藥用植物育種學

1、藥用植物育種學 緒論 1.藥用植物育種的迫切性:人類對植物藥的需求步步攀升；野生藥用植物資源急劇減少或瀕臨滅絕；栽培的藥用植物出現(xiàn)了各種問題；藥用植物品質(zhì)的多樣化需求；國家中藥材gap基地建設的需要 2藥用植物育種的重要性：中藥材生產(chǎn)是關(guān)乎國計民生的大事；藥用植物育種是中藥材生產(chǎn)發(fā)展的前提；選育優(yōu)良藥用植物品種是保證中藥材產(chǎn)量的關(guān)鍵；是中藥材生產(chǎn)水平提高的關(guān)鍵。 3.藥用植物育種的特點:生產(chǎn)經(jīng)營的特殊性；產(chǎn)量質(zhì)量的雙重性；藥用部位的多樣性；藥用植物生物學特性的復雜性；育種工作的不連續(xù)性；育種方法的基礎性 4.藥用植物育種的主要成就:瀕危藥用植物馴化繁殖；品種的整理和選育；雜交育種；多倍體育種；

2、分子育種（轉(zhuǎn)基因育種）；誘變育種；雜種優(yōu)勢利用；推動gap建設。 第1章 育種目標與途徑 1.品種:是在一定的生態(tài)和經(jīng)濟條件下，根據(jù)人類需要經(jīng)過長期選擇培育創(chuàng)造出來的某種植物的群體。具有特異性、一致性和穩(wěn)定性。分類:純系品種、雜交種品種、群體品種、無性系品種。 2.優(yōu)良品種:是在一定地區(qū)和耕作條件下，能符合生產(chǎn)發(fā)展要求，并具有較高經(jīng)濟價值的品種。 3.優(yōu)良品種在藥用植物生產(chǎn)中的應用：提高單位面積產(chǎn)量；改進產(chǎn)品品質(zhì)；保持穩(wěn)產(chǎn)性和產(chǎn)品品質(zhì)；擴大藥用植物面積；有利于耕作制度改良、復種指數(shù)的提高、農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展及勞動生產(chǎn)力的提高。 4.育種目標:是對所有育成品種在一定的自然栽培和經(jīng)濟條件下應具備的一

3、系列優(yōu)良性狀應該達到的目標。藥用植物的共同育種目標是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應性強。 5.制定育種目標的基本原則:育種對象重點選擇；著眼當前,兼顧發(fā)展；抓主要性狀；育種目標具體可行；品種要合理搭配。 6.產(chǎn)量目標制定原則：根據(jù)不同藥用植物、不同地區(qū)、不同生產(chǎn)水平提出不同的產(chǎn)量目標；在經(jīng)濟學上和生物學上合理；產(chǎn)量構(gòu)成因素的協(xié)調(diào)增長。 7.品質(zhì)目標制定原則：根據(jù)不同的藥用植物種植和用途；內(nèi)在質(zhì)量為主，或內(nèi)在質(zhì)量與外在質(zhì)量并重。 8.有性繁殖類型：自花授粉植物；異花授粉植物；常異花授粉植物。 9.無性繁殖類型：營養(yǎng)體繁殖；無融合繁殖。 10.自交不親和性:某些植物具有完全花，并可形成正常的雌雄配子，但自

4、交不能結(jié)實，或自交結(jié)實很少。 11.雄性不育:雌蕊可以正常發(fā)育，雄蕊不能正常發(fā)育，無花藥或花藥不開裂而不能授粉的現(xiàn)象。 12.純系品種:經(jīng)過連續(xù)多代的自交加以選擇而育成的個體內(nèi)基因型同質(zhì)結(jié)合，個體間基因型結(jié)實很少。 13.雜交種品種:在嚴格選擇親本和控制授粉的條件下生產(chǎn)的各類雜交組合的f1植株群體。 14.群體品種：遺傳基礎復雜，群體內(nèi)植株基因型有一定程度的雜合或異質(zhì)性的一群植株群體，但符合品種三性。 15.無性系品種:由一個或幾個近似的無性系經(jīng)營養(yǎng)器官繁殖而成的一個群體，基因型與母體相同，群體內(nèi)一致。 第2章 藥用植物種質(zhì)資源 1.種質(zhì):是親代傳給子代的遺傳物質(zhì)，是控制生物本身遺傳和變異的內(nèi)

