它农业性状其它农业形状包括有如果树根系的固地性,采用嫁接繁殖时的亲和性,砧木的矮化性或品种的紧凑性或短枝型性状等 。
第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
果树种质资源的生物分类学,生态学和遗传学性状的鉴定,评价和研究生物分类学,利用组织解剖学,生理生化学等,从形态和解剖构造及生理生化特性等方面进行果树种质资源的鉴定,评价和研究 。
生态学,确定果树在各种生态条件下的适应性以及生态条件对果树种质资源的影响 。
遗传学,利用遗传学知识和现代实验技术,对果树种质资源进行染色体数目,形态,核型分析,对果树种质资源进行同工酶分析和
DNA水平水平上的遗传分析 。
第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
形态学方法目前大多数果树种质鉴定依据所研究树种最鲜明形态特征进行区分、分类和命名。但是形态特状尤其是营养器官容易受环境修饰而发生变化,而且品种水平上的形态差别很少,有时无法进行品种鉴定。
第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
孢粉学方法孢粉学方法就是利用电镜来观察花粉形态从而进行种质鉴定的方法。
第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
孢粉学方法花粉的形态特征受植物基因型控制而不受外界条件影响,是探讨植物的起源、演化及亲缘关系的重要特征之一。
在应用孢粉学方法进行果树种质鉴定分类时要注意制样方法的影响新鲜花粉风干花粉戊二醛处理醋酸酐处理第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
细胞学方法利用染色体数目、核型、
分带带型、
减数分裂的行为分析等进行植物分类和种质资源鉴定。
压片法去壁低渗火焰干燥技术第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
细胞学方法染色体核型是指一个生物个体或一个种的体细胞组的形态结构其内容包括染色体数目、染色体的长度、大小、形状、主溢痕和次溢痕的有无及位置。
第二节 果树种质资源的评价和研究细胞学方法核型分析操作程序
制备植物染色体标本
统计数目
显微摄影、冲洗
剪贴配对
排队编号核型分析操作程序第二节 果树种质资源的评价和研究
测量计算按顺序将每对同源染色体的长度和长短壁取 5
个细胞的平均值并求得长、短壁的壁比染色体的相对长度 =
染色体长度 /染色体组总长度 %
染色体分类标准染色体类型 臂比(长臂 /短臂)
1.中部着丝点类型 (m)
2.近中部着丝点类型 (Sm)
3.近端着丝点类型 (St)
4.端着丝点类型 (t)
1.0-1.7
1.7-3.0
3.0-7.0
7.0-∞
第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序? 测量计算第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序
测量计算种名 染色体编号染色体长度长臂 短臂 全长相对长度 臂比
(长短)
着丝点位置
1
2
3
染色体测量数据第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序
绘图、公式
K( 2n)=20=12m+6Sm+2msat
按照 Stebbns分类标准,染色体核型可根据染色体组内最长染色体与最短染色体的比值分为 A( 〈 2:
1),B( 2,1-4,1),C( 〉 4,1),每型又根据臂比大于 2的染色体在整个染色体组所占的比例为,
分为 00,0.01-0.5,0.51-0.99,1,共计 12级第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序? 描述分析基本形态,基本染色体的数目、大小及形状,副溢痕的数目、
大小、位置,随体的数目、大小,染色体相对长度与绝对长度,常染色质与异染色质的分布与大小类型,对称核型、不对称核型、核型染化、核型分级
蛋白质凝胶电泳第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法根据分析方法不同可以分为两种主要类型:
一种 是蛋白组分的直接比较,比较最常用的是种子蛋白另一种 就是同工酶分析同工酶是指能利用相似的或同一种底物,但它们的生理功能不完全相同 。
目前多数是利用过氧化物同功酶进行研究 。
分子生物学方法第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
RFLP
RAPD
AFLP
SSR
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
RFLP( Restriction Fragment Length Polyphism)
即限制性片段长度多态性,是用限制性内切酶把
DNA分子降解成大量的大小不等的小片段,通过电泳将 DNA片段分开,然后转移到纤维素薄膜上,用特异探针进行 Southern杂交,通过放射自显影或非同位素来检测 DNA的多态性。这些小片段的数目和长度反映了限制性内切酶酶切位点在 DNA分子上的分布,不同来源的 DNA具有不同的酶切位点的分布。
