梨基因功能的验证毕业论文

以果树育种原理和方法为基础，研究梨的遗传变异，培育和创造梨新品种的科学技术。世界梨可分为东方梨和西方梨两大系统，品种估计约6000个左右，其中重要的品种，虽已在生产中大面积应用，但人们仍然希望培育出更好的品种，来改善梨的品种组成，最大限度地满足生产和消费的需要。

发展简史

梨的原始育种始于品种出现前。公元前2世纪的古罗马时期，加图（）曾经记载了6个品种，那时就有西方梨的原始选种。东方梨的品种则始见于《广志》的记载：“梨有洛阳张公夏梨，上党楟梨、钜鹿豪梨……。”因而东方梨的选种可以推溯到公元3世纪。到了公元6世纪《齐民要术》中种梨一章叙述了实生苗的培育方法，还提到实生变异和提前结果，可以说是古代有关梨育种的最早记载。18世纪末，比利时汗登普（）从当时栽培品种的天然实生苗中，进行了大量的集团选种，培育了至少12个品种。比利时的万蒙斯（ Mons）从8万多株梨的实生苗中，选择了400多个品种，其中如鲍斯克（Bosc）、恩久（Anjou）、日面红（Flemish Beauty）和冬香梨（Winter Nelis）至今仍是重要的栽培品种。英国奈特（，1759～1835年）也进行了系统的梨树育种试验，获得了成功。19世纪中叶，奥地利孟德尔（，1822～1884）杂交育成了一个梨新品种，获得了赫提金园艺学家协会的奖励。美国伯班克（，1849～1926年）育成有抗火疫病的品种，苏联米丘林（И.В.Мичурин，1855～1935年）通过杂交育成了抗寒的米丘林·布瑞（Бере Мичуринскал）梨。20世纪初叶，英国、美国、法国、日本和苏联等国家先后开展了梨的育种研究。中国则在20世纪50年代初，原兴城园艺试验场（中国农业科学院果树研究所前身）在梨的地方选种和引种基础上，开展了梨的育种研究。到20世纪80年代，中国从事梨育种研究的已有10多个科研单位。

育种目标

梨新品种必须具有适应消费者和生产需要的优良性状，为此，所有梨的育种计划都以增进品质，改善外观为主要目标。东方梨主要为脆肉种，西洋梨为软肉种，其育种目标各异；但总的要求是汁多、肉质细、浓甜或甜酸适中，富有香味。对东方梨脆肉种以保持脆肉兼具西洋梨的浓厚风味最为理想。对梨果实的外观，则要求果实大小适中，形状整齐，果皮光滑；底色在成熟后呈金黄色，有蜡质光泽，或果实全面红色，或覆有鲜艳的红晕，其次是全褐色；而果面带锈或呈杂色斑驳者最次，不合育种要求。从丰产性讲，要求新品种自花结实率高，结果枝多，连续结果能力强。坐果率高，采前落果轻，能保证结果早，丰产，稳产，没有大小年或大小年变幅不大。梨育种的另一个重要目标，是要求育成晚熟耐藏的优质品种，但也因地区不同而异。一些产区，品种熟期过于集中，缺乏早、中熟品种，则需要提出早、中熟，特别是熟期育种的目标。新品种必须适应产区的气候条件，并能栽培成功。一些地方着重要求抗寒，另一些地方则着重抗旱、耐热等目标。除气候适应性外，对某些地区来说，抗病育种非常重要。欧美国家把培育抗火疫病品种作为主要的目标。对中国东方梨来说，则要针对梨轮纹病、黑星病、腐烂病进行抗病育种，但以抗黑星病育种最为重要。现代果树栽培的趋势是矮化，因此育成短枝型或紧凑型品种，常是育种家所考虑的方向。

