林木育种学：第九章-林木抗逆性育种-第十章-木材品质遗传改良课件.ppt

第9-10章 树木抗性育种与木材品质遗传改良 （第十一讲）（第十一讲）主要内容n林木抗逆性育种n林木品质遗传改良第九章 抗逆性育种n抗逆性（stress resistance）：林木对各种：林木对各种胁迫（或称逆境）因子的抗御能力。胁迫（或称逆境）因子的抗御能力。n抗逆性育种：充分利用林木抗逆性的遗传充分利用林木抗逆性的遗传变异，通过一定的育种途径，选育出对某变异，通过一定的育种途径，选育出对某种不良环境具有抗逆性或耐性的群体和个种不良环境具有抗逆性或耐性的群体和个体，应用于生产，这一过程可称为抗逆性体，应用于生产，这一过程可称为抗逆性育种。育种。一、抗逆性育种的基本意义与方法2、逆境的种类3、抗逆性育种的方法二、抗旱性育种n树木是多年生植物，具有生树木是多年生植物，具有生命周期和年周期两个生长发命周期和年周期两个生长发育周期，育周期，对干旱的抵抗能力对干旱的抵抗能力主要通过忍耐干旱和提高水主要通过忍耐干旱和提高水分利用效率来实现。分利用效率来实现。1、抗旱性的含义逃避干旱n生长在干燥地区的一年生植物，生长在干燥地区的一年生植物，雨雨季来临时种子即发芽、生长，在数季来临时种子即发芽、生长，在数星期内开花、结果，在干季来临前星期内开花、结果，在干季来临前种子已成熟，而以种子度过干季，种子已成熟，而以种子度过干季，逃避旱季的危害。逃避旱季的危害。n短命植物！2、抗旱性的鉴定与选育三、抗寒性育种n低温对植物的伤害可分为低温对植物的伤害可分为冷害和冻害冷害和冻害两类。两类。n冷害：指植物在生长季节，受到指植物在生长季节，受到0以上低以上低温的损害。温的损害。n冻害：植物受到冰点以下的低温胁迫，发生植物受到冰点以下的低温胁迫，发生组织结冰而造成的伤害。组织结冰而造成的伤害。1、抗寒性的含义2、植物抗冻的方式n回避细胞内结冰；回避细胞内结冰；n避免脱水胁变；避免脱水胁变；n忍耐细胞脱水胁变。忍耐细胞脱水胁变。植物避免细胞内结冰的适应机制n提高细胞液浓度，降低冰点；提高细胞液浓度，降低冰点；n使细胞内的水流到细胞外结冰；使细胞内的水流到细胞外结冰；n细胞液过冷却；细胞液过冷却；n水的玻璃态化。水的玻璃态化。3、抗寒锻炼或寒冷驯化n一是低温与短日照。低温是主要诱导条件，低温是主要诱导条件，锻炼的温度越低，抗寒效应越高；缺光，植锻炼的温度越低，抗寒效应越高；缺光，植物不能得到抗寒锻炼。物不能得到抗寒锻炼。n二是植物生理活动强度。生长越旺盛，抗寒生长越旺盛，抗寒力越弱；降低生长活动是提高抗寒性的前提力越弱；降低生长活动是提高抗寒性的前提条件。条件。4、抗寒性的鉴定和鉴定指标四、耐湿性育种1、耐湿性的含义n气象原因造成的：生育期间，雨量过多或过生育期间，雨量过多或过于集中；于集中；n非气象原因造成的：作物布局不当。作物布局不当。耐湿性n是指在土壤渍水条件下，作物根部受到缺氧是指在土壤渍水条件下，作物根部受到缺氧和其他因素胁迫而具有减免受害的能力。和其他因素胁迫而具有减免受害的能力。2、耐湿性的鉴定和选育鉴定方法二五、耐盐性育种n土壤中盐碱过多时，就会危害植物的正常生长，称为盐害。n盐碱对植物可造成两种危害：一是毒害作用一是毒害作用，当植物吸收进较多的钠离子或氯离子时，就会改变细胞膜的结构和功能。