第三章 遗传育种资源和树木引种ppt

网址:http://www.corpeases.net
网站:让球盘

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。 “原创力文档”前称为“文档投稿赚钱网”,本网站为“文档C2C交易模式”,即用户上传的文档直接卖给(下载)用户,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有【成交的100%(原创)】 6 、引种中值得注意的几个问题 (3)加强对引种成功树种的繁育 外来树种引种成功以后,必须要有相应的繁殖手段来满足生产部门的需要。随着一个优良的外来树种在林业生产上的推广利用,生产上对种子需求量会不断增加。如果靠大量进口种子有很多弊端,首先是种价昂贵,要花费大量外汇,增加造林成本。其次,一般进口种子很难满足对优良种源的需求,更谈不上选择优良林分和优良母树采种。第三,国外树种也有丰欠年之分,在欠年大量进口种子,数量和质量难以保证。第四,不断进口种子,将增加有害生物传入的可能性;第五,种苗经运输、检疫、海关等手续,常常不能及时播种和栽植。为了避免上述弊端,满足生产用种需要,在引种的过程中,就应考虑与研究优良树种的繁殖技术,建立良种繁殖基地。 6 、引种中值得注意的几个问题 (4)注重外来树种基因资源保存 从某种意义上看,引种是林木基因资源的转移和利用。外来树种基因保存是林木引种策略的重要组成部分,是外来树种长期林木育种改良的基础和可持续经营的前提条件。外来树种基因资源的合理经营和利用,在生态系统、物种和基因 3个水平上增加生物多样性。外来树种基因资源经营的另一个重要方面,是遗传多样性的不断丰富,在保存已有资源的同时,必须不断补充新的基因资源。新西兰、巴西和南非等国都为增加和补充辐射松、桉树和墨西哥松 (P. patula)基因资源作了极大努力,并在遗传改良方面取得了成功。 6 、引种中值得注意的几个问题 (5)防止外来有害生物入侵 所谓外来有害生物是指由于人为或自然因素被引入新生态环境,并对新生态系统、物种及人类健康带来威胁的外来物种。 林业是受外来有害生物入侵危害最严重的领域。 在我国先后有松材线虫、美国白蛾、红脂大小蠹等多种重要的森林有害生物侵入,其中危害最严重是松材线年代初传入我国后迅速扩散蔓延,所到之处松林连片枯死,累计造成3500多万株松树枯死,直接经济损失近30亿元。 据国家林业局2003统计,每年由于外来有害生物致死树木1000多万株,造成的损失达560亿元,松材线虫、湿地松粉蚧、松突圆蚧、美国白蛾、松干蚧等森林入侵害虫每年严重发生与危害的面积约在 1.50万hm2 左右。 对国内没有的新品种、携带危险性病虫风险大的品种,必须经有关专家论证同意后方可引进。 6 、引种中值得注意的几个问题 (6)引种程序要坚持先试验后推广的原则,循序渐进,切忌急功近利 引种工作是一项科学性、系统性很强的工作,搞好林木引种技术管理,必须尊重客观规律,克服凭主观意志办事,提倡科学性,避免盲目性。切忌急于求成,“拿来就用”,以少量植株的表现代表一个树种,以局部代表全区,把未经过科学试验、鉴定的树种大面积引种,盲目扩大。 为此,开展引种必须目的明确地选择树种,坚持长期试验逐步推广的原则,严格按引种程序进行(图3-2)。 林木引种基本程序图 思考题 1.遗传资源、育种资源在概念上有何区别? 2.从自然保护和育种需要出发,阐明遗传资源和育种资源的重要性。 3.林木育种资源管理的主要内容,与作物资源相比,在资源保存方法上有什么特点?其理由是什么? 4.试述育种资源的遗传变异层次和选择利用方式间的关系。 5.怎样搜集、保存遗传(育种)资源,如何妥善处理适应性状和经济性状,如何对待边缘产地和中心产地? 6.如何正确评价和利用乡土树种和外来树种? 7.为什么说正确选择树种是遗传改良的第一步,引种与其他选育措施如何结合。 8.在选择外来树种时主要应考虑哪些因素? 9.从生态因素考虑,南树北移,北树南移会产生哪些问题,可能采取哪些措施? 10.为什么引种工作必须遵循“循序渐进,逐步推广”的原则? * * 4、我国林木引种成就 马占相思(Acacia mangium Willd)原产澳大利亚昆士兰沿海、巴布亚新儿内亚及印尼,为热带雨林边缘树种。生长迅速,材质好,适应性广,能固氮及改良土壤。1979年由中国林科院从澳大利亚昆士兰引进少量种子,在广东、广西林科所种植,于1982~1983 年在我国热带、南亚热带几个地点系统开展几种相思对比试验和种源试验,并在广东湛江、海南屯昌等地建立了马占相思母树林。 刺槐(Robinia pseudoacacia L.)原产北美洲阿巴拉契亚山脉和欧扎克高原、美国密密西西比河流域。我国自19世纪引进,现在我国24个省、市、自治区广泛栽种,栽种面积估计达到1000万hm2。自20世纪70年代末,开展了种源试验和优良无性系选择,优良种源和无性系已经推广应用。 4、我国林木引种成就 自20世纪以来,先后引进柏科树种,至今保存 2属 52种 4变种。表现最好,栽培面积较大的是柏木属、扁柏属和圆柏属的 10余个种。日本扁柏(Chamaecyparis obtuse(Sieb.et Zucc.))和日本花柏(Chamaecyparis pisifera(Sieb.et Zucc.))已成为长江中下游各省 (区 )中高山地带的优良造林树种;墨西哥柏等已成为我国中亚热带中、低山地区的优良造林树种;铅笔柏在北亚热带和暖温带湿润地区栽培较广;欧洲刺柏和铺地柏在北方一些城市广泛用作园林树种;北美香柏和日本香柏在华东和华中地区常用作绿化树种;罗汉柏在南方部分城市作观赏树种。 经济树种,如橡胶、油棕、咖啡、金鸡纳等在我国南方引种已取得较大成绩。原产于地中海地区的油橄榄,60年代开始引进云南、四川、陕西等地,在个别地方表现较好。此外,薄壳山核桃在长江流域,黑荆树(Acacia mearnsii De Wild.)在长江以南地区引种,表现都较好。灌木,如紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)于上世纪50年代后发展推广很快,已成为华北、东北南部、西北东南部、长江中下游栽培最广的灌木树种之一。 4、我国林木引种成就 在上列外来树种中,不少开展了种源试验,选择了优良种源,同时选择优树,建立了各类种子园。在落叶松、加勒比松和湿地松等树种中,还进行了杂交。引种与其他选育措施结合,巩固并发展了引种成果。 4、我国林木引种成就 原产我国的乡土树种,在近半个世纪来也有栽种到原分布区以外而成为栽培地区的外来树种。杉木是我国南方各省特有的优良用材树种。上世纪50年代南越琼州海峡,在海南岛尖峰岭等地,生长较正常;北越秦岭,在陕西长安县南五台安家落户,生长比当地的油松快;在山东昆嵛山背风坡地生长超过赤松。樟子松是我国大兴安岭 (主要在北坡)及呼伦贝尔盟高原中固沙的乡土树种,过去只在吉林长春净月潭有小片栽植,在黑龙江省带岭少量育苗。上世纪50年代后,黑龙江、吉林省许多地方都有生长良好的樟子松人工林。辽宁省彰武县章古台用樟子松固沙造林,成绩显著。此外,内蒙古包头、毛乌素伊金霍洛地区及陕西省榆林等地也都引种成功。建国后,水杉的引种受到重视,现在全国己有半数以上的省、市、自治区引种。其中,湖北、江苏、浙江、上海等省 (市)发展尤为迅速。泡桐是华中、华北平原地区的速生用材树种,有悠久的栽培历史。20世纪50年代前,只在河南、山东一带少量零星栽植,之后,在河南、山东、甘肃一带广泛推行桐粮兼作。据不完全统计,目前仅河南一省间作面积就超过22万hm2。 4、我国林木引种成就 回顾过去,我国林木引种工作有如下特点和问题:第一,林木引种工作在地区间开展不平衡,南方开展较多,北方较少;三北、盐碱地、石灰岩等造林困难地区,树种引进少。