育种途径

主要有如下几方面：

实生选种

梨天然杂交后代的实生苗称为偶然实生苗，从其中优选出来的实生单株，进而培育成新的品种。西洋梨中有巴梨、三季、康弗仑斯、安古列姆；东方梨中日本的市原早生、晚三吉、长十郎；中国梨的鸭梨、茌梨、南果梨、金川梨、金花梨等著名品种都来源于偶然实生苗。现在，一些地方仍然依靠这一途径来育成梨新品种。例如甘肃农业科学研究所育成的武巴、武香梨；浙江农业大学育成的杭青、杭红；中国农业科学院果树研究所育成的矮香；吉林通化园艺研究所的丰香；黑龙江园艺研究所的龙香等都是。

芽变选种

梨的自然芽变在自然界中时有发生，在西洋梨的93个芽变记载中，呈条纹芽变的有47个；呈锈斑的有17个；大果形的有13个。西洋梨中，除大巴梨、大恩久等大果形芽变外，红色芽变类型也很多。例如红巴梨、红茄梨、红恩久、红寇米斯都是由原品种芽变而来的红色品种，已在美国生产中广为应用。东方梨的芽变也不少。仅中国兰州就有小冬果梨、张掖圆梨、尖顶长把、花长把、大长把等芽变品种。60年代，中国梨的品种中，属果实褐色芽变有延边的延光梨；属树型芽变有河北的垂枝鸭梨；属早熟芽变有陕西武功的早茌梨、安徽砀山的良梨、早酥；属大果型芽变的有四倍体的晋县大鸭梨、新疆库尔勒香梨沙-01号。因此，对于梨芽变选择仍然是一个有效的育种途径。

杂交育种

在梨的育种中占有最重要的位置。20世纪以来，世界各国通过杂交育种育成了很多梨的品种。其中西欧偏重于品质育种，育成的品种有意大利的爱米塔、兹阿兰诺、摩涅提尼64、法国的德尔巴、普瑞麦、列克来克将军均以品质优美著称；东欧偏重于成熟期育种，南斯拉夫育成有IV/45、IV/6，罗马尼亚育成有进步梨、保加利亚育成有德拉帕吉塔等中、早熟品种。美国仍旧着重抗火疫病育种，育成的抗病品种有马格里斯、黎旺、月光、蜜甜。日本除育成抗黑星病的早玉，抗黑斑病的新世纪，还育成有大果优质品种新水、幸水、丰水等著名品种，取代了过去主栽品种长十郎。中国育成的梨品种有中国农业科学院果树研究所育成的早酥（苹果梨×身不知）、锦丰（苹果梨×茌梨）；山东莱阳农学院香茌梨（茌梨×栖霞大香水）；山西省果树研究所的晋酥（鸭梨×金梨）；陕西省果树研究所的秦酥（砀山酥梨×黄县长把梨），湖北果茶研究所的翠伏（长十郎×江岛）、金水（长十郎×江岛）；浙江农业大学的黄花（黄蜜×早三花）；华中农业大学的早翠、湘南；湖南黔阳农业专科学校的宫秋（二官白×今村秋）；吉林果树研究所的苹香（苹果梨×谢花甜）。梨杂交育种的一个特点是：无论品种间或种间杂交，一般都不存在不亲和的问题。在全部杂交育种过程中，包括亲本选择，授粉树选择，花粉收集和贮藏，花粉生命力测定，去雄和授粉，种子层积处理，实生苗提前结果，预先选择，实生苗鉴定，直到中间试验和品种推广各个环节都有特定的要求，忽视任何一个环节，都将给育种成效带来不利的影响。总的说，梨的种内品种间杂交，可以育成较好的品种。但是由于遗传基础较窄，在品质方面，很难超出固有品种。利用东方梨脆肉种与软肉种的西洋梨进行种间杂交，则具有较大的优越性。经过2～3代的连续杂交，除有可能育成脆肉味浓的品种外，在杂交后代中常蕴藏有抗寒、抗病（火疫病、腐烂病、黑星病）、丰产及矮化的潜力。在实生苗培育过程中，梨的实生单株如果生长细弱，角度开张下垂，芽和叶片均小，叶色淡绿，具缺刻或锯齿，一般说，不仅童期长，而且不具有栽培性状，可作为早期淘汰的对象。苗期枝条节间短，粗长比小，萌芽率高，成枝力弱的植株往往表现矮化。同一杂交组合的杂种后代，如果干的粗度大，则开始结果早。植株展叶晚则花期也晚，在第二年发芽时就可选出晚花抗霜的株系。梨的落叶期与果实成熟期呈正相关。通过这一点，可以预测果实成熟期的早晚。西洋梨系统，秋子梨系统的软肉品种嫩枝、幼叶呈绿色；而白梨、沙梨脆肉品种的嫩枝幼叶则呈紫红色。根据嫩枝幼叶色泽可以在童期阶段识别杂种植株是软肉或脆肉。此外，叶、果、维生素含量之间，叶面积与果重之间，叶肉栅状组织厚度与生长势间互呈相关，也可以作预选时的参考。但所有这些相关性并不是绝对的。依于种类、品种、组合的不同，其相关密切程度也不一；因此在进行预选时，必须结合实际条件，区别对待，具体分析。

