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1、课程封面第四章第四章 引种驯化引种驯化第四章第四章 引种驯化引种驯化-内容提要内容提要第四章第四章 引种驯化引种驯化引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种目标的确定引种目标的确定引种驯化的方法引种驯化的方法外来物种入侵与生物安全外来物种入侵与生物安全引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-概念概念引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-概念概念引种的概念引种的概念引引 种种:(introductionintroduction)就是就是将一种植物从现有的将一种植物从现有的分布区域或栽培区域分布区域或栽培区域人为地迁移到其他原人为地迁移到其他原来没有分
2、布的地区种来没有分布的地区种植的过程植的过程。引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-概念概念引种的概念引种的概念引引 种种:原产地与引入地区的自原产地与引入地区的自然条件差别不大，或者自然条件差别不大，或者自然条件虽然差别较大，但然条件虽然差别较大，但有些引入树种能够适应新有些引入树种能够适应新的环境条件，不加特殊的的环境条件，不加特殊的人工措施就长得很好并能人工措施就长得很好并能保持原有的经济性状，有保持原有的经济性状，有些甚至超过原产地，这种些甚至超过原产地，这种引种过程叫简单引种，又引种过程叫简单引种，又称自然归化称自然归化（naturalization）。简单引种简单引种:驯化引种
3、驯化引种:引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-概念概念引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-概念概念引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-概念概念引种的概念：引种的概念：引引 种种:原分布区和引入地区原分布区和引入地区的自然条件差异较大，的自然条件差异较大，或由于引种植物的适应或由于引种植物的适应范围较窄，只有通过采范围较窄，只有通过采取特殊的措施或改变遗取特殊的措施或改变遗传特性才能适应新的环传特性才能适应新的环境，这种引种称为驯化境，这种引种称为驯化引种，又称风土驯化引种，又称风土驯化（climalizationclimalization）简单引种简单引种:驯化引种驯化引种:
4、引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-意义意义引种的意义引种的意义引种驯化是快速丰富本地植物多样性的引种驯化是快速丰富本地植物多样性的一条重要途径。一条重要途径。引种驯化是快速实现园艺植物良种化的引种驯化是快速实现园艺植物良种化的一条捷径。一条捷径。引种驯化可以快速获得育种的种质资源。引种驯化可以快速获得育种的种质资源。引种驯化工作是其它育种途径的基础工引种驯化工作是其它育种途径的基础工作。作。引种驯化的概念和意义引种驯化的概念和意义-意义意义引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种驯化过程中的遗传学原理引种驯化过程中的遗传学原理:反应规范反应规范简单引
5、种是园艺植物在其基因型适应范围内的简单引种是园艺植物在其基因型适应范围内的迁移，这种适应范围受基因型严格控制。迁移，这种适应范围受基因型严格控制。同一基因型适应不同环境条件表现出的表型差同一基因型适应不同环境条件表现出的表型差异，称为异，称为反应规范反应规范引种强化的理论基础引种强化的理论基础简单引种过程中的遗传学原理简单引种过程中的遗传学原理:植物有性繁殖后代不同个体间存在遗植物有性繁殖后代不同个体间存在遗传组成的差异。传组成的差异。利用种子作为引种材料更容易获得成功。利用种子作为引种材料更容易获得成功。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种强化的理论基础引种强化的理论基础简单引种过程中的