第二,在相当长时期内,引种目标比较单纯,偏重于速生用材树种,集中在杨树、热带松属和桉树上,而对经济林、绿化树种、灌木重视不够,近年情况有所改变。第三,对引进外来树种的配套技术,如伴生树种、林下灌木、菌根、造林技术、病虫害防治等重视不够。 五、引种技术和成就 1、引种考虑的因素 2、主要生态因子剖析 3、引种程序 4、引种成功的标准 5、驯化措施 6、引种中值得注意的几个问题 1、引种考虑的因素 全世界植物种类繁多,分布区跨赤道南北7大洲,从何处去引,引进什么树种,是需要认真对待的。可从如下方面考虑: (1)外来树种在原产地的表现 林木引种要有明确的目的性。如果要选择建筑用材树种,应当考虑速生、树干通直度、材质等;选择纸浆材树种,应当考虑生长速度、纤维长度、木材密度、木质素含量等;为西北地区选择适应性强灌木,应当考虑耐寒、耐旱能力;选择木本饲料植物,应当考虑产量、营养价值、消化吸收状况等;选择城市绿化树种,主要考虑树形是否美观,是否耐污染,有无过敏源等。虽然林木经济性状与环境条件密切的关系,但一般而言,在原产地表现低劣的树种,引入新的地区,很难表现优质、丰产。大量引种实践表明,外来树种在新地区的经济性状与原产地相似。比如一些柏科树种和部分桉树在原产地树干纹理不直,引入我国后依然扭曲;日本柳杉引入我国四川等地,仍然表现生长快,树干通直,中幼林材质比中国柳杉好的特点;水杉在中国耐湿,到美国也是一样;我国板栗抗栗疫病,引入美国,现成为该地抗栗疫病育种的重要种质资源。 (2)原产地与引入地区的主要生态条件的相似程度 外来树种原产地与引入地生态环境一致,这种引种是在其遗传适应范围内迁移,引种自然容易成功。德国著名林学家Mayr 1906年出版的《欧洲外地园林树木》和1909年出版的《在自然历史基础上的林木培育》著作中,提出了“气候相似原则”的思想。他指出,木本植物引种成功与否,最重要的是看原产地气候条件与引种地气候条件是否相似。林木引种时,引种地和原产地的气候条件必须相似,引种的林木才能正常生长发育。 (2)原产地与引入地区的主要生态条件的相似程度 “气候相似论”对于选择引种对象和确定引种地区,有一定的指导作用,可以避免引种的盲目性。但是,“气候相似论”在强调气候对林木的制约作用的时候,忽视了环境中其它因子的综合作用,也忽视了林木随气候的改变而改造的可能性,即低估了林木被驯化的可能性和人类驯化林木的能力。所以,它限制了人们的引种范围。事实上,树种在原来自然分布区的表现,并不能完全代表它的适应潜力。如刺槐自然分布区在美国分两个部分:东部属阿巴拉契山区,从宾夕法尼亚州中部至阿拉巴马州和佐治亚州;西部包括密苏里州南部、阿肯色州和阿克拉荷马州。原产地雨量充沛,达1016~1524mm,7月平均温度为21~26.7℃,1月平均气温1.7~7.2℃。但由于刺槐适应性强,在我国西北地区,降雨量400~500mm的地方也能生长。所以,也不能武断地认为,凡与原产地的条件有差别的地方,就不能引种。事实上,在世界范围内,不可能有气候条件完全相似的2个地区,原产地与引种地的条件有差别,有时也可能引种成功,甚至可能比原产地生长更好。 (2)原产地与引入地区的主要生态条件的相似程度 当然,着手引种时应详细研究外来树种在原产地与引种地主要生态条件的相似程度,生态条件愈接近,引种成功的可能性愈大。例如,油橄榄在中国引种成功的难度很大,其主要原因是我国亚热带气候与原产地中海地区的亚热带气候不完全一致。油橄榄长期适应于地中海地区冬雨型气候,冬季适宜的低温和湿润条件能满足花芽分化的要求,夏季有充分的光照,有富含钙质的微碱性土壤。而我国南方大部分地区的气候特点和地中海地区域恰好相反,夏季高温湿润,光照不足,土壤板结,冬季干旱,不利于花芽形成。我国先后从北美引进大约82科202属500多种木本植物,不少树种引种成功,并成为我国重要人工林树种。其主要原因是北美的树种一般能在我国找到适应的环境。比如,阿巴拉契亚山以西的温带树种可能适合华北及西北地区,美国东南部为常湿性亚热带常绿阔叶林气候与中国亚热带东部的气候相似;美国中部与东部在晚春至早秋期间有时出现非常酷热干旱的天气,这与我国长江中下游的伏旱十分相似;墨西哥南部、中美洲及西印度群岛为热带雨林气候或热带草原气候,与我国华南的气候相似。又如,北美东部、中美洲夏雨型或均雨型的树种所在地区的自然条件与我国东部的情况相似,在我国引种较成功的杨树、松树、刺槐、落羽杉等多来源于这一区域,其中有些引进树种,如刺槐、湿地松、火炬松、落羽杉等,其生长比在原产地更加旺盛。而北美西部太平洋沿岸属冬雨型地区的树种在我国的引种反应不良,仅在云贵高原地区表现较好。 (3)树种历史生态条件分析 虽然外来树种原产地与引入地现实生态条件相差很大,但引种仍有可能成功,这与原产地的历史生态条件有关。1953年苏联植物学家库里奇亚索夫(Кульсясов)根据对3000多种植物的试验分析,提出了植物引种驯化的“生态历史分析法”。该理论认为,一些植物的现代分布区是地质史上冰川运动时被迫形成的,并不一定是它们的最适生长区,如果把它们引种到别处,有可能生长发育得更好。许多林木在漫长的进化过程中,都曾经历过复杂的历史生态条件,产生了适应性,并传递给了后代,具有潜在的广泛适应性。当引种地区现实生态条件与引入树种某历史生态条件相同或相近,特别是与该树种曾经历过的较适宜的历史生态条件相同或相近时,尽管两地现实生态条件相差很大,仍然可能引种成功。如水杉在第四纪冰川时期以前曾广泛分布于世界各地,存在广泛的遗传适应性,最近一次地质变迁时期,气温急剧下降,仅有在我国川东、鄂西、及湖南龙山县边境少量遗存,成为“化石植物”。1946年被世人重新发现和鉴定之后,世界各国纷纷引种,目前已成为分布范围极广的树种。 (4)树种的适应能力和种内遗传变异 不同树种适应性差异很大,在引种前应充分了解它的适应性。红杉原产于美国加利福尼亚和南俄勒冈沿太平洋海岸地区,这条红杉带的气候特征是冬温夏凉,冬季雨多,很多日子雾大。由于适应性窄,在不同立地条件引种红杉均告失败。我国银杏由于适应性强,能成功地引种到日本、美国东部、中部及欧洲的部分地区,引种历史超过100年。 自然分布区广的树种,在物种内常存在着种种变异,形成了许多地理小种,不同地理小种对生态条件的适应性及表现出来的经济性状是各不相同的,有时,这种差异是非常大的。因此,不能把某一批种子就看成是整个物种的代表。在现代的林木引种工作中,已普遍认识到不同种源在生长、适应和经济性状方面的差异,重视对种源的搜集和试验。为了使引种能达到预期目的,在引种前要分析引种树种在原产地各个种源区的生态条件,充分了解其地理变异规律,摸清不同种源在生长、抗性等方面的表现,以此作为制定引种方案的依据,尤其要注意选择适应性较强的种源。 2、主要生态因子剖析 与作物和果树相比,林木所处的立地条件比较差,经营管理也较粗放,很难大面积采用灌溉、防寒等集约措施。因此,必须认真分析原产地和引入地的生态环境条件,以利于引种成功。 ⑴ 温度 通常冬季气温过低或夏季气温不足限制树种北移,而冬季或夏季气温过高则限制树种的南移。不适温度对外来树种的不良影响大体可以归结为两个方面:①温度条件不符合生长发育的基本要求。临界温度是树种能忍受的最高、最低温度的极限,尤其是冬季极限低温,会造成外来树种严重伤害或死亡。②外来虽能正常生存,但由于温度等条件不适宜,影响花、果实的形成和发育,致使经济价值不能表现出来。 绝对低温往往是一个树种生存的主要限制因素。如意大利I-214杨生长快,但不耐寒,将其引入齐齐哈尔市,忍受不了-35℃的低温而冻死。美国农业部按年平均最低温度把北美洲划分为10个带,每个带列了几种常见的乔木树种的适应极限低温(表3-1)。一旦出现数十年不遇的绝对最低温,常可使树木冻死。