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果樹研究方法論

發布時間:2023-03-04 21:23:34

A. 種植果樹有哪些新方法

獨枝栽培法: 日本園藝技術人員,研究出一種桃樹栽培新法,即春季移栽高約1米的樹苗,上留一條生長粗直的枝條,次年春季選擇第二枝條,第一條枝待果實收獲後切除。第三年可以從第二條枝上收獲果實,依次反復循環。此法優點是育成時間短、易於操作,有利輪作,枝高比常規的低1米左右,便於收獲。採用此法栽培的果樹果型大,產量高於常規栽培法。
特殊灌溉法: 澳大利亞農春季不給落葉果澆水,使果樹長得矮小,既減少了大量的修剪,又增加了水果產量。因為春季不澆水可以抑制細胞增長,夏季澆水可以促進果實增大。故雖然少澆20%的水,但果樹還增產20%。
梨樹架線式大苗栽培法: 德國科技人員試驗發現,梨樹苗主枝直立後,能快速生長,為此創造了梨樹架線式大苗栽培法,比傳統栽培法提前兩年結果,而且產量高,適於大面積推廣。方法是:每隔6米埋一根高4米的樁,在樁與樁之間拉幾道鐵絲,採用1米左右高的大苗,移植在水平鐵絲下,株距為1米,可栽兩行。當苗逐漸長高時,將其枝條固定在鐵絲上使其直立,並加強水肥管理。這樣,經兩年即能開花結果。
「金字塔」修剪法: 加拿大果樹專家對老齡蘋果樹復壯採用「金字塔」修剪法,取得成功。經復壯的老齡蘋果樹,可維持10-20年的高產。基本方法是:剪去生長旺盛直立枝條,給老樹重新定型,促進樹體中的營養集中到下部非直立枝條中,使其生長良好,萌發出較多的果枝,提高坐果率。

B. 果樹怎樣育種

綜合運用生物科學成就,培育果樹新品種的科學技術。廣義的果樹育種,還包括引種與良種繁育的內容。促進果樹育種的興起和發展,有兩個重要的因素,一是果樹生產的發展,要求培育適應當代生活方式、生活水平和市場消費需要的果樹新品種;另一是相鄰科學技術與基礎學科的發展,為果樹育種注入新的活力,這些相鄰科學技術與基礎學科有果樹栽培、遺傳學、分類學、細胞學、生理生化學、生物統計學乃至遺傳工程等等。在果樹育種家的努力下,不僅育出了數以千計的各種新品種,使世界果樹產區的品種組成在20世紀發生了巨大變化,而且促使培育果樹新品種的研究日臻完善,建立了以果樹為對象的系統理論和方法,使之發展成為作物育種領域的一個組成部分。

發展簡史

隨著原始農業的興起,人類在採集果實充當食物的同時,就已自發的進行著果樹選種的活動。這種果樹選種具有原始的、樸素的育種性質,是果樹育種的先驅。公元前3~前2世紀,果樹品種命名和嫁接技術的出現,被認為是果樹育種進展的一個重要里程碑。公元6世紀,中國農民通過長期的農業生產實踐,發現梨實生變異及遺傳分離現象。《齊民要術》種梨一章,曾有每梨十粒種子,後代中有兩株能遺傳其母本的優良品質,其餘八株後代都保持杜梨一樣的野生性狀的論述。這是人類在果樹育種中認識果樹實生變異及遺傳分離的最早歷史記載。至11世紀,中國已出現有包括品種記載在內的果樹專著。其中著名的有蔡襄《荔枝譜》(公元1059年)、韓彥直《橘錄》(公元1178年)、柳貫《打棗譜》(公元1300年)均以所列品種繁多、記載詳盡著稱。這些果樹專著既可以說是果樹品種資源的科學總結;也可以說是果樹品種選育成績的一個證明。

18世紀,比利時萬蒙斯(J.B.Van Mons)開始利用集團選種方法連續幾代實生選種,從8萬株實生苗中選出很多的優系,其中一些優系,迄今仍然是世界梨的主栽品種。1806年,英國奈特(T.A.Kinght)第一次用人工雜交方法來培育果樹新品種。他寫道:對每種果樹說來,將一個品種的花粉,授到另一個品種的花得到的新品種,比單純種子繁殖得到的新品種品質要好得多。

