园艺植物育种学 园艺植物育种学A：陈学森主讲 园艺植物育种学A：杨建平主讲 教材 参考教材 部分课外读物 1、沈德绪等，《果树育种学》，上海：上海科学技 术 出版社，1986 2、 [美 ]J.简尼克主编，《果树育种方法》，北京：中 国林业出版社， 1997 3、陈世儒，王鸣，《蔬菜育种学》，第二版，北 京：农 业出版社， 1986 4、谭其猛，《蔬菜育种学》，北京：农业出版社， 1980 5、周长久等，《现代蔬菜育种学》，北京：科学技 术文献出版社， 1996 6、何启谦等，《园林植物育种学》，北京：中国林 业出版社， 1992 第一章 绪 论 第一节 我国农业的历史与发展 第二节 我国园艺学科的历史与发展 第三节 植物进化与遗传改良 第四节 品种的概念及作用 第五节 园艺植物育种学的概念、内容、任务及性质 第六节 园艺植物育种的基本途径 第七节 园艺植物育种的历史与发展 第一节 我国农业的历史与发展 原始农业（古代农业） ①野生动、植物 驯化 家养、家植 ②石质农具 金属农具 ③精耕细作的技术和理论体系 近代农业（温饱农业） 李比希植物矿质营养学说 化肥 合成化学 合成农药 工业革命 拖拉机 达尔文进化论与 孟德尔遗传学 杂交育种 现代农业（市场农业） 一、现代农业的基本特征 1、现代农业是以生物技术和信息技术为先导的技 术高度密集的产业 2、现代农业必须面向全球经济、实行农工贸一体 化经营 3、现代农业是一种多元化的新型产业 现代农业由单一的初级农产品生产，向着以生物产品生产 为基础的农产品加工、医药、生物化工、能源、观光休闲等领域拓 展，传统的一、二、三产业界线将趋于模糊。 4、现代农业是资源节约和 可持续发展的绿色产业 高效农业 创汇农业 设施农业 工程农业 优质农业 有机农业 生态农业 观光农业 旅游农业 城郊农业 旱作农业 节水农业 特色农业 名牌农业 加工农业 订单农业 精准农业 数字农业 果品质量 （商品品质） 外观品质：大小、颜色、 整齐度、新鲜度、 光洁度等 内在品质：营养性 嗜好性 安全性 储运品质 加工品质 二、园艺产业的地位： 有利人民身心健康、关系国计民生的重要事业。 果蔬（粗纤维、矿物质、维生素等）是人们食物 结构中无可替代的内容； 观赏园艺植物改善生存环境、美化生活； 园艺产业成为农民致富的 重要支柱产业； 园艺植物遗传育种是园艺生产的核心、是 发展园艺生产的理论和技术基础。 九五期间：‘ 良种选育及产业化技术研究开发 ’ 作为国家重点科技攻关计划重中之重项目； 十五期间：‘ 实施植物良种科技’ 作为农业科技 工作重点； 育种是农业科学研究领域中 永恒的主题！ 第二节 我国园艺学科的 历史与发展 一、近代园艺学科的奠基人： 吴耕民 1917年毕业北京农业专门学校 （ 1896～ 1991） 1917～ 1920日本留学 园艺学家 1927年任浙江大学教授 章文才 1927年毕业于金陵大学园艺系 （ 1904～ 1999） 1937年获英国伦敦大学博士学位 果树学家 1937～ 1999年曾任美国康乃尔大 柑桔专家 学、金陵大学及华中农大一级教授 孙云蔚 1928年毕业于苏州农业学校 （ 1908～ 2002） 果树学家 1932～ 1934年日本留学 1947年任西北农业大学教授 李家文 1938年毕业于金陵大学农艺系 （ 1913～ 1980） 1946～ 1980任山东农学院园艺 系教授、系主任 蔬菜学家 1980年 10月 30日病逝于美国讲坛 大白菜专家 1934年毕业于金陵大学园艺系 沈隽 1940年获美国康乃尔大学博士学位 （ 1913～ 1994） 1949～ 1994年任北京农业大学教授 果树学家 创建了我国的果树生理学 曲泽洲 1935年毕业于北京大学园艺系 （ 1914～ 1988） 1946～ 