如1999年12月中、下旬福建龙岩市出现了30年未遇的寒潮,在永定极端低温达到 –5.1℃,在长汀达到-8.0℃,而在历史记载中,永定极端最低温为 -5.0℃,长汀为 -7.4℃,异常的强寒潮使龙岩市引种的巨尾桉林分受到严重冻害。 ⑴ 温度 除考虑极限温度外,还应注意低温持续时间、降温和升温的速度等。如蓝桉具有一定抗寒能力,可忍受-7.3℃的暂短低温,但不能忍受持续的低温。如云南陆良1975年12月持续低温5天,日平均温度变动于0.6~4.0℃之间,最低温达-5.4℃,在这期间蓝桉遭受严重寒害。经调查10~15年生大树263株,其中主干1/3~1/2枯死的有183株,占69%,整株枯死的有23株,占9%。该地于1958年引种蓝按,1961、1964两年绝对低温达-7.0℃,1974年低至-7.3℃,由于这三年的低温历时短暂,只有叶和嫩梢表现冻害。l976年冬~1977年春期间,低温持续期长,云南的桉树、银桦、西双版纳的三叶橡胶都受到不同程度的冻害。 霜冻对林木生长影响很大。霜冻分早霜和晚霜,由于晚霜发生的季节正值树液萌动、芽苞开放、树木生长的初期,所以晚霜对树木生长的危害更为严重。北方树种打破休眠的临界温度低于南方树种,引入南方,可能由于萌动早,易遭晚霜伤害。 高温是北方树种南移的主要限制因素。一般落叶树种生长期气温高达30~35℃时,生理过程受到严重抑制,50~55℃时发生伤害。高温,特别在水分供应不足时常造成树木早衰,树皮由于受热不均,造成局部受伤或日灼。高温加多雨高湿常造成某些病害蔓延,严重限制树种南移。华北平原不适于冷杉、云杉、桦木生长,与高温和干燥有关。原产澳大利亚南端塔斯马尼亚州的蓝桉,在我国昆明、成都生长较好,但在华南地区表现不佳,与华南暑热漫长有关。在两广地区,雪松、油橄榄生长不良,与夏季高温有关。 ⑵ 日照 不同纬度日照长度不同。除赤道外,纬度越高,一年中昼夜长度差别越大,夏季白昼时间越长,冬季白昼时间越短;而在低纬度地区,夏季白昼的长度比冬季增加不多。不同树种对昼夜交替的光周期(photoperiod)有不同反应。 形成北方树种为长日照、短生长期,而南方树种为短日照、长生长期的生态类型。当“南树北引”时,生长季内日照加长,常造成生长期延长,从而减少树体内养分积累,妨碍组织的木质化和越冬前保护物质的形成,导致树木抗寒性降低,容易遭受秋天早霜的损害。当“北树南引”时,由于日照长度缩短促使枝条提前封顶。如北方的银白杨、山杨等引栽南京,封顶早,生长缓慢,常遭病虫危害。但是,不同树种对光周期的敏感性是有差别的。 (3)降水量和湿度 降水量与湿度是决定植物分布的主要因子,也是决定引种成败的关键因素之一。将比较湿润地区的树种引种到比较干旱地区,除非采取灌溉措施,一般很难成功。如黄河流域各省大量引种毛竹,在湿度比较大,又注意灌溉的地区,获得成功。而在大气湿度小的地区,都落叶枯死。柳杉、杉木的引种与大气湿度的关系也十分密切,往干燥地区引种,均不易成功。我国华北地区冬季寒冷干旱,使许多南方树种不能越冬,特别是常绿阔叶树很少能存活,这与冬季低温有关,也与干旱有密切关系。所以引种时不仅要防寒,而且更要重视防旱。 不同季节雨量分配状况,称为雨型。雨型与引种成败有密切关系。我国华南及华东亚热带地区是夏雨型,从冬雨型的地中海和美国西海岸引种油橄榄、海岸松、辐射松难于成功,而引进夏雨型的加勒比松、湿地松则生长良好。又如非洲南部把辐射松、海岸松引种到冬雨型的西海岸,把长叶松引种到夏雨型的东海岸,结果都成功。 空气湿度对外来树种能否正常生长关系很大。辐射松在原产地病害并不严重,但引种到夏雨型地区,因夏季高温高湿,却易遭受病害而死亡。根据徐纬英的研究,世界油橄榄产地的年相对空气湿度是40 %~ 65%,甘肃陇南武都、文县种植点上的年相对湿度为 61 %左右,两地引种油橄榄获得了高产、稳产,这与年均相对湿度接近原产地,即空气湿度较低有关。 (4)风 风也是引种成败的关键因子之一。巴西橡胶(Hevea brasiliensis)原产于赤道附近的高温、高湿、无风地区,引种到我国海南岛无风地区,生长良好。但是引种到广西和广东沿海一带,虽然温度和湿度适宜,但因台风袭击,引种多不成功。台湾省海岸木麻黄防风造林,在建造之初要设防沙篱等固定飞沙后才能造林,否则很难成功。又如北方城市引栽南方绿化树种冬季设置防风屏障,容易越冬成活。 引进树种所适应的不是个别生态因子,而是由多种生态因子构成的综合生态环境。在引种时,既要对各气候因子进行个别分析,又要综合分析,在生态环境中,常有某一生态因子对引种起主导的决定性作用,但也是和其他生态因子相互联系的。如南树北引时,树种对冬季低温的抗性常常是主导因子,然而这种抗性又和生长季节的温度、光照、降雨量的分布有着密切的关系。在树种生长发育的不同时期,起主导作用的因子也可能不同,必须具体分析。 (5)土壤条件 土壤的含盐量、pH值、土壤水分、透气性、土壤微生物都能影响树种的分布。其中,影响树种引种成败的主要因素是土壤酸碱度差异和盐类物质含量。如我国华北、西北地区有较多的碱土带,而华南的红壤山地则主要是酸性土。沿海低洼地带多含盐量高的盐碱土或盐渍土。不同树种对土壤酸碱度的适应性有较大差异。胡杨等树种较为耐盐,可在表层土壤含盐量0.20% ~0.30%、pH值为9.0的地方栽培。而欧美杨无性系只适宜在表层土壤含盐量0.10% ~0.15%、pH值为6.5~7.5的土壤上栽培。榆、柳、刺槐、紫穗槐等对土壤酸碱度的适应范围较宽,而松、云杉、冷杉、落叶松等针叶树种则适宜在中性和酸性土上生长。如1973年日本赠送我国的一批日本落叶松,分别在沈阳、西安、北京、天津等地栽种。北京和天津土壤含盐量高,生长不良而陆续死亡。又如庐山上土壤的酸碱度一般为4.8~5.0,酸性较强。庐山植物园建园初期,引种了大批喜中性或偏碱性土壤的树种,如白皮松、日本黑松,经过10多年试验,因不适应酸性较强土壤而逐步死亡。 土壤含水量、通气状况也影响引种的成败,如日本落叶松种在粘重土壤上因排水不良,生长受抑制。1962年吉林省双杨县发生水灾,林地积水20多天后,小青杨全部死亡,而其其它杨树却仍能正常生长。因此,引种时也要考虑引种地的土壤含水量及树种适应能力。 3、引种程序 引种程序包括从选择外来树种、种苗检疫、登记、引种试验到摸索驯化措施,直至成为当地栽培树种的全部过程。 (1)外来树种的选择 首先,要根据引种的目的,通过分析,确定引进什么树种,从何处引。应全面考虑整个植物生态环境,从生态条件相似的地区选择引种材料,综合分析地理生态因素与树种的生物学特性,决定引种对象。此外,要特别注意外来树种潜在的危害。引种前,应进行充分的论证及科学的风险评估,要研究分析引入物种与当地原有物种的依存和竞争关系,要充分评估其对当地环境的影响。 (2)种苗检疫 有些外来树种在引进时没有经过严格的植物检疫和试种观察阶段,带进本国或本地区没有的病原菌或昆虫,由于缺乏天敌很快形成危害很大的森林病虫害,不仅导致引种失败,还会对乡土树种森林资源造成危害,国内外均不乏这种例证。因此,要严格执行国家有关动植物检疫的规定,按照规定和程序进行引种申报,引种材料经检疫合格后方可引进。 (3)登记编号 (4)引种试验 初试:目的是初步了解引种树种在引入地区的生态适应性表现,摸索种子处理、育苗和造林技术,淘汰不适于引入地区环境条件和表现差的树种 (种源),初步选出有希望引种成功的树种,并从选择地收集外来树种基因资源,加以保存和研究。对生长量、经济价值、防护效能、抗性等方面性状表现好的树种,可进一步扩大试种。为了防止外来有害生物入侵,这项试验要求在隔离试种区进行。对此,我国已建立隔离试种苗圃12个,审定和认可了160个普及型国外引种试种苗圃。 (4)引种试验 区域性试验:目的是进一步了解各引进树种 (种源)的遗传变异及其与引入地区环境条件的交互作用,比较、分析其在新环境下的适应能力,研究发生的主要病虫害及防治措施,栽培技术,评选具有发展前途的树种 (种源),初步确定适生条件与范围。