19世紀初葉,達爾文先後發表了進化論的許多論著,論述了自然選擇和人工選擇的原理,闡明了雜交和選擇在品種改良的重要作用,對果樹育種科學起到巨大的推動作用。在這種思想影響下,美國伯班克、蘇聯米丘林根據自己的果樹育種實踐,不僅育成了數以百計的果樹新品種,而且對雜交親本選擇、實生後代培育和預先選擇也積累了頗為豐富的實踐經驗。

19世紀後半葉,孟德爾的遺傳學問世。他提出的生物遺傳規律,被應用到包括果樹在內的作物領域,將經驗育種上升到科學育種水平,使果樹育種進入到一個新的階段。孟德爾本人在布爾洛地方進行了梨的雜交育種獲得成功。

20世紀20年代的歐美各國和日本,50年代的中國都先後開始了果樹育種工作。到現在已經在30多個種類的果樹中開展了育種工作,其中以蘋果、梨、桃和柑橘、扁桃、榛子研究得最多;葡萄、草莓、油梨和無花果次之;研究得較少的是獼猴桃。40年代以來,果樹育種與其他作物育種一樣,得到了迅速的發展。不局限於選擇實生變異,芽變及人工雜交培育的株(系),還利用近代物理、化學方法,開展了誘變育種(包括輻射育種、化學誘變育種)及多倍體育種。特別是由於遺傳工程、細胞工程、基因工程的興起,在果樹育種領域內,開始了果樹生物技術研究的新階段,從而豐富了果樹育種的內容,逐步形成適於果樹特點的育種體系。

果樹育種特點

果樹是多年生作物,其系統發育歷史和個體發育過程,均不同於一年生作物。果樹育種,特別是雜交育種除與大田作物有某些共性外,更具有如下的特點:①由於長期的天然授粉,使果樹對既含有栽培品種的基因,也含有野生種的基因,實生後代具有雜合體的特點。果樹品種是從雜合體中選擇的優良類型,未經過自交純合。果樹常常自花不孕,很難保持自交系,幾乎不能得到純系分離的後代,造成遺傳分析的困難。②許多果樹品種並不發生配子生殖和受精的現象。當胚珠的雌性孢源細胞死亡,珠心的體細胞則可形成再生的孢源細胞,而不需要減數分裂,由此而形成自發多倍體。已經確定出果樹中的無配子生殖和珠心胚的現象,在育種當中必須注意到這一點。③一些果樹不僅有自發多倍體,而且如蘋果、梨還具有次級多倍體的特點,其基因分離和組合屬於非常復雜的多倍體遺傳特性。④果樹中許多重要經濟性狀在遺傳上屬於多基因控制的數量性狀。因而某些性狀常常是許多基因相互作用的「數量遺傳」的結果。簡單的孟德爾法則,不能解釋許多性狀的遺傳現象。⑤果樹育種佔地大,費時長,實生苗要經歷5~6年、乃至幾十年的童期才能開花結果。環境因素對性狀表現影響比較復雜,直到現在,還缺少果樹性狀鑒定的客觀實驗方法。所有這些都給果樹遺傳育種帶來若干困難。

但是果樹育種也有某些優越性。果樹由於具有雜合體的特點,長期雜交結果所積累的遺傳基質特別豐富。通過基因的分離和組合,可以出現為親本所沒有的新性狀而構成新品種。同時,果樹品種一經形成,不論是實生苗或芽變,都很容易通過無性繁殖方法而鞏固下來。

研究內容

各國果樹育種學家對培育果樹新品種的原理和方法進行了長期的研究,發表了許多成果和論著。從這些研究內容來看,主要集中在以下6個方面:

果樹育種理論

經過近40年發展形成的果樹育種理論有兩個重要組成部分:一是與果樹育種密切相關的果樹生命現象與生物學特性。包括果樹童期、倍數性、不育性、無融合生殖、孤雌生殖、珠心胚、芽變、嵌合體、自交、異交和遠緣雜交等。另一是與果樹遺傳變異直接相關的基本原理及其應用,包括單基因性狀遺傳,多基因性狀遺傳、若干復雜性狀遺傳、相關性狀、連鎖、遺傳力、遺傳分析、親本選配、親本效應、後代鑒定、後代數量等。研究果樹育種理論基礎目的在於指導果樹育種實踐,減少盲目性,加強科學性,從而提高果樹育種效率、加快果樹育種進程。

育種目標

為了育成新品種需要有一個周密的詳盡的育種計劃。在制定和提出育種計劃時,首先要根據育種任務來確定育種目標。果樹的育種目標,必須以適應生產發展規劃和市場消費需要為前提,實行重點與一般相結合,當前與長遠相結合,需要與可能相結合的原則。只有育種目標確定後,才有可能選用符合要求的種質材料,採用最合適的途徑方法。