6、遗传学原理简单引种过程中的遗传学原理:潜在基因潜在基因适宜的环境条件可以激活地些基因的表达，因适宜的环境条件可以激活地些基因的表达，因此原产地没有表达出来的性状有可能在异地条此原产地没有表达出来的性状有可能在异地条件下表达出来。件下表达出来。关于遗传的可塑性关于遗传的可塑性,生理上的可协调性和发生理上的可协调性和发育的阶段性育的阶段性.OperatorStructural geneterminatorpromoter植物基因表达调控的原理植物基因表达调控的原理.引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种强化的理论基础引种强化的理论基础简单引种过程中的遗传学原理简单引种过程中的遗传学原理:突变现象
7、的存在，也使得不同个体的突变现象的存在，也使得不同个体的遗传组成存在差异遗传组成存在差异环境的改变促使突变率提高。环境的改变促使突变率提高。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种强化的理论基础引种强化的理论基础气候相似论气候相似论（theory of climatic analogues）气候相似论是由德国森林学家创立气候相似论是由德国森林学家创立基本原理：植物引种应从与引种地区气候基本原理：植物引种应从与引种地区气候相近的自然分布区去选择引种对象；木本相近的自然分布区去选择引种对象；木本植物引种成功的最大可能性是在于树种原植物引种成功的最大可能性是在于树种原产地和新栽培区伺候条件相似的地方
8、。产地和新栽培区伺候条件相似的地方。学说实质：实质上是要求综合生态条件的学说实质：实质上是要求综合生态条件的相似性，强调相似性，强调“顺应自然顺应自然”引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种强化的理论基础引种强化的理论基础气候相似论气候相似论（theory of climatic analogues）研究北半球的森林，对北美、日本、中国的森林区系有研究北半球的森林，对北美、日本、中国的森林区系有卓越见识，曾在德国慕尼黑定位站观察了不同地理种源卓越见识，曾在德国慕尼黑定位站观察了不同地理种源的引种树木，先后发表了欧洲外地园林树木的引种树木，先后发表了欧洲外地园林树木（1906）和在自然历史基础
9、上的林木培育（）和在自然历史基础上的林木培育（1909）。）。在大量的研究基础上，创造性地以温度为主要指标，用在大量的研究基础上，创造性地以温度为主要指标，用一定温度下适生的野生树种为指标植物，半角北半球划一定温度下适生的野生树种为指标植物，半角北半球划分为分为6个林带，即棕榈带、月桂带、板栗带、山毛榉带、个林带，即棕榈带、月桂带、板栗带、山毛榉带、冷杉带和极寒带。根据他的观点，在同一个林带内不同冷杉带和极寒带。根据他的观点，在同一个林带内不同地区之间，不管地理相隔多远，都存在引种成功最大可地区之间，不管地理相隔多远，都存在引种成功最大可能，超过这个范围，木本植物的驯化则是艰难的。能，超过这个
10、范围，木本植物的驯化则是艰难的。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种强化的理论基础引种强化的理论基础气候相似论气候相似论（theory of climatic analogues）评价：评价：气候相似论是一字时代的科学总结，它及时纠正气候相似论是一字时代的科学总结，它及时纠正当时盲目引种，指出植物与环境的密切关系，引导当时盲目引种，指出植物与环境的密切关系，引导人们从植物地理学和植物生态学的角度去研究相种人们从植物地理学和植物生态学的角度去研究相种问题，无论是在实践或是理论上都一定的意义。问题，无论是在实践或是理论上都一定的意义。同时它也有一定的局限性，气候相似是一个复杂同时它也有一定的局