其可靠性高,是共显性标记,可区分纯合基因型和杂合基因型,但 DNA用量大,操作烦琐,有放射性危害。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法变性 94 ℃
退火 45-55 ℃
第二轮变性延伸 72 ℃
聚合酶链反应技术( polymerase chain reaction,PCR)
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
RAPD( Random Amplified Polymorphic DNA)
即随机扩增多态性 DNA,是以 DNA为模板,利用一系列(通常数百个)不同随机排列的寡核苷酸序列为随机引物,通过 PCR扩增反应,产生不连续的
DNA产物,以检测 DNA序列的多态性。
不需预先知道目的 DNA序列,引物具有通用性,多态性强,灵敏度高,模板 DNA用量少,成本低,无放射性危害。其缺点为重复性差,标记为显性,不能区分纯合基因型和杂合基因型。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
AFLP( Amplification Fragment Length Polymorphism)
即扩增片段长度多态性,是 RFLP与 PCR相结合的一种方法,其基本原理是选择性扩增基因组的 DNA
的酶切片段,由于不同材料的 DNA的酶切片段存在差异,因而产生了扩增产物的多态性。
具有多态性强、信息量大,稳定性强,重复性好,
速度快、自动化程度高,显性标记或共显性标记,
不需预先知道基因组 DNA的序列特征等。其缺点是试验程序复杂,需用同位素方法标记引物,技术要求苛刻,成本较高。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
SSR( Simple Sequence Repeats)
是利用真核生物基因组中存在的可变数量串联重复序列,其两端多为保守的单拷贝序列,据此序列设计引物,扩增串联重复序列。
为共显性标记,但需要以目的基因组 DNA序列信息为基础,因而应用受到限制。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法分子标记在种质资源研究中的作用
种质资源遗传多样性的研究及分类
种质资源起源与进化的研究
种质资源的鉴定:品种鉴定、突变鉴定、体细胞杂种的鉴定
遗传图谱构建和目标基因定位第三节 果树种质资源的利用从用途上看,果树种质资源的利用包括育种、生产(砧木、
品种、鲜食、加工或特定用途)和观赏。
从利用方式看,果树种质资源的利用分为直接利用和间接利用 。
第三节 果树种质资源的利用
直接利用,生产用途、观赏用途直接用于生产的种质内涵有两方面:
一是具有高产、优质、多抗或果品具有良好加工性能的地方品种或优良株系,经鉴定、研究和评价后,直接推广利用,服务于生产。
另一方面,对野生种,近缘野生种或半栽培种,经鉴定,研究和评价后,对具有风土适应性强或矮化等性状,且与优良栽培品种的嫁接亲和力强的资源,可直接作为砧木而推广应用于生产 。
第三节 果树种质资源的利用
间接利用收集,保存的种质资源所具有的某一 ( 些 ) 优良性状或利用价值的基因,使其可以作为育种工作中的亲本或诸如生物工程中目的基因源途径而加以利用,从而为生产上提供优良的砧木或品种 。
科学地进行分类,可以使果树工作者正确地认识和区别种质资源,反映资源的历史渊源和系谱关系,反映不同资源彼此间的联系和区别,为调查、保存、研究、评价和利用落叶果树种质资源提供依据。
第一节 果树种质资源的分类二、种质资源分类的方法
植物学方法依据自然分类系统(或称系统发育分类)将果树植物分类,即按界( kingdom)、门
( Phylum)、纲( Class)、亚纲( Subclass)、
科( Family)、属( Genus)、种( Speccies)
的梯级结构顺次进行的分类体系。
第一节 果树种质资源的分类二、种质资源分类的方法
园艺学方法按叶生长分为落叶果树和常绿果树两类按果树的生长习性分为乔木果树,灌木果树、藤本果树和多年生草本果树依果树生态分类的,如分为热带果树,亚热带果树、温带果树、寒带果树等根据果实构造分为仁果类,核果类,浆果类,柑桔类,坚果类 。
第一节 果树种质资源的分类二、种质资源分类的方法
按来源分类本地种质资源外地种质资源野生种质资源人工创造的种质资源第二节 果树种质资源的评价和研究一、种质资源的鉴定、评价和研究原则
取样的代表性和典型性取样 是指从每一实验小区抽取若干植株或器官组成一个样本,样本的观察值作为整个小区的估计值 。
A 顺序取样法
B 简单随机取样法
C 典型取样法
D 分层取样法
E 带状取样法
要有几年的持续试验
正确分析性状间的关系
先进技术和多种方法的综合应用第二节 果树种质资源的评价和研究一、种质资源的鉴定、评价和研究原则
尽量减少环境误差第二节 果树种质资源的评价和研究树体,树姿,树高,树干,树皮
植物学性状二、种质资源的鉴定、评价和研究项目树枝,多年生枝,一年生枝 ( 新梢 ),二次枝,加长生长,