任何果樹育種,都必須考慮下列主要目標:①品質。要求果實大小適中、形狀整齊、果皮光滑、色澤誘人:果肉緻密、鬆脆或柔軟融口、質細多汁、甘酸適中、香氣濃郁:此外,柑橘和葡萄還要求培育無核品種。②豐產性。要求育成的新品種具備有構成豐產因素的大多優良性狀,如結實期早、結果性能強、坐果率高、采前落果輕,從而達到豐產、穩產的目的。③成熟期。大多情況下,要求選育晚熟耐藏的優良品種,但因地區而異也有早、中熟育種的要求。④抗性。包括抗寒、抗旱、耐澇、耐鹽鹼、耐熱和對各種病蟲抗性的育種目標。歐美及日本許多國家特別重視抗病蟲育種,在蘋果抗黑星病、梨抗火疫病育種已取得很大的進展。⑤株型。要求育成能夠控制樹冠大小的矮化砧木,或育成短枝型或緊湊型的矮化品種。矮化砧木的育種在20世紀20年代即已開始,而矮化品種育種則大多數從70年代開始。

果樹種質資源

果樹種質資源是果樹育種的物質基礎。進行果樹種質資源的性狀評價鑒定研究,闡述其經濟和科研價值,一方面可直接為生產提供優良品種和砧木,另方面可為培育新品種提供最佳的親本材料,對果樹育種具有重要的意義。從育種角度要求進行如下的評價研究:①園藝性狀觀察。包括果實經濟性狀、生物學特性及形態特徵要點。②性狀鑒定。包括品質鑒定,豐產性鑒定,抗寒性鑒定,耐鹽鹼鑒定,抗旱、耐澇鑒定,抗病蟲鑒定以及矮化鑒定。③性狀遺傳評價。經鑒定的特定性狀進一步進行遺傳方式及遺傳力的研究,為選擇育種親本提供准確的科學依據。所有這些觀察、鑒定、評價研究,需要很長的時間,要求一定的設施手段,20世紀80年代,一些國家都設有果樹種質庫或國家果樹種質資源圃,有專職人員從事果樹種質資源的收集、保存、評價、利用研究,果樹育種學家除了進行力所能及的種質資源研究外,要充分接受和利用那些專門研究成果和信息,為自己的育種目標服務。

育種方法

因育種任務、目標和果樹種類不同,果樹育種的途徑和方法亦各異。廣義的育種途徑包括:①引種。引進國內外其他地區的果樹品種苗木或接穗,經試驗證明:能適應本地區生態條件,生育表現正常、品質產量符合要求,則可成為當地的優良新品種。②實生選種。果樹是異花授粉的植物,屬於遺傳上的雜合體。從天然雜交結實種子長出的實生苗,常常產生多樣的復雜變異。人們從中選擇符合需要的單系,經培育繁殖成為一個新的品種。③芽變選種。果樹在復雜的自然環境條件和長期栽培管理條件作用下,它的芽的分生組織細胞,常常產生與母細胞不相似的變異細胞,由此變異芽產生的枝條或單株就是所謂的芽變。芽變的一個共同特點是基本上保持原有經濟性狀,只是個別的性狀發生變異。人們從這變異中選擇適合需要的營養系,經繁殖培育成為一個新品種。④雜交育種。通過不同遺傳型的配子結合而獲得雜種,並對雜種進行培育選擇,以獲得新的品種類型。是目前果樹育種最主要的途徑方法。根據育種任務,有品種間雜交、種間雜交、遠緣雜交、回交、反交等不同的雜交方式。其共同研究內容主要有開花生物學、花粉收集和貯藏、去雄、授粉、種子層積處理、實生苗鑒定、縮短童齡期方法和果實經濟性狀鑒定等。⑤誘變育種。是利用物理和化學方法,促使染色體倍數性發生變化,染色體結構重新排列,或使基因發生突變,創造人為的芽變或多倍體,主要以鈷60、γ射線或中子射線為照射源的輻射育種和以秋山仙精及其他化學制劑為誘變劑的化學誘變育種。⑥多倍體育種。不僅果樹多倍體品種大多具有果實大型、品質風味優美、抗病蟲性強的特點,即使果樹的野生多倍體種,例如蘋果野生多倍體種,更具有無融合生殖的特性,有利於實生繁殖整齊一致的砧木,因而果樹多倍體在生產上受到很大的重視。所有多倍體育種就是以育成優良多倍體為目的的果樹育種,包括雜交育種、誘變育種和實生選種、芽變選種等方法。

