1、 园艺作物育种学实验实验指导 目 录 实验一 园艺作物育种目标的制定 实验二 园艺作物资源的收集、保存 实验三 花粉的贮藏和生活力测定 实验四 果树有性杂交技术 实验五 化学诱变染色体加倍及其鉴定 实验六 园艺作物常见病害的识别及抗病性鉴定 1 实验一 园艺作物育种目标的制定 一、实验目的和要求 掌握园艺植物育种目标特点、育种主要的目标性状、目标制定原则，了解现代农业对园艺品种的要求，育种目标制定的过程。 二、园艺育种主要目标 育种目标是育种工作 的依据和指南，制订育种目标是育种工作的第一步 ，是育种工作成败的关键。园艺作物的主要育种目标有 1、高产稳产， 2、品质优良， 3、适应性强， 4、
2、抗病虫和除草剂， 5、不同成熟期， 三、主要目标性状 1、产量性状 丰产是园艺作物育种的基本要求，具有丰产潜力的优良品种是获得高产的物质基础。产量可分为生物产量和经济产量。前者指一定时间内，单位面积内全部光合产物的总量，后者指其中作为商品利用部分的收获量，两者比值叫做经济系数（ coefficient of economics）。 经济系数 (coefficient of economics)经济产量生物产量 用于园林装饰的观赏植物，整个植株乃至群体为利用对象，经济系数可达100%，而以生产水果、蔬菜、切花等园艺产品的作物则经济系数较低，且品种类型间变异较大。 产量的高低和产量构成因素有关。如
3、葡萄产量构成因素包括单株（或单位面积）总枝数、结果枝 %、结果枝平均果穗数、单穗平均重等。根据产量构成因素进行选择有时比直接根据植株产果量进行的选择更能反映株系间的丰产潜力。 2、品质性状 园艺产品的品质按产品用途和利用方式大致可分为感官品质、营养品质、加工品质和贮运品质等。 感官品质常 包含植株或产品器官的大小、形状、色泽等由视觉、触觉所感受的外质和风味、香气、肉质等由味觉、嗅觉、口感等感知的内质。园艺作物中果品、蔬菜常以内质为主或外质与内质并重，花卉常以外质为主，表现为花型、花色、叶形、叶色、株型、芳香等各方面。经过加工、贮运后利用的园艺产品还要鉴定加工、贮运前后（含加工成品）的感官品质。
4、感官品质的评价受到人们传统习惯的影响，有较多的主观成分。这在观赏植物的外观品质评价中尤为突出。如赏菊中有人喜爱色泽艳丽，有人则喜爱色泽淡雅；有人喜爱莲座、圆球花型，还有人以细瓣飞舞花型为上品。 2 营养品质 常指人体需要的营养、保健成分含量的提高和不利、有害成分含量的下降和消除。随着人们生活水平的提高和营养保健科学技术的发展，包括测试手段的改进，通过育种改进园艺作物的营养品质，已越来越受到重视。近年来，育种界开始注意到果蔬产品中某些有害成分在品种间的显著差异，并致力于育种中降低乃至消除这些成分。如甘蓝中至少含 10 种以上的硫代葡糖苷，当它们被同时存在的硫代葡糖苷酶水解后会形成异硫氰酸盐和有机
5、腈等味苦而有毒的成分，有诱发甲状腺肿大和损害肝功能的作用。 此外加工品质、贮运品质也越来越受重视。 3、成熟期 成熟期的早晚 对许多园艺作物都是重要的目标性状。由于绝大多数园艺产品都不像粮食那样易于贮运，所以生产上需要早、中、晚熟品种配套，加上提前延后的栽培措施，才能基本上做到均衡供应。再者早、中熟品种生育期短有利于减免后期自然灾害造成的损失。早熟品种可以提前上市调节淡季，售价较高，给生产者和消费者带来好处。品种间生育期长短的差异有利于茬口和劳动力安排，提高复种指数。但是早熟品种由于生育期（或果实发育期）较短，往往产量不高，品质较差从而在经济效益方面带来一些负面影响。这就要求我们适当地掌握对熟