人工引变

芽变虽然可以自发地产生，但使用诱变剂则可以增加芽变出现的频率。电离辐射是物理引变的一种有效方法，无论用3000～4000伦琴的γ射线，或用4500～7000伦琴X射线照射休眠枝条，都可以诱发梨的芽变。1949年瑞典格兰荷尔（）照射巴梨以后，果实显著增大，较一般巴梨晚熟20天左右。美国维塞（）（1971年）通过辐射获得了一个紧凑型芽变。中国内蒙古农业科学研究所照射向阳红品种，获得了抗寒力大大提高的变异系，该品种变异系向北推进而不发生冻害。在化学诱变中曾有人试验利用秋水仙碱诱发四倍体，与某些二倍体杂交获得了三倍体，再用秋水仙碱处理三倍体，可以产生完全的六倍体（6x）；也可以在顶端分生组织外三层细胞形成具有6-3-3和3-6-6结构的嵌合体。这种完全的六倍体（6x）和嵌合体的3-6-6六倍体在育种上均能表现六倍体特征，对育种很有价值。

遗传研究

结果早的品种，其后代通常也具有早实性，例如沙梨品种，其后代结果也较早；结果晚的品种，例如西洋梨和白梨品种其后代结果也较晚，但不是简单的分离，变异幅度较大，呈连续变异，表现为受多基因控制的数量遗传。梨果实成熟期、形状与大小都属数量遗传，受多基因控制。构成果皮色泽的许多性状是受单一的显性基因控制的。黄色对绿色是显性的主效基因对基础色的影响。在这些相似的后代中，红晕对非红晕的遗传，非红晕是隐性。巴梨的两个红色果实芽变绯红（Cardinal Red）和红巴梨（Max Red）的红色（Rf）对普通色（rf）都是显性。但是并不是所有红色芽变都能将红色性状传递给后代。例如红茄梨（Stankrimson）是茄梨的红色芽变，这种红色只能对表皮发生影响，胚原基层不受影响。这样的芽变并不能将红色性状传递给后代。关于锈色遗传，日本梨的锈色是由二对基因互作控制的。R可形成锈色，H有抑制作用，但只有当锈色基因成为异质（Rr）时，H基因才能发生作用，而且抑制基因纯合（HH）比杂合（Hh）抑制力强。根据这种情况，果皮色泽可分为三种类型：①绿色基因型为rrHH、rrHh、rrhh；②红褐色基因型为RrHH、RrHh；③褐色基因型为RRHH、RRHh、RRhh、Rrhh，三种皮色的比例为绿∶红褐∶褐＝4∶6∶6。另外，RrHh在干燥条件下表现为红褐色，在潮湿条件下则表现褐色，因此潮湿时三者的比例即改变为4∶2∶10。已知几个品种的锈色基因型如下：大广丸rrHH绿色；二十世纪、菊水、八云、博多青rrHh绿色；太白rrhh绿色；赤穗、真243207RrHH红褐色；长十郎、明月、早生赤、独逸RrHh变色：今村秋、幸藏、早生幸藏RRHh褐色；市原早生RRhh褐色；天之川、晚三吉Rrhh褐色。西洋梨与日本梨不同，无锈为显性，锈为隐性。中国梨除沙梨中的一些品种外，锈色很少呈全锈型，常表现杂色锈斑，例如茌梨品种的后代无锈个体只占～，少数为全锈，其余大部分具有杂斑色。