第9-10章樹木抗性育種

與木材品質(zhì)遺傳改良

（第十一講）中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院主講：敖小平主要內(nèi)容林木抗逆性育種林木品質(zhì)遺傳改良第九章抗逆性育種抗逆性（stressresistance）：林木對(duì)各種脅迫（或稱逆境）因子的抗御能力?？鼓嫘杂N：充分利用林木抗逆性的遺傳變異，通過(guò)一定的育種途徑，選育出對(duì)某種不良環(huán)境具有抗逆性或耐性的群體和個(gè)體，應(yīng)用于生產(chǎn)，這一過(guò)程可稱為抗逆性育種。一、抗逆性育種的基本意義與方法2、逆境的種類3、抗逆性育種的方法二、抗旱性育種樹木是多年生植物，具有生命周期和年周期兩個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育周期，對(duì)干旱的抵抗能力主要通過(guò)忍耐干旱和提高水分利用效率來(lái)實(shí)現(xiàn)。1、抗旱性的含義逃避干旱生長(zhǎng)在干燥地區(qū)的一年生植物，雨季來(lái)臨時(shí)種子即發(fā)芽、生長(zhǎng)，在數(shù)星期內(nèi)開花、結(jié)果，在干季來(lái)臨前種子已成熟，而以種子度過(guò)干季，逃避旱季的危害。

短命植物??！2、抗旱性的鑒定與選育三、抗寒性育種低溫對(duì)植物的傷害可分為冷害和凍害兩類。冷害：指植物在生長(zhǎng)季節(jié)，受到0℃以上低溫的損害。凍害：植物受到冰點(diǎn)以下的低溫脅迫，發(fā)生組織結(jié)冰而造成的傷害。1、抗寒性的含義2、植物抗凍的方式回避細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰；避免脫水脅變；忍耐細(xì)胞脫水脅變。植物避免細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰的適應(yīng)機(jī)制提高細(xì)胞液濃度，降低冰點(diǎn)；使細(xì)胞內(nèi)的水流到細(xì)胞外結(jié)冰；細(xì)胞液過(guò)冷卻；水的玻璃態(tài)化。3、抗寒鍛煉或寒冷馴化一是低溫與短日照。低溫是主要誘導(dǎo)條件，鍛煉的溫度越低，抗寒效應(yīng)越高；缺光，植物不能得到抗寒鍛煉。二是植物生理活動(dòng)強(qiáng)度。生長(zhǎng)越旺盛，抗寒力越弱；降低生長(zhǎng)活動(dòng)是提高抗寒性的前提條件。4、抗寒性的鑒定和鑒定指標(biāo)四、耐濕性育種1、耐濕性的含義氣象原因造成的：生育期間，雨量過(guò)多或過(guò)于集中；非氣象原因造成的：作物布局不當(dāng)。耐濕性是指在土壤漬水條件下，作物根部受到缺氧和其他因素脅迫而具有減免受害的能力。2、耐濕性的鑒定和選育鑒定方法二五、耐鹽性育種土壤中鹽堿過(guò)多時(shí)，就會(huì)危害植物的正常生長(zhǎng)，稱為鹽害。鹽堿對(duì)植物可造成兩種危害：一是毒害作用，當(dāng)植物吸收進(jìn)較多的鈉離子或氯離子時(shí)，就會(huì)改變細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能。二是提高了土壤的滲透壓，給植物根系的吸收作用造成了阻力，使植物吸水發(fā)生困難。1、耐鹽性含義2、植物的抗鹽類型泌鹽性植物：能把吸收進(jìn)去的多余的鹽，通過(guò)莖，葉，表面密布的鹽腺排出來(lái)，再被風(fēng)吹雨淋的洗掉。如檉柳。稀鹽植物生長(zhǎng)快、吸水多，能把吸進(jìn)體內(nèi)的鹽分稀釋。如堿蓬屬植物。聚鹽植物原生質(zhì)耐受鹽分能力特別強(qiáng)，他們細(xì)胞濃度特別高，能吸收高濃度土壤溶液的水分，如鹽角草。

