緒論林木育種學： 是以遺傳進化理論為指導，研究林木選育和良種繁育原理和技術的學科。林木遺傳改良：為達到提高和改良林木產量和品質之目的，采取控制林木遺傳特性的技術措施。它與林木育種學的涵義相近。 林木品種：指產品的數量和品質符合生產需要，能適應一定自然和栽培條件，特性明顯，性狀遺傳穩定，由人工選育的林木群體。重點在：產品要求、栽培范圍、遺傳相對一致的、人工選育、群體。林木良種：多指通過人工選育、性狀有一定程度改良的繁殖材料。而良種應是優于當地主栽品種的、新選的品種。林木育種的特點1.多數樹種達到性成熟和經濟成熟需要時間長，即育種周期長，同時，樹體大，占地多,試驗設計難度大。 2.樹木屬多年生植物，持續開花結實周期長，選育材料可長期繁殖利用，因而可開展后向選擇（backward selection）,提高選擇效果。 3.多數樹種分布地區廣，變異豐富，自然界尚存在著大量未被發現和利用的優良基因型，引種、選種潛力大，見效快。 4.多數樹種行異花授粉，自花授粉或近親繁殖會引起衰退，要采用異花授粉植物的育種方式。 5.不少樹種能無性繁殖，可進行無性系選育,有性與無性選育相結合，是有效的林木育種方式。 6.多數樹種生活周期長，栽培環境復雜多樣，選育和繁殖遺傳基礎廣泛的系列林木品種，或使用混合品種是適宜的。第一章遺傳資源（基因資源）：指以種為單位的群體內的全部遺傳物質，或種內基因組基因型變異的總和。 對于栽培植物又常稱為種質資源。育種資源：是遺傳資源的組成部分，指在選育優良品種工作中直接利用的繁殖材料，往往是根據品種選育目標調查、收集的資源。生物多樣性：指地球上數以百萬計的所有生物動物、植物和微生物及其所擁有的基因，以及生物與其生存環境構成的復雜的生態系統的總稱。生物多樣性是生命系統的基本特征。鄉土樹種：當一個樹種它在自然分布區內生長時稱為鄉土樹種。外來樹種：當一個樹種栽種到其自然分布區以外時，稱該樹種為栽培的外來樹種。引種：把一個樹種從原有分布范圍引入新的地區栽培稱為引種。馴化：外來樹種通過改變其遺傳性以適應新環境的過程或者將動植物從野生狀態改變為家養或栽培的過程稱為馴化。生態系統多樣性：是指生物圈內生境、生物群落和生態學過程的多樣化以及生態系統內生境差異和生態過程變化的多樣性。 物種多樣性：物種多樣性是指某一區域內物種的多樣化程度。基因庫：是指一個群體中所包含的基因總和遺傳多樣性：通常是指物種內不同群體(又稱種群或居群)間，或同一個群體內不同個體的遺傳變異。遺傳流失：因自然因素或人為作用，使物種或種群遺傳多樣性的減少現象。 遺傳資源的重要性1、農作物和果樹栽培育種的歷史證明，現有的品種都起源于野生植物。 即遺傳資源是創育新品種的物質基礎。 2、在集約經營和選育過程中，往往把注意力集中在少數經濟性狀上，從而使群體或個體的遺傳基礎變窄。3、隨著經濟條件的發展、工藝過程的改革、市場的變化，對林木新品種的要求也會發生改變。4、現今復雜而豐富的物種和遺傳資源是生物經歷6億多年自然演化中形成的，是生物適應繁雜、變化自然環境條件結果，是進化的結果。 5、搶救瀕臨毀滅的樹種，已迫在眉睫。引種前需考慮的因素 1.外來樹種在原產地的表現 2.原產地與引入地區的主要生態條件的相似程度 3.樹種歷史生態條件分析 4.樹種的適應能力和種內遺傳變異 5個層次的變異：1.種源（地理）變異 2.立地變異 3.林分變異 4.個體變異 5.個體內的變異引種中值得注意的幾個問題 1、引種結合良種選育 （1）要重視種源、家系和無性系選擇； （2）結合雜交育種，開展引種工作；（3）有條件的可與分子育種相結合。2、引種時注意引進配套技術3、加強對引種成功樹種的繁育 4、注重外來樹種基因資源保存 5、嚴防外來有害生物入侵 6、引種程序要堅持先試驗后推廣的原則，循序漸進，切忌急功近利 引種成功的標準 1、能適應當地環境條件。