林木育种学无性繁殖课件.ppt

无性繁殖,思考题,第七章林木杂交育种,1、远缘杂交的杂种优势概念2、简述显性假说3、简述亲本选配的原则。4、试述杂交技术包括哪些内容。,第八章无性繁殖,五、无性繁殖材料退化与复壮六、采穗圃营建与管理七、林木无性系选育,主要内容,What?,Why?,How?,一、无性繁殖的有关概念,二、无性繁殖的优势,四、无性繁殖技术概述,Who , When, Where?,三、无性繁殖在林木育种中的应用,一、无性繁殖的有关概念,1、无性繁殖（vegetative propagation）,树木无性繁殖，也称营养繁殖，是指采集树木的部分器官、组织或细胞，在适当条件下使其再生完整植株的过程。,基于细胞全能性的理论，植株上任何具有分生能力的细胞、组织或器官，在一定条件下均可以发育成为独立的完整植株。,细胞全能性(cell totipotent)是指植物体细胞有再生完整植株的潜在全能性。,一、无性繁殖的有关概念,1、无性繁殖（vegetative propagation）2、无性系(clone),无性系(clone)是从一个单株通过无性繁殖产生的后代群体称为无性繁殖系或简称为无性系。 无性系是从某一个原始母株(ortets)通过无性繁殖所产生的无数分株(ramets)的总称。,因为它们都具有与母本相同的基因型，所以能够保持原始亲本的性状和特性，表现出无性繁殖下的遗传稳定性。,一、无性繁殖的有关概念,1、无性繁殖（vegetative propagation）2、无性系(clone),无性系(clone)是从一个单株通过无性繁殖产生的后代群体称为无性繁殖系或简称为无性系。,家系(family)是同一植株(或无性系)的自由授粉子代或双亲控制授粉产生的子代总和。前者称半同胞家系，后者称为全同胞家系。,一、无性繁殖的有关概念,1、无性繁殖（vegetative propagation）2、无性系(clone),1997年世界生物技术领域发生一件最为轰动的事件，英国卢斯林研究所利维尔穆特用羊的体细胞移植技术，成功地培养出雌性小羊羔“多莉”，由于“多莉”的基因构成完全同于提供体细胞的母羊，证实了哺乳类动物也能够进行无性繁殖。,一、无性繁殖的有关概念,1、无性繁殖（vegetative propagation）2、无性系(clone),多莉以后，美国又复制出人类的近亲-两只猴子。,在此之前，台湾已用胚胎细胞复制出了目前最长寿且能繁殖的克隆猪。,一、无性繁殖的有关概念,1、无性繁殖（vegetative propagation）2、无性系(clone),“克隆”是由英文“clone”音译过来的，它是一个被广泛应用于生物学不同领域的“群体”概念，既可作名词，又可作动词。 克隆是指由基因组成这；完全相同的2个成员或更多的生命个体组成的群体； 克隆表示一个过程，指一个或少数细菌繁殖成一群细菌。,一、无性繁殖的有关概念,1、无性繁殖（vegetative propagation）2、无性系(clone)3、无性系选育（selection of clone）,无性系选育（selection of clone）是指从天然群体或人工杂交、诱变群体中，选择优良个体，通过无性繁殖成无性系，经无性系测定，选育出优良无性系并应用于生产的过程。,二、无性繁殖的优势,1、综合利用加性与非加性遗传效应，遗传增益较高。,在遗传学上，遗传效应可剖分为加性效应、显性效应和上位效应。 在无性系繁殖条件下，原株的遗传组成与其分株是完全相同。分株不仅继承了原株的加性效应，而且还继承了显性效应和上位效应。 在有性繁殖条件下，由于基因的分离与重组，子代只能继承亲本的加性效应，不能继承显性效应和上位效应。 因此，在同一改良世代内，优良无性系的遗传增益理应高于家系。,二、无性繁殖的优势,1、综合利用加性与非加性遗传效应，遗传增益较高。2、无性系性状整齐一致，便于集约化栽培和管理。,树木种子繁殖不可避免地产生遗传分化，家系个体生长表现出差异。 而同一无性系具有相同的基因型，表型相对一致。 