拒鹽植物細(xì)胞的原生質(zhì)對(duì)養(yǎng)分的透性很小，并在液泡內(nèi)積累有機(jī)酸、可溶性糖和其他物質(zhì)，滲透壓較高，能從外界吸水，如長(zhǎng)冰草。3、植物的耐鹽方式滲透調(diào)節(jié)；離子區(qū)域化；改變代謝類型；維護(hù)膜系統(tǒng)的完整性。4、耐鹽性的鑒定技術(shù)與指標(biāo)六、抗病性育種造成植物病害的病原物主要有真菌、細(xì)菌、病毒、類病毒等。1、病原物侵染途徑及致病手段病毒一般通過(guò)機(jī)械損傷、昆蟲介導(dǎo)進(jìn)入寄主細(xì)胞，經(jīng)胞間連絲進(jìn)入周圍細(xì)胞，再經(jīng)過(guò)維管束運(yùn)往寄主全身。細(xì)菌一般經(jīng)過(guò)傷口、氣孔、皮孔等進(jìn)入寄主細(xì)胞間隙和導(dǎo)管。2、抗病機(jī)制植物的抗病性：指植物與病原物相互關(guān)系中，寄主植物抵抗病原物侵染的性能。它除了受遺傳性質(zhì)制約外，還受環(huán)境和病原物的致病性影響，因此是一個(gè)綜合性狀的總稱。3、樹木抗病性分類（遺傳方式）單基因抗病性：控制抗病性的基因只有一個(gè)，有顯性與隱性之分；大量研究證明，寄主植物對(duì)許多病害存在著單基因控制的遺傳。寡基因抗病性：由少數(shù)基因控制的抗病性，其作用方式分為基因獨(dú)立遺傳、復(fù)等位基因和基因連鎖遺傳；樹木抗病性分類（遺傳方式）多基因抗病性：由眾多微效基因控制的抗病性。七、抗蟲性育種林木的抗蟲性：是樹木與昆蟲協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中形成的一種可以遺傳的特性，它使樹木不受蟲害或受害較輕。1、林木對(duì)蟲害的防衛(wèi)反應(yīng)原生防衛(wèi)：指林木在進(jìn)化過(guò)程中形成的組織結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生毒它性化學(xué)性質(zhì)，包括機(jī)械阻止、使昆蟲中毒或干擾昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育及生殖等；誘發(fā)防衛(wèi)：是指在昆蟲侵害后，林木在非固有的理化因子刺激下所做出的組織和化學(xué)反應(yīng)，包括分泌毒它性化合物、壞死反應(yīng)和減少對(duì)入侵者所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給等。2、植物對(duì)昆蟲的化學(xué)防御類型產(chǎn)生能引起昆蟲忌避或抑制其取食的物質(zhì)，使覓食昆蟲避開、離去或阻礙取食中的昆蟲取食；產(chǎn)生阻礙昆蟲對(duì)食物消化和利用的化學(xué)因素；植物改變昆蟲所需營(yíng)養(yǎng)成分的食量和比例，使不利于昆蟲的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖。八、抗逆性測(cè)定方法1、抗旱、寒、鹽堿能力的測(cè)定（3）室內(nèi)模擬脅迫測(cè)定法（4）生理生化測(cè)定法2、抗病性測(cè)定一般以病圃測(cè)定為主，但溫室特別是人工氣候室只要模擬得當(dāng)，可以避免異常條件的干擾，有其優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，溫室測(cè)定不能測(cè)定其避病與耐病性，一般只能測(cè)定其一代侵染，不能充分表現(xiàn)出群體（抗流行）的抗病性。