第四章引种与选择育种

第四章引种与选择育种第一节引种和驯化一、引种的意义（一）概念1.所谓引种就是从外地或外国引入优良品种或有价值的品种资源，经过试验成功后直接应用于生产，或作为选育新品种的原始材料。（○1.繁殖器官(如种子)、○2.营养器官(如果树的枝条)○3.或染色体片段(如含有目的基因的质粒)。）2.所谓驯化，则是人类对植物适应新的地理环境能力的利用和改造。3.引种和驯化是一个整体的两个方面，既互相联系又有区别。a引种是驯化的前提，没有引种，便无所谓驯化；b.驯化是引种的客观需要，没有驯化，引种便不能彻底完成使命。4.引种的目的如果在于直接利用,则须注意一定的引种规律;如果在于间接利用,即从原始群体中通过选择培育、驯化育成新作物或新品种,则要探讨其一定的驯化规律。（二）引种的意义1.解决当地对品种的需求，发展农业生产。丰富了我国的作物种类，如广陆矮4号；广东园果种黄麻→江、浙，增产7-45%，→河北、山东增产37-81%。目前我国的主要栽培植物大约有600种，大约有近300种原产我国，另一半，是陆续从国外引进的。玉米、棉花、甜菜和甘蔗、花生、芝麻。我国现有栽培蔬菜约209种，原产于我国(包括次生起源的)只有41种。我国目前栽培的主要果树如苹果、葡萄、甜橙、番木瓜、芒果、石榴、核桃、香蕉、菠萝、草莓等都是从国外引进的。在日常生活中，我们非常熟悉的甘薯、马铃薯、蚕豆、黄瓜、番茄、向日葵、可可、咖啡、烟等不仅大大丰富了我国的作物种类，有效的改善种植结构，而且大大地增加了我国的产品和产量。2.扩大良种的种植面积延伸作物种植界限番茄从原产地墨西哥、秘鲁一带传入我国，大面积种植才几十年，已成为我国的主要蔬菜。3.提高产量4.改进品质如陆地棉引种5.充实育种资源如IR系统，从意大利引进的小麦品种阿勃、阿夫等作亲本育成的良种占了很大比如说例。二、引种的基本原理为了减少盲目性增加预见性，地理上远距离引种，应重视原产地区与引进地区之间的生态环境，特别是气候因素相似性。(一)引种的气候相似性原理1.气候相似论要点：20世纪初，德国迈尔提出了气候相似论。基本要点：地区之间在影响作物生长的主要气候因素上，应相似到足以保证作物品种相互引种成功时，引种才有成功的可能性。我国从美国主要植棉带引入的陆地棉品种在长江、黄河流域棉区都能很好适应。局限性：○1像这样的估计只能是大致的分析，有些作物品种并不完全受这些因素约束。○2而且该理论过于强调温度条件和作物对环境条件反应不变的一面，而忽视了光、温、气等其他气候条件和作物对环境条件可变的一面。(二)引种的生态条件和生态型相似性原理1.生态条件：与作物品种形成及生长发育有密切关系的环境条件则称为生态条件。任何作物品种的正常生长，都需要有与它们相应的生态条件。（1）生态条件可以分为若干类生态因子，如气候生态因子、土壤生态因子等，其中气候生态因子是首要的。（2）因此，掌握所引品种必需的生态条件对引种非常重要，是引种获得成功与否的重要依据。一般来说，生态条件相似的地区引入品种是易于成功的。2.生态型是指在同一物种变种范围内，在生物学特性、形态特征等方面均与当地的主要生态条件相适应，遗传结构也基本相似的作物类型。如籼稻型、粳稻型。不同生态型之间相互引种有一定的困难，相同生态型之间相互引种则较易成功。三、影响引种成功的因素(一)温度1.温度升高能促进生长发育，提早成熟；温度降低，会延长生育期。2.生长和发育所需的温度条件是不同的。3.温度因纬度、海拔、地形和地理位置等条件而不同。4.温度对引种的影响表现在有些作物一定要经过低温过程才能满足其发育条件，否则会阻碍其发育的进行，不能抽穗或延迟成熟。例如，小麦春化。(二)光照1.光照充足，有利于作物的生长；2.但在发育上，不同作物、不同品种对光照的反应不同。有的对光照长短和强弱反应比较敏感，有的比较迟钝。3.光照对引种的影响表现在（1）有些作物一定要经过短日照过程才能满足发育的要求，否则不能抽穗或延迟成熟，这类作物通常被称为短日照作物(如水稻、大豆等)；（2）另一类作物一定要经过长日照过程才能较好的抽穗成熟，通常称为长日照作物(如冬小麦、大麦等)。