11、限性，气候相似是一个复杂问题，严格地说没有严格相似的气候；我们既要承问题，严格地说没有严格相似的气候；我们既要承认气候对个种的重要性，又要考虑气候是一个综合认气候对个种的重要性，又要考虑气候是一个综合的因素；既要看到树木遗传的保守的一面，又要看的因素；既要看到树木遗传的保守的一面，又要看到遗传性变异的一面，以及历史的遗传潜因。到遗传性变异的一面，以及历史的遗传潜因。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础1.1.温度温度2.2.水分水分3.3.光照光照4.4.土壤土壤5.5.风风6.6.生物因素生物因素引种地与原产地各自的生态条件引种地与原产地各自的生态条件植物自身生长发育的限制因子植物自身生长发
12、育的限制因子主导因子分析主导因子分析引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础主导因子分析主导因子分析主导生态因子：是指对植物生长发育起主要主导生态因子：是指对植物生长发育起主要作用的限制因子。作用的限制因子。生态型：植物在特定环境的长期影响下，形生态型：植物在特定环境的长期影响下，形成对某些生态因子的特定需要或适应能力。成对某些生态因子的特定需要或适应能力。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础1.1.温度温度 温度因子最显著的作用是支配植物的生长温度因子最显著的作用是支配植物的生长发育，限制着植物的分布，成为引种植物适应发育，限制着植物的分布，成为引种植物适应性的最重要的因子。性的最重要的因子。温
13、度对园艺植物引种的影响表现在：温度对园艺植物引种的影响表现在：一是温度不能满足生长发育的基本需要致使引一是温度不能满足生长发育的基本需要致使引种植物不能生存，并且高温或低温对植物不同部位种植物不能生存，并且高温或低温对植物不同部位和器官造成致命的伤害。和器官造成致命的伤害。二是引种植物虽能生存但由于温度不适合，无二是引种植物虽能生存但由于温度不适合，无法形成经济产量（如观花观果植物无法形成花果）法形成经济产量（如观花观果植物无法形成花果）或者达不到品质要求。或者达不到品质要求。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-主导因子分析法主导因子分析法影响植物生长发育的主要温度因子：影响植物生长发育的主
14、要温度因子：年平均温度、临界气温及超过临界温年平均温度、临界气温及超过临界温度的持续时间、有效积温、季节交替特点度的持续时间、有效积温、季节交替特点等等等等。临界气温：是园艺植物能忍受有最低临界气温：是园艺植物能忍受有最低和最高温度，超越临界温度对植物造成严和最高温度，超越临界温度对植物造成严重的伤害甚至死亡。重的伤害甚至死亡。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-主导因子分析法主导因子分析法1.1.温度温度 影响植物生长发育的主要温度因子：影响植物生长发育的主要温度因子：年平均温度、临界气温及超过临界温年平均温度、临界气温及超过临界温度的持续时间、有效积温（含冷积温）、度的持续时间、有效积温
15、（含冷积温）、季节交替特点（如倒春寒）等等季节交替特点（如倒春寒）等等。有效积温：园艺植物某个生育期或全有效积温：园艺植物某个生育期或全部生育期内有效温度的总和。部生育期内有效温度的总和。1.1.温度温度 引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-主导因子分析法主导因子分析法影响植物生长发育的主要温度因子：影响植物生长发育的主要温度因子：年平均温度、临界气温及超过临界温年平均温度、临界气温及超过临界温度的持续时间、有效积温、季节交替特点度的持续时间、有效积温、季节交替特点等等等等。有效积温：园艺植物某个生育期或全有效积温：园艺植物某个生育期或全部生育期内有效温度的总和。部生育期内有效温度的总和。积