如果已知要測(cè)定的抗病性是以組織、細(xì)胞、分子水平機(jī)制為主，而不是株形、全株功能的抗病性，則可采取植株的枝條或葉片等進(jìn)行離體水培，進(jìn)行人工接種?？共⌒詼y(cè)定的指標(biāo)發(fā)病率：指包括葉、果、梢，乃至整株的發(fā)病率。系統(tǒng)性病害用發(fā)病率表示，局部性病害用病情指數(shù)統(tǒng)計(jì)；潛育期：與寄主抗病性成正比；過(guò)敏反應(yīng)；病斑擴(kuò)展速度。3、抗蟲性測(cè)定林木生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，抗蟲鑒定所需時(shí)間長(zhǎng)。人工接蟲能夠早期測(cè)定林木的抗蟲性，有助于縮短育種周期。人工接蟲材料有卵、幼蟲和成蟲，成蟲雌雄比例要恰當(dāng)。具體接蟲方法：針刺測(cè)定、網(wǎng)室放蟲測(cè)定和人工接幼蟲測(cè)定。樹木抗蟲性表現(xiàn)是樹木抗蟲遺傳特性、害蟲為害遺傳特性、接蟲方法、環(huán)境條件等諸多因素相互作用的結(jié)果，動(dòng)態(tài)性很強(qiáng)。樹木抗蟲測(cè)定方法直接測(cè)定：按照林木受害后的反應(yīng)或損失程度來(lái)評(píng)價(jià)，該方法是抗蟲性測(cè)定的最重要依據(jù)，一般根據(jù)林木受害后的反應(yīng)或損失程度來(lái)劃分等級(jí)。直接測(cè)定可以在田間進(jìn)行，也可以用盆栽樹木進(jìn)行。間接測(cè)定：主要根據(jù)林木抗蟲性引起害蟲產(chǎn)生一系列異常的行為和生理上的反應(yīng)的程度，來(lái)估測(cè)抗蟲性的強(qiáng)弱。通過(guò)測(cè)定各蟲態(tài)害蟲死亡率、幼蟲生長(zhǎng)量（平均體重）、幼蟲發(fā)育進(jìn)度（進(jìn)入各蟲齡的數(shù)量）、產(chǎn)卵率等來(lái)評(píng)價(jià)其抗蟲性。間接測(cè)定九、林木抗逆育種途徑與策略（一）選擇育種2、抗旱性3、耐鹽性4、抗病性許多樹種的抗病性在種源和無(wú)性系之間存在很大差異。若要抗病選種取得成效，抗病性單株的選擇應(yīng)該在嚴(yán)重感染的林分中進(jìn)行。一般病害愈嚴(yán)重的林分，選種的效果愈好。5、抗蟲性與林木地理起源和家系有關(guān)系?？瓜x性的個(gè)體選擇應(yīng)該在嚴(yán)重感染的林分中進(jìn)行。一般病害愈嚴(yán)重的林分，選種的效果愈好。因此，抗蟲選種時(shí)盡可能多選一些，同時(shí)要從盡可能多的具有不同遺傳基礎(chǔ)的林分中去選擇?？瓜x性個(gè)體選擇（二）雜交育種1、抗寒性2、抗旱耐鹽性收集、測(cè)定抗旱或抗鹽親本材料，采用雜交育種手段，促進(jìn)有利基因的重組，是培育抗鹽新品種的有效途徑。選配組合一般用抗旱或抗鹽材料做母本、速生優(yōu)質(zhì)材料作父本，易于選出抗旱或抗鹽的后代。在干旱或鹽脅迫條件下，結(jié)合抗鹽形態(tài)特征、生長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行選擇。一般以生長(zhǎng)量為主要指標(biāo)，生理生化指標(biāo)的檢測(cè)可作為輔助篩選措施，以提高選擇效率。