林木遗传育种(课件)

林木遗传育种学一、林木育种的概念及其特点（一）概念林木育种（forest tree breeding)是以遗传进化. 理论为指导，研究林木选育和良种繁育原理和技术的学科。

1、优良品种的选育选种：利用种内存在的丰富变异，在种的范围内进行选择。

种源选择（群体选择）林分选择（群体选择）优树选择（个体选择）引种：从外地或外国引进本地没有的树种。

杂交育种：通过人工有性杂交培育新品种。

多倍体育种：毛白杨三倍体、刺槐四倍体、欧洲白桦三倍体等诱变育种：（辐射育种、突变体筛选等）；生物技术育种：（花药(花粉)培养、原生质体培养与融合、基因工程等）。

原生质体融合植物基因工程育种2、优良品种的繁育种子园：是由优树无性系或家系营建的，以生产优质种子为目的的特种林。

采穗圃：是由优树无性系营建的，用以生产优质种条（插穗和接穗）的繁殖圃。

3. 遗传测定（二）林木育种工作的特点1. 育种资源丰富2、育种周期长(1) 早期预测早――晚期生长相关分析形态――生长的早期鉴定生理――生长的早期鉴定法(2) 促进提早开花结实(3) 采用多种育种途径相结合，不断为生产提供改良程度逐步提高的繁殖材料。

3、树木可供研究利用的时间长，可以在遗传测定后进行再选择。

4、优良性状可以通过无性繁殖方法得到保存和利用5、多数为异花授粉树种，遗传基础广泛和稳定6、在多数情况下，选育和繁殖遗传基础广泛的林木品种或使用混合品种是适宜的。

二、林木遗传育种的回顾林木引种可追溯到2000年前,大规模的引种工作是从19世纪50年代由澳大利亚、新西兰等南半球国家引种松树开始的。

杨树、桉树、云杉、花旗松及落叶松等树种都已远远超越了各自的自然分布区，已成为国际性的重要造林树种。

种源试验是开展最早的林木遗传育种活动。

法国学者De Vilmorin于1823～1882年首先进行了欧洲赤松种源试验，随后法国、俄国、奥地利、瑞士等林学家对落叶松、云杉、松、橡等树种作了种源试验，证实了种内存在着明显的差异。

