菊花种质资源与育种的研究汇总课件.ppt

1、Page 1菊花种质资源与育种的研究菊花种质资源与育种的研究 冯鸿冯鸿 Page 2 菊花（菊花（Dendranthema morifolium）是我国十大传统名花和世界四大切花之是我国十大传统名花和世界四大切花之一，具有观赏、食用以及药用等多种价一，具有观赏、食用以及药用等多种价值。因此菊花种质资源的收集、整理、值。因此菊花种质资源的收集、整理、评价及新品种的选育备受关注。我国是评价及新品种的选育备受关注。我国是栽培菊花的起源中心和菊属种质资源的栽培菊花的起源中心和菊属种质资源的分布中心，菊属有分布中心，菊属有40余种，在我国分布余种，在我国分布的就有的就有20余种，栽培品种达余种，栽培品种

2、达3000余个。余个。Page 3寒秋之魂菊花寒秋之魂菊花Page 4Page 5Page 6Page 7 菊花近缘种属植物中具有许多栽培菊花近缘种属植物中具有许多栽培菊花所缺乏的优良性状，如抗旱、抗病、菊花所缺乏的优良性状，如抗旱、抗病、抗虫、抗盐、匍匐及多花性等，将以上抗虫、抗盐、匍匐及多花性等，将以上性状导入栽培菊花进行种质创新和品种性状导入栽培菊花进行种质创新和品种改良是菊花育种中极其重要的。改良是菊花育种中极其重要的。Page 81.菊花种质资源调查与研究菊花种质资源调查与研究 菊花原产我国，在一千八百多年的栽培和菊花原产我国，在一千八百多年的栽培和应用历史过程中形成了大量色彩丰富多

3、姿态各应用历史过程中形成了大量色彩丰富多姿态各异的栽培品种。关于我国菊花品种的发展从文异的栽培品种。关于我国菊花品种的发展从文献及各种菊花专著记载可见一斑。献及各种菊花专著记载可见一斑。Page 9 宋代刘蒙的宋代刘蒙的菊谱菊谱是我国现存也是世是我国现存也是世界最早的菊花专著，记菊界最早的菊花专著，记菊36品；至元代，杨品；至元代，杨维帧维帧黄华传黄华传记菊记菊163品；明朝王象晋品；明朝王象晋群芳谱群芳谱记菊记菊273品；清代计楠品；清代计楠菊说菊说记菊记菊233品；到民国期间，南京金陵大学园品；到民国期间，南京金陵大学园艺实验场收集并保存菊花品种达艺实验场收集并保存菊花品种达630品（李品

4、（李鸿渐，鸿渐，1993）。解放后，随着园艺事业的发）。解放后，随着园艺事业的发展，从全国各地收集整理出菊花品种有展，从全国各地收集整理出菊花品种有3 000个，具有较高观赏价值（李鸿渐和邵建文，个，具有较高观赏价值（李鸿渐和邵建文，1990）。）。Page 10 菊花种质资源的研究主要集中在生菊花种质资源的研究主要集中在生物学、形态学、细胞学和分子标记等。物学、形态学、细胞学和分子标记等。北京林业大学陈俊愉等（北京林业大学陈俊愉等（1995 ）通过）通过种间杂交、染色体分析和原种地自然分种间杂交、染色体分析和原种地自然分布等的研究，证明菊花是由我国长江中布等的研究，证明菊花是由我国长江中下游

5、地区的下游地区的野菊野菊（D.indicum）、）、毛华毛华菊菊（D.v e s t i t u m）和）和 紫 花 野 菊紫 花 野 菊（Dzawadski）天然杂交，经先辈长）天然杂交，经先辈长期选育而来，证明我国是栽培菊花的故期选育而来，证明我国是栽培菊花的故乡。乡。Page 11 利用栽培菊与野菊和毛华菊不同倍性的利用栽培菊与野菊和毛华菊不同倍性的几种中国野生菊之间进行杂交，然后结合细几种中国野生菊之间进行杂交，然后结合细胞遗传学手段对其杂种后代的中期染色体分胞遗传学手段对其杂种后代的中期染色体分析发现：析发现：u菊属的系统演化是一个从低倍到高倍异源多菊属的系统演化是一个从低倍到高倍异