加粗生长,枝组,营养枝,果枝叶,叶形,叶缘叶尖,叶基,叶厚,托叶,叶柄,叶色,
叶面,裂叶芽,叶芽,花芽,鳞片第二节 果树种质资源的评价和研究
植物学性状二、种质资源的鉴定、评价和研究项目根,形态,结构,分布,类型,数量,长度,根皮率,菌根花,雌花,雄花,花冠,花瓣,花柱,花色,花梗,花序,雄蕊,雌蕊果,果形,果个,果梗,果面,果味,果皮,果肉,萼洼,
梗洼,果汁,种子,食用状况第二节 果树种质资源的评价和研究果树种质资源的物候期二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状一是在一年四季随季节变化的规律,如生长期和休眠期二是果树的某一性状在年份中表现的具体日期,如萌芽期,花期,果实成熟期,落叶期第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的产量性状包括丰产性,稳产性,早果性,产量构成因素 ( 如结果枝百分率,果枝结实数,单果重等 ) 以及产量形成和持续的经济寿命等性状 。
果树种质资源的 果树种质资源的产量性状第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的品质性状果树种质资源的品质性状包括外观品质 ( 果形,果个,果面,果色,果个匀称度和果实新鲜度等 ),
鲜食品质 ( 汁液,果肉质地,可食部分比例,果实香味或异味,糖酸含量及比例,单宁,石细胞等 ),
加工品质 ( 制罐,干,脯,汁,酒,醋等 ),营养品质,贮运品质等 。
第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的抗逆性和适应性包括抗寒性,抗旱性,抗涝性,抗盐碱性,抗病性,越冬性等 。
第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
农艺性状果树种质资源的其它农业性状其它农业形状包括有如果树根系的固地性,采用嫁接繁殖时的亲和性,砧木的矮化性或品种的紧凑性或短枝型性状等 。
第二节 果树种质资源的评价和研究二、种质资源的鉴定、评价和研究项目
果树种质资源的生物分类学,生态学和遗传学性状的鉴定,评价和研究生物分类学,利用组织解剖学,生理生化学等,从形态和解剖构造及生理生化特性等方面进行果树种质资源的鉴定,评价和研究 。
生态学,确定果树在各种生态条件下的适应性以及生态条件对果树种质资源的影响 。
遗传学,利用遗传学知识和现代实验技术,对果树种质资源进行染色体数目,形态,核型分析,对果树种质资源进行同工酶分析和
DNA水平水平上的遗传分析 。
第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
形态学方法目前大多数果树种质鉴定依据所研究树种最鲜明形态特征进行区分、分类和命名。但是形态特状尤其是营养器官容易受环境修饰而发生变化,而且品种水平上的形态差别很少,有时无法进行品种鉴定。
第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
孢粉学方法孢粉学方法就是利用电镜来观察花粉形态从而进行种质鉴定的方法。
第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
孢粉学方法花粉的形态特征受植物基因型控制而不受外界条件影响,是探讨植物的起源、演化及亲缘关系的重要特征之一。
在应用孢粉学方法进行果树种质鉴定分类时要注意制样方法的影响新鲜花粉风干花粉戊二醛处理醋酸酐处理第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
细胞学方法利用染色体数目、核型、
分带带型、
减数分裂的行为分析等进行植物分类和种质资源鉴定。
压片法去壁低渗火焰干燥技术第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
细胞学方法染色体核型是指一个生物个体或一个种的体细胞组的形态结构其内容包括染色体数目、染色体的长度、大小、形状、主溢痕和次溢痕的有无及位置。
第二节 果树种质资源的评价和研究细胞学方法核型分析操作程序
制备植物染色体标本
统计数目
显微摄影、冲洗
剪贴配对
排队编号核型分析操作程序第二节 果树种质资源的评价和研究
测量计算按顺序将每对同源染色体的长度和长短壁取 5
个细胞的平均值并求得长、短壁的壁比染色体的相对长度 =
染色体长度 /染色体组总长度 %
染色体分类标准染色体类型 臂比(长臂 /短臂)
1.中部着丝点类型 (m)
2.近中部着丝点类型 (Sm)
3.近端着丝点类型 (St)
4.端着丝点类型 (t)
1.0-1.7
1.7-3.0
3.0-7.0
7.0-∞
第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序? 测量计算第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序
测量计算种名 染色体编号染色体长度长臂 短臂 全长相对长度 臂比
(长短)
着丝点位置
1
2
3
染色体测量数据第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序