5、在因子，凡是攜帶遺傳物質(zhì)的載體都可稱為種質(zhì)。 2.種質(zhì)資源:具有特定種質(zhì)或基因，可供育種、栽培及相關(guān)研究利用的各種生物類型。 3.種質(zhì)資源的重要性:（簡答）是植物生產(chǎn)和育種的物質(zhì)基礎；是育種工作重大突破的關(guān)鍵；是人類開發(fā)新藥用植物品種的物質(zhì)基礎；可以保護遺傳多樣性，避免遺傳脆弱性；是基礎理論研究的重要材料；是全人類的財富,亟待保護。 4.種質(zhì)資源的分類:(填空)(一)按:本地種質(zhì)資源外地種質(zhì)資源野生種質(zhì)資源人工創(chuàng)造的種質(zhì)資源。(二)按親緣關(guān)系:屬內(nèi)種質(zhì)資源種內(nèi)種質(zhì)資源。 5.種質(zhì)資源的收集范圍包括：（填空）栽培品種；隨機變異類型；野生近緣種；地理生態(tài)型。 6.種質(zhì)資源評價的內(nèi)容及方法：種植資源

6、遺傳多樣性的內(nèi)容和方法形態(tài)特征分析染色體數(shù)目與倍性分析同工酶分析dna多態(tài)性分析；農(nóng)藝性狀評價單株生產(chǎn)力和品質(zhì)生產(chǎn)期抗蟲病性抗逆境 協(xié)迫性；經(jīng)濟學性狀的評價。 7.種植資源利用遵循的原則：（填空）長短結(jié)合；傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合；有性改良與無性推廣相結(jié)合。 第3章 藥用植物引種馴化 1引種栽培：經(jīng)過實驗證明適合本地區(qū)栽培后，直接在生產(chǎn)上推廣種植。 2，引種馴化:外地種質(zhì)引入種植，由于生態(tài)條件改變而表現(xiàn)出新的性狀，經(jīng)過選擇育成適合本地區(qū)推廣種植的新品種。 3.引種馴化的意義:推動人類物質(zhì)與文化的發(fā)展，促進世界范圍內(nèi)物種的傳播與交流；是保護珍稀、瀕危中藥資源的重要手段；為保護性藥用植物的開發(fā)利用開辟了生產(chǎn)

7、途徑；是豐富本地種質(zhì)資源，解決藥材進口的有效手段。 4.引種的一般規(guī)律:考慮植物的發(fā)育特性；考慮植物對環(huán)境響應的敏感性；先試再引，試引結(jié)合；做好檢疫工作。 5.引種的方法:簡單引種法、復雜引種法。 6.引種成功的標準:與原產(chǎn)地比較，植株不需要采取特殊保護措施，能正常生長發(fā)育；能以常規(guī)可行的繁殖方式進行正常生產(chǎn)；藥用植物的品質(zhì)沒有降低；沒有明顯或致命的病蟲害；引種后有一定的經(jīng)濟和社會效益。 第4章選擇育種 1.選擇育種:在現(xiàn)有的植物群體中選擇優(yōu)良的自然變異株，通過比較試驗進而育成新品種的育種方法。選擇的實質(zhì):造成有差別的生殖率，定向改變?nèi)后w的遺傳組成。 2.純系:自花授粉植物一個純合體自交產(chǎn)生的

8、后代。 3.純系學說的觀點:一個基因型純合個體自交的后代群體基因型是純合的；在純系內(nèi)進行選擇是無效的；在原始群體里進行單株選擇是有效的。 4.純系學說的局限:純系的保持是相對的，存在基因突變導致變異的可能。 5.單株選擇法:從混有不同類型的群體中選出一些優(yōu)良的個體，然后按照單株分別脫粒留種，第二年作為一個系統(tǒng)進行播種培育下一代。程序：一次單株選擇：從原始群體中只進行一次單株選擇，然后經(jīng)過觀察比較，淘汰不良株系，再按株系分別脫粒，各自成為品系，不再進行單株選擇，直接進行品比，選擇品種。多次單株選擇：第一次選出優(yōu)良單株，在次年種植的株系中，繼續(xù)選擇優(yōu)良單株，并將當選單株分行種植，直到選出材料的性狀