二是提高了土二是提高了土壤的渗透压，壤的渗透压，给植物根系的吸收作用造成了阻力，使植物吸水发生困难。1、耐盐性含义2、植物的抗盐类型n泌盐性植物：能把吸收进去能把吸收进去的多余的盐，通过茎，叶，的多余的盐，通过茎，叶，表面密布的盐腺排出来，再表面密布的盐腺排出来，再被风吹雨淋的洗掉。如柽柳。被风吹雨淋的洗掉。如柽柳。稀盐植物n生长快、吸水多，能把吸进体内的盐分稀释。生长快、吸水多，能把吸进体内的盐分稀释。如如碱蓬属植物碱蓬属植物。聚盐植物n原生质耐受盐分能力特别强，他们细胞浓度特别高，原生质耐受盐分能力特别强，他们细胞浓度特别高，能吸收高浓度土壤溶液的水分，如能吸收高浓度土壤溶液的水分，如盐角草盐角草。拒盐植物n细胞的原生质对养分的透性很细胞的原生质对养分的透性很小，并在小，并在液泡内积累有机酸、液泡内积累有机酸、可溶性糖和其他物质，渗透压可溶性糖和其他物质，渗透压较高，较高，能从外界吸水，如长冰能从外界吸水，如长冰草。草。3、植物的耐盐方式n渗透调节；渗透调节；n离子区域化；离子区域化；n改变代谢类型；改变代谢类型；n维护膜系统的完整性。维护膜系统的完整性。4、耐盐性的鉴定技术与指标六、抗病性育种n造成植物病害的病原物主要有真菌、细菌、病毒、类病毒等。1、病原物侵染途径及致病手段n病毒一般通过机械损伤、昆虫介导进入寄主病毒一般通过机械损伤、昆虫介导进入寄主细胞，经胞间连丝进入周围细胞，再经过维细胞，经胞间连丝进入周围细胞，再经过维管束运往寄主全身。管束运往寄主全身。n细菌一般经过伤口、气孔、皮孔等进入寄主细菌一般经过伤口、气孔、皮孔等进入寄主细胞间隙和导管细胞间隙和导管。2、抗病机制n植物的抗病性：指植物与病原物相互关系中，寄指植物与病原物相互关系中，寄主植物抵抗病原物侵染的性能。它除了受遗传性主植物抵抗病原物侵染的性能。它除了受遗传性质制约外，还受环境和病原物的致病性影响，因质制约外，还受环境和病原物的致病性影响，因此是一个综合性状的总称。此是一个综合性状的总称。3、树木抗病性分类（遗传方式）n单基因抗病性：控制抗病性的基因只有一个，有显控制抗病性的基因只有一个，有显性与隐性之分；大量研究证明，寄主植物对许多病性与隐性之分；大量研究证明，寄主植物对许多病害存在着单基因控制的遗传。害存在着单基因控制的遗传。n寡基因抗病性：由少数基因控制的抗病性，其作用由少数基因控制的抗病性，其作用方式分为基因独立遗传、复等位基因和基因连锁遗方式分为基因独立遗传、复等位基因和基因连锁遗传；传；树木抗病性分类（遗传方式）n多基因抗病性：由众多微效基因控制的抗病性。由众多微效基因控制的抗病性。七、抗虫性育种n林木的抗虫性：是树木与昆虫树木与昆虫协同进化过程中形成的一种可协同进化过程中形成的一种可以遗传的特性，它使树木不受以遗传的特性，它使树木不受虫害或受害较轻。虫害或受害较轻。1、林木对虫害的防卫反应n原生防卫：指林木在进化过程中形成的组织结构或产指林木在进化过程中形成的组织结构或产生毒它性化学性质，包括机械阻止、使昆虫中毒或干生毒它性化学性质，包括机械阻止、使昆虫中毒或干扰昆虫生长发育及生殖等；扰昆虫生长发育及生殖等；n诱发防卫：是指在昆虫侵害后，林木在非固有的理化是指在昆虫侵害后，林木在非固有的理化因子刺激下所做出的组织和化学反应，包括分泌毒它因子刺激下所做出的组织和化学反应，包括分泌毒它性化合物、坏死反应和减少对入侵者所必需的营养物性化合物、坏死反应和减少对入侵者所必需的营养物质的供给等。