绘图、公式
K( 2n)=20=12m+6Sm+2msat
按照 Stebbns分类标准,染色体核型可根据染色体组内最长染色体与最短染色体的比值分为 A( 〈 2:
1),B( 2,1-4,1),C( 〉 4,1),每型又根据臂比大于 2的染色体在整个染色体组所占的比例为,
分为 00,0.01-0.5,0.51-0.99,1,共计 12级第二节 果树种质资源的评价和研究核型分析操作程序? 描述分析基本形态,基本染色体的数目、大小及形状,副溢痕的数目、
大小、位置,随体的数目、大小,染色体相对长度与绝对长度,常染色质与异染色质的分布与大小类型,对称核型、不对称核型、核型染化、核型分级
蛋白质凝胶电泳第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法根据分析方法不同可以分为两种主要类型:
一种 是蛋白组分的直接比较,比较最常用的是种子蛋白另一种 就是同工酶分析同工酶是指能利用相似的或同一种底物,但它们的生理功能不完全相同 。
目前多数是利用过氧化物同功酶进行研究 。
分子生物学方法第二节 果树种质资源的评价和研究三、果树种质资源的鉴定方法
RFLP
RAPD
AFLP
SSR
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
RFLP( Restriction Fragment Length Polyphism)
即限制性片段长度多态性,是用限制性内切酶把
DNA分子降解成大量的大小不等的小片段,通过电泳将 DNA片段分开,然后转移到纤维素薄膜上,用特异探针进行 Southern杂交,通过放射自显影或非同位素来检测 DNA的多态性。这些小片段的数目和长度反映了限制性内切酶酶切位点在 DNA分子上的分布,不同来源的 DNA具有不同的酶切位点的分布。
其可靠性高,是共显性标记,可区分纯合基因型和杂合基因型,但 DNA用量大,操作烦琐,有放射性危害。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法变性 94 ℃
退火 45-55 ℃
第二轮变性延伸 72 ℃
聚合酶链反应技术( polymerase chain reaction,PCR)
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
RAPD( Random Amplified Polymorphic DNA)
即随机扩增多态性 DNA,是以 DNA为模板,利用一系列(通常数百个)不同随机排列的寡核苷酸序列为随机引物,通过 PCR扩增反应,产生不连续的
DNA产物,以检测 DNA序列的多态性。
不需预先知道目的 DNA序列,引物具有通用性,多态性强,灵敏度高,模板 DNA用量少,成本低,无放射性危害。其缺点为重复性差,标记为显性,不能区分纯合基因型和杂合基因型。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
AFLP( Amplification Fragment Length Polymorphism)
即扩增片段长度多态性,是 RFLP与 PCR相结合的一种方法,其基本原理是选择性扩增基因组的 DNA
的酶切片段,由于不同材料的 DNA的酶切片段存在差异,因而产生了扩增产物的多态性。
具有多态性强、信息量大,稳定性强,重复性好,
速度快、自动化程度高,显性标记或共显性标记,
不需预先知道基因组 DNA的序列特征等。其缺点是试验程序复杂,需用同位素方法标记引物,技术要求苛刻,成本较高。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法
SSR( Simple Sequence Repeats)
是利用真核生物基因组中存在的可变数量串联重复序列,其两端多为保守的单拷贝序列,据此序列设计引物,扩增串联重复序列。
为共显性标记,但需要以目的基因组 DNA序列信息为基础,因而应用受到限制。
第 二 节三、果树种质资源的鉴定方法分子生物学方法分子标记在种质资源研究中的作用
种质资源遗传多样性的研究及分类
种质资源起源与进化的研究
种质资源的鉴定:品种鉴定、突变鉴定、体细胞杂种的鉴定
遗传图谱构建和目标基因定位第三节 果树种质资源的利用从用途上看,果树种质资源的利用包括育种、生产(砧木、
品种、鲜食、加工或特定用途)和观赏。
从利用方式看,果树种质资源的利用分为直接利用和间接利用 。
第三节 果树种质资源的利用
直接利用,生产用途、观赏用途直接用于生产的种质内涵有两方面:
一是具有高产、优质、多抗或果品具有良好加工性能的地方品种或优良株系,经鉴定、研究和评价后,直接推广利用,服务于生产。
另一方面,对野生种,近缘野生种或半栽培种,经鉴定,研究和评价后,对具有风土适应性强或矮化等性状,且与优良栽培品种的嫁接亲和力强的资源,可直接作为砧木而推广应用于生产 。
第三节 果树种质资源的利用
间接利用收集,保存的种质资源所具有的某一 ( 些 ) 优良性状或利用价值的基因,使其可以作为育种工作中的亲本或诸如生物工程中目的基因源途径而加以利用,从而为生产上提供优良的砧木或品种 。