16、温：积温：作物某个生育期或全部生育期内活动温度的总和，作物某个生育期或全部生育期内活动温度的总和，即即大于某一临界温度值（生物学下限温度）的日平均气大于某一临界温度值（生物学下限温度）的日平均气温的总和温的总和 ，称为活动积温，简称积温。，称为活动积温，简称积温。有效温度：活动温度与生物学下限温度之差，叫做有有效温度：活动温度与生物学下限温度之差，叫做有效温度效温度。生物有机体的每个生命过程都有一个生物学温度，它分生物有机体的每个生命过程都有一个生物学温度，它分为三个基点温度为三个基点温度:最适温度最适温度,是植物生长发育及产量形成是植物生长发育及产量形成过程最适宜的温度过程最适宜的温度;最高
17、温度最高温度,是植物生长发育过程的上是植物生长发育过程的上限温度限温度;最低温度最低温度,是植物生长发育过程的下限温度是植物生长发育过程的下限温度,常称常称为生物学下限温度或生物学零度。为生物学下限温度或生物学零度。1.1.温度温度 引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-主导因子分析法主导因子分析法2.2.降水和湿度降水和湿度 影响植物生长发育的水分因素主影响植物生长发育的水分因素主要是降水总量及其在一年内的分布要是降水总量及其在一年内的分布 降水量差异较大的地区，考虑选择适宜的降水量差异较大的地区，考虑选择适宜的小气候环境满足植物对水分的要求。小气候环境满足植物对水分的要求。南种北移时，除了
18、温度为主要的主导因子南种北移时，除了温度为主要的主导因子外，生理干旱也常是引种的限制因子。如苦楝、外，生理干旱也常是引种的限制因子。如苦楝、珙桐、无花果在北京的引种。珙桐、无花果在北京的引种。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-主导因子分析法主导因子分析法3.3.光照光照 光照对引种的影响大致包括昼夜交替光照对引种的影响大致包括昼夜交替的光周期、日照强度和光照时间。的光周期、日照强度和光照时间。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-主导因子分析法主导因子分析法4.4.土壤土壤5.5.土壤的理化性质、含盐量土壤的理化性质、含盐量、pHpH值值以及地下水位的高低，都会影响园艺植物以及地下水位的高
19、低，都会影响园艺植物的生长发育。的生长发育。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-主导因子分析法主导因子分析法5.5.生物因素生物因素6.6.植物在原产地和土壤系统形成植物在原产地和土壤系统形成共生关系共生关系,对一些土壤微生物产生依赖对一些土壤微生物产生依赖.7.7.有些难以控制的严重病虫害有些难以控制的严重病虫害影响植物引种。影响植物引种。8.8.引进授粉树或特殊的传粉昆引进授粉树或特殊的传粉昆虫。虫。引种强化的理论基础引种强化的理论基础米丘林引种驯化的理论与方法米丘林引种驯化的理论与方法是由前苏联园艺学家米丘林创立的是由前苏联园艺学家米丘林创立的基本观点：有机体的一切特性和环境条件基本观
20、点：有机体的一切特性和环境条件密切相关，二者互相作用，控制有机体赖密切相关，二者互相作用，控制有机体赖以生存的环境条件，就可以不断改变物种以生存的环境条件，就可以不断改变物种的发送和本质。的发送和本质。米丘林的引种驯化的基本途径是实生选择米丘林的引种驯化的基本途径是实生选择和杂交育种。他的实践活动可分为三个阶和杂交育种。他的实践活动可分为三个阶段。段。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种强化的理论基础引种强化的理论基础米丘林引种驯化的理论与方法米丘林引种驯化的理论与方法驯化嫁接阶段：将南方果树嫁接在北驯化嫁接阶段：将南方果树嫁接在北方野生砧木上，以获得耐寒新品种。方野生砧木上，以获得耐寒新