由于无性系林分的林相整齐，木材品质一致，因而便于集约化栽培和管理，能够达到工业用材林定向培育的目标。,二、无性繁殖的优势,1、综合利用加性与非加性遗传效应，遗传增益较高。2、无性系性状整齐一致，便于集约化栽培和管理。3、无性系选育的改良周期比较短。,无性系良种选育程序包括选优、无性系测定、建立采穗圃等环节发，不必等待开花结实，即使是人工创造变异，也可以根据早晚期相关选择而提前利用，具有见效快的特点。,三、无性繁殖在林木育种中的应用,从20世纪60年代起，木浆造纸等森林工业对木材的需要剧增，资源及成本的压力迫使各国从采伐天然林转向培育人工林。 经过40多年的实践，其中无性系造林在人工林生产中的作用愈加突出。 目前，世界上约有杨树人工林280万hm2，几乎全部采用经过不同程度遗传改良的无性系造林，增产达150%以上。,三、无性繁殖在林木育种中的应用,巴西桉树占人工林总面积的52%，达364万hm2，主要用巨桉和杂种桉优良无性系造林，与一般实生起源的桉树林分相比，7年生无性系人工林木材增产112%。,三、无性繁殖在林木育种中的应用,尽管针叶树种无性繁殖比较困难，但如杉木、水杉、欧洲云杉、辐射松、落叶松等树种解决了规模化扦插繁殖技术，已进入无性系造林阶段。 新西兰156万的辐射松人工林的造林用苗，约20%来自于优良家系的扦插苗，遗传增益超过30%。,杉木,欧洲云杉,辐射松,四、无性繁殖技术的概述,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),四、无性繁殖技术的概述,无性繁殖包括扦插、嫁接、根蘖、埋条和组织培养等方法。,四、无性繁殖技术的概述,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),四、无性繁殖技术的概述,无性繁殖包括扦插、嫁接、根蘖、埋条和组织培养等方法。,四、无性繁殖技术的概述,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),四、无性繁殖技术的概述,无性繁殖包括扦插、嫁接、根蘖、埋条和组织培养等方法。,四、无性繁殖技术的概述,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),扦插繁殖cuttage propagation 是利用植物器官的再生机能，由原株上切取一定大小的茎、枝条、叶根等材料插入基质中，在适宜的外部环境条件下，通过自身遗传以及生理机能调节，再次形成完整植株的繁殖方法。,1.1 扦插繁殖概念,四、无性繁殖技术的概述,河北丰宁县林管局实验苗圃等对华北落叶松37株优树作了扦插实验，各优树的平均生根率变动于066.3%之间，其中大于50%的有5个；30%49%的有13个；10%29%的有10个；小于10%的为8个。,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),1.2 影响树木生根率的主要因素,四、无性繁殖技术的概述,（1）不同无性系的差异,（2）不同树龄的差异,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),1.2 影响树木生根率的主要因素,四、无性繁殖技术的概述,（3）枝条类别对生根的影响,表8-1 柳杉徒长枝和萌发枝生根比较,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),1.2 影响树木生根率的主要因素,四、无性繁殖技术的概述,水曲柳扦插繁殖,水曲柳扦插生根情况 1年生枝条的生根率（IBA 100ppm,1hr)达到88%。 2年生嫩枝生根率（IBA 200ppm, 2hr) 达到38%。 3年以上的插条生根率较低，最高也仅有6.7。,水曲柳扦插生根情况,（4）采条季节对生根的影响 从很多试验中可观察到采条季节对生根的影响。 最适宜的取材时间因树种和条件而异。一般认为，早春，恰好在芽萌动生长前采条，或在枝条伸长，刚开始木质化时采条为宜。