园艺植物育种学各论考查试题(09)

广西大学课程考查试卷 （2012— 2013学年度第一学期） 课程名称：园艺植物育种学各论 试卷类型： 命题教师签名：

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一、叙述观赏植物的育种目标及制定育种目标的一般原则，并举例说明植物基因工程在观赏植物育种中的应用。（30分） 二、西瓜有哪些植物学性状是质量性状，介绍其遗传规律。三倍体无籽西瓜如何获得保存和鉴定？论述目前国内外高品质西瓜的育种目标和相关进展。（35分） 三、柑橘杂交育种有什么特点？如何有效的获得柑橘杂种？并论述当前国内外柑橘、葡萄无核化育种途径及研究进展。（35分）

一、答：（1）园艺植物育种目标：1．高产稳产高产稳产是优良品种的基本特征，所以是园艺植物育种的基本目标。2．品质优良品质是产品能满足一定需要特征特性的总和。它直接影响消费者对园艺产品的喜好和需求，是园艺植物育种的重要目标。3．适应性强园艺植物分布广，栽培环境多样，许多种类为周年生产，因而园艺植物品种的适应性比其他作物有更多的要求。不仅要求适应不同环境的温度胁迫、水分胁迫、土壤矿物质胁迫以及大气污染胁迫等，选育出抗逆性(抗寒、耐热、耐旱、耐涝、耐盐碱等)强、适合机械化采收、耐贮运、适宜加工的品种，而且要求适应发展中的生产条件和栽培水平，选育出适合保护地生产的品种。4．抗病虫和除草剂病、虫、草害是农业生产的大敌，对其产量和品质都有严重影响，为减轻使用化学药剂引起的环境污染及残毒危害，抗病虫和抗除草剂育种已是不可缺少的重要目标。5．不同成熟期绝大多数园艺产品都是以鲜活产品供应销售的，不像粮食那样易于贮运，除了不同区域和保护地生产外，生产上需要选育早、中、晚熟配套品种进行生产，才能在一定程度上满足周年供应市场的需要。

（2）育种目标应该遵循的一般原则：①客观需要：制定育种目标应遵循市场导向和国家宏观调控的原则。着眼当前国民经济需要，顾及生产发展前景，抓住当前生产主要矛盾，改进主要目标性状。②主观条件：主要是育种单位或育种者本身所具备的条件。根据自己拥有的硬件设施与软件设施，结合实际制备合理目标。③经济效益和社会效益：任何作物的育种目标在经济学和生物学上都应该是合理的。育种目标要落实到具体性状上，考虑品种的合理搭配，要有预见性和注意现实性。④竞争优势：在社会主义市场经济体制下，市场为经济竞争提供了场所。注意在实施过程中根据市场对育种目标进行调整和充实。

（3）植物基因工程主要是应用基因工程原理在分子水平上定向重组遗传物质，培育高产、高抗、多抗（如抗低温、抗旱、抗病、抗虫等），高品质的植物新品种的分子育种技术。

迄今为止，全世界已分离的目的基因100多个，获得转基因植物近200种。目前我国观赏植物基因工程育种的研究已经较多，取得了喜人的成就，但主要涉及改良花色和花型、调节开花期、延长货架期等方面。列如，可以利用植物基因工程进行花卉保鲜。通常花卉生产地和消费地相距较远，鲜花必须具有较长货架期才能满足其商品性和顾客的需要。影响花卉观赏寿命的因素非常多，但乙烯与花卉衰老的关系最直接，乙烯是一种内源衰老激素。花卉衰老最初的反应之一是自动催化而产生乙烯。一方面是衰老过程产生乙烯，另一方面产生的乙烯又进一步促进衰老，最终导致花朵凋谢变质。有的花卉对乙烯比较敏感，低浓度时就能造成伤害，因而控制切花在储存、运输过程中的乙烯合成对于延