21、品种。失败失败结论：结论：树木的遗传保守性是随着个体发育树木的遗传保守性是随着个体发育年龄的增加而发展的，老龄树木受到系统年龄的增加而发展的，老龄树木受到系统发育和个体发育双重遗传保守性所束缚，发育和个体发育双重遗传保守性所束缚，任何驯化树木的活动不应从老龄阶段开始。任何驯化树木的活动不应从老龄阶段开始。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-米丘林理论与方法米丘林理论与方法引种强化的理论基础引种强化的理论基础米丘林引种驯化的理论与方法米丘林引种驯化的理论与方法大量选种阶段：收集不同种源的种子大量选种阶段：收集不同种源的种子播种，同时进行长期培育和选择播种，同时进行长期培育和选择获得大批抗寒新品
22、种获得大批抗寒新品种结论：结论：一切树木只有当它处于幼年阶段时，一切树木只有当它处于幼年阶段时，才有改变本身组织结构以适应新环境的能才有改变本身组织结构以适应新环境的能力，因此充分利用实生苗的遗传异质性和力，因此充分利用实生苗的遗传异质性和可塑性是驯化外来树木的基本途径。可塑性是驯化外来树木的基本途径。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-米丘林理论与方法米丘林理论与方法引种强化的理论基础引种强化的理论基础米丘林引种驯化的理论与方法米丘林引种驯化的理论与方法杂交育种阶段：大多数保守性强的纯杂交育种阶段：大多数保守性强的纯种树木，实生选择并不能改变其遗传种树木，实生选择并不能改变其遗传特性，杂交
23、育种是有效的驯化措施。特性，杂交育种是有效的驯化措施。获得大量抗寒且具综合优良性状的品种和类获得大量抗寒且具综合优良性状的品种和类型，并探索有效的克服远缘杂交障碍的方法型，并探索有效的克服远缘杂交障碍的方法结论：结论：异质交配的后代，由于承受双亲的双重异质交配的后代，由于承受双亲的双重遗传性，生命力更加活跃，对不良环境适应能遗传性，生命力更加活跃，对不良环境适应能力更强，尤其是地理分布相隔愈远、亲缘关系力更强，尤其是地理分布相隔愈远、亲缘关系越远的杂交双亲的后代的可塑性也愈大。越远的杂交双亲的后代的可塑性也愈大。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础-米丘林理论与方法米丘林理论与方法引种强化的理
24、论基础引种强化的理论基础历史生态分析法历史生态分析法19271927年前苏联郭列金提生态历史分析对了争植年前苏联郭列金提生态历史分析对了争植物起源和发展有意义，前苏联植物学家库里基物起源和发展有意义，前苏联植物学家库里基索夫在索夫在19531953年提出年提出生态历史分析法生态历史分析法。基本观点：植物在自然界中往往不完全表现本基本观点：植物在自然界中往往不完全表现本身生存的最大潜力，不能认为目前的自然分布身生存的最大潜力，不能认为目前的自然分布区的气候条件是最适合植物生长的，有些只是区的气候条件是最适合植物生长的，有些只是处于勉强生存的境地，当地植物引种到历史上处于勉强生存的境地，当地植物引
25、种到历史上所经历的最适环境上，它们有可能表现出最好所经历的最适环境上，它们有可能表现出最好的生产潜力，因此引种时必须充分估计植物在的生产潜力，因此引种时必须充分估计植物在历史上形成的变异性和忍耐力。历史上形成的变异性和忍耐力。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础引种强化的理论基础引种强化的理论基础历史生态分析法历史生态分析法例证：残存于我国的孑遗树种水杉、银杏、水例证：残存于我国的孑遗树种水杉、银杏、水杉引种到北美、欧洲能及英仑三岛能够正常生杉引种到北美、欧洲能及英仑三岛能够正常生长期发育；落羽杉、池杉、红杉、美国樟树等长期发育；落羽杉、池杉、红杉、美国樟树等树种引种到我国后生长也很好。树种引