(三)纬度1.在纬度相同或相近地区间的引种，由于地区间日照长度和气温条件相近，相互引种一般在生育期和经济性状上不会发生多大变化，所以引种易获成功。例如，在江苏栽培的晚粳农垦58水稻品种引至长江流域各省，均取得了较好的效果。2.纬度不同的地区间引种时，由于处于不同纬度的地区间在日照、气温和雨量上差异很大，引种就难成功。→要了解所引品种对温度和光照的要求。(四)海拔由于海拔每升高100m，日平均气温要降低0．6℃，因此，原高海拔品种→低海拔地区，植株比原产地高大，繁茂性增强；相反，植株比原产地矮小，生育期延长。(五)栽培水平、耕作制度、土壤情况引入品种的栽培水平、耕作制度、土壤情况等条件与引人地区相似时，引种容易成功。只考虑品种不考虑栽培、耕作等条件往往会使引种失败，如将高水肥品种引种于贫瘠的土壤栽培，则会导致引种失败。(六)植物的发育特性在一二年生植物的发育过程中，存在着对温度、日照反应不同的发育阶段，即感温(春化)阶段和感光阶段。1.感温阶段是植物发育的第一阶段，温度条件起着主导作用。因此，当温度条件不能满足感温要求时，植物的发育就会停顿，感光阶段就不能开始进行。不同的植物在通过感温阶段时，所需温度和时间不同，据此，将其分为冬性、半冬性、春性和喜温植物四种类型。（1）冬性类0~5℃、30～70d；（2）半冬性类3～15℃、20—30d；（3）春性类5～20℃、3～15d；（4）喜温类20～30℃、5～7d。同一作物因所处地区的温度条件不同，据此又将其分为几个不同类型，例如小麦，分为四种类型：强冬性类为0～3℃、50～60d；冬性类为0～7℃、30～60d；弱冬性类为0～7℃、24～25d；春性类为0～12℃、5～15d。2.通过感温阶段后，作物就会立刻进入感光阶段，只有通过此阶段，作物才能抽穗结实。在感光阶段中，起主导作用和决定性作用的条件是光照和黑暗。根据作物对光照长度的要求不同：①长日照作物：是在长日照生态因子的长期影响下形成的，因此，起源于高纬度地区的作物一般是长日照作物。这类作物在通过感光阶段时，要求日照时间在12h以上，而且是光照连续的时间越长，就越能迅速地通过感光阶段，使抽穗、开花时间提早。当日照时间在12h以下时，就不能通过感光阶段，导致抽穗开花时间推迟，甚至不能抽穗成熟。北方栽培的作物一般为长日照作物，如冬小麦、大麦、甜菜等。②短日照作物：一般起源于低纬度地区，它们通过感光阶段时，要求在12h以下的日照。在一定范围内，日照时间越短，黑暗时间越长，感光阶段通过就越快，它们的抽穗开花期也就越早，而在长日照条件下，则不能通过感光阶段。南方栽培的作物，如水稻、玉米、大豆等。③中间性作物：对日照长短要求不严格，反应不敏感，日照长短对抽穗开花影响不明显。如番茄等作物，都属中间性作物。探明作物感温阶段和感光阶段的生长发育特性，对引种和栽培都有指导作用。a将北方的冬性小麦品种引至南方，由于气温增高，不能顺利通过感温阶段，导致成熟期推迟，甚至不能抽穗，使引种失败；b对于感光性强的作物，在引种以收获果实、种子为目标的作物时，必须满足它们对日照长度的要求才能获得成功。c在引种以收获营养器官为目的作物时，要尽量不满足它们对日照的要求，使其延迟抽穗结实期，促使其营养器官的充分生长，达到丰收的目的，南麻北种就是应用阶段发育理论取得优质高产的。四、作物的不同类型引种后的生长变化规律根据作物对温度、光照的要求不同，可将作物分为低温长日照作物和高温短日照作物，前者如小麦、大麦、油菜等，后者如水稻、玉米、大豆。(一)低温长日性作物的引种规律(1)原产高纬度地区的品种，引到低纬度地区种植，往往因为低纬度地区冬季温度高于高纬度地区，春季日照短于高纬度地区，因此感温阶段对低温的要求和感光阶段对光长的要求不能满足，经常表现为生育延长，甚至不能抽穗开花。