外來樹種在常規造林栽培技術條件下，不需要特殊的保護措施能正常生長發育，并無嚴重的病蟲害。 2、能生產上適用的繁殖方式，并能保持其優良性狀。3、保持其原有經濟性狀。4、無不良生態后果。外來樹種引入后，不會占據生境，排除鄉土樹種，并失去人為控制。第二章種源：一批種子或苗木等繁殖材料的原產地。產地：一批種子或苗木等繁殖材料的生產地點(區)。種源試驗：將不同種源的種植材料，在一定區域內按田間試驗要求進行對比試驗的過程。 種源選擇：通過種源試驗為某一用種地區選擇優良種源的過程。個體選擇：即選擇優良個體的過程。它分混合選擇與基因型選擇二種類型。芽變選擇：芽變是體細胞突變的結果，利用芽變，從中選擇出優良品種的過程即為芽變選種。人工選擇：是根據人們的需求，從混合群體中選擇符合需要的個體，或類型的選擇，是人類創造新品種的重要手段家系：親本通過有性繁殖所得到的全部子代連同親本統稱為家系。半同胞家系：指僅具有一個共同親本的家系子代總稱。全同胞家系：指具有共同雙親的家系子代總稱。 無性系：由同一植株通過營養繁殖所產生的群體，稱為一個無性系。對繁殖成無性系的最初植株，稱為無性系原株（ortet），無性繁殖出來的植株稱為無性系分株（ramet）。家系選擇：把家系作為一個單位，依據按家系平均值大小進行的選擇。 家系內選擇：根據家系內個體表型值距該家系平均表型值的離差大小選擇個體。 配合選擇：在優良家系中選擇優良單株過程。 前向選擇：從子代測定林中挑選優良家系內的優良個體作為下一代選育的親本，這種選擇方法無性系選擇：通過無性系對比試驗，評選出優良無性系的過程。為什么說選擇是品種改良的中心？分析：1、植物變異的層次分析和觀賞植物品種改良的現狀 2、引種與馴化 3、選擇育種4、雜交育種5、誘變育種與輻射育種6、倍數性育種(多倍體與單倍體育種) 7、生物技術育種(分子育種)影響選擇效果的主要因素 R=Sh2=iph2 (s為選擇差，i為選擇強度，P為標準差) 1、被選性狀的遺傳力 遺傳力是性狀的遺傳傳遞能力，但它的估值受環境影響，因此，選擇需要在一致的環境條件下進行(比較)。 2、被選群體的大小與變異程度（幅度） 3、選擇率的大小 4、選擇的方法-采用多性狀選擇不是單性狀獨立選擇。第三章種源、地理種源：是取得種子或繁殖材料的原產地產地 ：與種源混稱種源選擇：在種源試驗的基礎上，選擇優良的種源種源試驗 將地理起源不同的種子或其他繁殖材料，放到一起所做的栽培對比試驗地理變異:長期受不同環境條件的影響和基因交流的限制，群體間在各性狀上發生了遺傳分化的現象。 地理小種：因長期受不同環境條件的影響和基因交流的限制，發生了遺傳變異的群體。漸變群：種內的變異隨著地理經、緯度的改變而逐漸成梯度變異的群體。生態型：指因特定環境的選擇而形成的在某些性狀上具有明顯區別，并具有穩定遺傳特性的同一植物種內的不同類群優樹：是指在相同立地條件下的同齡林木中，生長、干形、材性、抗逆性等性狀特別優異的單株。精選樹:指經子代測定，證明具有遺傳上優良的優樹。 種源試驗的目的1、研究林木種群的遺傳變異與環境因子的關系，闡明種群的變異模式和重要經濟性狀的地理變異規律； 2、確定原產地（種源）或產地在一定地區的適應性和生產力，為造林區選擇高產、優質、穩定的種源；也為種子調撥區的區劃提供科學依據； 3、為林木基因資源的挖掘、保存，建立育種群體和種源種子園以及進一步的育種工作提供物質基礎地理變異的一般規律1.北南或冷暖變異趨勢 同一樹種的南方種源與北方種源相比，一般生長較快，春季發葉和抽梢條較晚，受晚霜危害較輕，秋季落葉較晚，結束生長較遲，對冬季極端低溫的抗性較差。 2.旱濕變異趨勢 濕潤地區種源與干旱地區相比，一般具有生長快、種子小、根系淺、枝葉綠的特征。 3.