26、种到我国后生长也很好。例证：残存于我国的孑遗树种水杉、银杏、水例证：残存于我国的孑遗树种水杉、银杏、水杉引种到北美、欧洲能及英仑三岛能够正常生杉引种到北美、欧洲能及英仑三岛能够正常生长期发育；落羽杉、池杉、红杉、美国樟树等长期发育；落羽杉、池杉、红杉、美国樟树等树种引种到我国后生长也很好。树种引种到我国后生长也很好。引种驯化的理论基础引种驯化的理论基础4.3 4.3 引种目标的确定引种目标的确定确定引种目标考虑的因素确定引种目标考虑的因素适应性适应性经济性状经济性状对人类健康的影响对人类健康的影响4.4 引种驯化的方法引种驯化的方法4.4.1 引种材料的选择原则原则一是引种材料对当地环境条件适
27、应的可能性较大一是引种材料对当地环境条件适应的可能性较大二是引种材料的观赏性状必须能满足引种目标的要求二是引种材料的观赏性状必须能满足引种目标的要求参考意见参考意见(1)明确影响引种植物适应性的主要生态因子明确影响引种植物适应性的主要生态因子(2)研究引种植物的分布范围研究引种植物的分布范围(3)根据中心产区和引种方向之间的关系进行引种根据中心产区和引种方向之间的关系进行引种(4)根据植物关系进行引种根据植物关系进行引种(5)从病虫害及灾害发生频繁的地区引入抗病性类型从病虫害及灾害发生频繁的地区引入抗病性类型(6)尽量引入经过遗传改良的材料尽量引入经过遗传改良的材料(7)借鉴前人引种的经验和教
28、训借鉴前人引种的经验和教训 4.4.2.1 调查和登记调查和登记4.4.2 引种程序引种程序4.4.2.2 检疫检疫4.4.2.3 试验试验4.4.2.4 推广推广 预预 备备 试试 验验 比比 较较 试试 验验 区区 域域 化化 试试 验验 生产栽培示范试验生产栽培示范试验4.4.3 引种驯化栽培技术措施引种驯化栽培技术措施(1)播种期和栽培密度播种期和栽培密度(2)苗期管理苗期管理(3)光照处理光照处理(4)土壤土壤pH值值(5)防寒、遮荫防寒、遮荫(6)种子的特殊处理种子的特殊处理(7)引种某些共生微生物引种某些共生微生物 4.4.4 引种驯化成功的标准引种驯化成功的标准(3)引种植物的
29、原有观赏价值和生态价值没有明显的降低引种植物的原有观赏价值和生态价值没有明显的降低(1)引种植物能在不加保护或稍加保护的条件下正常生长引种植物能在不加保护或稍加保护的条件下正常生长(2)引种植物能在正常的有性或无性繁殖方式进行繁殖引种植物能在正常的有性或无性繁殖方式进行繁殖引种驯化成功的标准4.5 外来物种入侵与生物安全外来物种入侵与生物安全&外来物种入侵外来物种入侵是指生物由原生存地经自然是指生物由原生存地经自然或人为途径侵入到另一新环境，对入侵地的或人为途径侵入到另一新环境，对入侵地的生物多样性造成影响、给农林牧渔业生产带生物多样性造成影响、给农林牧渔业生产带来经济损失及对人类健康造成危害
30、或引起生来经济损失及对人类健康造成危害或引起生态灾难的过程。态灾难的过程。外来物种入侵与生物安全发达的休眠机制发达的休眠机制,其萌发需求在很多环境中均可满足其萌发需求在很多环境中均可满足;很高的表型可塑性，常只要生长条件许可就能不很高的表型可塑性，常只要生长条件许可就能不断繁殖；断繁殖；生长、发育和繁殖成熟都很迅速；生长、发育和繁殖成熟都很迅速；非特化的传粉机制，包括自花授粉、风媒传粉和非特化的传粉机制，包括自花授粉、风媒传粉和特异（泛化传粉机制）特异（泛化传粉机制）&外来入侵种的生物学特点外来入侵种的生物学特点 单亲本的繁殖系统单亲本的繁殖系统 非常高的繁殖潜力非常高的繁殖潜力 具有短距离扩散和长距离扩散的适应机制具有短距离扩散和长距离扩散的适应机制 在新的生态系统中可逃避原有天敌及其他生态条在新的生态系统中可逃避原有天敌及其他生态条件的有效制约。件的有效制约。4.6.1 破坏景观的自然性和完整性破坏景观的自然性和完整性4.6.3 危害物种多样性危害物种多样性4.6.2 摧毁生态系统摧毁生态系统4.6.4 影响遗传多样性影响遗传多样性&生物入侵对于本土生物多样性的负面影响生物入侵对于本土生物多样性的负面影响主要表现在以下几方面主要表现在以下几方面&建立入侵风险评估体系建立入侵风险评估体系