园艺植物育种学主讲苏荣存

园艺植物育种学主讲苏荣存

绪论一、教学目的与任务了解园艺植物育种学的概念及主要内容，园艺植物进化的原理及品种改良的作用，园艺植物育种的发展及展望。二、重点与难点品种的概念、园艺植物进化的原理。三、关键词园艺植物育种学品种自然进化人工进化

“园艺是文明的标志”。园艺产业是我国乃至世界上“万年青”的产业，它与人民生活、国家安定息息相关，随着社会的发展，园艺产业必将在国民经济和人民生活中所占份额越来越高。“园艺是文明的标志”。园艺产业是我国乃至世界上“万年青”的产业，它与人民生活、国家安定息息相关，随着社会的发展，园艺产业必将在国民经济和人民生活中所占份额越来越高。

第一节园艺植物育种学的概念、意义和任务 一、园艺植物育种学的概念是研究园艺植物(主要是果树、蔬菜、花卉)现有品种的改良及培育优良新品种的原理、途径和方法的——门实践性很强的科学。其原理是发现和利用园艺植物自然产生的变异及人工创造新的变异，然后通过选择、培育和鉴定把其中符合人类育种目标要求的变异体，繁育成为一个表现稳定的、经济价值高的和可作经济栽培的群体。园艺植物育种实践体现了遗传一变异的辩证关系，遗传和变异是一对既互相制约又互相促进、相辅相成的矛盾统一体。其中，变异是绝对的，遗传是相对的，变异在这一矛盾中起着主导作用。

遗传变异特性育种的实质自然界人工选择人工创造新品种或物种

植物育种学既是科学又是艺术，是二者的综合。因此要求植物育种家不仅需要有科学的造诣，而且也要求有艺术的修养。由于植物有机体过于复杂，迄今尚有许多未知的领域，因此育种的成就不仅依赖于科学，也往往依赖于尚未上升到理论的经验，甚至机遇（chance）。如著名育种家布尔班克育成的许多品种都源于丰富的经验和巧妙的机遇。在果树育种中有所谓“实生选种”，而播种自然杂交的实生种子所得之实生苗即称为“机遇实生苗”（chance seedling)，不少果树优良品种就是由此途径选育出来的。

育种学的任务是改变植物的遗传模式，即基因型，而不是改变其表现性。育种学要改变的遗传模式是与经济用途有关的遗传模式，即重视育种的实际意义及其在生产上的应用。

二、为什么要进行园艺植物的育种 **选育园艺植物新品种是发展园艺生产的关键途径之一。发展园艺生产的途径：园艺植物栽培栽培为品种的生长发育提供良好的生态环境，采用适宜的栽培技术调节园艺植物生长与环境之间的关系，使植物与环境和谐相处，并达到最佳的经济生产状态。园艺植物育种育种给栽培提供栽培对象，优良品种是保证实现高产优质栽培目标的重要物质基础。

三、我国农业的历史与发展 原始农业（古代农业） ①野生动、植物－驯化－家养、家植 ②石质农具－金属农具 ③精耕细作的技术和理论体系近代农业（温饱农业）李比希植物矿质营养学说－化肥合成化学－合成农药工业革命－拖拉机达尔文进化论与孟德尔遗传学－杂交育种现代农业（市场农业）

现代农业的基本特征 1 现代农业是以生物技术和信息技术为先导的技术高度密集的产业 2现代农业必须面向全球经济、实行农工贸一体化经营 3现代农业是一种多元化的新型产业现代农业由单一的初级农产品生产，向着以生物产品生产为基础的农产品加工、医药、生物化工、能源、观光休闲等领域拓展，传统的一、二、三产业界线将趋于模糊。

高效农业创汇农业设施农业 工程农业有机农业生态农业观光农业旅游农业城郊农业旱作农业节水农业特色农业名牌农业加工农业订单农业精准农业数字农业优质农业

四、园艺产业的地位： 有利人民身心健康、关系国计民生的重要事业。果蔬（粗纤维、矿物质、维生素等）是人们食物结构中无可替代的内容；观赏园艺植物改善生存环境、美化生活；园艺产业已成为农民致富的重要支柱产业；园艺植物遗传育种是园艺生产的核心、是发展园艺生产的理论和技术基础。九五期间：‘良种选育及产业化技术研究开发’作为国家重点科技攻关计划重中之重项目；十五期间：‘实施植物良种科技’作为农业科技工作重点；育种是农业科学研究领域中永恒的主题！