区域性试验应是多点试验。外来树种的天然种群内往往存在许多个变异类型,这些不同的变异类型可能要求不同的立地条件。各变异类型只有生长在最适宜的立地条件下,才能获得最大效益。澳大利亚曾在昆土兰沿海低地红壤、砖红壤及腐殖土上引种加勒比松,结果发现前两种土壤上年平均材积生长量比腐殖土上的高30%以上。 (4)引种试验 生产性试验:经过区域性试验成功的树种,在大面积推广应用之前,必须作生产性试验。即按照常规造林的条件,采用生产上允许的技术措施,通过一定面积的生产试种,以验证区域性试验入选树种的生产力,作为初步尝试和大面积推广前的准备工作,对达到引种目标的树种可提请鉴定推广。为了保证适地适树,生产试种应继续进行区域栽培比较试验,并要求有一定的生产规模。生产性试验往往会被人们所忽视,但其重要性并不亚于前两个阶段的工作。因为小面积栽培与大面积栽培条件往往不能完全一致,区域性试验的面积与布点不可能完全代表推广区环境的各种条件,尤其是一个造林树种栽植面积往往较大,条件也比较复杂。此外,仅通过1~2次试种不容易摸清外来树种的特性,常常会出现意料不到的新情况,甚至在推广过程中还会出现新的问题。 (4)引种试验 鉴定推广:鉴定是为了推广,对引进成功的树种经过有关专家鉴定,内容包括在生产上的使用价值、主要是经济效益、适生范围与条件以及关键性栽培措施。鉴定后,由林业部门和生产单位在指定区域内推广。引种成果要及时鉴定,及时推广,同时要坚持未经鉴定不能推广的原则。一般来说,只要按引种程序和各阶段的要求进行试验,就可以符合鉴定的要求,但要作为良种使用还要经过审定,其增益指标要达到国家有关标准的规定。 .4 引种成功的标准 衡量一个树种引进是否成功,需要从引种树种表现的适应性、引种效益和繁殖能力等方面来综合考虑。主要内容如下: (1)能适应当地环境条件。外来树种从原产地引入新的地方后,在常规造林栽培技术条件下,不需要特殊的保护措施能正常生长发育,并无严重的病虫害。 (2)能按外来树种固有的繁殖方式进行繁殖,并能保持其优良性状。 (3)保持其原有经济性状。如原产非洲大陆的金鸡纳、毛地黄引入我国栽培驯化后,其所含主要化学成分与原产地含量相似。新西兰将原产我国的中华猕猴桃引种驯化后,目前成为世界上的猕猴桃产品出口最多的国家,为该国换取了大量外汇,并带动了食品加工、运输等相关行业的发展。 (4)无不良生态后果。外来树种引入后,不会占据生境,排除乡土树种,并失去人为控制。 5、驯化措施 (1)种子繁殖 用实生苗作为驯化材料,采用逐步迁移的办法,逐步改变原有的本性,最终适应预定的新环境,达到驯化的效果。此方法主要依据:一是植物在个体发育的幼龄阶段,变异性较大,可从中选择出适宜的家系和个体;二是实生苗对新环境较营养繁殖的适应能较大。 (2) 越冬防寒与越夏遮荫 北方夏季光照时间长,细胞与组织内干物质积累多,生长量加大,昼夜温差大,夜间呼吸强度低,因而极易徒长,冬季受冻死亡。 因此,由南向北引种,要注意夏秋控制水肥,避免徒长,采取越冬防寒措施。 由北向南引种,北方树木引种南方,夏季较北方光照时间短,体内干物质积累减少,南方夏季气温高,且昼夜温差小,呼吸强度大,干物质消耗多。因此此,由北向南引种,夏季遮荫降温、减少消耗是关键。 6 、引种中值得注意的几个问题 (1)引种结合良种选育 林木引种的过程也是选育的过程,不但要进行树种的选择,而且还要有目的地开展种内一系列的良种选育工作,这样才能得到更为满意的效果。 首先要重视种源、家系和无性系选择。一个树种在其自然分布区内往往因环境条件的差异而形成不同的地理种群,不同地理种群之间遗传差异常常十分显著,来自不同种源的种子在生长、适应性和产品质量上都常常有差异,而且有些分布区大致相同的不同树种其规律也不相同。 在引种中要注意收集不同种源,把引种试验与种源试验同步进行,从中进行选择,在引种过程中还要注意发现和选择优良类型、家系、单株、无性系。实践证明,引种与种内多层次选育相结合,可以提高引种效果。 第二,要结合杂交育种,开展引种工作。外来树种常常由于不能适应引入地区环境,生长发育不正常,家居植物摆放技巧引种不成功。如果将外来树种与乡土树种进行杂交育种,从杂种后代中筛选出具有亲本优良性状的品系,有助于提高引种驯化的效果。杨树在这方面的实例较多。如南京林业大学曾将银白杨从新疆引种南京,生长不良,但银白杨×南京毛白杨却生长很好。中国马褂木与北美鹅掌揪杂交育成的杂交马褂木,较其亲本中国马褂木和美国鹅掌揪适应性强,具有长势旺盛,枝叶茂密,树干挺拔和冠形美观等优良特征,可作为庭园绿化和造林树种。 6 、引种中值得注意的几个问题 (2)既要引种,也要引进配套技术 在树木引种时,应当考虑该树种所形成的生态系统,即不仅要引进树种本身,还要引进与该树种所伴生的树种和林下灌木,以及漫长的演化过程中所形成的微生物。生物界中的寄生、共生、竞争现象也会影响林木引种的成败,如松类等树种的根部常与土壤菌类共生。引种过程常使苗木失去共生的菌根,影响林木的成活与正常生长。1974年广东省从洪都拉斯引进加勒比松,当年就有许多苗木死亡,经调查,是由于缺乏菌根造成的,接菌后苗木成活率显著地提高。 3、遗传流失及其危害 由于自然因素或人为作用,使物种或种群遗传多样性的减少现象,称为遗传流失(genetic erosion)。 造成物种濒危和灭绝的原因是多方面的。气候变迁、人口剧增、环境污染、城市扩建、大规模工程建设、滥采乱伐等,使森林面积锐减,草原沙化,荒漠化面积增加,绿地面积减少,导致全球生态系统的急剧退化,许多物种的绝灭或种群数量的减少,使遗传多样性降低,生态系统也受到严重威胁。 3、遗传流失及其危害 造成物种和遗传多样性丧失的另一个重要原因是不合理地利用优良品种。 自20世纪以来,农作物新品种大面积取代传统的作物品种,全世界75%的作物品种已丧失。 农作物品种单一化、经营集约化,一方面大幅度地提高了作物产量和品质,但同时也严重削弱了作物的抗病力和对不良环境的适应性。 新品种的选育过程,是根据育种目标大量淘汰不符合要求的个体和群体的过程,也是丢失大量基因的过程,使遗传基础变窄,选择潜力变小。随着育种世代的发展,遗传基础愈趋变窄,如处理不当,会使遗传改良活动走向死胡同。 因此,在选育过程中必须重视遗传资源的管理工作。 在林业中,大面积砍伐天然林,营造单一树种的纯林,大范围栽植遗传基础狭窄的外来树种,无控制地推广单一无性系和为数不多的家系,都可能导致一个地区物种和种群数量减少,使多样性变小。 3、遗传流失及其危害 遗传多样性是进化和适应的基础,丰富的种内遗传多样性使物种能有更多机会适应环境的变迁,有利于物种的保存和进化; 物种和基因的多样性也是满足人类社会发展所需要的自然资源。保持种群内等位基因的多态性,防止基因丢失和物种灭绝,维持人类赖以生存的生态环境,关系到人类的今天和未来。 遗传流失,会导致物种遗传多样性的缩小或丧失,遗传均质性的增加,从而威胁到物种或群体的生存。 三、林木遗传资源管理 1、搜集 2、保存 3、评价和利用 4、开发利用遗传资源信息管理系统 1、搜集 在调查的基础上,对所需的繁殖材料可以通过交换、引进的方式搜集,但更主要的是组织实地考察和搜集。组织专门队伍到另一国家或地区搜集育种资源的事例不少。 如瑞典引种小干松(Pinus contorta Dougl.)取得初步成功后曾专门组织人员去美国和加拿大搜集小干松种源; 挪威到北美太平洋沿岸搜集锡加云杉(Picea sitchensisi)种源; 英联邦林研所和牛津大学组织对中美地区的加勒比松(Pinus caribaea Morelet)、卵果松(Pinus oocarpa Schiede)等的搜集; 粮农组织-丹麦林木种子中心在东南亚地区搜集乔松(Pinus willichiana)以及柚木、云南石梓等育种资源 1、搜集 收集的繁殖材料应尽可能覆盖物种分布区中有代表性的所有地点。 