第四章引种和选择育种

1第四章引种和选择育种第一节引种和驯化一、引种的意义1、概念•广义：泛指以外地区，外国引进新植物、新作物、新品种以及遗传育种等有关理论研究所需的各种种质资源。狭义：作为育种途径之一，指将外地区或外国的品种、品系，经过简单的试验，证明适合本地区栽培后，直接引入并在生产上推广应用的方法。•驯化是人类对植物适应新的地理环境能力的利用和改造。•引种往往与驯化连在一起称为引种驯化。是指通过搜集，引进种质资源，在人类的选择培育下，使野生植物成为栽培植物；使外地的作物和品种成为本地的作物和品种的措施和过程。•植物的引种驯化，都至少要经过由种子（播种）到种子（开花结果）的过程。2、意义现在世界上种植的各种作物。都是在历史上的不同年代起源于个别地区，通过引种逐渐传播开来。国外引种的情况：美国种植面积最大的玉米，最初是从中南美引进的。美国近代迅速发展的作物大豆，原产地是我国。黑西哥育成的小麦品种引种到亚、非、拉的许多国家。在菲律宾育成的国际水稻品种，引种到不少国家，促进了水稻生产。我国引种的情况：我国引种工作开始很早，据估计约在公元前三千年以前。汉朝张骞出使西域，引进了明麻（芝麻）、胡豆（蚕豆）、胡瓜（黄瓜）、胡桃（核桃）等。明朝万历年间从吕宋及越南引进了甘薯，清朝引进了陆地棉。20世纪前期从外国引进了水稻、小麦、棉花、玉米、甘薯、马铃薯、甘蔗、烟草等作物的许多品种。其中棉花引种工作成效显著，三十年代前从美国引进脱字棉和爱字棉，接着引进斯字棉4号和德字棉531。在黄河、长江流域大量推广。后代引入岱字棉15号，该品种经区域试验证明，不仅适应长江流域也适应黄河流域，到二十世纪六十年代末已占全国播种面积的60%以上。〖我国从外国引进的作物有：甘薯、玉米、向日葵、花生、甜菜、棉花、红麻、烟草等〗。引种的作用：1）引入品种直接用于生产促进生产的发展；2）充实育种的物质基础和丰富遗传资源。二、引种的基本原理（一）引种的气候相似性原理20世纪初，德国林学者迈尔提出了气候相似论。其要点是¡°原产地与引进地区之间，影响作物生产的主要因素，应尽可能相似，以保证品种互相引种成功的可能性。该理论对引种有一定的指导意义，但也有片面性：（1）只强调了气候条件，而且主要是温度条件，从现代植物生理学的角度来看，构成气候条件的主要因素光、温、湿、气等，对植物的生长发育都有很大的影响。2（2）只强调了作物对环境反应不变的一面没有看到对环境反应可变的一面。（二）引种的生态条件和生态型相似性原理生态条件是指与作物品种形成及生长发育有密切关系的环境条件。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。三种类型：气候生态型土壤生态型共栖生态型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。见下表：三、影响引种成功的因素（一）温度•各种作物品种对温度的要求是不同的，同一品种在各个生育时期要求的最适温度也不相同。•一般来说，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。•高纬度地区的温度低于低纬度地区，高海拔地区的温度低于平原地区。（二）光照•一般说来，光照充足，有利作物的生长。在发育上，不同作物，不同品种对光照的反应不同。•我国地跨纬度近50度，南北各地在同一天间日照差别很大。夏至日照最长、冬至最短。在春分和秋分、昼夜各为12小时。〖夏至这一天的日照时数：哈尔滨16小时，北京15小时10分，南京14小时20分，广州13小时35分〗从春分到秋分，高纬度地区的北方日照时数长于低纬度地区的南方；从秋分到春分，高纬度地区的日照时数短于低纬度地区。•海拔高的地区太阳辐射量大，光较强；低海拔地区的太阳辐射量小，光照相对较弱。（三）纬度•在纬度相同或相近地区引种易获成功。•纬度不同地区间引种难以成功。（四）海拔•高海拔引种低海拔，植株变大，繁茂性增强。