我国是世界园林之母

我国每年要花费大量外汇购买国外的优良品种

美国、荷兰、意大利等国具有完整的育种系统

第二节品种的概念和良种的作用 一、品种、品系 1.品种：（cultivar,简作cv）景士西总结国内外有关论述，提出：品种是指在一定时期内主要经济性状符合生产和消费市场的需要；生物学特性适应于一定地区生态环境和农业技术的要求；可用适当的繁殖方式保持群体内不妨碍利用的整齐度和前后代遗传的稳定性，以及具有某些可区别于其它品种的标志性状的家养动植物群体。可简单表述为“具有在特定条件下表现为不妨碍利用的优良、适应、整齐、稳定和特异性的家养动植物群体”。这五个方面也是新品种审定的主要内容。（4）

一串红的品种 展望骑兵手

萝卜的不同品种

苹果的不同品种

品种应具有的特性： 优良：主要性状或综合性状符合市场要求适应：对一定地区气候、土壤、病虫害和经常出现的逆境的适应及对一定的栽培管理和利用方式的适应。稳定：在采用适于该类品种的繁殖方式时（无性、种子繁殖），前后代能够保持遗传的稳定性。整齐：品种内的个体间在株型、物候期、生长习性及产品的主要经济性状等方面相对整齐一致。特异：作为一个品种，至少有一个以上明显不同于其他品种的可辨认的标志性状。

华蜜掌中宝 极早熟、抗病、抗逆性强、耐弱光、极易座果、单瓜重2kg左右早抗蜜宝抗病、耐湿、易坐果，大瓜可达 10 公斤左右

品种的地区性 胶县包头莲不耐热，不抗寒、不抗旱，抗病性较弱，适合在山东半岛栽培，在南方表现差。 • 天津青麻叶抗病、耐寒、耐旱性较强，从北部齐齐哈尔、牡丹江到南部广州、海南岛几乎全国各地都能较好生长。

2.品系：是育种过程中表现优良的株系 3.良种：是指在一定时间、一定的地区生产上有发展前途、栽培面积较大的品种. 例如，国光苹果，50～60年代，是良种；80～90年代，被富士取代而成为一般品种。金帅苹果在鲁中山区是良种，在山东的胶东就不是良种。

二、园艺植物良种的作用 1.提高单位面积产量 2.改进产品品质 3.提高抗病虫害能力，减少农药污染 4.增强适应性、抗逆性，节约能源 5.延长产品的供应和利用时期 6.适应集约化管理、节约劳力 7.改善生态环境

发达国家人均鲜果80kg，果汁40L , 35％果品用于加工；我国人均鲜果43.3kg, 果汁0.1L, 10%果品用于加工。中国水果产后损失为20－25％（蔬菜为30％，发达国家为1％），贮藏能力为总产量的20％（发达国家则为70－80％）；水果中10％为优质（发达国家为 80％），1％为高档果（发达国家为60％）。在高档水果市场，60％以上为进口高档果。现代农业的支柱和根本：良种＋良法

1.良种是园艺生产的基础，有什么良种，就有什么良法相配套。 2.园艺植物的一切性状都是由遗传物质决定的，通过育种可以改造所有性状，在提高产量，改进品质及增强抗性等方面的潜力巨大。总之：育种致力于改良遗传因素，以提高植物高产、优质的内在潜力；栽培则在于改变环境因素，使品种优良的遗传因素得到充分发挥。