质的供给等。2、植物对昆虫的化学防御类型n产生能引起昆虫忌避或抑制其取食的物质产生能引起昆虫忌避或抑制其取食的物质，使，使觅食昆虫避开、离去或阻碍取食中的昆虫取食；觅食昆虫避开、离去或阻碍取食中的昆虫取食；n产生阻碍昆虫产生阻碍昆虫对食物消化和利用对食物消化和利用的化学因素；的化学因素；n植物植物改变昆虫所需营养成分的食量和比例改变昆虫所需营养成分的食量和比例，使，使不利于昆虫的生长、发育和繁殖。不利于昆虫的生长、发育和繁殖。八、抗逆性测定方法1、抗旱、寒、盐碱能力的测定（3）室内模拟胁迫测定法（4）生理生化测定法2、抗病性测定n一般一般以病圃测定为主，但温室特别是人工气候室只要只要模拟得当，可以避免异常条件的干扰，有其优点。模拟得当，可以避免异常条件的干扰，有其优点。n不过，温室测定不过，温室测定不能测定其避病与耐病性，一般只能测定其一代侵染，不能充分表现出群体（抗流行）的抗病性。n如果已知要测定的抗病性是以如果已知要测定的抗病性是以组织、细胞、分子水平机制为主，而不是株形、全株功能的抗病性，则可采而不是株形、全株功能的抗病性，则可采取植株的枝条或叶片等进行离体水培，进行人工接种。取植株的枝条或叶片等进行离体水培，进行人工接种。抗病性测定的指标n发病率：指包括叶、果、梢，乃至整株的发病指包括叶、果、梢，乃至整株的发病率。系统性病害用发病率表示，局部性病害用率。系统性病害用发病率表示，局部性病害用病情指数统计；病情指数统计；n潜育期：与寄主抗病性成正比；与寄主抗病性成正比；n过敏反应；n病斑扩展速度。3、抗虫性测定n林木生长周期长，抗虫鉴定所需时间长。人工接虫能林木生长周期长，抗虫鉴定所需时间长。人工接虫能够早期测定林木的抗虫性，有助于缩短育种周期。够早期测定林木的抗虫性，有助于缩短育种周期。n人工接虫材料有人工接虫材料有卵、幼虫和成虫卵、幼虫和成虫，成虫雌雄比例要恰，成虫雌雄比例要恰当。当。n具体接虫方法：针刺测定、网室放虫测定和人工接幼针刺测定、网室放虫测定和人工接幼虫测定。虫测定。n树木抗虫性表现是树木抗虫遗传特性、害虫为害遗传特性、接虫方法、环境条件等诸多因素相互作用的结果，动态性很强。树木抗虫测定方法n直接测定：按照林木受害后的反应或损失程度来评按照林木受害后的反应或损失程度来评价，该方法是抗虫性测定的最重要依据，一般根据价，该方法是抗虫性测定的最重要依据，一般根据林木受害后的反应或损失程度来划分等级。林木受害后的反应或损失程度来划分等级。直接测直接测定可以在田间进行，也可以用盆栽树木进行。定可以在田间进行，也可以用盆栽树木进行。n间接测定：主要根据林木抗虫性引起害虫产生一系主要根据林木抗虫性引起害虫产生一系列列异常的行为和生理上的反应的程度，异常的行为和生理上的反应的程度，来估测抗虫来估测抗虫性的强弱。通过测定各虫态害虫死亡率、幼虫生长性的强弱。通过测定各虫态害虫死亡率、幼虫生长量（平均体重）、幼虫发育进度（进入各虫龄的数量（平均体重）、幼虫发育进度（进入各虫龄的数量）、产卵率等来评价其抗虫性。量）、产卵率等来评价其抗虫性。间接测定九、林木抗逆育种途径与策略（一）选择育种2、抗旱性3、耐盐性4、抗病性n许多树种的抗病性在许多树种的抗病性在种源和无性系之间存在很种源和无性系之间存在很大差异。