梨的果肉有白、乳白、黄、绿、橙黄和红色等。现已知红色对白色为显性：白色对绿色和乳白色为显性。梨的汁液是单基因遗传，汁液多对汁液少是显性。当西洋梨系统品种间杂交时，有石细胞对无石细胞是显性。当秋子梨系统与白梨、沙梨系统品种种间杂交时，则秋子梨系统品种的质粗、味浓对白梨系统、沙梨系统品种的质细、味淡是显性。梨的抗寒力遗传主要表现为数量遗传。当双亲为强×强时，后代平均抗寒力也强，而且变异率高；当强×弱或弱×弱时则依次变弱，变异率也低。梨的抗病遗传因病源、寄主不同而异。其中西洋梨黑星病（Venturia pirina）是由类似苹果黑星病的一种真菌引起的。它有许多生理小种，寄主的抗性表现很不稳定。在一个地区是抗病的品种，而在另一地区则受另一生理小种的影响，又成为不抗病的品种，西洋梨黑星病的抗性遗传研究结果各不相同，有些人认为受单一显性基因所控制，符合3∶1和1∶1的某些简单比例：另些人则认为受多基因控制。

山梨比一般的梨个头更大汁更多，这可能与梨细胞中的(液泡)结构发达，含有(水分)多有关。

从“汁多”这个信息可以推测出与细胞中液泡大小有关。

（一）产量和品质性状

梨的遗传规律研究，可以使人们对主要经济性状的遗传行为有所了解，包括属质量性状还是数量性状等，在有限种质的基础上，使育种具有更大的成功机会，减少盲目性，现将目前研究的主要成果介绍如下。

1.果实性状的遗传规律果实性状是受果树工作者重视的性状之一，人们总是希望能用现存的梨种质培育出个大、质优、形美、风味好的梨新品种，因此梨种质果实性状的遗传规律对亲本选择具有重要意义，也是梨种质研究的主要内容之一。

目前已研究、得到的有关果实性状遗传规律的结果如表3-2-3所示。

表3-2-3 梨果实性状的遗传规律

性状 遗传规律 分离程度及特性 果 形 多基因控制的数量性 状 杂种后代广泛分离，但与亲本相似或 接近，尤圆形、卵圆形和扁圆形具遗传优势 果实大小 数量性状遗传 杂种后代广泛分离，且多呈趋小变异 果实皮色 单基因或一对基因控 制，并受其它辅助因子修 饰或具异质结合加性效 应 西洋梨黄色对绿色为显性；红巴梨由红色基因控制；日本型基色由绿色基因H控制，褐色木栓层R基因控制，rr为纯绿色，RrHH为中间色，RrHh、RRHH和Rrhh为褐色 果实品质 多基因控制的数量性 状 可溶性固形物、果心在杂种后代皆表 现趋中变异，且前者普遍表现超亲现象 果实成熟期 多基因控制的数量性 状 杂种后代表现趋中特点，并存在早熟 超亲遗传2.高产潜力

在西洋梨、白梨、砂梨中都有许多丰产的基因资源，象西洋梨中的Passe Crassane，砂梨中的Chojuro和Kikusuj都是最丰产的基因资源，砂梨的栽培种是一个对改进丰产性具有重要意义的基因资源。