海拔高低的變異趨勢 一般低海拔生長高于高海拔種源， 同一地區或同一山多數種源差異小。 4.隨機的地理變異影響地理變異的因素1. 樹種分布區的大小與分布區的形狀 長形一圓形分布于之差異2. 樹種自然分布區內的環境因素多樣性3. 樹種分布區的不連續性 如呈島狀分布的黃山松4. 未知因素第四章雜交:不同基因型的個體間交配稱之雜交。自交：相同基因型個體間或同一個體內交配稱之自交。近交:遺傳型相近的個體間交配稱之近交。遠緣雜交：親緣關系遠的個體間雜交，一般指屬間、種間雜交。雜交育種：通過雜交，獲得雜種，經遺傳測定選出并繁育優良雜交種(品種)的過程。雜種優勢：指雜種在經濟性狀、抗逆性、適應性等性狀上超過其雙親的現象。花粉技術：花期調整1、不同地區的花期調整2、同一地區不同海拔高度間的調整3、人為方式調整4、花粉貯藏花粉的采集、處理及生活力測定1、采集的方法 2、花粉處理方法 3、花粉的貯藏 貯存的方法、貯藏過程中花粉生活力的變化規律等 4、花粉生活力的測定 直接法、間接法(發芽法、染色法)等雜交技術一、樹(植株)上雜交技術1、植株選擇與花朵選擇2、去雄3、套袋4、授粉5、管理與采收室內切枝雜交1、植株選擇與枝條選擇、采集2、水培與管理3、去雄、隔離與授粉4、水培與管理5、種實采收遠緣雜交一、遠緣雜交不親和性現象及其克服 1、主要表現二類:(1) 花粉在柱頭上不發芽(2) 能發芽但不能授精2、克服方法：(1) 選擇親本與正反交試驗(2) 混合花粉與多次重復授粉(3) 選用第一次開花的幼齡實生母本(4) 柱頭移栽與剪短法(5) 無性預接近法(6) 媒介法 (7) 化學藥劑處理法(8) 組織培養技術(9) 花粉輻射處理遠緣雜種不育性及其克服1. 雜種胚的離體培養-雜種胚拯救技術2. 雜種染色體加倍3. 回交法4. 人工輔助授粉與改善營養條件第五章種子園:采用優樹無性系或家系組成的，以生產優質種子為目的的林木種子生產專用林，它采用隔離方式以防止外源不良花粉傳入，采用集約經營方式經保證種子高產穩產和便于采集。種子園營建技術一、建園規模的確定1、種子園供種地區的需種量；2、該樹種、 經營方式下的單位面積產量。二、園址選擇1、氣候條件：以中心區偏北地區建園較理想。2、地形與土壤條件（土壤條件以中等水平的為佳）3、隔離條件：地理隔離條件4、交通條件三、種子園區劃與無性系（家系）配置1. 種子園作業大區的劃分與配置小區的劃分2. 小區無性系配置 以最大限度減少自交、近交，利于作業為原則。可以用隨機配置、順序錯位排列等方式配置。 一般花期相近的無性系配置于同一小區，每小區的親本數量應不低于2030個。3. 小區家系配置一般實生（苗）種子園都采用隨機配置，初級（一代）種子園常于優樹子代測定相結合。四、種子園營建（一）隔離帶建設 最好利用自然地形、非目的樹種隔離，否則要建隔離帶（因不同樹種花粉傳播特性決定帶寬）。 (二）種子園砧木定植 因不同樹種特性、是否疏伐、種子園種類而不同。大多數樹種的無性系種子園以4mX4m的株行距為多，實生種子園多與正常造林密度相一致，但在排列方式上要考慮利于疏伐(如團狀造林方式等)。 （三）嫁接或植苗 嫁接是針對無性系種子園而言的，植苗則是針對實生種子園的。不同樹種嫁接方法不一，要利于結實。種子園如何高產？1、建園親本的遺傳控制：結實性狀是遺傳控制的一個重要性狀，選擇高產無性系（親本）是高產、穩產最為關鍵的措施2、樹體管理：整形、修剪、去枯枝是高產的重要措施之一3、水肥管理根據不同的母樹生長期、結實期決定施肥種類與量，一般每年施肥2次為多4、中耕除草一般結合施肥進行中耕除草，同時采用套種綠肥的方法，綜合解決施肥、中耕與保水、保土等問題。5、輔助授粉在種子園前期采取人工輔助授粉是十分必要的，是提高產量與質量的關鍵6、病蟲害防治防治種實害蟲是種子園經營中最為重要的工作。