二十世纪30年代以来开展了许多树种的种源试验。

经几十年努力，国外主要造林树种都已开展了种源试验。

种源试验虽由来己久，但迄今仍是树种改良的基本方法。

杂交育种是植物育种工作活跃的中心。

德国植物学教授Klotzch 于1845年最早进行了欧洲赤松和欧洲黑松间的杂交。

20世纪30年代后，掀起过杂交育种高潮，美国、意大利、德国、丹麦、日本等对杨树、落叶松、松树、板栗榆树等作了大量杂交。

取得成效最大的是杨属树种，其中意大利的成就尤为显著。

无性系育种和无性系林业近几十年来得到了林业界的重视。

除杨、柳、桉等阔叶树种外，近20年来营养繁殖在辐射松、柳杉、欧洲云杉等针叶树种中也取得了实质性的进展，达到了规模化扦插苗造林的要求。

种子园：20世纪30年代，丹麦林学家C. Larsen把选择出来的落叶松、欧洲白蜡等优树通过嫁接生产种子。

随后，瑞典、美国等一些林学家完善并发展了这一技术,成为今天的种子园。

到50年代种子园逐步为世界各国认可，并普遍采用。

约50个国家建立了种子园，建园树种约有90个，多为针叶树种。

美国、瑞典、芬兰、日本等国家主要树种的造林用中已全部或部分由种子园提供。

已由初级种子园、去劣疏伐种子园、1．5代和第2代种子园，现在已有第三代种子园的报道。

育种资源的收集和保存方面也给予了高度重视，赋予了林木遗传育种新的内容。

对生物多样性和种质资源的保护，适应性状的研究加强。

联合国粮食与农业组织（FAO）于1963年成立植物资源考察专家小组，组织并制定种质资源收集、保存和交换条例。

1968年成立森林遗传资源专家小组。

生物技术育种从70年代发展起来的，进展很快。

组织和器官培养于80年代取得的成绩大，几乎所有树种都能获得完整植株。

但迄今通过组织培养能达到实用目的的树种仍仅局限于桉、杨等少数树种。

花旗松胚种生产过程冷冻保存~有胚种子~胚培养~扩大繁殖~播胚种~苗木生产~胚苗造林90年代，杨、枫香等原生质体再生植株取得成功。

不同树种原生质体融合成功的报道极少。

林木花粉植株（单倍体）培养于70年代掀起过高潮。

已有200多种植物培养出了花粉植株，其中包括杨树等。

林木遗传转化试验开始于80年代中期．迄今已转化的树种有火炬松、北美黄杉、白云杉、刺槐、杨树等约30多种。

有些项目品种开始或已经进入商业化操作阶段。

研究领域有抗虫、抗病、抗除草剂、耐盐、耐干旱、耐冻、改善木材品质等基因工程。

三、中国林木遗传育种现状筛选并逐步推广了20多个有希望的外来树种，如南方地区的桉树、相思、湿地松、火炬松、加勒比松、木麻黄等和北方地区的杨树、刺槐、日本落叶松等都已成为重要的造林绿化树种。

自上世纪50年代以来，在马尾松、杉木、油松、红松、樟子松、兴安落叶松、长白落叶松、白榆、侧柏、黄山松、檫树、香椿等约40个树种中陆续开展了种源试验，筛选出优良种源。

于1988年对油松、杉木、马尾松、落叶松、侧柏等13个树种作了第一次种子区区划。

在各主要树种的分布区范围内，广泛选择、收集并研究了优树，在13个针叶树种中选择优树1.1万株以上，建立种子园9千多公顷。

在针阔叶树种中开展了杂交和无性系选育、无性繁殖技术和营建采穗圃，提高繁殖系数和苗木品质等研究，选育了大量优良无性系。

在主要造林树种中已选出优良种源1284个，优良家系2550个，优良无性系475个，材积增益多在10～15%以上，优良繁殖材料已开始在生产中推广。

分布比较合理的林木良种基地建设已初具规模，到本世纪初我国已建成林木良种繁育中心23处，良种基地697处，总面积9.47万公顷，采种基地520处，面积108万公顷。

在树木多倍体育种、花粉植株的诱导和胚胎发生方面取得了重大进展，如：我国学者于70年代首先在杨属中获得花粉植株。

培育出三倍体毛白杨转基因林木商品化应用等方面取得了显著成绩四、林木育种工作的发展趋势1．在改良目标上，由单一目标向多个目标发展，由综合目标改良向为较明确的目标定向选育发展在林木改良的初级阶段，一般为综合性改良，而且主要集中在生长速度与材积增长上。

以后逐渐发展成多用途、多目标的定向改良。

2．育种新技术与常规育种技术相结合，加速林木育种进程。

生理生化分析技术分子标记技术细胞工程技术基因工程技术生物信息技术3．普遍开展种源试验和遗传测定，逐步搞清主要造林绿化树种的遗传参数。

种内的地理变异模式、性状的遗传力、亲本的一般配合力和特殊配合力、正交和反交效应，家系和家系内个体间变量组分的大小等都是重要的参数。

控制杂交、配合力育种与无性系选育工作，在整个林木改良中的作用将会越来越重要。

4．树种种质资源的保存、育种群体建立将会得到进一步加强主要造林树种的资源工作虽已有一定基础，但仍需不断补充新的资源，对性状的研究和评定要深化；对新开发的树种，特别是具有生态效益树种，要扩大资源的收集。

5. 加强良种繁育技术和原理的研究保证母树林、种子园高产、稳产，提高种子的遗传品质，树木开花、传粉、授精、结实习性的机理，以及土壤管理等措施尚需作大量深入的观测和研究。