(2)原产低纬度地区的品种，引至高纬度地区，由于温度、日照条件都能很快满足，表现生长期缩短。但由于高纬度地区冬季寒冷，春季霜冻严重，所以容易遭受冻害。植株可能缩小，不易获得较高的产量。(3)低温长日性作物冬播区的春性品种引到春播区作春播用，有的可以适应，而且因为春播区的日照长或强，往往表现早熟，粒重提高，甚至比原产地生长好。如长江流域的蚕豆、小麦品种引到西藏春播，表现良好。福建的晋麦33小麦于20世纪70年代引到内蒙古、青海，曾经成为一个推广品种。低温长日性作物春播区的春性品种引到冬播区冬播，有的因春季的光照不能满足而表现迟熟，结实不良，有的易受冻害。(4)高海拔地区的冬作物品种往往偏冬性，引到平原地区往往不能适应。而平原地区的冬作物品种引到高海拔地区春播，有适应的可能性。总结：南种北引生育期缩短，表现植株矮小，穗短粒少产量，低且易受冻害不能安全越冬。北种南引往往不能抽穗开花。但春小麦的春化阶段短，要求温度范围较宽，较适应性强，引种的范围广。(二)高温短日性作物的引种规律(1)原产高纬度地区(如我国的东北、华北、西北)的高温短日性作物，大多是春播的，属早熟春播作物，其感光性弱、感温性强。引到低纬度地区种植，往往因为低纬度地区冬季温度高于高纬度地区，会缩短生育期，提早成熟，但株、穗、粒变小，存在一个能否高产的问题。(2)原产低纬度地区的高温短日品种，有春播、夏播之分，有的还有秋播。如水稻品种有早、中、晚之分。一般，这类作物的春播品种感温性较强而感光性较弱，引至高纬度地区，常表现为迟熟，营养器官增大；夏秋播品种，感光性强而感温性弱，引至高纬度地区种植，不能满足对光照的要求，株、穗可能较大，生育期推迟，存在能否安全成熟的问题。(3)高海拔地区的品种感温性较强，引到平原地区往往早熟，有能否高产的问题。而平原地区的品种引到高海拔地区往往由于温度较低而延迟成熟，有能否安全成熟的问题。五、引种的基本步骤提纲：引种程序包括：引种材料的收集；检疫和隔离种植；引种试验；栽培试验；引种与选择相结合，不断防杂保纯和选育新品种等环节。内容：引种程序1.引种目标的确定：要引什么样的品种，与当地条件适应，解决问题。2.引种材料的收集：（1）根据引种理论和对本地生态条件的分析，掌握有关品种资源的信息。（2）同一地区，同一生态类型中要搜集尽可能多的品种（基因型不同），每个品种的种子数量可少些，以能供初步试验为度。3.检疫工作：引种常是病虫害和杂草传播的重要途径，引入育种材料时，很有可能同时带进本国或本地区所没有的病虫和杂草，以致后患无穷。因此，各个国家都很重视运用现有的仪器、设备和技术，用科学的方法对引进和输出的植物及其产品进行疫病、害虫、杂草等有害生物进行严格的检验、监督和处理。除检疫外，新引进的品种材料还必须通过特设的检疫圃，隔离种植，若在鉴定过程中发现有新的危险性的病虫害，就要采取根除的措施，通过这样途径繁殖而得的种子，才能用于试验。4.引种试验：引种必须经过试验，这是育种工作者对引种工作必须牢牢掌握的原则。（1）观察试验：将引进材料小面积试种，调查其生育特性及对本地条件的适应性。（2）品种比较试验、区域试验：经过1~2年的试种观察对表现优良的品种参加有重复试验的品种比较试验，在品比试验中表现优异的品种参加区域试验。（3）栽培试验：外来品种不一定适应本地区现有的栽培条件，根据品种的特性进行栽培试验，做到良种良法一起推广。（4）引种材料的选择：品种被引进新的区后，由于生态条件的变化，常常会产生变异，所以必须进行选择，以保持其种性，也可能从中选出新品种。途径有：a.去杂去劣b.选优去劣六、引种实践以几种重要作物的引种实践，说明不同地区间引种成功的一些规律。(一)水稻引种水稻起源于南方，要求高温短日条件。但南方早稻对日照反应迟钝，因此，早稻品种从南方引至北方，因遇长日照和低温，生育期延长，植株变高，穗增大，粒增多，病虫害减少，配以适宜的栽培措施，可成为晚熟高产品种，引种较易成功。如从菲律宾引进的中籼IR24，IR26和IR661等，从广东引进的桂朝2号