分布区边缘地带的种源,经历了极端环境条件下的自然选择,因而其基因频率可能不同于主要群体的基因频率,从中可能产生具有潜在价值的新的繁殖材料,能适应极端的生态条件; 而中心地区的种源,基因组分复杂,具有多种优良经济性状和适应能力。 因此,在搜集和保存育种资源时对边缘群体和中心种源都应予重视。收集工作难于一次完成,一般要持续进行多次。 1、搜集 在我国当前条件下,这项工作可以考虑结合优树选择、地理种源试验的采样和营建优良林分等进行。 种源试验中采种点的设置如果是合理的,它本身就具有代表性。 优树选择的目的性明确,一般只选择符合当前生产需要的个体,而不会去搜集可能具有潜在价值的单株或类型。 但从长远育种需要考虑,应当适当地搜集具有潜在价值的资源,如以提高生物质产量为改良目标,可选择树干虽不通直,但枝干粗大、生物量高的植株。 2、保存 搜集到育种资源,必须妥善保存,以免基因资源丧失。 无论是1年生作物还是多年生林木,无论是经济乔木还是生态用灌木,遗传多样性保存方法基本上是相同的。 目前保存林木遗传资源的主要方式,是原地保存和异地保存,此外,还有设备保存。 (1) 原地保存(conservation in situ) 原地保存是指在自然生境内的保存,保存生态系统和自然生境,保持和恢复有生存力的种群。 原地保存的主要目的是防止通常由于人类活动造成的进一步损失。自然保护区、国家森林公园以及优良天然林和母树林等都具有原地保存的功能。它是野生动、植物保护的主要形式。其主要优点是保护了自然生态系统,使物种得以继续进化。 原地保存的基本原则是要求保存足够的遗传多样性,生态系统的保存需要占据较大的面积,而遗传资源的保存一般有数千株树就可以建立起有效的基因库。 原则上应当重视群体的分布地点,较大面积集中于一个地点,不如较小面积分散保存在多个不同的地点。 (1) 原地保存(conservation in situ) 对于这类林分的性质,应不加人为干预,但由于林分的自然演替,不能保存人们所需要的林分结构。为保存所需的林分组成,仍需采取必要的经营措施。从遗传学考虑,保护林分面积大些,保存的基因组分多,效果好,但面积大,人力、物力投入大。所以,在面积和投资间要作出权衡。 (2)异地保存(conservation ex situ) 异地保存是指把搜集到的种子、穗条在其他适宜地区的栽植保存。异地保存多与林木育种活动结合,如种源试验林、种子园、收集圃、无性系和子代测定林、树木园等都属异地保荐。这是应用较广的保存方式。日本对该国主要造林树种的优良天然(或人工)林,在种子年采种育苗,在2个以上地点各造林2 hm2以上,以确保优良林分的基因资源。 (2)异地保存(conservation ex situ) 关于收集和保存植株的数量,是尚有争议的问题。G. Namkoog等曾建议,收集50个植株的种子可以保存基因的遗传变异,如少于20株,对今后育种潜力的发挥会受到影响。取样的大小,应考虑为保存低频率等位基因所需的最低限度样品数量。一般认为,保存数量应在数百株到数千株之间。为维持保存林分的“纯度”,也需考虑保存林分周围的林分状况,这是由于传粉会影保存林分子的基因组分。 (3)设备保存 近20多年来在林业发达国家用低温密封保存种子和花粉的做法已很普遍,松类种子贮藏在-18℃及5%~6%的湿度条件下,经10年以上仍有极高的生活率。但对经长期低温贮藏种子的检查,发现染色体发生了畸变。贮藏花粉,只能保存所需亲本遗传组分的一半。 对超低温保存植物细胞和组织也做过不少试验,其中包括杨、悬铃木等组织。在许多试验中,植物细胞和组织在液态低温下(-196℃)下贮藏不同时期后,仍能存活并再生成完整的植株。在林业中采用组织、器官的离体贮存在生产中应用不多,目前仍处于试验阶段。 (3)设备保存 设备贮藏农作物种子或组织在国内外较普遍。 美国有比较完善的植物种质保存系统。该系统主要有国家种子贮藏实验室(NSSL)、种质资源实验室、国家无性系种质库等组成,受美国农业部科研部门协调。如设于科罗拉多州立大学内的国家种子贮藏实验室,始建于1958年,1992年扩建,现设有大容量的低温贮藏室,也有液态氮贮藏罐,可贮存100万份样品。其主要任务是,收集、立档、保存、评价、并分发植物遗传资源,为美国和世界各国重要经济作物持续改良服务。 (4)合理的保存策略 1996年6月在德国莱比锡召开了植物遗传资源国际技术大会。会前对世界各国植物遗传资源,包括森林遗传资源状况作了调查,发表了“世界粮食与农作物遗传资源保存现状”的报告。据该报告,70~80年代人们感到植物遗传资源受到了威胁,全世界基因库的数量和规模急剧增加,异地保存的粮食和农作物种质资源约达610万份,其中仅有52.7万份保存在大田基因库。但在森林遗传资源保存方面,情况却迴然不同。只有开展遗传改良的主要造林树种及珍稀濒危树种有少量异地保存外,多数树种采取原地保存,而自然保护区是森林遗传资源的主要保存方法。也有些国家,如泰国对南亚松,德国对欧洲云杉分别选择优良林分作为原地保存。林木异地保存可以防止优良基因型的丢失,有利于提高林分生产率,可作为树种短期改良的一种保存方式。 (4)合理的保存策略 当前,世界各国对森林遗传资源主要采用原地保存,主要理由如下: 第一,遗传资源是在一定生态系统和自然进化过程中形成的,与生态系统的各个组成部分构成一个相互依存的整体,原地保存能不断发掘遗传变异,适应未来变化,离开了长期适应的系统,有时甚至难于存活; 第二,离开了原有的生态系统下保存基因资源,改变了原有的群体结构和交配系统,难于保存原有的基因组成; 第三,由于市场需要的改变及自然环境条件的变迁,收集保存什么样本很难预测,收集、评价样本的标准更难掌握; 第四,森林植物分布区较广,原产地立地条件多样,生命周期长,异地保存在样本收集、栽植、保存技术等方面有诸多因素难掌握; 第五,科学技术的进步,采用低温贮存种子和花粉,能延长贮存时间,但保存的材料仍需不断更新,维持、运行设施需要大量的经费投入。 我国森林遗传资保存与自然保护区建设和天然林保护工程等相结合,既符合自然进化规律,能较可靠地保护遗传资源,也可节省支出。 4、评价和利用 遗传(育种)资源工作的目的归纳起来有二个方面:一为当前林业生产和生态建设服务,它与育种实践密切联系;二为保存物种和种内生物多样性,为长期持续利用服务。要达到这二个目的,在调查基础上搜集和保存的资源,理应观察研究,做出评价,最终达到利用的目的。我国树种资源多,不分轻重缓急,全面铺开,在人力物力安排上不易办到,应根据现有研究基础,首先在具有重要经济和生态价值的树种中开展。 常规的研究工作可结合引种、种源试验、子代测定和无性系测定等进行,结合开展生物学和林学特性的研究是有益的。经评定具有优良经济性状或生态效益的资源,可以通过营建母树林、种子园、采穗圃等方式繁殖推广利用。这些内容将在后面有关章节中介绍 5、 开发利用遗传资源信息管理系统 在资源管理各个环节中取得的所有信息,包括来源、分布、栽培状况、形态特征、生物学特性、经济与生态价值、收集或引进地点和数量、保存地点和数量,存活状况、性状观测和评价、推广和利用过程等资料,都可统一输入和贮存于遗传资源信息管理系统。信息管理系统不仅方便资料的保存和交流,节省时间,提高工效,更能深层次地利用数据信息。我国从上世纪80年代末便开始编制和使用这方面的程序,但迄今系统尚不完整,也还不普遍。计算机已经普及,这为普及和提高遗传资源信息管理系统创造了有利条件。 四、乡土树种和外来树种 树种选择是林木选育的第一步,只有正确地选择了树种,后续选育工作才能开展,种内各个层次的遗传变异才可能利用。任何一个树种都有它的分布范围,当它在自然分布区内称为乡土树种(indigenous tree species);当栽种到自然分布区外,称为外来树种(exotics)。