目前生产上的部分优良品种 春秋两用，荚嫩白，纤维少，口感极佳，丰产潜力大，适应性广泛

早熟，春夏秋兼用，节 位低，豆条嫩白，丰产潜力大，适应性广

适应地区广泛， 适播期长，易获丰产，表皮大红亮净，肉质细嫩爽口，极受市场欢迎。

适应地区广泛， 主作9-10月下旬，果实表皮亮净，肉质细腻，易获丰产。

西洋梨 阿巴特长盛不衰的老品种，结果早，枝量少，单果重200克，长椭圆形，颜色为黄色有红晕,甜香适度，8月底成熟，9月初采摘。

红巴梨 产量高，稳产，单果重250克，颜色鲜红有绿点，果肉白色，甜酸适度，8月初成熟。

李 • 斯坦林 • 结果多，在配好 • 授粉树的情况下 • 无大小年，长圆 • 形，颜色为蓝紫 • 果肉黄绿色，肉 • 硬味甜，9月初成 • 熟。

葡萄里扎马特一般600-1000克，平均果粒重 10-12克，最大 19克，8月下旬成熟，宜在千旱地区栽种。

第三节园艺植物进化和遗传改良 一、进化的基本要素生物多样性是人类赖以生存和发展的基础，这些资源都处于进化的进程中，即发生演变和进化。例如，农作物产量提高的演变（玉米）：全国平均： 50年代：260 kg/亩 70年代：420 kg/亩 90年代：750 kg/亩生物接受环境给予的刺激后产生形态和性状的改变，以适应现有的生境，这种演变发生的过程称为进化。现有栽培的各种作物都是从野生植物演变而来。——达尔文的进化论达尔文把进化的要素归为变异、遗传和选择：首先要有变异——环境的影响、器官的用进废退、人力作用；要有能够遗传的变异；自然或人工选择：决定哪些变异能够得到保存和繁衍后代。

二、自然选择与自然进化 自然选择是使有利于其本身生存和繁殖后代的变异，逐代得到积累加强，不利的变异逐代淘汰，从而形成新物种、变种、类型以及对其所处环境条件的适应性。自然进化是自然变异和自然选择的结果。选择的主体是人以外的生物和非生物的自然条件。

三、人工进化和农业发展 野生植物——自然选择和人工选择——栽培植物。人工进化是人有意识的对自然变异的选择。选择主体是人。选择保存和积累对人类有利的变异，是野生类型向栽培类型转化。原始农业向现代农业发展。人工选择有利商品性状的改进，有时与自然选择不同。四、遗传改良与新品种选育遗传改良是利用自然变异和人工创造的变异。特点：目的性、计划性、快速性、丰富性。遗传改良加快新品种选育

栽培稻 普通野生稻

新疆野苹果 栽培苹果

第四节、园艺植物育种的历史与发展 我们的祖先为了他们的生存从狩猎和采集逐渐过渡到种植和改良作物。由于人类的食物直接或间接地都来自于植物，植物产品的选育和改良构成了迈向现代植物育种的第一步。孟德尔遗传规律的再发现使植物育种一跃成为科学的一个重要分枝（Borlaug，1983）。在世界现有的约250000个植物种中，仅1000多种被用做食物来源。在这1000多个种中又只有29种为主要的农作物，大约15个种为主要蔬菜和15个种为主要的水果，共同构成了人类膳食。优良品种的选育和应用，对这些作物的产量和质量的提高起到了至关重要的作用，这些新品种的获得主要依赖于传统育种技术。

人们预计传统的植物育种技术在未来仍将带来作物的各方面的巨大改良和提高，但作物质量和数量的进一步提高仍面临着巨大压力。这些压力来自人口的增长、房屋建筑、高速公路占地、社会需求、健康需要、环境压力以及生态方面的考虑。在农业用地和各种资源将持续减少的条件下，为日益增加的人口提供食物，农作物产量必须大幅度提高。这必然要求在传统技术不断改进基础上，创造可用于农业的新技术。人们预计传统的植物育种技术在未来仍将带来作物的各方面的巨大改良和提高，但作物质量和数量的进一步提高仍面临着巨大压力。这些压力来自人口的增长、房屋建筑、高速公路占地、社会需求、健康需要、环境压力以及生态方面的考虑。在农业用地和各种资源将持续减少的条件下，为日益增加的人口提供食物，农作物产量必须大幅度提高。这必然要求在传统技术不断改进基础上，创造可用于农业的新技术。一、传统育种 1 纯系选择纯系选择最早始于从混合的群体中希望得到的表现型。它是利用自然突变。纯系的一个重要特征是它们的性状能稳定遗传。该选育方法不能克服有利性状与不利性状连锁时，不利性状带来的负作用。