大差异。若要抗病选种取得成效，抗病性单株若要抗病选种取得成效，抗病性单株的选择应该在严重感染的林分中进行。的选择应该在严重感染的林分中进行。一般病一般病害愈严重的林分，选种的效果愈好。害愈严重的林分，选种的效果愈好。5、抗虫性n与林木地理起源和家系有关系。抗虫性的个体选择抗虫性的个体选择应该在严重感染的林分中进行。应该在严重感染的林分中进行。一般病害愈严重的林分，选种的效果愈好。因此，抗虫选种时尽可能因此，抗虫选种时尽可能多选一些，同时要从尽可能多的具有不同遗传基础多选一些，同时要从尽可能多的具有不同遗传基础的林分中去选择。的林分中去选择。抗虫性个体选择（二）杂交育种1、抗寒性2、抗旱耐盐性n收集、测定抗旱或抗盐亲本材料，采用杂交收集、测定抗旱或抗盐亲本材料，采用杂交育种手段，促进有利基因的重组，是培育抗育种手段，促进有利基因的重组，是培育抗盐新品种的有效途径。盐新品种的有效途径。n选配组合一般用抗旱或抗盐材料做母本、速选配组合一般用抗旱或抗盐材料做母本、速生优质材料作父本，易于选出抗旱或抗盐的生优质材料作父本，易于选出抗旱或抗盐的后代。后代。n在干旱或盐胁迫条件下，结合抗盐形态特征、在干旱或盐胁迫条件下，结合抗盐形态特征、生长、经济性状进行选择。生长、经济性状进行选择。一般以生长量为主要指标，生理生化指标的检测可作为辅助筛选措施，以提高选择效率。3、抗病性n育种实践证明，要想在一个树种内找到抗所有育种实践证明，要想在一个树种内找到抗所有主要病害的无性系是极为困难的。主要病害的无性系是极为困难的。n因此，需要进行种间杂交，以达到结合两个或因此，需要进行种间杂交，以达到结合两个或更多个树种的抗病特点。更多个树种的抗病特点。4、抗虫性n树木抗虫杂交育种树木抗虫杂交育种一般从生产上使用的良种中选择适当的个体为亲本，用具有抗性的品种或个体与之杂交，在杂种后代中选出经济性状和抗性都优良的在杂种后代中选出经济性状和抗性都优良的家系或无性系为抗性品种。家系或无性系为抗性品种。（三）耐盐突变体的筛选n主要是通过对主要是通过对固体培育的愈伤组织或液固体培育的愈伤组织或液体悬浮培养的细胞系进行盐或海水等选体悬浮培养的细胞系进行盐或海水等选择剂择剂（NaCl）的胁迫培养的胁迫培养，从而诱导产，从而诱导产生耐盐突变体植株，进而培育成耐盐品生耐盐突变体植株，进而培育成耐盐品种。种。十、林木抗逆性育种展望思考题n抗寒性测定的主要方法和原理是什么？抗寒性测定的主要方法和原理是什么？抗寒锻炼与抗寒测定应注意什么问题？抗寒锻炼与抗寒测定应注意什么问题？n树木抗病育种的主要途径和采取的育种树木抗病育种的主要途径和采取的育种策略有哪些？策略有哪些？第十章 木材品质遗传改良一、木材的构造1、宏观构造n（1）三个切面（横（横切面、径切面、弦切切面、径切面、弦切面）的定义：见教材面）的定义：见教材P174。n（2）边材、心材、熟材：见教材见教材P174。（3）树种分类（边材与心材比例）n心材树种：树种的边材与心材区分明显，树种的边材与心材区分明显，如马尾如马尾松、落叶松、刺槐、檫木、漆树、板栗、香椿等。松、落叶松、刺槐、檫木、漆树、板栗、香椿等。n熟材树种：树种的边材与心材区分不明显，但含树种的边材与心材区分不明显，但含水量不同，心材水分较少，水量不同，心材水分较少，如冷杉、水青冈、山如冷杉、水青冈、山杨等。