把一个树种从原有分布范围引入新的地区栽培称为引种(introduction of exotics)。林木引种是引入外来树种遗传资源,并加以选择和利用。 遗传资源管理过程和内容 四、乡土树种和外来树种 1、正确对待各类树种资源 2、充分开发利用乡土树种 3、积极、稳妥地利用外来树种 4、我国林木引种成就 1、正确对待各类树种资源 乡土树种资源,包含已经人工栽培的和尚处于自然生长状态的两类。乡土树种经历了当地自然条件长期影响并通过了自然选择,前者还经受了栽培管理的影响和人工选择的作用。乡土树种资源适应当地条件,可直接投入生产或稍加改良就可充分发挥其作用,此外,从改良考虑,资源丰富,调查、收集和保存也方便。迄今,我国林业中尚有大量本地资源,特别是灌木树种尚未充分利用,开发利用潜力大。 1、正确对待各类树种资源 与乡土树种资源比较,外来树种资源由于是从其他地区引进的,离开了它们的自然分布区,对生态适应性、经济性状还不十分清楚,需要经过较长时期的观察,才能对稳定性、经济价值和生态效益等性状做出评价。因此,推广利用要分阶段进行。但这类资源的经济性状或生态效益有可能优于当地资源。 此外,在一些集约经营的主要树种中,通过杂交等措施还创造了一些自然界原本不存在的类型和品种。这类资源往往综合了亲本多种优良性状,经济价值较高,这是它的优点。这类资源遗传组成比较复杂,在用作育种原始材料时应注意其起源,防止发生近亲繁殖。 2、充分开发利用乡土树种 乡土树种是自然进化的结果,适应当地条件,调查研究方便。何况我国是树种资源极其丰富的国家,已发现木本植物约8000余种,其中乔木树种约2000余种,灌木约6000余种。丰富的树种资源是自然保护和开展林木遗传改良工作的前提,是满足林业建设多种需要的有利条件。从战略上考虑,重点应当放在开发利用乡土树种上。人工栽培过的树种有约1000种,主要造林树种约210种。 2、充分开发利用乡土树种 在东北大小兴安岭和长白山等林区,有兴安落叶松、长白落叶松、樟子松、红皮云杉、鱼鳞云杉、红松、臭冷杉、水曲柳、紫椴、糠椴、黄波罗、胡桃楸、春榆、辽杨、大青杨、赤杨、蒙古栎等。 在华北区,有油松、侧柏、白皮松、华北落叶松、白杆、杜松、栓皮栎、麻栎、檞树、 泡桐、臭椿、香椿、楸树、毛白杨、小叶杨、旱柳、白榆、国槐等。 在华东、华中区,有杉木、柳杉、马尾松、水杉、黄杉、金钱松、柏木、油茶、油桐、 鹅掌揪、棕树、擦树、乌柏、毛竹、刚竹等,其中有些树种是中国特产。 华南区,树种组成丰富,除华东、华中部分树种延伸分布到该区外,尚有木荷、火力楠、格木、竹柏、米老排、蚬木、金丝李等有发展前途的用材树种。 西南区是世界公认树种资源丰富的地区之一,云南松、思茅松、华山松、云南油杉等已有较广泛的栽植,尚有许多树种没有利用,潜力很大。 2、充分开发利用乡土树种 西北地区树种较少,但也有不少重要的用材树种,如新疆落叶松、新疆云杉、青海云杉、新疆冷杉、新疆五针松、新疆杨等,在广阔的干旱沙漠地区,有胡杨、白刺、柽柳、多枝柽柳、柠条、花棒、沙棘、沙柳等适应性强的灌木,可用于生态建设。 但是,迄今我们除对主要造林树种作了比较深入的研究外,对多数树种的生物学、林学特性、繁殖特点研究不足。为满足林业生态建设的需要,要开发新的树种,由于缺乏必要的基础资料,已妨碍了工作有效地开展,加强对乡土树种的研究已是当务之急。 3、积极、稳妥利用外来树种 外来树种引入后可能有两种反应情况: 一种是原分布区和引入地区的自然条件差别较小,或由于外来树种本身的适应范围较广,不改变遗传性也能适应新的环境条件;另一种是原分布区与引入地区的自然条件差异较大,或由于外来树种的适应范围较窄,只有通过改变遗传性才能适应新的环境,这个过程称为驯化(domestication)。此外,将动植物从野生状态改变为家养或栽培的过程也属驯化。 树木引种可追溯到二、三千年以前,引种的发展与人类文明史密切相关。用外来树种规模化造林始于20世纪初。现在外来树种人工林在一些国家得到了蓬勃发展。在热带、亚热带国家和地区主要采用的外来树种有松属、桉属和柚木(Tectona grandis),占人工林面积1/3以上,其次是相思属(Acacia)和木麻黄属(Casuarina)。 3、积极、稳妥利用外来树种 引进和发展外来树种的主要理由如下: ⑴外来树种的生长可能优于当地树种,在较短的轮伐期内获得乡土树种不能达到的木材产量,或能获取乡土树种不能提供的特殊目的产品,提高林地生产力。如南半球没有类似北半球松属优良的工业用材树种。 ⑵增加抗逆性树种,改善生态环境。乡土树种可能不完全适应当不良的环境条件,特别是在近代,工业污染、土壤侵蚀加剧,导致乡土树种不能完全适应,而某些外来树种可能比乡土树种更适应变化后的生境,如木麻黄在我国东南部沿海,刺槐在北方广大地区都表现出较强的适应能力。 3、积极、稳妥利用外来树种 引进和发展外来树种的主要理由如下: ⑶一个树种的自然分布范围是和种的发生历史、适应能力和传播条件密切相关的。各种树种局限于各自的自然分布区,但这并不意味着它们不能分布到其他地区。海洋、山脉、不同气带等很可能妨碍了它们的传播。如原产美国太平洋沿岸的辐射松,虽然自然分布区南北长2OOkm,东西宽10km,实际分布面积仅约4000hm2,但现已成为新西兰、澳大利亚和智利的重要造林树种,在新西兰、澳大利亚,生长速度比原产地还快。原产美国的美国黄松、花旗松、锡加云杉已为大洋洲、拉丁美洲和欧洲温带广大地区引栽。 (4)拓宽林木资源的遗传多样性,提供选育的材料。 4、我国林木引种成就 我国林木引种已有悠久历史。如悬铃木在公元401年已引进到西安,核桃也是早在西汉时期从西亚引进的,桉树于19世纪末从意大利转引到我国华南各城市,刺槐也在同期引到山东沿海地区,三叶橡胶最早在1913年引入海南省,许多其他针、阔叶树也都在19世纪末和20世纪初由国外引入。但上世纪50年代以前的引种活动规模小,盲目性大,引进树种多用作城市绿化,很少用于大面积造林。20世纪70年代以来,特别是90年代后,引种工作得到发展,引进树种增多。 4、我国林木引种成就 据统计,我国先后引进木本植物1000多种,造林面积达800万hm2,占人工林总面积1/4以上。其中,来自北美洲树种的造林面积占75%,澳大利亚树种占17.5%,日本树种占3.8%。经引种试验,有重要价值的外来树种达30余种,其中,桉树、杨树、松树、落叶松、相思、刺槐、木麻黄等树种造林面积较大。 桉树大约于1874~1907年引入我国,早期引进的有蓝桉、柠檬桉、细叶桉、赤桉、大叶桉等。后来又引进了巨桉、尾叶桉、窿缘桉及其杂种。引进过的桉树约300余种,现保存有100余种,全国按树造林面积估计约80万hm2。已成为我国南方各省的主要用材树种。 杨树是温带地区的速生阔叶树种。1949年前,主要引进了钻天杨、箭杆杨、加杨和少量的欧美杨。1950~1960年中国林业科学研究院等先后从波兰、德国、罗马尼亚、苏联等引种,上世纪70年代后陆续从法国、意大利等17个国家引种栽培72/58杨、I-69/55杨树良种及其无性系331个,从中选出一批速生杨树品种。南京林业大学从引入美洲黑杨中选育出优良无性系,在黄淮海流域大面积栽培。但是,我国的杨树受天牛和其它食叶害虫危害相当严重,是一个急待解决的重大问题。 4、我国林木引种成就 火炬松、湿地松原产于美国东南部,20世纪30年代引入我国,70年代大面积栽培。在南方多数省区,火炬松、湿地松在相似的立地和抚育条件下,生长比马尾松生长快,适宜作为短轮伐期的速生丰产纸浆林,已成为我国南方丘陵山区的重要造林树种。1963年从古巴引种加勒比松古巴变种,1973年又从危地马拉引种加勒比松洪都拉斯变种和加勒比松巴哈马变种,80年代开始大规模造林,面积已超过8万hm2。 日本落叶松原产日本,我国引种已有百余年的历史。东北、华北、西北、华中、西南地区都有引种。