3.对生理失调的反应及贮藏性能

影响欧洲梨品种的主要生理或采后生理病是果心溃烂（internal brackdown），这种病主要与果肉钙浓度有关。木栓斑点（cork spot）是由钙和硼共同引起的生理病。亚洲种的梨中，Yuzuhada或Ishurashi易发生生理病害，欧洲种有相当一部分品种易感果心溃烂和虎皮病，而亚洲种的Shinsui、Kosui、Miiltaka、Shinsetsu等对果实生理失调有抗性，Shink和Shinsetsu的贮藏性能较好。苹果梨具有很好的贮藏特性，可贮藏一年而不腐烂，从而对改良梨的贮藏特性很有意义。

4.梨童期的遗传

童期的遗传属多基因控制的数量性状，后代呈连续变异。一般结果早的亲本能产生结果早的后代，结果晚的亲本杂交后代结果也晚。砂梨后代童期较短，白梨和西洋梨童期较长。

（二）抗性和适应性

一般梨对病虫害和环境胁迫的抵抗性和适应性，都受多基因控制，子代实生苗表现连续变异，这是由于基因加性互作效应的结果，与环境变化无关。

1.抗病性

梨属不同种对病害的抗性如表3-2-4所示，其中对褐斑病进一步研究后，我国学者米文广等认为，梨褐斑病感病基因是两对紧密连锁的显性基因互作效应，感病品种基因型M—S—，抗病品种基因型是mmss，mmS—、M—ss。没发现有纯合基因型（MMSS）的感病品种。

表3-2-4 不同梨种对病害的抗性

抗性强弱：VS=非常感；S=感；MS=较感；MR=较抗；R=抗。

2.抗虫性（表3-2-5）

表3-2-5 不同种的梨对害虫的抵抗力

表3-2-5 不同种的梨对害虫的抵抗力（续）-1

注：抗性强弱：VS=非常感；S=感；MS=较感；MR=较抗；R=抗

3.对环境胁迫的适应性（表3-2-6）

表3-2-6 不同梨种对环境因子的遗传适应性

表3-2-6 不同梨种对环境因子的遗传适应性（续）-1

注：抗性：S=敏感；L=抗性低；M=较抗；H=抗性强；VH=抗性极强。

除此以外，我国自50年代起，特别是80年代后较系统地研究还表明，梨的抗寒品种有秋子梨的花盖、安梨、甜秋子、龙香等；抗黑星病的品种有西洋梨的大多数品种，如康费仑斯、日面红、安吉列母等和白梨类的密梨、锦丰、早酥等；耐旱力强的品种有贵妃、康德、乔马、奥力亚等。在梨属植物种中，杜梨耐寒、耐旱、耐涝力极强，且有很强的耐盐碱能力；豆梨对梨树腐烂病有高度免疫力，适于作砂梨的砧木；麻梨作砧木表现丰产、寿命长、亲和力强。

在光合作用特性方面，秋子梨和白梨的光饱和点低，砂梨系统的光饱合点较高，白梨系统的光合速率较高，为·dm-2·h-2，砂梨系统的光合速率较低，为·dm-2·h-2，秋子梨介于二者之间。

（三）核型分析、染色体显带和同工酶研究

70年代末期至今，相对而言，对梨属种和品种进行核型分析、染色体显带和同工酶研究的报道逐渐增多，我国的情况也不例外。比较突出的成果是蒲富慎等在梨属植物种中发现了三倍体的存在，从而使长期以来所认为的“梨属植物的野生种都是二倍体，是在没有染色体改变的情况下形成物种的”的概念受到挑战。研究发现，在木梨、杏叶梨、秋子梨、白梨、砂梨、新疆梨、甚至西洋梨中都有三倍体等多倍体类型的存在，说明了在梨野生种的演化过程中，也发生染色体数目的改变。