9、表現(xiàn)一致。 6.單株選擇的優(yōu)點:能消除環(huán)境誤差,選擇效率高；性狀穩(wěn)定快；易選出優(yōu)良品種.缺點:工作量大，技術(shù)復雜；多次單株選擇，選育時間長；需要進行單株種子繁殖，應用慢；一些優(yōu)良數(shù)量性狀基因可能漏選。 7.混合選擇:從天然群體或人工栽培群體中，根據(jù)一定的表型性狀，選出具有相對一致性狀的一些優(yōu)良單株，混合采集種子或穂條，混合繁殖與原品種和標準品種進行比較的一種選擇方法。程序：一次混合選擇：有性狀分離的群體，只進行一次混合選擇，第二年進行品比試驗，選育新品種適合性狀分離不大的自花授粉植物。多次混合選擇：進行過一次選擇后，后代的性狀還不能達到一致，第二年進行品比實驗的同時，在混合選擇后代小區(qū)內(nèi)繼續(xù)混

10、合選擇，第三年品比時包括第一、第二選擇材料，原有品種和當家品種，有必要繼續(xù)選擇，直到性狀基本一致為止。 8.混合選擇法的優(yōu)點:方法簡單易行，成本低；選擇群體大，應用快；不易引起生活力衰退；可用于農(nóng)家品種的提純復壯。缺點:選擇效率低；容易誤選假優(yōu)株。 9.純系育種:主要通過個體選擇及其后代試驗的育種途徑。 10.選擇育種的程序： 原始材料圃；選擇圃（株系圃）；品種預測試驗圃（鑒定圃）；品種比 第5章 雜交育種 1.雜交育種:通過兩個遺傳特性不同的個體之間進行有性雜交獲得雜種后代，繼而在雜交后代中通過選擇和培育獲得新品種的方法。 較試驗圃；品種區(qū)域試驗及生產(chǎn)試驗。 2.組合育種:將分屬于不同品種的

11、控制不同性狀的優(yōu)良基因在分離世代隨機重組結(jié)合形成各種不同的基因組合，在通過定向選擇，育成集雙親性狀于一體的新品種。 3.超親育種:將分屬于不同品種的，控制同一性狀的不同微效基因積累于同一雜種個體，通過對分離世代的隨機重組和選擇育成該性狀超過親本的新品種。 4.一般配合力:某一親本與其他若干親本雜交,雜種后代在某數(shù)量性狀上的平均表現(xiàn)。 5.特殊配合力:兩個特定材料雜交組配后代在某個數(shù)量性狀的表現(xiàn)。 6.親本選配的原則:雙親必須具有較多的優(yōu)點，較少的缺點，其優(yōu)缺點能互補，不能有嚴重的缺點；親本之一最好為當?shù)赝茝V的優(yōu)良品種；考慮親本間的遺傳差異；雜交親本應具有較好的配合力。 7.雜交技術(shù)（一般程序）

12、：雜交前的準備去雄與隔離花粉的收集和儲存授粉掛牌和登記授粉后的管理。 8.單交：兩個親本品種（品系）之間進行的雜交。 9.復交：3個或3個以上的親本參加的雜交。 10.雙交：兩個單交的f1再雜交。 11.四交:4個親本雜交。 12.聚合雜交：多個基因型不同的親本通過多次、多向雜交，將所需親本的基因集中到一個或多個雜種群體中的一種雜交方式。 13.系譜法:從第一次分離世代開始選株，分別種成株行，以后在優(yōu)良系統(tǒng)中選擇優(yōu)株，直至選出優(yōu)良穩(wěn)定一致的系統(tǒng)。 14.系譜法優(yōu)點:遺傳力較高，性狀早代選擇可靠；盡早集中掌握少數(shù)優(yōu)良系統(tǒng)；便于比較，控制規(guī)模；及時升級試驗，審定推廣。缺點:從f2開始嚴格選擇，中選

13、率低，淘汰了有利基因；多基因控制的性狀選擇效果差；早代工作量大。 15.混合法:從自花授粉作物的雜種分離世代開始，組合內(nèi)混種混收，不加選擇，m直到雜種后代基因型純核達到80%以上時才開始選擇一次單株，形成株系，從中選擇優(yōu)系升l xxxx年限長。 21.回交育種方法策略：回交育種的親本選配原則:(一)輪回親本:各農(nóng)藝性狀都很好，只有個別缺點需要改造；最好是當?shù)剡m應性強，產(chǎn)量高，綜合性狀較好的推廣品種。(二)非輪回親本:具有改進輪回親本缺點所需的性狀；經(jīng)回交數(shù)次后，該性狀能保持足夠的強度；目標性狀最好與某一不利的性狀基因非連鎖；目標性狀鑒定方便；遺傳背景盡可能接近輪回親本；沒有嚴重的缺陷。 22.