其中,山东、辽宁引种最早,成为东北和北方山地重要造林树种,也成为南方海拔1000m~1500m地区的速生用材树种。 木麻黄 (Casuarina spp. )自然分布于东南亚、太平洋群岛和澳大利亚,是营建沿海防风固沙林和薪炭林的优良树种,并具有共生固氮能力。上世纪50年代后,在南方沿海地区营造了约100万 hm2 的木麻黄防风固沙林,形成了数千公里的“绿色长城”,这对于防风固沙,保证农业稳产、高产,保障人民生活等发挥了积极作用。 第三章 遗传育种资源和树木引种 沈熙环 陈晓阳 本章摘要 第一部分是遗传与育种资源。 首先说明了遗传资源、育种资源的内涵。阐明了遗传资源和育种资源的重要性;介绍了国际林木遗传资源工作的发展历程及对各国资源工作的影响和我国自然保护工作的沿革。阐明了生物多样性的内涵、各个层次多样性的关联;叙述了遗传多样性的检测途径、遗传流失的原因和危害、防止遗传流失的措施。讨论了林木遗传资源管理的主要内容和环节,着重阐明了林木育种资源以异地保存为主的理由。 第二部份是有关乡土树种、外来树种和引种的内容。 根据树种原产地和栽种地,可分为乡土树种和外来树种,正确选择改良树种是育种工作的第一步。 我国树种资源丰富,开发利用乡土树种潜力大。介绍了筛选外来树种的依据,并较详细地讨论了筛选外来树种中常用方法-生态因子分析法。外来树种的成败最终要通过实践来验证,引种工作必须遵循循序渐进,逐步推广的原则。 本章讲义提纲 一、遗传资源 1、遗传资源的重要性 2、国际林木遗传资源工作的发展 3、我国的自然保护工作 二、生物多样性和遗传流失 1、生物多样性的内涵 2、遗传多样性的检测 3、遗传流失及其危害 三、林木遗传资源管理 1、搜集 2、保存 3、评价和利用 4、开发利用遗传资源信息管理系统 四、乡土树种和外来树种 1、正确对待各类树种资源 2、充分开发利用乡土树种 3、积极、稳妥地利用外来树种 4、我国林木引种成就 五、引种技术和成就 1、引种考虑的因素 2、主要生态因子剖析 3、引种程序 4、引种成功的标准 5、驯化措施 6、引种中值得注意的几个问题 一、遗传资源 遗传资源(genetic resources),也称为基因资源(gene resources),指以种为单位的群体内的全部遗传物质,或种内基因组、基因型变异的总和。 目前国际上植物遗传育种文献大都采用种质资源(germplasm resources)这一名词。 按“中华人民共和国种子法”定义,种质资源是指选育新品种的基础材料,包括各种植物的栽培种、野生种的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工创造的各种植物的遗传材料。 一般认为,种质资源与遗传资源和基因资源是同义词。 育种资源(breeding resources)是遗传资源的组成部分,指在选育优良品种工作中直接利用的繁殖材料,往往是根据品种选育目标调查、收集的资源。因此,遗传资源与育种资源的涵义既相关,但又有区别。 与遗传资源等常一起出现的另一个术语是生物多样性(biological diversity),指地球上数以百万计的所有生物,即动物、植物和微生物及其所拥有的基因,以及生物与其生存环境构成的复杂的生态系统的总称。 生物多样性是生命系统的基本特征。 一、遗传资源 1、遗传资源的重要性 2、国际林木遗传资源工作的发展 3、我国的自然保护工作 1、遗传资源的重要性 (1)农作物和果树栽培育种的历史证明,现有的品种都起源于野生植物。 品种的形成过程是人类利用自然资源的过程。 林木育种是兴起较晚的工作,今天投入生产的树木品种为数还不多,但都是直接或间接从自然资源选育出来的。 育种所需要的基因,广泛蕴藏于自然资源之中,遗传资源是创育新品种的物质基础。 1、遗传资源的重要性 (2)在集约经营和选育过程中,往往把注意力集中在少数经济性状上,从而使群体或个体的遗传基础变窄。 一个优良的品种不仅应具备优良的经济性状,同时也应具有较强的适应性和抗逆性。 为选育优良品种,必须具备丰富的资源作后盾,不断地引进,补充新的资源,多世代育种工作才能顺利开展,不会受到很大制约。防患于未然,必须重视遗传资源的调查、搜集、保存、研究和利用。 1、遗传资源的重要性 (3)随着经济条件的发展、工艺过程的改革、市场的变化,对林木新品种的要求也会发生改变。 就当前木材利用而言,树干材积生长快,干形通直是重要的经济性状,但将来生物质(biomass)产量可能成为主要追求目标。 如果只考虑当前需要,只重视当前所需要的性状,而对有潜在利用价值的资源滥加砍伐,或任其毁灭。到头来,育种工作将会濒临“无米之炊”的困境。 因此,从事育种工作的单位,特别是负责资源收集工作的单位,不能只从一时一地的需要出发收集资源,而应尽可能多地收集各类资源,以供今后的研究和利用。 1、遗传资源的重要性 (4)今天复杂而丰富的物种和遗传资源是生物经历6亿多年自然演化中形成的,是生物适应繁杂、变化的自然环境的结果,是进化的结果。 生物界在适应环境过程中,丰富和繁荣了生物种群。 生物多样性是充分利用自然资源的必要条件,是人类赖以生存和发展的物质基础。 生物多样性不仅为人类提供了食物、能源、药品和工业原料,在维持生态平衡和稳定环境方面发挥着重要作用,理应十分珍惜。 1、遗传资源的重要性 (5) 抢救濒临毁灭的树种,已迫在眉睫。 世界上动植物种类估计在500万种到1000万种间,已作过描述的约为175万种。 高等维管束植物25万种,苔藓、地衣等低等植物15万种,约有90%生活在陆地,而其中又有约2/3生活在热带森林。 热带地区,特别是热带雨林对保存物种十分重要。然而,随着人口的增加,森林的大量砍伐,许多珍贵物种和遗传资源遭到毁灭。 据世界自然基金会(WWF)与世界保护监测中心(WCMC)测算,8千年前全球天然林面积为80亿hm2,到1996年底62%的森林已消失了,仅剩下了30亿hm2。 森林面积的锐减,导致许多物种的绝灭或生存受到威胁。 20世纪80年代,人们明显地觉察到物种不断减少,灭绝速度为自然灭绝速度的1千倍,即每天约有75种被消灭。 在25万种高等植物中已有2万~2.5万种处于危险状况。 基因、物种和生态系统以前所未有的速度在消失,人类面临了严峻的挑战。 因此,必须重视林木遗传资源工作。 2、国际林木遗传资源工作的发展 鉴于遗传资源的重要性,联合国粮食与农业组织(FAO)1948年成立了“动植物遗传资源小委员会” 1963年成立植物资源考察专家小组,组织并制定种质资源收集、保存和交换条例。 1967年联合国粮农组织成立森林遗传资源专家小组,规划和协调有关林木基因资源搜集、利用和保存等方面的工作。 该小组于1974年的罗马会议上起草并公布了“森林遗传资源保存与利用的全球计划”,对遗传资源工作提出了调查、收集、评定、保存和利用等5个方面的内容。 1988年联合国召开了生物多样性特设专家工作组会议,起草了《生物多样性公约》协议。 1992年在巴西召开的联合国环境与发展大会上,包括中国在内有168个国家签署了《保护生物多样性国际公约》。 国际林木遗传资源工作的发展 在国际组织的影响下,全球对森林遗传资源的重视程度有所提高,并采取了积极措施。建立自然保护区是生物多样性保护和遗传资源保护的有效措施。 1872年美国建立了世界第一个自然保护区——黄石公园(Yellowstone National Park),至2003年,全球自然保护区数量达到102102个,总面积1876万km2,相当于陆地面积的12.65%。 国际林木遗传资源工作的发展 日本把遗传资源的保存作为林木育种工作的组成部分。 该国自1964年以来,对主要造林树种(包括用材、经济林、能源林、山地造林绿化树种以及外来树种)的优良天然林和人工林,在种子丰收年采种育苗,营造人工基因库。 自1976年后,对次要材种资源也采取了保护措施。 