6、源多倍体化的过程；倍体化的过程；u四倍体和六倍体栽培菊花极可能直接从野生四倍体和六倍体栽培菊花极可能直接从野生的四倍体野菊或六倍体毛华菊演化而来；的四倍体野菊或六倍体毛华菊演化而来；u野菊可能是毛华菊两个染色体组的供体，毛野菊可能是毛华菊两个染色体组的供体，毛华菊极有可能是由野菊与另一个二倍体菊杂华菊极有可能是由野菊与另一个二倍体菊杂交而成。交而成。Page 12 另外另外分子标记分子标记也可用于种质资源鉴定和亲也可用于种质资源鉴定和亲缘关系的分析，通过种间杂交、染色体分析缘关系的分析，通过种间杂交、染色体分析和原种地的自然分布，结合数量分类学和和原种地的自然分布，结合数量分类学和RAPD技术

7、，戴思兰等（技术，戴思兰等（1998）对菊属）对菊属26个个分类居群间的亲缘关系和分类居群间的亲缘关系和7个野生菊的系统个野生菊的系统发育关系进行了研究，从分子水平上验证了发育关系进行了研究，从分子水平上验证了现代栽培菊花是以毛华菊和野菊种间天然杂现代栽培菊花是以毛华菊和野菊种间天然杂交为基础，然后紫花野菊和菊花脑（交为基础，然后紫花野菊和菊花脑（D.nankingense）等又参与杂交，再经过人工选）等又参与杂交，再经过人工选择形成的栽培杂种复合体。择形成的栽培杂种复合体。Page 13 在品种鉴定上在品种鉴定上Jackson等（等（2000）运）运用用PCR技术分析微卫星技术分析微卫星DN

8、A，对菊花的，对菊花的一些群体进行了分子水平上的研究。陈一些群体进行了分子水平上的研究。陈发律等（发律等（2001）对）对 5个小菊品种（或种）个小菊品种（或种）进行了耐热性鉴定。这些研究为菊花种进行了耐热性鉴定。这些研究为菊花种质资源的合理开发利用及菊花遗传改良质资源的合理开发利用及菊花遗传改良奠定了基础。奠定了基础。Page 142.菊花育种的研究菊花育种的研究2.1杂交育种杂交育种 栽培菊花是高度杂合的异源多倍体栽培菊花是高度杂合的异源多倍体或整倍体，遗传背景极其复杂，研究其或整倍体，遗传背景极其复杂，研究其遗传规律较为困难，但通过大量的杂交遗传规律较为困难，但通过大量的杂交工作，仔细观

9、察记录其亲本及杂交后代工作，仔细观察记录其亲本及杂交后代的性状，经过统计分析，仍能发现一定的性状，经过统计分析，仍能发现一定的遗传规律。的遗传规律。Page 15 英国的萨顿种子公司用菊花和野菊英国的萨顿种子公司用菊花和野菊杂交育成悬崖小菊（杂交育成悬崖小菊（Boase et al.1997）。）。Fukai等（等（2000）利用）利用10个菊花栽培品个菊花栽培品种与起源于日本的种与起源于日本的 Dboreale、Dcrssum和和 D.joponucum等野生菊进等野生菊进行了杂交，选育出了一批花期早和花色行了杂交，选育出了一批花期早和花色丰富的新品种。我国在杂交育种方面也丰富的新品种。我国

10、在杂交育种方面也开展了大工作，培育出许多优良品种或开展了大工作，培育出许多优良品种或品系。品系。Page 16 江苏省农业科学院园艺研究所利用江苏省农业科学院园艺研究所利用抗逆性强、花型小并具香味的菊花当地抗逆性强、花型小并具香味的菊花当地种和野生种资源与花型、花色奇特或可种和野生种资源与花型、花色奇特或可以在夏秋两季开花的菊花品种进行杂交，以在夏秋两季开花的菊花品种进行杂交，选出了一批分枝多、花量大、花期长、选出了一批分枝多、花量大、花期长、花色美观艳丽的夏季耐高温高湿的小花花色美观艳丽的夏季耐高温高湿的小花型品系型品系。Page 17规律规律-开花的时间开花的时间 利用花期较早的菊花品种作