生物技術

70年代高科技水平的果樹育種手段、方法,雖然還是剛剛開始,但具有遠大的發展前途。這主要體現在離體培養技術條件下培育果樹新品種;對抗病株系進行篩選;以及果樹砧木和品種的快速繁殖。①在培育新品種方面除利用離體培養進行胚培養、胚乳培養外,在試管內培養根、葉癒傷組織的再生能力,結合誘變劑的利用,產生不同倍性的突變體。以色列、日本、中國對柑橘屬植物的原生質體培養,不但成功地獲得再生植株,並獲得枳與橙,溫州蜜柑與橙,金柑與夏橙,粗檸檬與甜橙的原生質體融合植株。1986年,阿根廷塞爾吉奧·奧吉特(Sergio Ochatt)從田間和離體試材中,成功地分離出西洋梨野生種葉肉原生質,經繼代培養,從愈傷組織再生出生根的枝條,培育出從原生質體再生植株,不僅具有癒傷組織的再生能力,而且再生枝條上葉的表現型也發生了變異。已經報道的還有利用根癌土壤桿菌(Agrobacterium rhizogenes)和生根土壤桿菌(Agrobacterium tumefaciens)達到DNA的重組,實現生根遺傳的改變;利用雄核發生和雌核發生獲得了蘋果的單倍體。②在篩選抗性單系方面已經可以在離體條件下,通過接種不同病害的病原篩選出蘋果黑星病、梨火疫病、桃細菌斑點病的抗性單系。③在果樹快速繁殖方面主要在離體培養條件下,通過建立無菌營養繁殖系、外植體增殖、根的分化、移植馴化等環節進行莖尖培養。在培育無病毒品種和砧木的顯微繁殖技術上,取得明顯的成功,已經培育出蘋果、柑橘、梨、葡萄、草莓等果樹帶根系的試管苗,並在英國、美國、加拿大、法國、義大利、日本及中國部分地區大規模的推廣應用於生產。

良種繁育

任何途徑方法的果樹育種都必須經過由3個階段組成的育種程序;即選育階段、中間試驗(包括品種比較試驗和區域試驗)階段和良種繁育階段。在確定新品種是否應該向生產推廣前,既要嚴格通過這些階段和程序,又要盡一切可能採取措施縮短周期。在這種情況下,簡化育種程序和改進繁育制度方法,便成為加快果樹育種研究的一個重要課題。其主要研究內容在選育階段是苗期預先選擇、縮短童齡期的技術方法;在良種繁育階段是包括果樹生物技術在內的提高苗木質量和擴大繁殖系數的技術方法。

發展趨勢

在果樹育種今後發展的道路上,還有許多遺留的基礎理論問題需要探索,育種的技術方法也需要不斷改進和提高。不過,與多種育種途徑方法並進的同時,一段時間內,仍將以雜交育種為主要途徑,因此必須對果樹種質資源進行深入的遺傳評價研究,進一步明確不同果樹的性狀遺傳方式,以期在雜交育種過程中,減少雜交組合數,增加組合內單株數,利用多親雜交和多代雜交來獲得具有綜合優良性狀的雜種。為了適應抗性育種的需要,遠緣雜交將日益受重視;縮短實生苗童期的發育生理研究仍有待深入開展,隨著設施和手段的現代化,將可大大縮短育種研究周期。譬如利用大型人工氣候室控制溫度、濕度和光照強度,可以對品種和實生苗的適應性和抗病性進行比較准確的鑒定。過去需要十幾年或幾十年才能得到的試驗結果,今後只需要短短幾年就可以了。應用氣相、液相色譜儀等先進手段,可使果樹實生苗的相關鑒定,柑橘實生苗的珠心胚和雜種胚鑒定的效率和精度相應提高,從而加快選育進程。此外,在誘變方面能將激光與化學誘變劑結合使用,將可提高誘變總頻率,增加優良突變的頻率;果樹育種中的一個突出問題是果樹的童期長,至今還缺乏一套早期篩選的鑒定方法,給果樹育種帶來很大的障礙。為加快果樹育種的進程,還必須從下列幾方面加強果樹生物技術的研究:①離體情況下誘發突變體;②離體或體內的早期篩選鑒定;③離體條件下的顯微繁殖技術;④利用雄核發生或雌核發生創建同質基因;⑤細胞工程——原生質體的體細胞雜交;⑥基因工程——DNA的轉移和重組。果樹育種研究,還可因國際合作交流而日益得到迅速的發展。

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