6、期的要求，把早熟性和丰产，优质方面的要 求结合起来，并按早熟品种的特点实施合理密植等优化栽培措施，克服单株生产力偏低的不足。花卉植物的所谓成熟期主要是花期的早、晚和延续时间，如菊花花期方面的目标性状是在原有 10 月底到 12 月中开花的秋菊的基础上选育出从 10 月初到 10 月下旬开花的早菊， 12月中旬以后开花的寒菊， 6 月至 10 月两次开花的夏菊。特别是不需特殊的加光或遮花处理，在“五一”、“七一”、“十一”等节日开花的品种。梅花除要求比自然花期更早或特晚的品种外，更要求每年二次或多次开花的新品种。草坪植物则要求能保持绿色时间最长的品种类型等。 早熟（蔬菜、果 树的早熟性价值高）、
7、中熟、晚熟不同成熟期的品种合理搭配是园艺作物育种的主要目标之一。 4、对不良环境的适应性 园艺作物的环境胁迫大体上可分为温度胁迫、水分胁迫、土壤矿物质协迫、大气污染胁迫以及农药（含除莠剂）胁迫等。温度方面有高温胁迫和低温胁迫，低温胁迫又可分为冻害（ 0）和冷害（ 0）。水分方面有干旱胁迫和湿渍胁迫。干旱又有大气干旱和土壤干旱之别。矿物质方面有盐碱土和酸性土胁迫，有由于矿质营养元素不足造成的饥饿胁迫，还有由于土壤中某些矿质元素过多构成的毒害胁迫等。作为目标性状的抗逆性常常不是单纯地追求 抗逆程度而是和产量、品质等其它因素相结合，要求在某种逆境条件下保持相对稳定的产量和产品3 品质。 鉴于当今世界
8、面临人口不断增长、淡水资源紧缺、耕地面积减少、土地肥力下降及受到荒漠化的威胁，联合国粮农组织强调应加强培育抗逆性强（干旱、土壤毒性、病虫草害）的高产品种。 观赏植物常需要某些特殊的对环境胁迫的适应性，如地被、草坪植物要求耐荫、耐旱、耐灰尘污染、耐践踏，行道树还要求耐重剪，易从不定芽、隐芽发出新枝等特性。 5、对病虫害、除草剂抗性 病虫害对园艺作物的产量和品质都有很大影响。在园艺作物的生产中为防治病虫害而 大量使用化学药剂，不仅大幅度地提高生产成本，而且带来残毒为害和环境污染等严重问题。因此，通过遗传改良，增强园艺作物品种对多种病虫害的抗性就成为园艺作物育种中的重要目标。病虫害种类很多，抗性育种
9、只能抓住主要矛盾，在为害普遍、严重，而在种内、种间抗性差异显著的种类中进行。以大白菜为例，农业部植保总站于 19891991 年调查国内大白菜主产区共有病害 25种，其中发生普遍和严重程度依次为霜霉、软腐、黑斑、白斑、病毒（芜菁花叶病毒等）、黑腐等六大病害，是抗病育种的主要对象。近年来，国外在郁金香、百合、香雪兰、香石竹的 抗镰刀菌凋萎病，扶郎花抗 Oryptoge 疫病的育种方面取得了显著成效。鉴于多数病原都存在生理分化，所以抗病育种还应针对本地区的主要生理小种或病毒株系，选育多抗型品种。抗性育种中要求新品种对病虫害有绝对的抗性常常是不切实际的，从生态学和经济学的观点来看，品种的抗性一般只要
10、求在病虫害流行时能把病原菌数量和虫口密度压缩到经济允许的阂值以下，对产量和品质不至发生显著影响，就基本上达到了要求。 抗病虫害育种要注意一下问题： 抓住主要矛盾，在为害普遍、严重，而在种内、种间抗性差异显著的种类中进行。 抗性育种中要求新品种 对病虫害有绝对的抗性常常是不切实际的，从生态学和经济学的观点来看，品种的抗性一般只要求在病虫害流行时能把病原菌数量和虫口密度压缩到经济允许的阈值以下，对产量和品质不至发生显著影响 6、适应设施栽培的品种 近年来，我国园艺作物的设施栽培，尤其是塑料大棚的蔬菜、花卉和果树生产发展很快。原先用于露地生产的品种就难以适应，这就给园艺作物育种提出了新的要求，主要是
11、对设施生态条件如弱光照和高温多湿环境的适应性。如黄瓜保护地专用品种要求具备以下性状：在深秋和冬季低温弱光下能形成较高的产量；在后期出现 32以上的高温下 能保持较高的净同化率；对保护地易发4 病如枯萎、霜霉、白粉、黑星、角斑、疫病等有较强的抗性；株型紧凑，叶较小、叶量不过大、分枝较少、主侧蔓结瓜、节成性强。 总之，适应设施栽培的品种主要解决一下问题：低温、弱光、高温、多湿、抗病害、株型紧凑。 四、园艺植物育种目标制定原则 1、满足生产和市场的需要 2、 考虑经济效益和社会效益 3、充分考虑目标实现的可能性 4、 近期需要与长远利益兼顾 5、目标性状要具体，处理好目标性状和非目标性状的关系 五、