1988年任河北农业大学 果树学家 教授、系主任 枣树专家 谭其猛 1934年毕业于浙江大学园艺系 （ 1914～ 1984） 1952～ 1984年任沈阳农业大学 蔬菜学家 教授、系主任 陈俊愉 1940年毕业于金陵大学园艺系 （ 1917～） 1957年任北京林业大学教授 花卉专家 二、园艺学科的两院院士 1、侯 锋 院士， 天津黄瓜研究所研究员，黄瓜 育种专家 2、方智远院士，中国农科院蔬菜花卉研究所研究 员，蔬菜（番茄）育种专家 3、吴明珠院士，新疆农科院园艺研究所研究员， 西、甜瓜育种专家 4、束怀瑞院士，山东农业大学园艺学院教授，果 树生理专家 5、陈俊愉院士，北京农业大学教授，花卉（梅 花）专家 三、国家重点学科 果树学 1、中国农业大学 2、华中农业大学 3、山东农业大学 蔬菜学 1、南京农业大学 2、浙江大学 3、沈阳农业大学 观赏园艺学 北京林业大学 茶学 安徽农业大学 四、我校的园艺学科 一级学科博士点 二级学科博士点 果树学 蔬菜学 园艺学 茶学 观赏园艺学 园艺环境工程 设施农业 葡萄栽培与酿酒 生物技术研究室 资源砧木研究室 果树育种研究室 果树根系研究室 果树数模研究室 矿质营养研究室 果树激素研究室 光合水分研究室 设施栽培研究室 五、山东农业大学的果树学科 在束怀瑞院士的带领下，几代人经过40余年的建设，果树学科 形成了特色与优势明显的四个研究方向。 3.果树生理 学 1.新技术育种及资源研究 2.果树根系生物学与数模 4.果树设施栽培及环境控制 苹果工程中心 多媒体信息站 果树农药残毒、病毒检测中心 果品质量检测中心 果品市场经济研究所 高新技术开发开发公司 第 三节 植物进化与遗传改良 （－）进化的基本要素 生物多样性是人类赖以生存和发展的基础，这些资源都 处于进化的进程中，即发生演变和进化。 例如，农作物产量提高的演变（玉米）： 全国平均： 50年代： 260 kg/亩 70年代： 420 kg/亩 90年代： 750 kg/亩 生物接受环境给予的刺激后产生形态和性状的改 变，以适应现有的生境，这种演变发生的过程称为进 化 。现有栽培的各种作物都是从野生植物演变而来。 — —达尔文的进化论 进化分为自然进化和人工进化。达尔文把这些进化 的 要素归为变异、遗传和选择： 首先要有变异 ——环境的影响、器官的用进废退、人力作用； 要有能够遗传的变异； 自然或人工选择：决定哪些变异能够得到保存和繁衍后代。 遗传信息储存在染色体和细胞器基因组的 DNA 序列中； 各种生物都能准确地复制自己的 DNA，从而传 递遗传信息，保持遗传性状的稳定性； 但是， 许多因素能够影响DNA 复制的准确性， 包括外界的和自身的因素。 引起的变化小到一个 碱基，大到DNA片段的倒位、易位、缺失或转座而引 起多个碱基对的变化，从而导致不同程度的遗传变 异。随着遗传变异的不断积累，遗传多样性的内容也 就不断地得以丰富。 这些变异是物种进化的重要 原因。 变异越丰富，对环境的适应性也就越大。 以往对遗传变异的认识多集中在对外表形 态、地理分布、生态特征及生产性状等方面； 现在已经深入到细胞水平如染色体的数目、 形态、行为等及分子水平如基因的表达、蛋白产 物、代谢调节等，加强DNA水平上的多样性研究 是遗传多样性研究和利用的关键。 现代达尔文主义丰富了进化论的内容，认为： （1）种群（population）是进化的基本单位。种群 中的个体所含有的全部遗传信息的总和称为基因库 （gene pool），进化是基因库变化的结果，个体不 是进化的单位； （2）物种是隔离的种群； （3）基因突变和杂交导致的基因重组是进化的原 因； （4）选择的基础在于差别繁殖，造成种群内基因频 率发生改变； 自然进化与人工进化 自然进化选择、保存、积累对生物种群的生存和繁衍 有利的变异，依赖自然发生的基因突变和重组。 