到2000年保存主要树种无性系19350个,家系3789个。 同时,全国保存原始天然林(森林生态系统林)26处,共32万hm2,森林生物遗传资源保存林29万hm2;森林遗传资源保存林377处,9600 hm2;植物群体保存林350处,11万hm2;优良基因保存林53处,610hm2。 国际林木遗传资源工作的发展 芬兰除国家建立森林保护区外,对优良天然林分进行去劣疏伐,保证更新。以天然林的形式保存丰富的育种资源。芬兰对选择的优树,建立收集区。目前,已建立收集区105个,总面积在240 hm2以上。 国际林木遗传资源工作的发展 美国各个育种单位普遍设置优树资源收集区,同时利用国家和州的自然保护区保存天然基因资源。自上世纪80年代以来,美国以及欧洲一些国家或地区,排斥栽植外来树种,甚至反对采取树种遗传改良措施,如美国佐治亚洲等一些地区,公众反对大面积营造单一的火炬松或湿地松人工用材林,要求扩大长叶松及其他乡土树种的林地面积,恢复自然景观 国际林木遗传资源工作的发展 印度于1976年成立国家植物种质资源局(NBPGR),下设30个单位组成全印植物种质资源保存体系。 国际林木遗传资源工作的发展 3我国重视自然保护工作 为保存富有代表性的典型自然景观、植被类型和珍贵的野生动物,我国政府早在1956年第一届全国人民代表大会第三次会议上,就提出了在全国划定天然森林禁伐区、保存自然植被的提案。同年10月,林业部草拟了我国第一个“天然森林禁伐区(自然保护区)划定草案”,提出在吉林、黑龙江、陕西、甘肃、浙江、广东、四川、云南、贵州等15个省(自治区)规划40余处自然保护区。20世纪80年代起,陆续制定和发布了《环境保护法》、《森林法》、《草原法》、《野生动物保护法》、《森林和野生动物类型自然保护区管理办法》、《珍稀濒危动植物名录》等保护自然的法律和政策。 国际林木遗传资源工作的发展 我国于1956年建立了第一个自然保护区——广东鼎湖山自然保护区以来,截至2003年底,全国共建立各类自然保护区1999处,总面积达到144万km2。 其中,国家级自然保护区226个,面积为89万km2,占国土面积14%以上,面积居世界第一。 此外,自上世纪50年代开始的种源试验,60年代以来开展的选优-种子园等工作,实际上也已收集了大批育种资源。 二、生物多样性和遗传流失 1、生物多样性的内涵 2、遗传多样性的检测 3、遗传流失及其危害 1、生物多样性的内涵 生物多样性的内涵己如前述,生物多样性包含3个层次的内容,即生态(生物群落)多样性、物种多样性和种内遗传多样性。 1、生物多样性的内涵 (1)生态系统多样性(ecosystem diversity) 生态系统由植物群落、动物群落、微生物群落及其生境的非生命因子(光、空气、水、土壤等)所组成。 群落内部、群落之间以及生境之间存在着复杂的相互关系,其主要过程包括能量流动、水分循环、养分循环、生物间诸如竞争、共生、寄生等相互关系。 生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态学过程的多样化以及生态系统内生境差异和生态过程变化的多样性。 在地球的各个区域,即使自然条件相似,也存在着多种多样的生态系统。 我国位于欧亚大陆东部,国土辽阔,垂直变幅大,气候及地貌类型复杂,在这种复杂的自然条件下产生了极其多样的生态系统类型。 1、生物多样性的内涵 (1)生态系统多样性(ecosystem diversity) 森林生态系统是陆地生态系统的主体,是生物多样性最丰富的地方,陆地上有半数以上的动、植物物种,在森林中栖息繁衍,森林的破坏和消退,特别是热带森林的消退,是物种灭绝的重要原因。 森林生态系统多样性的现状评估、人类活动对森林生态系统的影响、森林资源的持续利用、以及退化森林生态系统恢复试验等,是森林生态学研究的主要内容。 1、生物多样性的内涵 (2)物种多样性(species diversity) 物种是生物进化链上的基本环节,虽然处于不断变异与不断发展之中,但同时也是相对稳定的。 任何物种都具有特有的基因库和遗传组成。 所谓基因库(gene pool)是指一个群体中所包含的基因总和。 物种多样性是指某一区域内物种的多样化程度。多种多样的物种是生态系统中不可缺少的组成部分。 生态系统中的物质循环、能量流动及信息传递与物种的组成密切相关。当生态系统丧失某些物种时,就可能导致生态系统功能的失调,甚至使整个系统瓦解。物种多样性的主要研究内容包括物种多样性的现状、形成、演化及维持机制等。 调查、评估与预测物种受威胁的程度,分析濒危物种种群的动态变化和生存能力,是研究物种多样性的重点。 1、生物多样性的内涵 (3)遗传多样性(genetic diversity) 遗传多样性通常是指物种内不同群体(又称种群或居群)间,或同一个群体内不同个体的遗传变异;遗传多样性表示物种内基因的丰富程度以及基因的变异状况。 遗传多样性是由基因组控制的,在众多基因的协调作用下,生物表现出了不同的形态特征和生理代谢特性。 每个物种实际上含有成千上万个不同的基因型,对一个物种来说,遗传变异愈丰富,对环境变化的适应能力愈强。某个特殊基因组的毁灭,有可能导致该物种的灭绝。 遗传多样性也是选育新品种的物质基础,研究遗传多样性是选育新品种的前提。 同时,多样性研究也有助于探讨物种濒危原因,可为制定合理的保护对策提出依据。 天然群体遗传多样性的分析,遗传资源的保存和利用,是研究遗传多样性的主要内容。 1、生物多样性的内涵 总之,遗传多样性是生物多样性的重要组成部分,是生态系统多样性和物种多样性的基础;物种的多样性也就显示了基因多样性,而物种构成生物群落,进而组成生态系统,生态系统的多样性离不开物种的多样性,同样也离不开物种所具有的遗传多样性。 三个层次的多样性是相互关联、相互依存的整体。 2、遗传多样性的检测 林木个体的遗传差异反映在外部形态、组织结构及分子水平上,因此,对遗传变异有不同的检测方法,目前主要应用下列方法检测。 2、遗传多样性的检测 形态特征的变异,是林业工作者十分熟悉的。在辽宁兴城油松种子园中,我们曾主要依据雌雄球花绽开时色泽,球果形状,针叶长度、粗度、着生特点和色泽,分枝的弯曲程度,并结合同功酶谱带的差异,对51个无性系作了鉴别,并编出了鉴别无性系的检索表(李悦等,1992)。 从形态特征或表型性状检测遗传变异是最直接,也是最简易的方法。 2、遗传多样性的检测 染色体是遗传物质的载体,是基因携带者,染色体数目、结构、核型特征上的变异是种群遗传多样性的重要来源,也是研究的一个方面。 2、遗传多样性的检测 20世纪60年代后,同工酶(isozyme)被广泛应用于天然种群遗传变异的研究。酶是生物体所特有的具有催化能力的蛋白质,而同功酶是指具有相同或相似催化活性,但结构有所区别的酶,呈共显性。在林木遗传育种中通过对不同树种、种内不同种源和个体的各种同工酶电泳谱带的分析,识别控制这些酶的基因位点和等位基因。在此基础上,估算多态位点的百分率、某个位点上的杂合度以及用来反映群体间遗传相似程度的遗传距离等参数。但由于同功酶检测的位点数目较少,常不能代表整个基因组的变异。 2、遗传多样性的检测 80年代以来,分子生物学技术的快速发展,直接检测DNA序列变化的分析方法已成为目前有效的遗传分析方法。常用的DNA分子标记方法有RFLP技术、基于PCR的各种检测方法和重复序列分析技术。有关分子标记方法将在第11章中作较详细介绍。 上述各个层次的检测方法,相互并不排斥,同时采用几种方法分析,特别是将常规试验观察与生物技术结合,有可能较正确、全面地揭示物种或种群的遗传多样性水平。 * *

未经允许不得转载:让球盘-澳门让球盘-最新让球盘(皇冠365) »第三章 遗传育种资源和树木引种ppt

相关推荐


友情链接 名校集团 软件 汽车之家 在线教育