12、作业： 通过查阅文献资料，针对江苏（或你家乡所在地）当前果树、蔬 菜、花卉在生产上的一些问题和对品种的要求，各制定一份育种目标，要求包括背景介绍、育种目标和育种途径。 5 实验二 园艺作物种质资源的收集、保存 一、目的 通过参观学习中山植物园或农科院种质资源圃，了解掌握园艺作物种质资源的收集、保存和研究的方法。 二、说明 园艺作物种质资源是新品种选育工作中所采用的材料，包括野生类型、半野生类型、栽培类型以及人工创造的育种材料。 种质资源是育种工作的基础。不同的资源有不同的用途。正确地选择和适当地利用种质资源对创造新品种具有决定性的意义。育种的成就取得很大程度上决定于 所收集种质资源的丰富程度，
13、研究是否深入，优良性是否得到充分利用。因此，提高育种的水平和效能，必须首先进行种质资源的调查、收集、保存，这是育种工作的首要任务之一。 种质资源收集时，要根据研究的目的，对象和要求，来决定收集的种类和数量，必须严格执行检疫制度。收集工作必须细致周到，清楚，做好登记核对工作，尽量避免材料的重复和遗漏。 目前种质资源保存的方法有下列三种： 1、种植保存法； 2、离体保存法； 3、种子保存法。 种植保存法，即种质资源圃，是目前的主要保存方法，可以分级分类建立。种质资源圃的建立要考虑到下列几个因 素：要适合于所收集材料的生长发育，生态条件具有一定的地区代表性，栽培经验比较丰富，交通较方便、资源圃的材料
14、分类可采用综合类法或植物学分类法，保存的量以便于保存，研究和节省土地为原则。 三、参观内容和要求 1参观中山植物园或农科院果树种质资源存圃，了解种质资源收集的方法及收集时的注意事项，保存圃应怎样建立？材料如何分类？保存的数量怎样确定？识别果树种质资源。 2听专业人员介绍果树种质资源的研究方法和利用价值。 四、作业 1园艺作物种质资源在育种中的作用如何？ 2描述在参观中所识别的种质资源的主要形态特 征、植物学分类和综合分类的类别，有何特殊利用价值？ 6 实验三 花粉的贮藏和生活力测定 一、目的和要求 在正常条件下花粉在雌蕊上萌发的能力，就是花粉的生活力。花粉生活力测定在杂交工作中很重要，尤其亲本
15、花期不相同需要从外地采集花粉作父本时，花粉要经过一段较长时间的贮藏运输过程，因此在杂交前应检验花粉的生活力，以免应用无生活力的花粉而造成杂交工作的失败。 从生产上来看，在选择相互授粉的品种时，也应考虑到品种的花粉发芽能力，凡是花粉发育不全的品种，其花粉的发芽率都很低。因此不适宜做授粉品种。 本实验的主要目的是掌 握花粉贮藏和花粉生活力测定的方法。 二、花粉及用具 材料：桃或苹果树的花粉。 用具：显微镜、天平、盖玻片、凹式载玻片、培养皿、干燥器、试管、滴瓶、蒸馏水、凡士林、蔗糖、氯化钙、琼脂、联苯胺、 -奈酚、碳酸钠、过氧化氢等。 三、方法 （一）花粉贮藏 从发育良好的植株上采下将开的花朵、取出
16、花药放在纸上或培养皿中，放于干燥的室内，令其开裂，花药裂开后将花粉倒入小玻璃瓶或指形管中，口上塞以棉花或橡皮塞，贴上写有品种名称的标签。再把花粉瓶放于干燥器内，使花粉在空气相对湿度较低的条件下（一般 0 40%）保存；为了减少呼 吸作用，可以放在低温（ 0 4）黑暗的地方贮藏。 （二）花粉生活力试验 1、花粉发芽法 人为的创造适合于花粉发芽的环境条件，以花粉发芽的情况来鉴定花粉生活力的强弱，此法的缺点是花粉发芽条件与实际不完全相符，所得的结果与实际有一定的差异，但操作方便，能测定出相对发芽率来。 （ 1）培养基的制作与接种 一般采用 5 20%蔗糖或葡萄糖加 1 2%琼脂，溶于蒸馏水中。加热煮