长保鲜期、提高切花品质至关重要。目前，花卉保鲜通常还是采用传统的方法，如加入乙烯抑制剂或用低温冷藏、气调贮运等方法。由于这些方法都存在着一些缺陷，因而，现在研究的注意力已逐渐转向用新型生物技术进行花卉保鲜。近几年来，对控制乙烯生物合成的基因和衰老过程中的基因进行了较深人的研究。在乙烯生物合成过程中，最关键的酶是ACC合成酶和ACC氧化酶。Woodson等人和Drory等人研究了香石竹花瓣衰老乙烯对基因表达的调控，乙烯合成酶的mRNA丰度与乙烯增加是一致的。Florigene Australia公司将ACC合成酶基因反向导人香石竹，转基因的香石竹比正常香石竹延长了2倍的观赏寿命。

目前，在观赏植物基因工程研究中还存在许多技术问题，如受体系统中普通存在的转基因沉默、转化频率低、转化植株后代遗传不稳定、转基因工程作物的生态风险性以及操作简便，费用低廉的转化系统的研制等，这将是今后基因工程研究中的热点问题。需要指出的是，必须针对我国的实际，从事分子研究的要与农业科学工作者和传统育种家们紧密配合，把现代技术与传统技术结合起来，这样才能更有效、更迅速地培育出新的观赏植物。

二、答：（1）西瓜植物学质量性状有果实形状、果皮底色、果皮覆纹颜色、果皮覆纹形状、果肉颜色等。质量性状的遗传多样性。果实形状分为圆形、椭圆形、长果形、圆柱形，果实形状多样性指数为1. 02，圆形果分布频率最高为57. 03%。果皮底色分为乳白、灰白、绿白、浅绿、黄绿、深绿、墨绿、浅黄、黄，果皮底色多样性指数为1.57，浅绿色果皮分布频率最高为39.20%。果皮覆纹颜色分为无、浅绿、绿、深绿、墨绿、浅黄、黄、深黄，果皮覆纹颜色多样性指数为 1． 61，深绿色覆纹分布频率最高为34.01%。果皮覆纹形状分为无、网条、条带、齿条、放射条、斑点，果皮覆纹形状多样性指数为1.32，网条型分布频率最高为 46.00%。果肉颜色分为白、乳白、浅黄、黄、橙黄、粉红、桃红、红、桔红、大红，果肉颜色遗传多样性指数最高为1.62，红肉类型分布频率最高为 37.24%。

（2）三倍体无籽西瓜制备：用四倍体西瓜作母本，授以二倍体的花粉粒，结出三倍体的西瓜种子(存在于四倍体的子房发育成的西瓜中)。小面积制种，按照西瓜开花习性，在每天下午按时套袋(防止自由传粉)。第二天早晨进行人工授粉，同时挂上标记。大面积制种时则需要分区隔离，按一定比例培植四倍体母本和二倍体父本的植株，且要及时为母本去雄使四倍体植株接受二倍体父本植株的花粉，以产生三倍体种子备用。将三倍体种子与二倍体种子间种，自然或用人工的方法，让二倍体花粉刺激三倍体植株的子房发育成西瓜，即成三倍体无籽西瓜。在大田生产中三倍体种子也可以不与二倍体种子间种，而是只种三倍体种子。在其植株开花期间，用低浓度2.4-D(2---4---二氯苯氧乙酸)喷洒在花蕾上，使子房发育成无籽西瓜果实。

多倍体的鉴定：①用秋水仙素溶液处理后，应注意观察多倍体植株。若形成多倍体，它萌芽的肥厚度明显增加，幼根尖端发生膨大现象；②考察植株的体型，多倍体具有体型较大的特点。如叶片较大，根茎变粗，花、果实、种子都较大，茎叶组织比较粗糙，颜色深绿，有时有皱缩现象；③多倍体叶面的气孔较大，单位面积气孔数目相对减少，花粉粒较二倍体的花粉粒大一倍以上；④为了鉴定的准确起见，尚须直接在显微镜下检查染色体数目是否已经加倍(普通二倍体西瓜2N=22，四倍体西瓜4N= 44)。