11、母本利用花期较早的菊花品种作母本进行大量杂交育种工作发现：进行大量杂交育种工作发现：u夏菊与夏菊杂交，夏菊与夏菊杂交，FI代仍为夏菊类型；代仍为夏菊类型；u夏菊与秋菊杂交，夏菊与秋菊杂交，FI代中出现夏菊、国代中出现夏菊、国庆菊及早秋菊等类型；庆菊及早秋菊等类型；u秋菊与秋菊杂交，秋菊与秋菊杂交，FI代偶尔有国庆菊类代偶尔有国庆菊类型，没有夏菊类型。型，没有夏菊类型。Page 18规律规律-形状形状u对株高而言，对株高而言，FI代变异较多，出现许多代变异较多，出现许多超亲类型。超亲类型。u所选用父母本的花型、花序直径和叶部所选用父母本的花型、花序直径和叶部特征相近的品种，特征相近的品种，F F

12、I I代花型均圆整美观。代花型均圆整美观。u杂交后代的舌状花数目、筒状花数目和花序杂交后代的舌状花数目、筒状花数目和花序直径与双亲比较，直径与双亲比较，FI代表现出明显的遗传优代表现出明显的遗传优势。势。u花型上，平盘型的遗传能力比单窄瓣型的强。花型上，平盘型的遗传能力比单窄瓣型的强。Page 19规律规律形状形状 通过长期的杂交育种研究发现：通过长期的杂交育种研究发现：u大菊与大菊杂交，大菊与大菊杂交，FI代基本上是大菊；代基本上是大菊；u小菊与小菊杂交，小菊与小菊杂交，FI代基本上都是小菊；代基本上都是小菊；u大菊与小菊杂交，大菊与小菊杂交，FI代性状变异较大。代性状变异较大。Page 2

13、0规律规律-颜色颜色u 红色红色遗传能力大于黄色，且表现出较强的遗传能力大于黄色，且表现出较强的偏母性遗传特点，而原始色的黄色和白色没偏母性遗传特点，而原始色的黄色和白色没有明显的偏母件遗传，以白色系品种作母本，有明显的偏母件遗传，以白色系品种作母本，后代会出现许多亲本不具有的花色。后代会出现许多亲本不具有的花色。u花色相同或相近的品种间杂交，花色变花色相同或相近的品种间杂交，花色变异较小。异较小。u花色差异大或复色的亲本杂交，花色差异大或复色的亲本杂交，FI代植代植株中花色种类较多。株中花色种类较多。Page 212.2诱变育种诱变育种2.2.1化学诱变化学诱变 化学诱变指利用诱变剂处理植物

14、的化学诱变指利用诱变剂处理植物的种子、幼苗、花药、花粉、愈伤组织和种子、幼苗、花药、花粉、愈伤组织和幼胚等组织器官，造成幼胚等组织器官，造成DNA的缺失及修的缺失及修补，基因重组或者基因突变的生物学效补，基因重组或者基因突变的生物学效应，引起有机体变异，创造新的种质。应，引起有机体变异，创造新的种质。Page 22 化学诱变对于供体损伤较少，诱变化学诱变对于供体损伤较少，诱变频率较低，但是有利突变较多，也可以频率较低，但是有利突变较多，也可以用来进行用来进行抗性突变抗性突变种质筛选，产生新的种质筛选，产生新的抗性基因类型。影响化学诱变的因素除抗性基因类型。影响化学诱变的因素除不同诱变剂本身的理

15、化特性和被处理材不同诱变剂本身的理化特性和被处理材料的遗传类型及生理状态外，还有浓度、料的遗传类型及生理状态外，还有浓度、处理时间、温度、溶液处理时间、温度、溶液pH值及缓冲液值及缓冲液的使用等。的使用等。Page 23 花卉上应用较多的例子是秋水仙素花卉上应用较多的例子是秋水仙素诱导多倍体，用秋水仙素浸种菊花脑种诱导多倍体，用秋水仙素浸种菊花脑种子，获得了四倍体菊花脑和嵌合体。子，获得了四倍体菊花脑和嵌合体。Page 242.2.2辐射育种辐射育种 菊花非常适合辐射诱变，因其在遗菊花非常适合辐射诱变，因其在遗传上高度杂合，且其进化是从低倍到高传上高度杂合，且其进化是从低倍到高倍的异源多倍体化