要根據不害蟲的發生規律，提出并采取最為有效的措施。7、疏伐與改造適時疏伐是保證穩產的關鍵技術之一，不同樹種、不同初植密度采用不同的疏伐強度。 8.科學采種 采種工作不是技術性工作，但采種時如何保護母樹、幼果(花芽)，如何將果實采集干凈是關系到來年以及以后若干年種子產量的關鍵因素，在林木種子園管理中是十分重要的工作。第六章1.營養繁殖: 也稱無性繁殖，是指采集植株的部分器官、組織或細胞，在適當條件下使其再生為完整植株的過程。 2.無性系選育：是指從天然群體或人工選育的群體中，選擇優良個體，通過無性繁殖形成無性系，經無性系測定，選育出優良無性系并應用于生產的過程。 無性繁殖材料的退化與復壯 無性繁殖材料退化的原因無性繁殖材料退化一般不涉及基因混雜與基因劣變等遺傳因素，主要與成熟效應（cyclophysis）、位置效應(topophysis)以及病毒侵染等非遺傳因素有關。 1成熟效應：樹木的無性繁殖能力隨著樹齡增加而下降的現象稱為成熟效應。 2、位置效應：因樹冠不同部位的穗條對無性繁殖效果的影響稱為位置效應 3、病毒侵染：植物遭受病毒侵染后，會導致葉部產生病斑，葉片卷曲，根莖細胞增生，植株矮小畸變，生活力下降，甚至枯死。 無性繁殖材料退化的復壯無性繁殖材料復壯(rejuvenation)是指針對品種退化而采取的恢復并維持樹木幼齡狀態的措施。 1有性繁殖復壯 ：一般針葉樹種采穗圃大多連續采條35年，隨后用優良家系種子實生苗重新營建新的采穗圃，通過種子實現優良無性繁殖材料的復壯。 2、無性繁殖復壯 ：（1）根萌條或干基萌條法；（2）反復修剪法 ；（3）幼砧嫁接法；（4）連續扦插法；（5）組織培養法。 3、脫病毒復壯：（1）熱處理脫毒；（2）微莖尖培養脫毒熱處理；（3）莖尖培養與熱處理結合的脫毒；（4）珠心胚培養脫毒；（5）愈傷組織脫毒；（6）莖尖微體嫁接脫毒 采穗圃的優點：1. 采取穗條生產集約經營，可大幅度提高繁殖系數，保證穗條供應數量； 2. 采取幼化、復壯措施，可將成熟效應與位置效應的影響降到最低程度； 3. 采取修剪、施肥等措施，可保證穗條生長健壯、充實，粗細適中，提高繁殖成活率； 4. 采穗母樹集中管理，便于病蟲害防治以及穗條采集； 5. 采穗圃與苗圃距離近，可避免穗條長途運輸、保管，提高繁殖成活率。 第七章輻射育種的特點1.提高突變頻率、擴大突變譜2.能改變品種單一不良性狀3.增強抗逆性、改進品質4.縮短育種周期5.能克服遠緣雜交不親和性或不結實單倍體育種一、單倍體的概念 二、單倍體在育種上的意義 1.快速獲得異花授粉植物的自交系 2.作為誘變或輻射育種的材料 3.從雜種后代的花粉育成單倍體再加倍以克服雜種后代的分離、不孕等現象三、單倍體植株的獲得與選育1.花粉培養獲得單倍體2.未授精子房培養，從中篩選單倍體3.染色體的加倍4.單倍體植株與純合體植株的利用第八章分子育種：分子育種實質上是利用現代生物技術手段的一種植物育種新技術。它包括體細胞融合(雜交)、基因工程育種二個主要方法。狹義的分子育種(分子設計育種)多指基因工程育種。遺傳標記：是指可以穩定遺傳的、易于識別的特殊的遺傳多態性形式分子育種特點1. 育種的定向性2. 改良性狀的專一性3. 縮短育種周期 體細胞融合與雜交技術1.植物細胞培養體系的建立2.細胞原生質體培養技術與原生質體的獲得3.細胞融合與體細胞雜種的獲得4.雜種細胞的篩選與雜種無性系的獲得植物基因工程的步驟1. 目的基因的分離與克隆2. 載體的構建3. DNA的重組 4. 重組體克隆的篩選與鑒定 遺傳標記主要有：形態標記、細胞學標記、同工酶標記、分子標記 (1) RFLP標記(限制性片段長度多態性)(2) RAPD標記(隨機擴增多態性DNA)(3)AFLP標記(擴增片段長度多態性)(4) SSR標記(簡單重復序列)第九章樹木抗病育種 （一）