14、回交育種工作程序單顯性基因的轉(zhuǎn)換 23.遠緣雜交:將植物分類學上用于不同種屬或親緣關(guān)系更遠的植物類型間進行的雜交。 24.遠緣雜交育種重要性:培育新品種和種質(zhì)系；創(chuàng)造新作物類型；創(chuàng)造異染色體系；誘導單倍體；利用雜種優(yōu)勢。 25.異附加系：指通過人工雜交，然后自交或回交使作物的染色體組添加了異種活異屬的一條或一對同源染色體的植物新系統(tǒng)。 26異替換系：某種植物的個別染色體被外源植物的一些染色體所代換而形成的新類型稱異代換系。外源 染色體的導入，常伴有不良形狀的出現(xiàn)。 27.易位系：非同源染色體間染色體片段的互換或近緣物種的異源染色體間片段互換所形成的品系。 28.遠緣雜交不親和的原因:雙親受精因

15、素的差異:a.柱頭的生理不同，阻止外來花粉的萌發(fā)；b.雙親花柱異常無法受精；c.雌雄配子的膜高度專一，相互不發(fā)生作用，無法融合受精；雙親基因組成的差異。 29.遠緣雜交不親和的克服方法:正確選擇親本與組配方式；染色體預先加倍法；橋梁法；采用不同的授粉方式；外源激素處理；植物組織培養(yǎng)。 30雜種夭亡:在受精成功后,雜種的幼胚、種子、幼苗在發(fā)育成株以前死亡. 31.雜種夭亡和不育的具體表現(xiàn):(一)形成不正常不完整的胚和種子:幼胚不發(fā)育或中途停止發(fā)育；幼胚畸形不完整；無或極少胚乳，不能給胚提供營養(yǎng)；胚和胚乳間形成離層，妨礙營養(yǎng)物質(zhì)從胚乳進入胚；胚和母體不協(xié)調(diào)，形成皺縮種子，不能發(fā)芽或發(fā)芽后死亡；(二

16、)形成不正常的后代:f1不同發(fā)育時期出現(xiàn)生育停滯或死亡；生育失調(diào)，營養(yǎng)體雖生長繁茂，但不能形成生殖器官；f1植株的生殖器官異常，不能產(chǎn)生有活力的雌雄配子。 32.雜種夭亡的原因：核質(zhì)互作不平衡；染色體不平衡；基因不平衡；組織不協(xié)調(diào) 33.雜種夭亡和不育的克服方法:幼胚的離體培養(yǎng)雜種染色體加倍回交法延長雜種的生育期其他方法:嫁接法、廣泛自交. 34.遠緣雜種后代分離的控制：f1染色體加倍；回交；誘導單倍體；誘導染色體易位。 第六章 倍性育種 染色體：遺傳物質(zhì)的載體，染色體的數(shù)目的變化常導致植物形態(tài)、解剖生理生化等諸多遺傳特性的變異。 染色體組：各個種所特有的維持其生活機能的最低限度數(shù)目的一組染色

17、體，也叫基因組 二倍體：凡體細胞染色體組為2的生物 同源多倍體：由同一生物的染色體加倍而來 異源多倍體：是指不同的種雜交產(chǎn)生的雜種后代，經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體 多倍體效應：1,生物學形狀變化 細胞體積增大，器官巨型化及生理代謝產(chǎn)物增加或減少細胞生長速度較慢等2，育性變化 育性降低，其程度因基因型不同而異。原因：減數(shù)分裂時形成多價體導致染色體的行為不正常，從而形成不育配子同時也受環(huán)境影響 人工又到產(chǎn)生多倍體途徑：物理因素誘導，化學因素誘導 有性雜交 胚乳培養(yǎng) 細胞融合 體細胞無性系變異等因素1，物理因素 溫度劇變機械創(chuàng)傷電離非電離射線等2.化學因素秋水仙素 富民隆 吲哚乙酸等3，生物因素誘導