16、的过程，容易导致遗倍的异源多倍体化的过程，容易导致遗传因子的复杂变化。菊花辐射育种开始传因子的复杂变化。菊花辐射育种开始于于20世纪世纪60年代，目前已经成为菊花遗年代，目前已经成为菊花遗传改良的重要手段之一。传改良的重要手段之一。Page 252.3.生物技术育种生物技术育种 生物技术深入到细胞水平和基因水平生物技术深入到细胞水平和基因水平来定向地改造生物，提高育种的来定向地改造生物，提高育种的目的性目的性和可操作性。生物技术在植物上的应用，和可操作性。生物技术在植物上的应用，可打破种间杂交的障碍，扩展遗传物质可打破种间杂交的障碍，扩展遗传物质交流的范围，为种质创新提供更有利的交流的范围，为

17、种质创新提供更有利的措施，使品种改良方法现代化和高效化。措施，使品种改良方法现代化和高效化。Page 262.3.1 细胞工程细胞工程 植物细胞工程就是在植物细胞全能植物细胞工程就是在植物细胞全能性的基础上，利用植物组织和细胞培养性的基础上，利用植物组织和细胞培养及其他遗传操作，对植物进行改良，选及其他遗传操作，对植物进行改良，选育有优良性状的新品种，保存具有重要育有优良性状的新品种，保存具有重要价值或濒于灭绝的植物种类，使资源的价值或濒于灭绝的植物种类，使资源的创新达到一个新的水平。创新达到一个新的水平。Page 272.311 体细胞变异的利用体细胞变异的利用 组织培养再生的植株中，存在广

18、泛的变组织培养再生的植株中，存在广泛的变异。利用菊花异。利用菊花花蕾花蕾培养，得到了具有变异的培养，得到了具有变异的植株。裘文达和李曙轩（植株。裘文达和李曙轩（1983）利用菊花）利用菊花花花瓣组织瓣组织培养，培育出了培养，培育出了3个新的类型。个新的类型。单细胞对外界环境很敏感，一些外界因单细胞对外界环境很敏感，一些外界因素（射线、激光和离子束、冷热处理以及盐素（射线、激光和离子束、冷热处理以及盐胁迫等）很容易使其遗传物质发生变异，并胁迫等）很容易使其遗传物质发生变异，并且单细胞一旦发生无性系变异之后，细胞团、且单细胞一旦发生无性系变异之后，细胞团、愈伤和植株等各个阶段都会保持这一变异特愈伤

19、和植株等各个阶段都会保持这一变异特性，从而保证了再生植株的纯合性，在较短性，从而保证了再生植株的纯合性，在较短时间内获得有利用价值的突变体。时间内获得有利用价值的突变体。Page 28 变异的细胞（植株）在不同的外界变异的细胞（植株）在不同的外界因子胁迫下将形成不同特性的无性系。因子胁迫下将形成不同特性的无性系。体细胞变异的利用，可以得到常规育种体细胞变异的利用，可以得到常规育种中不易得到的遗传变异，创建新的种质中不易得到的遗传变异，创建新的种质资源，观赏植物由于其育种目标的多元资源，观赏植物由于其育种目标的多元性，使体细胞变异的应用前景更为广阔。性，使体细胞变异的应用前景更为广阔。Page

20、292.3.12 胚拯救胚拯救 远缘杂交可以引进优良野生种质资远缘杂交可以引进优良野生种质资源，提高抗性和品质，扩大基因库。菊源，提高抗性和品质，扩大基因库。菊花由于同源性差异，双亲生理上的不协花由于同源性差异，双亲生理上的不协调，胚与胚乳的不亲和等原因，远缘杂调，胚与胚乳的不亲和等原因，远缘杂交很难得到种子，或者得到了也不萌发，交很难得到种子，或者得到了也不萌发，或萌发后夭亡。或萌发后夭亡。Page 30 利用生物技术可以克服远缘杂交障利用生物技术可以克服远缘杂交障碍，克服受精前不亲和现象，而胚拯救碍，克服受精前不亲和现象，而胚拯救技术被认为是克服受精后障碍的有效手技术被认为是克服受精后障碍

