畜牧家禽網 來源:中國花卉園藝
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加入WTO給我國的花卉業帶來了機遇和挑戰,花卉工作者應該與時俱進,結合我國豐富的花卉資源,加速花卉新品種的選育,促進我國花卉業的發展,增強國際競爭力。總結國內外花卉新品種起源的途徑,主要有5種。
引種馴化途徑
在進行引種工作時,引進的品種栽培在不同于原產地的自然條件下,必然會發生變異,從變異中進行選種,可以獲得新品種。引進的種或品種如果性狀沒有達到期望,需要結合其他的技術措施馴化,或與選擇育種以及雜交結合進行定向選擇,也可以獲得新品種。
引種馴化是直接豐富品種和育種原始材料的捷徑,可以在最短時間里迅速而經濟地豐富花卉種類,具有所需時間短、見效快、節省人力物力等特點。例如加那利群島補血草 (Limonium perezii)野生時夏季開花,花梗脆弱,引進后通過對特殊個體進行繁育和定向選擇,迅速培育出花梗堅硬的冬季開花品種。
選擇育種途徑
選擇育種是花卉新品種起源的基本方法和主要內容,貫穿花卉新品種產生的全過程,園林中的重要花卉如鳳仙花、芍藥、山茶等的重瓣品種,都是在人工栽培或自然變異中通過選擇培育出來的。我國具有豐富的花卉資源,不管是栽培還是自然發生的變異都十分廣泛,需要我們善于觀察和發現,繼而培育出更多花卉新品種。
1.在人工栽培中產生新品種
人工栽培選育是新品種起源的重要途徑。布爾班克曾用連續選擇的方法把葉子邊緣不具皺折的“野 牛兒苗”培育成為顯著皺葉的新種;英國育種家坎德從改進栽培技術著手進行定向選擇,育成皺邊唐菖蒲。
1) 混合選擇:從原始群體中選出株型、花色、花型、抗性等方面性狀符合選種目標要求的單株,進行混合繁殖叫混合選擇。優點是簡單易行,能迅速從混雜的原始群體中分離出優良類型,獲得較多的種子及繁殖材料,便于及早推廣。
2) 單株選擇:將當選優良個體的種子分別收獲, 分別播種而為家系,根據家系的表現確定上年當選個體的優劣,并以此家系為單位進行選留和淘汰。花卉中的鳳仙、矢車菊、桂竹香、紫羅蘭、香豌豆、半支蓮、金盞花等都屬于自花授粉植物,長期的自交導致基因純合,遺傳性比較穩定,自交系后代分離較少,一般采用一次單株選擇或一次混選。對于異花授粉植物,如石竹、萬壽菊、矮牽牛、百日草、大麗花、百合、月季、福祿考等多采用多次混合選擇。
3) 利用無性繁殖手段進行栽培選育。如嫁接繁殖時,通過砧木接穗之間的相互影響產生變異,從中可以選育新的品種,如周師厚《洛陽牡丹記》記載,“二色紅,千葉紅花元豐中出于銀李園內,于接頭一本上,歧分為二色一深一淺,深者類間金,淺者類瑞云,始以為有兩接頭,詳細視之,實一本也”。
2.從自然變異中產生新品種
1) 草本花卉的實生變異。自然界中的草花通過播種進行自我繁衍所形成的實生苗群體中,通過人工有目的地單株選擇逐步培育成穩定遺傳的性狀,從而產生新品種。
2) 木本花卉的芽變。芽變是植物產生新變異的豐富源泉,既可以為雜交育種提供新的種質資源,又可以從中選出優良的變異通過無性繁殖保持,是選育新品種的一種簡易而又行之有效的手段。
我國早在宋代就有芽變選種的記載。牡丹品種“魏花”系樵者于壽安山中發現野生的變異植株,后經擴大繁殖得到該品種。1031年歐陽修《洛陽牡丹記》中記載了牡丹的芽變:“潛溪緋,千葉緋花,出于潛溪寺,本是紫花,忽于叢中特出緋者,不過一二朵,明年移在他枝,洛人謂之轉枝花,故其接頭難得”。
許多觀賞園藝植物,特別是長期無性繁殖的觀賞植物都有芽變產生的品種,如園林植物中的許多垂枝、龍游、金邊、銀心等類型都是通過芽變選得的。
有性雜交途徑