17、沸即可，将已配制好的培养基保持在 40温度即不凝固，用玻璃棒点一点培养基敷在载玻片的凹坑内，然后用接种针或解剖针沾以少量花粉。轻轻振动，使花粉均匀地 撒在培养基上，将载玻片放在垫有湿润棉花培养皿内或倒扣在培养皿上，并7 贴上标签写明处理、种类、播种日期，将培养皿放于 20的恒温箱中培养。 （ 2）观察记数 在显微镜下隔一定时间检查一次（花粉发芽快的经过几个小时即可观察到已经发芽，慢的需 24 小时以上）若发现花粉已发芽时，便按一定方向，就同一视野中用记数器记录花粉粒总数和发芽数，观察记录 3 5 个显微镜视野的数字，求其平均数，即得出花粉发芽百分率。花粉发芽的标准，以花粉管伸长超出花粉直径为准
18、。 2染色法 （ 1）过氧化物酶测定法 原理：具有生活力的花粉含有活跃的过氧 化物酶。此酶能利用过氧化物使各种多酚及芳香族胺发生氧化而产生颜色，依据颜色可知花粉有无活力。 对二萘氧基联苯胺（紫红色） a 0.2 克联苯胺溶于 100 毫升 50%的酒精溶液； b 0.15 克 a-萘酚溶于 100 毫升 50%酒精溶液； c 0.25 克的碳酸钠溶解在 100 毫升的蒸馏水中。 以上三种溶液分别放入棕色瓶中备用，使用时将这三种溶液等量配成试剂，放入棕色滴瓶中备用，在使用前准备好 0.3%的过氧化氢水溶液作为试剂。 使用时，先在载玻片上加少量待测花粉，然后在花粉上滴试剂和试剂各一滴，仔细搅匀，盖
19、上盖玻片，经 3 4 分钟后，再放在显微镜下检查，有生活力的花粉呈红色或玫瑰色，无生活力的花粉为黄色或无色，为了确定具有生活力的花粉百分率，要连续观察 3 5 个视野，求其平均值，将观察结果填入表内。 （ 2）碘 -碘化钾染色法 原理：正常的花粉积累淀粉较多，而不正常的花粉则少。据此，可用化学物H2O2 H2O + O H2N NH2 + 2 O H N H N +2H2O 过氧化物酶 OH + 2 O O 8 质染色，根据呈色反应来间接测定花粉的正常与否和花粉生活力的差别。通常正常花粉用 I-KI 染色后呈蓝色，而发育不良畸形花粉则不积累淀粉，当 I-KI 染色时呈黄褐色。 步骤和方法：取花
20、粉撒于载玻片上，加一滴蒸馏水，用镊 子使花粉散开，再加一滴 I-KI 溶液，盖上盖玻片置于显微镜下观察，凡被染色呈蓝色表示具有生活力，呈黄褐色者为发育不良生活力弱的花粉。 （ 3）氯化三苯基四氮唑（ TTC）法 原理：凡具有生活力的花粉，在其呼吸作用过程中都有氧化还原反应，而无生活力的花粉则无此反应，因此当 TTC 渗入有生活力的花粉时，花粉中的脱氢酶在催化去氢过程中与 TTC 结合，使无色的 TTC 变成三苯基甲（ TTF）而呈红色。 试剂配制： I磷酸盐缓冲液 在 100ml 的蒸馏水中，溶解 0.832 克 Na2HPO4 2H2O 和0.273 克 KH2PO4，调整 pH 值为 7.
21、17。 TTC 溶液 称取 0.02 0.05 克 TTC,溶解在 10ml 的磷酸盐缓冲液中 ,放入橡色滴瓶内 ,置于暗处。 TTC 为有毒物质 ,操作时应注意安全。 步骤和方法：取少量花粉放在载玻片上，在花粉上滴 1 2 滴 TTC 溶液，用镊子使其混匀后，盖上盖玻片。将此载玻片上置于恒温箱中（ 35 40）约 1520 分钟，在显微镜（ 100 倍）下观察。凡有生活力的花粉粒呈红色，其次呈淡红色，失去生活力的和不育的花粉粒表现无色。 四、作业 1绘出花粉发芽前后形态图。 2统计几种测定方法花粉发芽率。 3将发芽法 与染色法测定的结果作一比较，分析其差异原因。 9 表 2-1 花 粉 生 活 力 观 察 记 载 表 种类 处理 时间 发芽前花粉形态 发芽后花粉形态 花粉发芽率（或染色后具有生活力的花粉百分率） 重复 I 重复 重复 总 计 播种 检查 花 粉 数 未 发 芽 发 芽 数 发 芽 率 % 花 粉 数 未 发 芽 发 芽 数 发 芽 率 % 花 粉 数 未 发 芽 发 芽 数 发 芽 率 % 花 粉 数 未 发 芽 发 芽 数 发 芽 率 %