3、抗病性育種實(shí)踐證明，要想在一個(gè)樹種內(nèi)找到抗所有主要病害的無(wú)性系是極為困難的。因此，需要進(jìn)行種間雜交，以達(dá)到結(jié)合兩個(gè)或更多個(gè)樹種的抗病特點(diǎn)。4、抗蟲性樹木抗蟲雜交育種一般從生產(chǎn)上使用的良種中選擇適當(dāng)?shù)膫€(gè)體為親本，用具有抗性的品種或個(gè)體與之雜交，在雜種后代中選出經(jīng)濟(jì)性狀和抗性都優(yōu)良的家系或無(wú)性系為抗性品種。（三）耐鹽突變體的篩選主要是通過(guò)對(duì)固體培育的愈傷組織或液體懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞系進(jìn)行鹽或海水等選擇劑（NaCl）的脅迫培養(yǎng)，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生耐鹽突變體植株，進(jìn)而培育成耐鹽品種。十、林木抗逆性育種展望思考題抗寒性測(cè)定的主要方法和原理是什么？抗寒鍛煉與抗寒測(cè)定應(yīng)注意什么問(wèn)題？樹木抗病育種的主要途徑和采取的育種策略有哪些？第十章木材品質(zhì)遺傳改良一、木材的構(gòu)造1、宏觀構(gòu)造（1）三個(gè)切面（橫切面、徑切面、弦切面）的定義：見(jiàn)教材P174。（2）邊材、心材、熟材：見(jiàn)教材P174。（3）樹種分類（邊材與心材比例）心材樹種：樹種的邊材與心材區(qū)分明顯，如馬尾松、落葉松、刺槐、檫木、漆樹、板栗、香椿等。熟材樹種：樹種的邊材與心材區(qū)分不明顯，但含水量不同，心材水分較少，如冷杉、水青岡、山楊等。邊材樹種：樹種的邊材與心材顏色區(qū)分不大，含水量也相等，如樺木、榿木等。（4）其他定義生長(zhǎng)輪（見(jiàn)教材P174）；早材與晚材（見(jiàn)教材P174）。2、微觀構(gòu)造（1）針葉樹的管胞（見(jiàn)教材P174）；（2）闊葉樹材的纖維（見(jiàn)教材P175）；（3）木射線（見(jiàn)教材P175）。3、主要生長(zhǎng)缺陷生長(zhǎng)缺陷：指樹木生長(zhǎng)過(guò)程中形成的木材缺陷，是存在于活立木木材中的卻得到。主要包括以下幾部分：節(jié)子（見(jiàn)教材P176）；裂紋（見(jiàn)教材P177）；斜紋（見(jiàn)教材P177）；應(yīng)力木（見(jiàn)教材P177）；偽心材（見(jiàn)教材P177）；內(nèi)含邊材（見(jiàn)教材P177）；樹脂囊（見(jiàn)教材P177）；壓縮破壞（見(jiàn)教材P177）；4、主要改良性狀的測(cè)定方法一是將木材伐倒后取胸高圓盤進(jìn)行測(cè)試，取樣方法依據(jù)國(guó)家《木材物理力學(xué)試材采集方法》GB1927進(jìn)行；二是用生長(zhǎng)錐在胸高處取樹皮至髓心的無(wú)疵樣品進(jìn)行測(cè)試，可保留采樣植株。二、木材密度木材密度：木材重量與體積之比，是木材性質(zhì)中最重要的物理量（g/cm3或kg/cm3）。又稱木材容積重或容重。比重：指一定體積木材的重量和同體積純凈水重量的比重。木材密度的種類：生材密度、氣干密度、全材干密度及基本密度（見(jiàn)教材P178）。木材密度的特點(diǎn)：株間變異大、遺傳力較高、基因型與環(huán)境交互作用小。因此，通過(guò)選種，可望獲得較大的遺傳增益。1.影響木材密度的主要因子木材密度取決于：夏材（晚材）含量、細(xì)胞大小、細(xì)胞厚度2.木材密度