,1. 扦插繁殖(cuttage propagation),四、无性繁殖技术的概述,1.2 影响树木生根率的主要因素,为促进插穗生根，取插穗时除考虑上述因素外，主要采取的措施如下： (1)插壤要通气保湿 插穗生根状况与插壤有密切关系。插壤的物理性质很重要，它既要保持一定的水分，能进行一定的气体交换，但又不能滞水。 (2)保持适宜的插床温度和湿度 维持插壤较高的温度（一般认为20-25较适宜），而使插床气温稍低(15-20)；同时使空气相对湿度保持在80%-100之间，这是保证插条生根的重要因素。 (3）用植物生长素处理插穗 用适当浓度的生长素处理插穗，可以促进生根，缩短生根时间，提高根的质量。常用的生长素有吲哚丁酸(IBA), 吲哚乙酸(IAA)和萘乙酸(NAA)。,落叶松木质化扦插,落叶松半木质化扦插,杉木无性系扦插育苗2年生 平均高 35cm,杂种松扦插生根情况,云杉扦插育苗,通过合理的激素处理，控制湿度、温度、建立大棚或大田插床等措施，使难生根树种的无性扦插繁殖成活率大幅度提高，落叶松、杉木、马尾松、国外松、云杉等针叶树种的扦插成活率达75-95。,白桦扦插试验,四、无性繁殖技术的概述,1、扦插繁殖(cuttage propagation) 2、嫁接繁殖( grafting propagation),嫁接是将一个植株的芽或枝条与另一植株的茎段或带根系植株适当部位的形成层相互结合，愈合生长在一起并发育成一新植株的方法。 其中前者称为接穗（scion），后者称为砧木（rootstock）。,常用嫁接方法 嫁接方法可因接穗取材不同，分为芽接、枝接等； 按取材时间不同，分为冬枝接、嫩枝接； 按嫁接方式不同，分劈接、髓心形成层对接法等。,髓心形成层对接法嫁接,湿地松针叶束嫁接过程 （图8-3）,1.单针叶束接穗 2.接穗插入砧木 3.塑料袋绑扎 4.接穗保湿5.截顶促萌 6.抽梢 7.当年生嫁接株,五、无性繁殖材料退化与复壮,在林木无性繁殖过程中，经常会遇到同一无性系造林在生长表现等方面不完全一致的现象，如表现出树势衰退、提前开花结实、苗期斜向生长或无顶端优势、形态畸变、抗逆性降低等。 品种原有优良种性削弱的这种现象被称为品种退化。,五、无性繁殖材料退化与复壮,1. 无性繁殖材料退化原因,成熟效应 树木的无性繁殖能力随着树龄增加而下降的现象称为成熟效应。 树木同所有生物一样，从一粒种子萌发开始，随着个体发育，在不同时期会表现出一定的生理、形态特征。,成熟效应与位置效应,五、无性繁殖材料退化与复壮,1. 无性繁殖材料退化原因,成熟效应 以树木开花结实为界限，由加速生长而进入平缓生长阶段，标志树木结束幼年期而步入成熟期，经过一段稳定的生长时期，进入生长衰退阶段，直至死亡； 从形态上看，随着树龄的增加，侧枝增多、分枝角增大、节间变短、树皮变粗增厚、叶形变小等； 从遗传与生理代谢方面看，分生组织活力降低，内部生长素含量减少，而生长抑制物质逐渐增多，相应导致植株生活力下降、器官再生能力等。 一般而言，采穗母树年龄越大，生根率越低。,成熟效应与位置效应,五、无性繁殖材料退化与复壮,1. 无性繁殖材料退化原因,位置效应 树木的无性繁殖能力随着树龄增加而下降的现象称为成熟效应。,成熟效应与位置效应,用侧枝扦插或嫁接繁殖，插穗或接穗会出现而斜向生长，顶端优势减弱，提早开花结实等现象。 这种因树冠不同部位的穗条对无性繁殖效果的影响称为位置效应。 由于繁殖材料都是从一定年龄、一定部位上采集的，因此成熟效应与位置效应总是相伴发生的，在树木无性繁殖中表现为综合效应。,五、无性繁殖材料退化与复壮,1. 无性繁殖材料退化原因,病毒是一类没有细胞结构，但有遗传、复制等生命特征的寄生物。 一个完整的病毒粒子由核酸和蛋白质外壳组成。病毒只能在一定种类的活细胞中增殖，利用寄生细胞进行复制，并通过其核酸转移至其他寄生细胞。植物遭受病毒积累。 因此，随着无性繁殖代数的增加，危害程度加剧。由于病毒的复制增殖与植物的正常代谢密切相关，采用病毒抑制剂会造成严重药害，不能像对待细菌和真菌病害那样杀菌剂防治。