21、的有效手段。段。Watannabe（1977）利用两个二倍）利用两个二倍体的野生菊（体的野生菊（Chrysanthemurn boreale和和 C.makinoi）和多倍体栽培菊花杂交）和多倍体栽培菊花杂交后进行胚拯救，获得不同倍性的杂种，后进行胚拯救，获得不同倍性的杂种，杂种的外部形态性状相似于多倍体，同杂种的外部形态性状相似于多倍体，同时还得到孤雄生殖的单倍体。时还得到孤雄生殖的单倍体。Page 312.313 原生质体培养和体细胞杂交原生质体培养和体细胞杂交 利用直接酶解花瓣愈伤组织获得原利用直接酶解花瓣愈伤组织获得原生质体的方法实现了菊花植株再生，利生质体的方法实现了菊花植株再生，利

22、用酶解菊花茎尖和幼嫩的叶片产生原生用酶解菊花茎尖和幼嫩的叶片产生原生质体的方法也实现了植株再生。质体的方法也实现了植株再生。Page 32 原生质体对外界环境很敏感，一些原生质体对外界环境很敏感，一些外界因素（射线、激光、离子束、冷热外界因素（射线、激光、离子束、冷热处理和盐胁迫等）很容易使其遗传物质处理和盐胁迫等）很容易使其遗传物质发生变异。同时原生质体也是单细胞，发生变异。同时原生质体也是单细胞，一旦发生无性系变异，细胞团、愈伤和一旦发生无性系变异，细胞团、愈伤和植株等各个阶段都会保持这一变异特性，植株等各个阶段都会保持这一变异特性，从而保证了再生植株的纯合性。从而保证了再生植株的纯合性。

23、Page 332.3.2 基因工程基因工程 基因工程在菊花育种中的应用重点基因工程在菊花育种中的应用重点集中在花色、株型、抗性和花期等的改集中在花色、株型、抗性和花期等的改良上。良上。CourtneyGutterson用用TDNA作作为载体将苯基苯乙烯酮合成酶（为载体将苯基苯乙烯酮合成酶（CHS）基因以有义和反义方向导入开粉红色花基因以有义和反义方向导入开粉红色花的菊花品种的菊花品种Moneymaker中，获得中，获得了了133株有义植株和株有义植株和83株反义植株，其株反义植株，其中各有中各有3株开白花和浅粉色花，而其余株开白花和浅粉色花，而其余植株仍开粉红色花。植株仍开粉红色花。Page

24、34 在开白色和浅粉色花的植株中由于在开白色和浅粉色花的植株中由于cDNA与与mRNA结合，而使结合，而使CHS表达降表达降低，导致苯基苯乙烯酮前体物质咖啡酸低，导致苯基苯乙烯酮前体物质咖啡酸含量提高。白花植株通过无性繁殖仍能含量提高。白花植株通过无性繁殖仍能稳定地遗传下去，但后代开白花的植株稳定地遗传下去，但后代开白花的植株中有一些花仍为粉红色，这可能是反义中有一些花仍为粉红色，这可能是反义RAN未能够完全抑制未能够完全抑制CHS基因表达的缘基因表达的缘故。故。Page 352.4 2.4 菊花育种存在问题与展望菊花育种存在问题与展望u 加强基础性研究工作加强基础性研究工作 进行重要性状遗传基础研究，重要性状相关基因定位进行重要性状遗传基础研究，重要性状相关基因定位和分子克隆等和分子克隆等 u加强菊花种质资源的研究和利用加强菊花种质资源的研究和利用 充分发掘种质资源的优异基因并加以科学合理的开发利充分发掘种质资源的优异基因并加以科学合理的开发利用，使其为育种工作服务。用，使其为育种工作服务。u加强生物技术育种加强生物技术育种 生物技术育种与传统育种各具优势，必须把两生物技术育种与传统育种各具优势，必须把两者紧密结合起来。者紧密结合起来。