18、 胚乳培養(yǎng) 體細胞雜交等技術(shù) 單倍體：指由未受精的配子發(fā)育成的含有配子染色體數(shù)的體細胞或個體 單倍體產(chǎn)生的途徑：1，自然發(fā)生（孤雌生殖 孤雄生殖 無配子生殖）2，人工誘導（細胞和組織離體培養(yǎng) 遠緣雜交 異質(zhì)體 孿生苗 半配合生殖輻射誘變 化學藥物誘導） 單倍體的特點：1，生態(tài)特征（細胞和核小 營養(yǎng)繁殖器官變小及植株矮化，開花較早）2，育性（花粉敗育較高，花不正常、敗育）3，遺傳（不論顯性或隱性基因都能在植株中的發(fā)育中得到表達）4，細胞學鑒定（體細胞花粉母細胞染色體數(shù)配對） 單倍體在育種上的應用價值：1，縮短育種年限2，克服遠緣雜交不親和性3，提高誘變育種效率4，合成誘變育種新材料 孤雌生殖：卵

19、細胞未經(jīng)受精而發(fā)育成個體的生殖方式 孤雄生殖：精子入卵后未與卵核融合，而卵核退化解體，精核在卵細胞內(nèi)發(fā)育成胚 第七章 雜種優(yōu)勢利用 雜種優(yōu)勢：指不同品系，品種甚至物種之間的有性雜交的第一代f1代比雙親優(yōu)越的現(xiàn)象表現(xiàn)在1營養(yǎng)生長方面 2生殖生長方面 3生理功能方面 4品質(zhì)性狀方面 雜種優(yōu)勢預測方法：1，利用地理差異預測雜種優(yōu)勢（雙親遺傳組成的適當差異是產(chǎn)生強優(yōu)勢組合的重要條件）2，利用配合力預測雜種優(yōu)勢3，利用線粒體葉綠體和細胞勻漿互補預測雜種優(yōu)勢，4，利用遺傳距離預測雜種優(yōu)勢5，利用酵母法預測雜種優(yōu)勢6，利用同工酶預測雜種優(yōu)勢7，利用遺傳標記預測雜種優(yōu)勢 顯性假說：對生長有利的性狀常常是顯性基

20、因控制的對生長不利的性狀常常是隱性基因控制的兩親本雜交后雙親的顯性基因全部集中雜種中起互補作用，表現(xiàn)為雜種優(yōu)勢 缺點對非等位基因之間的互作不夠重視，有些顯性基因也是有害的 超顯性假說：雜合等位基因的互作勝過純合等位基因的作用，雜種優(yōu)勢于雙親基因型的異質(zhì)結(jié)合所引起的基因間互作，等位基因之間沒有顯隱性關(guān)系 缺點忽視了顯性基因的作用和非等位基因之間的互作 雜種優(yōu)勢利用途徑和方法：1，人工去雄育種2，利用苗期標志性狀育種3，利用化學殺雄劑制種4，利用雌雄異株制種 雜種優(yōu)勢利用的基本條件：1，強優(yōu)勢雜交組合（有特異性 相對一致性 相對穩(wěn)定性）2，異交結(jié)實率高3，繁殖與制種技術(shù)簡單易行 選育自交系材料：1

21、，地方品種和推廣品種2，雜種品種3，綜合品種和人工合成群體 一環(huán)系：從品種群體或品種間雜種品種中選育出的自交系 二環(huán)系：從自交系間雜種品種中選育出的自交系 雄性不育：兩性花植物中雄性器官退化，畸形或喪失功能，而雌蕊能夠接受其他發(fā)育正常的花粉而受精結(jié)實。 質(zhì)核互作雄性不育：受細胞質(zhì)不育基因和對應的細胞核不育基因共同控制的不育類型。 特點：質(zhì)基因和核基因共同作用，容易三系配套2，花粉敗育發(fā)生在減數(shù)分裂后小孢子的發(fā)育過程中比起核不育不太穩(wěn)定，育性容易受環(huán)境條件的影響 光溫敏不育：光溫環(huán)境因子誘導雄性不育 。光敏性：光照長度是育性轉(zhuǎn)換的主要因子，溫度器協(xié)調(diào)作用 溫敏性：育性受控于幼穗發(fā)育敏感期的溫度，光照長度不起作用 光敏互作型：不育光溫條件滿足植株不育100% 可育光溫條件滿足，植株可育100% 雜種優(yōu)勢的固定途徑：1，無性繁殖法2，組織培養(yǎng)法（雜種一代的植株組織和體細胞離體培養(yǎng)，再生植