杨等。n边材树种：树种的边材与心材颜色区分不大，含树种的边材与心材颜色区分不大，含水量也相等，水量也相等，如桦木、桤木等。如桦木、桤木等。（4）其他定义n生长轮（生长轮（见教材见教材P174）；）；n早材与晚材（早材与晚材（见教材见教材P174）。）。2、微观构造（1）针叶树的管胞（见教材）针叶树的管胞（见教材P174）；）；（2）阔叶树材的纤维（见教材）阔叶树材的纤维（见教材P175）；）；（3）木射线（见教材）木射线（见教材P175）。）。3、主要生长缺陷n生长缺陷：指树木生长过程中形成的木材缺陷，指树木生长过程中形成的木材缺陷，是存在于活立木木材中的却得到。是存在于活立木木材中的却得到。主要包括以主要包括以下几部分：下几部分：n节子节子（见教材（见教材P176）；）；裂纹裂纹（见教材（见教材P177）；）；n斜纹斜纹（见教材（见教材P177）；）；应力木应力木（见教材（见教材P177）；）；n伪心材伪心材（见教材（见教材P177）；）；内含边材内含边材（见教材（见教材P177）；）；n树脂囊树脂囊（见教材（见教材P177）；）；压缩破坏压缩破坏（见教材（见教材P177）；）；4、主要改良性状的测定方法n一是将木材伐倒后取胸高圆盘进行测试，一是将木材伐倒后取胸高圆盘进行测试，取样方法依取样方法依据国家据国家木材物理力学试材采集方法木材物理力学试材采集方法GB1927进行；进行；n二是用生长锥在胸高处取树皮至髓心的无疵样品进行二是用生长锥在胸高处取树皮至髓心的无疵样品进行测试，可保留采样植株。测试，可保留采样植株。二、木材密度n木材密度：木材重量与体积之比，是木材性质中最重要木材重量与体积之比，是木材性质中最重要的物理量（的物理量（g/cm3或或kg/cm3）。）。又称木材容积重或容重。又称木材容积重或容重。n比重：指一定体积木材的重量和同体积纯净水重量的比指一定体积木材的重量和同体积纯净水重量的比重。重。n木材密度的种类：生材密度、生材密度、气干密度气干密度、全材干密度及、全材干密度及基本密度基本密度（见教材（见教材P178）。）。n木材密度的特点：株间变异大、遗传力较高、基因型与株间变异大、遗传力较高、基因型与环境交互作用小。因此，通过选种，可望获得较大的遗环境交互作用小。因此，通过选种，可望获得较大的遗传增益。传增益。1.影响木材密度的主要因子木材密度取决于：夏材（晚材）含量、夏材（晚材）含量、细胞大小、细胞厚度细胞大小、细胞厚度2.木材密度变异规律n径向变异：（1）沿半径方向年轮平均密度逐）沿半径方向年轮平均密度逐渐增大，或到一定年龄曲线变平；（渐增大，或到一定年龄曲线变平；（2）从髓）从髓心附近木材密度开始减少，然后转为逐渐增心附近木材密度开始减少，然后转为逐渐增加；（加；（3）从髓心到树皮木材密度逐渐减少。）从髓心到树皮木材密度逐渐减少。n纵向变异：树干基本木材密度最大，自树基树干基本木材密度最大，自树基向上逐渐减小，但在树冠部位略有增加。向上逐渐减小，但在树冠部位略有增加。三、木材品质的遗传变异详见详见教材教材 P180-185四、木材品质遗传改良的方法和程序思考题n简述木材密度的概念、特点、变异规律及其主要测定方法；n针对一个具体树种，阐述如何开展该木材品质改良。