•低海拔引种高海拔，植株矮小，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、土壤情况与引入地区相似，引种容易成功。（六）植物的发育特性3四、作物的不同类型引种后的生长变化规律（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，感光阶段对光长的要求不能满足，表现为生育期延迟，超过一定范围，甚至不能开花结果。但营养体加大。成熟期延迟，易受后期自然灾害的威胁，影响后作播种。如小麦，我国北方强冬性、冬性品种南北只能短距离引种，不能长距离引种，不能长距离引种。由北向南引种，因为冬春温度高、日照短，渡过春化和光照阶段较慢，表现晚熟，在华南甚至不能抽穗。（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，春季霜冻严重所以易遭冻害。营养体缩小，表现低产。小麦，由南向北远距离引种冬季不能安全越冬。据研究，我国冬小麦南北引种，纬度每相差一度，小麦生育期提早或延迟6天。（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（春性品种南北引种）因品种的感温性和光照反应表现各异。如小麦：感温性强、光照反就迟钝的春性品种，到南方冬种因温度高，生育期提早；到北方春种，因温度低生育期延迟。感温性弱，光照反应敏感的春性品种，到南方冬种，因日照短，生育期延迟；到北方春种，因日照长生育期提早。感温性弱，光照反应迟钝的春性品种，到南方和北方生育期基本一样，这样的品种南北引种的地区范围广，适应性广。（4）不同海拔地区间引种高海拔地区的冬性品种引至平原不能适应，平原地区的冬作物品种引至高海拔地区播种，有时能适应。例如；甘肃南方武都一带地势复杂，从河谷底到高山顶海拔高度相差1000多米，小麦收获期从5月到9月。河谷可以引种长江流域的春性品种，山腰可以引黄淮地区的弱冬性品种，高山可以引强冬性品种。自然条件复杂的地区，要总结自己的引种经验。（二）高温短日性作物的引种规律（1）原产高纬度地区（我国东北、华北、西北）的高温短日性作物向低纬度地区引种在原产地大都是春播，属早熟春作物，感温性较强感光性较弱。向低纬度引种，由于低纬度地区的气温高于高纬度地区，会缩短其生育期，提早成熟。但植株变小，产量降低。（2）原产低纬度地区的高温短日性作物向高纬度引种4在原产地有春、夏、秋播之分，水稻有早、中、晚之分。春播品种感温性较强，感光性较弱，引至高纬度地区往往表现迟熟，营养器官变大。夏播或秋播品种感光性较强，感温性较弱，引至高纬度地区，不能满足对短光照的要求，往往延迟成熟，株、穗变小。成熟期过迟，往往不能安全成熟。（3）高海拔向平原引种，表现早熟，产量降低。平原向高海拔引种，由温度低而延迟成熟。五、引种的步骤（一）引种计划的制定和引种材料收集（二）引种材料的检疫（三）引种材料的试验鉴定和评价（一）引种计划的制定和引种材料收集搜集引种材料时，首先应掌握有关品种的信息，如品种的选育历史、生态类型、遗传性状和原产地的生态环境和生产水平等。特别要注意考察所引品种在生育期上是否适应于当地的耕作制度，如果不适应，即是该品种的性状再优良，也不能直接用于生产。在同一地区，同一生态类型中，搜集尽可能多的基因型不同的品种，每个品种的种子数量可以少一些。（二）引种材料的检疫引种是传播病虫害和杂草的一个重要途径。国内外在这方面都有许多严重的教训。从外地、外国引入的种子必须先通过严格的检疫，对有检疫对象的材料及时用药剂处理。到原产地直接搜集品种材料时，就要注意就地取舍和检验处理，使引进材料中不夹带原产地的病虫和杂草。为了确保安全，对于新引种的品种材料，除进行严格检疫外，还要先通过特设的检疫圃，隔离种植。在鉴定中如发现有新的危险性病虫和杂草，就采取根除措施。通过这样的途径繁殖而得的种子才能投入引种试验。（三）引种材料的试验鉴定和评价引种试验是引种必须进行的工作环节，只有对引入品种进行试验鉴定，才能对它们的实用价值做出正确地判断。