人工进化选择、保存、积累对人类有利的变异（如大 果、高产、香气等外观品质的改进），是人为进行基 因重组（包括现代生物技术手段）；实现了 创造变异 鉴定变异 选择和利用变异 的育种途径和效果 第四节 品种的概念及作用 一、品种、品系及良种 1、 品种：是育种的主要对象，同时也是 栽培作物的基本单位，具有稳定、整齐、 特异的、人们可以直接利用的经济性状， 并且具有一定的栽培面积。对于无性繁殖 的园艺植物来讲，是来自实生或芽变的无 性系群体（ clone）。 稳定：在采用适于该类品种的繁殖方式时 （无性、种子繁殖），前后代能够保持遗 传的稳定性。 整齐：品种内的个体间在株型、物候期、 生长习性及产品的主要经济性状等方面相 对整齐一致。 特异：作为一个品种，至少有一个以上明 显不同于其他品种的可辨认的标志性状。 2、 品系：是育种过程中表现优良的株系 3、 良种：是指在一定时间、一定的地 区生产上有发展前途、栽培面积较大 的品种 . 例如，国光苹果， 50～ 60年代，是良种； 80～ 90年代，被富士取代而成为一般品 种。 金帅苹果在鲁中山区是良种，在山东的 胶东就不是良种。 二、品种的作用 园艺科学包括三个方面： 园艺植物资源学 园艺植物分类学 园艺植物育种学 园艺植物生产学 园艺植物保护学 园艺植物生态学 园艺产品加工学 园艺产品贮藏学 园艺产品市场学 产前 产中 产后 种性 良法 良法 发达国家人均鲜果80kg ，果汁40L （发展中 国家为10L ） , 35 ％果品用于加工；我国人均鲜果43.3kg, 果汁 0.1L, 10%果品 用于加工 。 2002年： 中国蔬菜1735 万公顷，产量5.29亿吨，出口额26.33 亿美元； 水果910 万公顷，产量6952 万吨，出口9.82亿美元。 中国水果产后损失为20－ 25％（蔬菜为30％，发达国家为1 ％），贮藏能力为总产量的20％（发达国家则为70－ 80 ％）；水果中10％为优质（发达国家为80％）， 1％为高档 果（发达国家为60％）。在高档水果市场，60％以上为进口 高档果。 现代农业的支柱和根本： 良种 ＋良法 1、良种是园艺生产的基础，有什么良种，就 有什么良法相配套。 习性与栽培，栽培学各论 ①树种、品种介绍，②生物学习性 ③对环境的要求，④栽培技术要点 2、 园艺植物的一切性状都是由遗传物质决定 的，通过育种可以改造所有性状，在提高 产 量 ，改进品质及增强抗性等方面的潜力巨大。 总之： 育种致力于改良遗传因素，以提高 植物高产、优质的内在潜力； 栽培则在于改变环境因素，使品种 优良的遗传因素得到充分发挥。 第五节 园艺植物育种原理与技术的概念、内容、 任务及性质 一 、概念 是研究园艺植物新品种选育原理与方法的科学 二、内容 1、园艺植物种质资源的调查、搜集、保存、研究及利用。 2、用园艺植物新品种的选育原理与方法，从现有园艺资源中选 育优良的变异类型，并通过人工有性杂交、诱变及基因工程等 方法，创造新的变异类型，从而选择、培育新品种。 3、园艺植物的良种繁育，即采用科学的繁育技术，建立、健全 良种繁育制度，提高现有品种的种性，防止品种退化，加速新 品种的繁育与推广。 三、任务 根据生产和消费者对品种的要求，正确 地确定育种目标，并根据园艺植物的遗传变异规 律，不断地创造新种质， 培育新品种，以满足生 产和消费的需要。 四、性质 园艺植物育种学是园艺作物人工进化的 科学，是以现代生物科学及其他自然科学的成就 为基础的、一门综合性、理论性较强的应用科 学。 