有性雜交是獲得花卉新品種的主要方法和有效途徑。此途徑最成功的例子首推雜種香水月季的育成。19世紀60年代以雜種長春月季(Rosa Hybrid Perpetual)與香水月季(Tea Rosa)雜交育成了雜種香水月季系(Rosa Hybrid Tea,H.T.)。 它綜合了多個親本的優點,具有長勢旺、花輪大、又能四季開花等特性。“牡丹醉酒”、“黃和平”、“國色天香”、“金背大紅”等都是雜種長春月季系的著名品種。早年法國學者用引進的黃牡丹與中國中原牡丹(Paeonia.suffruticosa)雜交,育出了一系列黃色牡丹新品種,后被稱為Lemoine系(P.×lemoinei)。這些品種具有黃牡丹純正的黃色,同時保留著中國中原牡丹高度重瓣、花頭下垂等特點。1870年法國人又將石竹(Dianthus chinensis)與香石竹雜交,培育出了四季開花香氣濃郁的現代香石竹。1900年孟德爾遺傳規律被重新發現以后,用人工雜交培育新品種的方法廣泛應用,并創造出大量觀賞植物的新類型和新品種。
1835年-1849年Von Carttner發現了雜種一代的優勢現象。通過雜交授粉可以把親本不同性狀的有利基因綜合到雜種個體上,使雜種個體不僅綜合雙親的優良性狀,而且在生長勢、抗逆性、生產力等方面超越雙親,從而獲得某些性狀都符合要求的新品種。1930年日本培育成矮牽牛雜種優勢一代,到20世紀70年代觀賞植物雜種優勢利用已較普遍,到80年代培育出具有雜種優勢的新品種有矮牽牛、瓜葉菊、萬壽菊、金魚草、天竺葵、霍香薊、秋海棠、蒲包花、仙客來、報春花、半支蓮、三色堇、百日菊、石竹、雞冠花、羽衣甘藍、紫羅蘭等,并已普遍栽培應用。
雜交途徑中當采用親緣關系較遠的不同種,甚至不同屬的植物為親本進行雜交時,叫遠緣雜交。遠緣雜交能在一定程度上打破物種之間的界限,促使不同物種之間基因交流,具有近緣雜交所不能獲得的優良特性,成為生物進化的重要因素之一,為創造新類型或改進現有品種開辟了新的途徑。如日本京都大學(1982)以原產中國的鳳仙花(Impatiens balsamina)、原產蘇丹的鳳仙花和分布在非洲、印度、印尼等地的鳳仙花屬20個種進行種間雜交,培育出許多株型、花色等不同的新品種。
我國在1990年利用中國野生薔薇與現代月季雜交獲得了具有良好耐寒性、抗逆性的刺玫月季品種群。北京林業大學自1982年起連續用杏、山桃與梅雜交,獲得了一批種間抗寒性很強的雜種。采用遠緣雜交法,新疆選育出能在-32℃溫度下自然露地越冬,一年3季開花的月季新品系。
人為誘變途徑
利用物理、化學等因素誘導植物遺傳性發生變異,然后結合目標加以選擇,也可以培育出新的物種或品種。通過人工誘變可以有效地改良品種的個別性狀,縮短育種年限,促進遠緣雜交成功,并有可能出現自然界中罕見的新類型。如Latap (1980)通過誘變獲得了攀援型的月季; 四川核能研究所利用γ射線處理菊花的插條,選出了每年兩次開花的菊花新品種——輻橙早;荷蘭和德國育成了能在低于2℃-4℃條件下開花的抗寒花卉品種。荷蘭的Broertjes在1975年-1979年間,用X射線重復照射菊花,選出了幾百個花色突變的菊花品種。若采用普通的芽變法育種,則需要幾十年之久。
1. 物理誘變
物理誘變有溫度激變(溫度的異常變化)、機械創傷(人工嫁接、反復切傷植物組織、摘心等)、電離輻射(X射線、γ射線等)等方式,主要是輻射誘變。
W.E.Domol (1923)曾將二倍體風信子(Hyacinthus)的鱗莖用低溫處理得到三倍體新品種, Winker,H.等人曾用切傷與嫁接的方法在茄科植物中獲得多倍體新品種。