1、观察试验将引入的少量种子按品种种成单行或双行（小区）。以当地推广良种为对照进行比较，初步观察它们对本地区生态条件适应性、丰产性和抗逆性。选留表现好符合要求的品种材料留足种子，供进一步比较试验。另外，对个别优异的单株进行株选，作为选育新品种的材料。2、品种比较试验和区域试验对观察试验中初步肯定的品种，要进一步进行品种比较试验和区域试验，了解它们对不同自然条件和耕作条件的反应，以确定品种的推5广范围，同时加速繁殖种子。3、栽培试验对已经肯定的引进品种要进行栽培试验，以摸清品种的特性，制定适宜的栽培措施，发挥引入品种的生产潜力。六、引种实践（一）水稻引种水稻起源于南方，要求高温短日照。南方早稻品种是在日照逐渐加长的春季生长，因而对光照反应迟钝。从南方引至北方，因遇长日照和较低的温度，使生育期增长，植株变高，穗增大，粒增多，病虫害减少，如配以适宜的栽培措施，可以变为晚熟高产品种，引种较易成功。晚稻品种对短日照反应敏感，由南方引至北方，由于日照增长，往往不能抽穗，即使抽穗也往往因遇低温而不能充分结实，所以引用早熟品种，容易成功。北方水稻品种引至南方时，因遇高温和短日照，会使发育加快，抽穗期提早，生育期缩短，营养物质积累少，导致产量下降。（一）小麦引种北种南引：若为冬性品种则不能通过春化阶段，半冬性品种即使通过了也会延迟拔节，甚至不能抽穗。因此，不能长距离引种。南种北引：将南方春性或半春性小麦北引，则往往因北方严冬寒冷不能安全越冬。若作春麦栽培，则春化阶段可能通过，但因日照变长，光照阶段很快完成，因此表现早熟，引迟熟种。春小麦的短日低温性不强，春化阶段短，要求的温度范围较宽，适应性强，引种范围较广，如墨西哥育成的春小麦品种，在世界上有二、三十个国家种植，产量都较高。（三）棉花引种棉花是喜温短日作物。据研究表明，棉株在12小时光照下发育最快，12小时以下发育迟缓，8小时日照时，部分品种现蕾期反比自然日照下迟，6小时日照时，棉株不能正常发育，因此，由北向南引种，由于日照时数减少，生育期缩短；由南向北引种则相反。在纬度相差过大的地区间引种不易成功；在纬度差异不大的地区引种，配以适当的措施，引种容易成功。（四）大豆引种•南方大豆引至北方，由于日照增长而延迟开花成熟，甚至尚未成熟便遇秋霜。•北方大豆引至南方。由于日照缩短而使生长发育加快，生长矮小，成熟期提早，产量降低，引种价值不大。玉米、高粱、麻类均属短日性作物，和大豆引种一样。无性繁殖作物：由于收获的大部分是营养器官，一般只要有良好的生长条件，引种就能成功。所以可进行不同纬度间引种。七、植物驯化的原理和方法6前苏联的米丘林在果树驯化方面做了大量工作，他认为植物驯化成功的标志，必须具备两个条件：（1）由外地引入的品种不能在当地很好地生长，经过人工处理后，才能适应新的居住环境，而且其产品的品质不变。（2）已经驯化了的品种能够将其适应性遗传给后代，不需要比当地品种施加更多人工管理，便能很好的生长和结实。米丘林认为，植物的可塑性与机体的年龄有关，个体年龄越小，可塑性越大，从而适应新的生长环境。随着年龄增长，性状发育逐渐定型，引种驯化成功的可能性逐渐减少。因此，在引种驯化时，要遵循两个原则：（1）在新的地区采用播种种子的方法，使幼龄的实生苗在新的环境条件影响下，产生适应性的变迁；（2）采取逐步迁移驯化，并加强培育管理，使其对某一类环境条件的适应，从一个水平升到另一个新的水平。因为幼龄植物对异常环境条件的适应能力有一定限度，超过这个限度就会因不能适应而死亡，因此需要逐步迁移驯化。对树木等多年生植物驯化有成效：例1、从意大利引进的桉树，开始引到广州栽培，北移到南京、合肥、武汉。例2、海带南移，原产日本海及朝鲜海的亚寒地带，现已成功的在福建、广东等亚热带海域上养殖。例3、苹果南移，原产于新疆和甘肃河西走廊地带，近百年来，移至辽宁等地，随后又南移至河北、山东、河南、安徽等黄河故道一带，近年又成功地南移至上海、武汉。例4、茶树北移至山东。例5、毛竹北移至山西、河南、山东、河北等省。第二节选