指导 遗传学（理论） 育种学（实践） 丰富 园艺植物育种学的知识结构 基础课 政、语、外、数、理 、化 植物生理学植物生物学 遗传学 植物病理学 植物昆虫学 生物统计学 普通园艺学 园艺植物育种原理与技术 专业基础课 第六节 园艺植物育种的基本途径 一、传统方法 查 已有变异 引 已有变异 选 有性繁殖植物 自然变异 无性繁殖植物 芽变 自然变异 实生 自然变异 育 诱变育种 组合育种 创新变异 倍性育种 优势育种 创新变异 杂交育种 营养系杂交 创新变异 远缘杂交 创新变异 二、高新技术 1、太空育种 茎尖培养 2、细胞工程 组织、器官水平 胚乳培养 胚培养 叶片培养 细胞水平 原生质体的分离、培养与再生 原生质体融合、培养与再生 杂种胚培苗在试 管内的生长状况 胚培苗移入花盆 早熟杏胚培育种技术体系（1987～1990） 3、基因工程 基因克隆 功能鉴定 遗传转化 单基因 多基因 “一剑双星”， “一剑多星” 果树转基因成果（农杆菌介导和基因枪方法，获转化植株） Camara, 1994李痘疫病毒外衣蛋白基因，抗病毒杏、李 傅润民,1994控制果肉颜色基因， 果实红肉 猕猴桃 Sagi,1996抗真菌蛋白基因 ， 抗真菌香蕉 James,1993苏云金杆菌crylA(c), 抗虫苹果 刘庆忠， 2001 Noreli, 2000 Wong,1996 抗菌肽MB39, 抗火疫病 溶菌酶基因SB-37, 抗火疫病 内几丁质酶基因 , 抗黑心病 嘎拉 Welander,2000生根基因 rolB 苹果砧木 M26 Radian,2000 Yamamoto,2000 葡萄病毒A 外壳蛋白基因 水稻几丁质酶基因 葡萄 Cervera ,2000耐盐基因柑桔砧木 参考文献转化的基因品种名称 品种 开发公司 外源基因 甜菜 Novartis(瑞士)； AgrEvo Monsanto(美 ) 抗草甘膦合成酶基因，抗除草剂 草丁膦酰转移酶基因，抗除草剂 西葫芦 Asgrow(美 )； Upjohn(美 ) Seminis Vegetable Inc. (加 ) CMV、 ZYMV、 WMV外壳蛋白基因 番木瓜 Cornell University (美 )PRSV的外壳蛋白基因 番茄 DNA Plant Technology Corporation Agritope Inc. Monsanto Monsanto Zeneca Seeds ACC合成酶截短的基因片断，抑制乙 烯合成 S-腺苷甲硫氨酸水解酶基因，抑制乙 烯合成 CrylA(c) 基因，抗虫 acc脱氨酶基因 , 抑制乙烯合成 反义PG 基因，延缓细胞壁降解 几种商品化的转基因蔬菜 几种商品化的转基因蔬菜 花卉植物转基因研究 花卉植物转基因研究 植物 转化基因 发表时间 矮牵牛 Dfr; efe; chr。花色、切花寿命 1987－ 1997 百合 Mads. 花型花色 1998 非洲菊 Chs . 花色 1996 菊花 Bt,lfy 等， 抗虫、花色 1993－ 1999 康乃馨 Efe , 瓶插寿命 1995 兰花 cyMv , 抗病毒 1996 第七节 园艺植物育种的历史与发展 一、园艺植物育种的历史 1、无意识选择阶段 2、有意识选择阶段 3、有意识育种阶段 二、我国园艺植物育种的成就 1、查、引、选 、育——新品种 2、育种理论与方法 三、园艺植物育种的发展趋势 1、育种体制上： ①育种工作必须主动适应市场经济发展的需要， 改革“公立育种”、“政治育种”，树立市场、 竞争、质量观念。 ②育种单位应努力创造自我生存与发展的能力， 改“等、靠、要”为“育、繁、销”一体化。 ③主管部门主要负责宏观调控 ④切实搞好知识产权保护（新品种、新技术、新 方法、新种质等） 2、育种目标及技术上： ①育种目标，长远目标与近期目标相结合 需要与可能相结合 丰产育种、品质育种、抗逆育种、特定需要等 ②重视资源工作 ③重视育种基础研究，基因图谱等 ④发展多学科协作 ⑤常规育种技术与现代生物技术有机结合