（3）作为果品的西瓜在制订育种目标时更要不但考虑其科学方面，同时也不能忽视其艺术方面，即内在的品质和外在的的美观均需兼顾，此外，就是它的经济用途，这包括产量、抗性、熟期等各个方面。具体为丰产；优质；抗病虫害及逆境；少籽；果皮及果肉美丽诱人；薄而坚韧的果皮以耐贮运；株型：灌木型、紧凑型、矮生型；标志性状，如“甜瓜叶”，黄色叶，光滑无茸毛等隐性性状；雄性不育系的育种；砧木品种选育等。

育种进展：

1 种质资源的收集、保存、鉴定及研究。共收集西瓜种质资源1100余份，经整理、鉴定，送入国家品种资源库保存的西瓜资源795份，为进一步开展西瓜育种和遗传理论的研究奠定了可靠的物质基础。

2 采用常规育种与现代育种技术相结合的育种策略。

2.1 采用辐射诱变育种等现代育种技术并结合创新的抗病育种鉴定方法育成了丰产、优质、高抗、耐重茬、适应性特广的著名品种“西农8号”。成为中国推广面积最大的中熟西瓜主导品种，获得国家科技进步二等奖。

2.2 采用化学诱变与常规育种相结合的育种技术，打破了早熟、优质与裂果的不利连锁，育成了早熟、优质又极耐贮运的优异品种“爱耶1号”。

2.3 染色体工程（染色体易位）少籽西瓜的选育：原广东省农科院经作所（朝井小太郎、吴进义等），原西北农业大学及甘肃农大瓜类研究室（王鸣、马克奇等）先后开展了此项研究，并获得一定的进展。

2.4 太空育种与等离子诱变育种也初见端倪。

3 抗病育种。对西瓜炭疽病及西瓜病毒病、抗枯萎病等逐步开始进行研究，并首次提出西瓜炭疽病离体叶人工接种技术以及“AD（Average Diameter）评价法”，用以取代传统的“DI（Disease Index）评价法”。

4 西瓜雄性不育的研究。

5 生物技术在西瓜育种上的应用。

5.1 分子标记在西瓜育种上的应用.利用分子标记获得了与西瓜耐冷材料PI482322耐冷基因连锁标记OPG12/1950，其遗传距离为

6.98cm。此外在国内首次在西瓜上

获得抗枯萎病生理小种的抗病基因的RADD标记及SCAR标记，并成功地建立了一整

代中得到套西瓜抗枯萎病育种分子标记辅助选择技术系统，该技术在抗病转育的F

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了很好的利用。研究的进一步完善，不仅为西瓜一代杂种的纯度鉴定开辟了快速高效的新途径，而且将对解决侵犯新品种知识产权的法律诉讼提供科学依据。

5.2 转基因在西瓜育种上的应用。中国科学院等离子体研究所王浩波等采用子房注射法将南瓜总DNA导入西瓜，经病圃田间筛选和6代自交纯化已获得5份稳定的西瓜抗病种质材料，对枯萎病的田间抗性得到了显著提高，有3个株系达到HR水平。西北农业大学马国斌、王鸣等完成了双抗（抗菌和抗虫）植物表达载体的物建，将胰蛋白酶抑制（TI）基因及抗菌肽B和抗菌肽D基因导入农杆菌LBA 4404菌株，用叶盘培养法得到西瓜的Kan抗性植株。

5.3 组织培养技术在西瓜育种上的应用。中国科学院等离子体研究所王浩波等对此开展了研究，认为改良MS培养基附加BA及NAA等生长素是西瓜愈伤组织诱导的最适培养基，再附加AgNO-

是诱导不定芽的最适培养基。并首次报道离子束等物理

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因子处理愈伤组织，对诱导分化不定芽具有刺激和促进作用。

三、答：（1）柑橘杂交育种的特点弊端：育种周期长、干扰因子多、出成果慢、近期效益低经费来源少。

优势：育成成熟早或晚，内质和外观好，栽培粗放，高产，抗性强，耐贮藏，易采摘，风味浓，具芳香，肉质色橙红，汁多化渣，无核，剥皮易，高糖，可溶性固形物含量在21度以上。

(2)有效的获得柑橘杂种:

1 亲本选择。

1.1单胚与少胚品种的应用。柑橘类果树与其他果树相比，不仅种间容易杂交而且与其近缘积属、金柑属之间也容易杂交,但大多数柑稿类品种的种子都是多胚的,

如果以多胚品种为母本,由于珠心胚的干扰,要获得杂交有性苗是比较困难的,同时多胚品种的合子胚往往受压制,不容易得到杂交有性苗,即使得到有性苗,在结果前也很难鉴别。因此在选择母本时,一般选单胚或少胚品种获得有性杂交苗的机率比较大。

1.2不育性品种的利用。柑橘类品种中如脐橙、温州蜜柑、南丰蜜橘、伏令夏橙、马叙葡萄袖和克里迈丁红橘一奥兰多精袖、明尼奥拉、佩奇、高班袖、麻豆文旦等品种产生少核或无核的主要原因,是生殖器官不育或自交不亲和等因素所致。利用这些品种作为杂交育种的亲本获得有性苗的机率大。

1.3抗寒性强的品种利用。一般抗寒性强弱的比例决定于杂交组合，因此要获得抗寒性强的有性杂交苗，在选择杂交组合上就要选抗寒性强的品种为亲本。

1.4果实形状、色泽、品质及成熟期等遗传因子的应用。果实形状的遗传，一般果实扁圆形与高圆形杂交后代倾向扁圆形或中间型;果皮与果肉的色泽遗传,甜橙与

宽皮精杂交其后代颜色从淡黄、橙黄至橙红和深红，表现广泛的分离现象;果实品质的遗传，一般酸度很低的品种与酸度中等的品种杂交可以获得酸度相对低一些杂种；果实成熟期的遗传，一般早熟品种与早熟品种杂交第一代可获得比双亲更早熟或中熟的杂种；早熟品种与中熟品种杂交其后代多数为中熟品种；早熟品种与晚熟品种杂交其后代多数倾向晚熟品种晚熟品种杂交其后代多数倾向晚熟品种。因此，如确立以果实形状、色泽、品质、成熟期为育种目的，就要根据遗传特性选择亲本。

1.5性基因的利用。根据以往杂交试验结果,积的三出复叶对柑橘类的单身复叶是显性,果树的常绿性对落叶性显性,柚类与蜜柑、橙类杂交，袖类的叶大、翼叶发达是显性。如要改变叶的某种特性为育种目标,就要选择具有某种显性基因的品种为母本。

2 杂交育种的操作技术。选好杂交组合后，选含苞欲放的花蕾除去雄蕊，将花粉涂在柱头上套好纸袋，防止昆虫异花授粉。同时尽可能摘除已授粉花的周围的花，确保可靠结果，再挂上标签。果实成熟按标签记载仔细采收，取籽贮藏。

3 实生苗的培养。翌年3月中下旬取出贮藏种子用水洗净后，用镊子录!去种皮，将多胚逐一分离为单胚，再将单胚种子播在垫有滤纸的培养皿中，置于 52℃左右阴凉处催芽，一周后将已发根的胚苗，移入装有砂的播种器中，继续让其发芽，等胚苗长5 一 6片正叶后移入大田种植,栽培技术参照实生苗的培育管理。

（3）柑橘：人们通常运用原生质体融合技术得到三倍体不育系，进行无核育种。其中包括雄性不育（花药败育、花粉粒退化、花粉母细胞退化和染色体异常等）和雌性不育（包括胚囊败育、胚乳败育、自交不亲合三方面）。随着生物技术的发展，利用基因工程技术对植物进行无核的定向的性状改良，大大提高了果实无核化育种效率。包括雄性不育基因工程（细胞毒素基因的表选诱导种子败育、利用反义RNA 技术控制雄性不育、细菌影响小抱子发育创造植物雄性不育）；单性结实基因工程；雄性不育与单性结实共同作用实现无核化。

葡萄：1 利用常规杂交育种方法 2利用组织培养技术 3通过植物生长调节物质处理技术 4 多倍体育种方式生物技术在无核葡萄育种中也显示了前景。迄今，国际已经获得转基因植株的植物达48种。但相对而言,利用基因工程进行果树性状改良比其他作物起步晚。