2.有性杂交育种是最常用的植物育种技术。可以较肯定地说，第一个显著改良的作物品种是一种杂交植物。人们利用有性杂交进行新品种选育，经过两个技术阶段。第一阶段是对杂交后代进行自交选择，获得性状整齐一致并能稳定遗传的常规品种。第二阶段是直接利用杂种一代。2.有性杂交育种是最常用的植物育种技术。可以较肯定地说，第一个显著改良的作物品种是一种杂交植物。人们利用有性杂交进行新品种选育，经过两个技术阶段。第一阶段是对杂交后代进行自交选择，获得性状整齐一致并能稳定遗传的常规品种。第二阶段是直接利用杂种一代。 3. 诱变育种诱变育种是人类利用化学物质、辐射等方法诱发突变，由此获得的变异体再经过测试和进一步的选择，获得栽培品种的方法。 4 .多倍体育种四倍体在一个位点上有一对等位基因（A和a），则其群体中就可能存在5种基因型（AAAA,AAAa,Aaaa,Aaaa,aaaa）。多倍体增加了基因的多样性。

传统育种引起的绿色革命在过去的大约50年中，通过传统植物育种和绿色革命世界农业总产量与世界人口的增长能够基本保持同步。但是从1990年起，全世界三大基本谷物小麦、稻米和玉米的产量增长变慢，甚至出现了平台期。目前世界人口以每年大约2%的速度增长，而主要谷物的平均产量仅增加1.1%，约为人口增长速度的一半。世界粮食安全已成为一个严重而紧迫的问题。在亚洲国家人们使用绿色革命这个词，来描述稻米和小麦产量2~3倍的增长对社会、经济以及营养等多方面产生的巨大影响。批评者认为以密集型农业、大农场和高质量耕地为重点的绿色革命不仅损害了环境，而且没有为应当受益的贫穷农民带来多少利益。绿色革命的历史既展现了传统的植物育种技术的潜力又提示了其局限性。

二、现代育种 1.细胞培养技术细胞或组织培养能够使经过基因操作的细胞快速繁殖和再生，这是产生转基因植物的一个根本性步骤。 2.体细胞杂交技术 1972年Carlson等人的研究小组首次成功地将烟草属中两个遗传亲合的种：N.glauca（光烟草）和N.langsdorffii的原生质体融合起来。融合的产物先是被称为多性杂交种（Carlson.1972），后来命名为体细胞杂交种（Shepard,1983）。体细胞杂交是一种新的植物育种途径，它的发展是以植物细胞特性为基础的。从定义上讲，体细胞杂交植物是指由体细胞融合获得的杂种。理论上不论相互之间亲缘关系远近如何，所有细胞间的融合都是可能的，因此这种育种方法为基因互换提供了无限的可能性。

3.基因工程 基因转移目前至少有5个系统可以利用。它们分别是微注射、电击法、直接DNA摄取、微粒轰击法以及以农杆菌为介导的转移系统。其中利用农杆菌的方法最为高效，有最高的重复性和稳定性。它们可以将各种来源的特定基因转移到任何一个目标植物种中，无论该特定基因来自于微生物、动物或植物。由于克服了杂交中亲本范围的限制，并且避开了传统植物育种中不得不进行的耗费大量时间的回交选择，推动农业进入了基因革命时代。

基因工程的发展和贡献对于解决世界粮食安全问题是十分及时的，并且具有重大价值。农业生物技术不是传统植物育种方法的替代物，而是发展农业的一项重要途径。传统的植物育种已经对而且今后仍将对粮食生产做出不可估量的贡献。要做到传统育种技术与现代生物技术的有效结合，才能实现农业现代化的目标

第二节我国园艺学科的历史与发展

二、园艺学科的两院院士 1、侯锋院士，天津黄瓜研究所研究员，黄瓜育种 2、方智远院士，中国农科院蔬菜花卉研究所研究员，蔬菜（番茄）育种 3、吴明珠院士，新疆农科院园艺研究所研究员，西、甜瓜育种 4、束怀瑞院士，山东农业大学园艺学院教授，果树生理 5、陈俊愉院士，北京农业大学教授，花卉（梅花）

园艺植物育种学 主讲 苏荣存