无性繁殖中老龄植株的复壮、繁殖系数的提高、最佳繁殖条件等探索仍然是主要课题。

组织培养和体细胞胚胎发生技术在一些树种中有可能成为实用的繁殖方法。

6．林木遗传改良策略的研究将会越来越受到重视根据树种特性、育种目标、资源、人力、物力和财力状况等，对育种计划的各个组成部分作出最有效、最合理的安排，以便取得最佳的改良效果。

各种育种方式、方法应当协调配合，相互衔接，形成系统，以便最有效、最充分地利用树种资源和种内遗传变异。

第一章遗传资源的收集、保存和利用第一节、种质资源的概念和重要性一、概念种质资源(germplasm resources)：是指选育新品种的基础材料，包括各种植物的栽培种、野生种的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工创造的各种植物的遗传材料。

育种资源（breeding resources）是遗传资源的组成部分，指在选育优良品种工作中直接利用的繁殖材料，往往是根据品种选育目标调查、收集的资源。

因此，种质资源与育种资源的涵义既相关，但又有区别。

野生植物有30万种以上，我国木本植物约9000余种，其中乔木约2800余种，灌木树种6000种，乔木树种中优良用材和特用经济林树种达1000余种，还有引种成功的国外优良树种约100种。

仅次于巴西和马来西亚。

但目前我们利用的植物种类只有约3000余种。

其中中草药就占了很大一部分，栽培作物只有175种，其中16种，提供了人类食物的2/3。

有一半以上没有研究过，有许多在人类还没有认识前就灭绝了。

人工栽培过的树种有约1000种,主要造林树种约210种。

1•在东北大小兴安岭和长白山等林区，有兴安落叶松、长白落叶松、樟子松、红皮云杉、鱼鳞云杉、红松、臭冷杉、水曲柳、紫椴、糠椴、黄波罗、胡桃楸、春榆、辽杨、大青杨、赤杨、蒙古栎等。

2•在华东、华中区，有杉木、柳杉、马尾松、水杉、黄杉、金钱松、柏木、油茶、油桐、鹅掌揪、棕树、擦树、乌桕、毛竹、刚竹等，其中有些树种是中国特产。

3•华南区，树种组成丰富，除华东、华中部分树种延伸分布到该区外，尚有木荷、火力楠、格木、竹柏、米老排、蚬木、金丝李等有发展前途的用材树种。

4•西南区是世界公认树种资源丰富的地区之一，云南松、思茅松、华山松、云南油杉等已有较广泛的栽植，尚有许多树种没有利用，潜力很大。

5•西北地区树种较少，但也有不少重要的用材树种，如新疆落叶松、新疆云杉、青海云杉、新疆冷杉、新疆五针松、新疆杨等，在广阔的干旱沙漠地区，有胡杨、白刺、柽柳、多枝柽柳、柠条、花棒、沙棘、沙柳等适应性强的灌木，可用于生态建设。

二、种质资源的重要性：1. 现有的品种都起源于野生植物。

育种所需要的基因，广泛蕴藏于自然资源之中，遗传资源是创育新品种的物质基础。

野生猕猴桃2.集约经营和育种过程使遗传基础变窄, 必须补充新资源在集约经营和选育过程中，往往把注意力集中在少数经济性状上，从而使群体或个体的遗传基础变窄。

为选育优良品种，必须具备丰富的资源作后盾，不断地引进，补充新的资源，多世代育种工作才不会受到很大制约。

防患于未然，必须重视遗传资源的调查、搜集、保存、研究和利用工作。

保存林木遗传资源是保存基因多样性，绝不仅仅是眼前认为的优良种质的保存。

3. 对林木新品种的需求会不断发生变化。

随着经济的发展，工艺过程的改革，对林木新品种的要求也会发生改变，只重视当前所需性状，对有潜在利用价值的资源滥砍滥伐，任其毁灭，育种工作将会面临“无米之炊”。

4. 现有的遗传资源是长期进化的结果,来之不易今天复杂而丰富的物种和遗传资源是生物经历6亿多年自然演化中形成的，是生物适应繁杂、变化的自然环境的结果，是进化的结果。

生物多样性不仅为人类提供了食物、能源、药品和工业原料，在维持生态平衡和稳定环境方面发挥着重要作用，理应十分珍惜。