1936年,德莫爾(W.E.Demol)用X射線處理郁金香,經過10多年時間育成了“法臘迪”突變品種。20世紀50年代用輻射育種育成的有百合、蔥蓮、香石竹、唐菖蒲、菊花、杜鵑、仙客來等。20世紀60年代育成的有大麗菊13個品種,還有菊花、好望角苣苔、扶桑、薔薇、杜鵑、香石竹等,共計40個突變品種。20世紀70年代,由于輻射技術改進,活體不定芽技術、離體培養技術的發展和應用,輻射誘變品種激增至196個,1980年達到238個。據聯合國糧農組織和國際原子能機構的統計,1977年-1980年全世界輻射成功的植物215種,其中花卉128個種,占59.5%。截至1988年12月,全球已育成了30種觀賞植物的突變品種379個,其中以菊花最多(162個),其他依次為大麗菊、月季、秋海棠、六出花、香石竹、杜鵑花等。
2. 化學誘變
化學誘變主要是利用秋水仙素誘導多倍體的產生,從而產生新品種。多倍體花卉新品種往往具有粗壯、葉大、花器官增大、更加嬌艷等特征,增加花卉的觀賞價值和商業價值。這在百合、萱草、馬蹄蓮、報春花等眾多花卉上均獲成功。
生物工程途徑
生物高新技術的發展,為花卉新品種的起源提供了新觀念、新方法和新手段,對促進世界花卉新品種的增加,品質的提高以及花卉產業化的發展均起到重要的促進作用。
1. 細胞工程
主要是原生質體培養和體細胞雜交,用于遠緣雜交的不親和性或創造異質的雜種細胞,以求培育融合雙親優秀品質的新品種。
自從Cocking第一次用酶解法大量分離出原生質體以來 ,已建立了從材料選擇→預處理→脫壁→原生質體分離→原生質體培養→愈傷組織和植株再生的一整套技術,共有100多種植物的原生質體再生植株獲得成功。在觀賞植物上,矮牽牛、柑橘、懸鈴木、補血草、郁金香等都獲得了成功。如1972年 ,美國科技人員從一種耐旱的、高山生長的矮牽牛中 ,分離出染色體,用微型注射器注入栽培種矮牽牛的原生質體中,然后經過細胞篩選,培育誘變植株。
體細胞雜交育種也是培育花卉新品種的重要途徑。體細胞雜交又稱細胞融合或擬性細胞雜交。它是通過體細胞融合的方法產生雜種細胞,進而把這些雜種細胞人工培養成雜種植株,并選育成新品種的方法。如Matthews(1991年)采用黃刺玫的雜交種進行原生質體培養,獲得再生植株。
2. 組織培養
在植物離體培養中也可以產生新品種,如花藥培養與單倍體育種。在亞洲百合雜種系“黃康奈狄克”的花粉培養中,17.6%的中、晚期單核小孢子產生了愈傷組織,其中5/11后期成為單倍體新品種。
3. 基因工程
基因工程是在分子水平上,用人工方法提取或合成基因,在體外切割,通過與載體的重組,用DNA直接導入法或根癌農桿菌轉化法等把基因轉入受體細胞,使外源DNA在受體細胞中進行復制和表達,按人們的需要生產出穩定遺傳的新品種。基因工程為育種提供了快捷的途徑,越來越受到人們的重視。
20世紀80年代以來,基因工程技術應用到高等生物的物種改良和新品種的培育上。其中在花卉上已有一些成功的例子。如1995年Handa等導入Rol基因而產生的葉皺、花冠呈杯形的高原龍膽新品種;1997年首次出現在澳大利亞花店中的淡花康乃馨;美國保爾園藝公司為園藝愛好者開發的一種帶香味的天竺葵等。應用此技術還可創造一些具有特異性狀的花卉新品種,如日本用螢火蟲產生螢火素酶的基因,注入無菌狀態草原龍膽的葉細胞膜,可使草原龍膽的葉子發出青白色的光。
花卉新品種起源的途徑不是單一的,大部分花卉的新品種都是通過多種途徑綜合培育而來的。我國被譽為“世界園林之母”,種質資源十分豐富。隨著分子遺傳學、分子生物學等基礎研究的進展和基因轉化技術、植物再生方法的不斷完善,新方法、新手段的采用, 培育藍色的月季、發光植物、紫色的郁金香、黃色的仙客來、紅色的球根鳶尾都不再是夢想。高新技術和特有資源相結合、現代生物技術與常規方法相結合,必將加速花卉新品種的選育和促進我國花卉業的發展。
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