病毒病害与细菌和真菌病害不同，病毒不能通过化学药剂进行防治，给农林生产带来重大的损失。,病毒侵染,五、无性繁殖材料退化与复壮,无性繁殖材料退化原因无性繁殖复壮及方法,无性繁殖复壮是指针对品种退化而采取的恢复并维持树木幼龄状态的措施。 由于引起树木无性繁殖材料退化机制不同，因此所采取的复壮措施也不同。 对于与老化相关的成熟与位置效应而引起的退化，可直接通过种子更新复壮；或利用树木的幼态组织区域复壮； 而对于病毒引起的无性繁殖材料退化，可利用病毒复制与传递的弱点进行脱毒复壮等。,(1)反复修剪法 通过反复修剪并矮化树干，使树干维持年青阶段的生理状况。利用不定枝作插穗，可提高生根率，改善生长状况，日本柳杉采穗圃采用这种方法，新西兰辐射松扦插繁殖也利用这一方法，都取得了较好效果。 (2)根萌条法 树木的各个部位均处于个体发育的不同阶段，树干基都属年青阶段，愈往上部，发育阶段愈老。根萌条的个体发育阶段年青，生根能力强，这是生产中早已熟知的。,五、无性繁殖材料退化与复壮,无性繁殖材料退化原因无性繁殖复壮及方法,（3）嫁接或插穗复壮法 通过把老龄接穗嫁接到幼龄砧木（如欧洲云杉、红杉）或从少数老龄长根插条上再取插穗（如欧洲云杉）都有提高生根的作用。如瑞典对6株80-120年生欧洲云杉作扦插试验，生根率很低，平均约6%，不同无性系变动于0-10之间；从这少数成活的插条上再采取插穗扦插，生根率不断提高，第二轮扦插时生根率约为25；到第三轮时已达80%以上，但根系发育状况没有改善。 （4）组织培养 再生植株是经脱分化形成的植株，解除了个体发育的历史，发育阶段年青，从这类植株上取材，应生根容易。,采穗圃是提供林木良种优质无性繁殖材料的圃地，是实现无性繁殖材料规模生产的环节。 采穗树主要有四种类型，即高干圆柱形、低干平头形、杯形和自然形。,六、采穗圃的营建与管理,1 高干圆柱形 圆柱形采穗树可高达78m，但过高，采条管理不便。一般树高为2-3m,定植2年内，充分施肥，促进树体生长。此后，进行整形修剪，其过程如图。 在2-3年时把生长充实的侧枝从离树干10cm左右处剪断，以促进萌发条发生。这一过程也可分2年完成。以后每年按同样方式处理。 在4-5年生时。从主干高2-3m处截断。这时在树干侧枝修剪处可以发生大量萌芽条，对其中粗壮的萌条2-3枝，可选留培养，以供来年采用。,高、中柱式,2 低干平头形 定植1-2年后，在离地30-40cm处截干。如苗较小，截干部位可略低。 如主干梢端长出徒长枝，应在离地30-40cm处剪掉，以期树冠表层形成的枝瘤等高，将来能从同一平面长出匀称的萌芽条，同时剪除膛内枝、重叠枝，以促进骨干枝粗壮生长。 每公顷定植5000株。 5年后疏伐一半，15年后再伐去一半。 定植10年后每株采条30-50根，每公顷可采条约10万根。 从单位面积产量考虑，高干圆柱形有利，但低干平头形长出的穗条直立性好，当年生长量大。,3 低干杯形 定植1-2年后，在主干离地面20cm处截干，选留粗壮分布均匀的枝条5-6根，培养成骨干枝，然后在离地面40cm处截梢。每年采条时结合修剪，使树体保持预定高度。这种树形，徒长枝萌发力弱，生产的种条也较整齐。,采穗圃多设置在土壤、气候条件适于该树种生长，冬季无寒风侵袭、日照也不过强的地段。为便于操作和管理，常设置在平地和缓坡地，且交通方便的地方。 各树种采穗圃都要建立技术档案，内容主要包括基本情况，区划图，繁殖材料（优树、无性系等）名录、来源、性状，种条产量和品质的变化情况、采取的经营管理措施等等。,红松采穗圃,六、采穗圃的营建与管理,无性系选育的一般程序,野外试验,表型选择,无性繁殖,无性系种子园,实生种子园,人工授粉或杂交,杂种实生苗测定和选择,无性繁殖无性系测定,子代测定家系选择,形成无性系,无性系造林,七、无性系选育,林,种,木,育,学,座,讲,问题,思考题,第八章无性繁殖,1、无性系、成熟效应和位置效应、采穗圃的概念2、为什么说无性系选育是属于高层次利用变异的一种形式？3、如何提高林木扦插生根率？,Thank you!,