优良品种的选育途径
杜仲优良品种选育主要包括选优、杂交及人工诱变3个途径。
1.选优
选优是目前林木良种繁育最基本的方法,具有方法简单、周期短及成功率高的优点。选优又可划分为以下3个层次:
(1)群体选优
群体选优又称为种质选优。由于我国杜仲分布地域广,气候及土壤等立地条件差异大,容易发生各类型群体变异,使我国杜仲种质资源得以丰富。例如生长在四川大巴山及贵州遵义等地的杜仲,人们称为川杜仲,实际上是杜仲地理生态变异类型,或称“地理小种”。生长在湖北、陕西的杜种称为汉杜仲。川杜仲与汉杜仲在形态特征、结构解剖等方面都存在着不同程度的差异,在对杜仲某一方面进行加工利用时,可以选择适合的变异类型,并作为这方面良种来扩大栽培,群体选优需要在杜仲不同产区进行广泛调查研究,投入大量的物力及人力,否则难以得出全面、正确的结论。群体选优一般适宜结合全国性杜仲资源普查工作进行。对选定的优良群体可以采取播种育苗或营养繁殖扩大栽培,来满足杜仲某一加工产业的需要。
(2)单株选优
单株选优要比群体选优简单、容易得多,它是把表现某一优良变异特征的单株选出来,然后通过营养繁殖进行扩大栽培。单株选优,要明确选优的目的。目的不同,选出的优良单株也不同,单株选优可在本产区范围内进行,也可跨产区进行。单株选优的范围越广,所选出的优良单株优良水平越高,推广价值越大。选出的优良单株扩大繁殖后,要经过若干年的观察,待确认其优良性状表现稳定后,方可进行大面积推广。单株选优主要在成年大树上进行,有时也可在变异显著的苗木中进行。但在苗木中进行单株选优,更要认真观察其优良变异性状的稳定性。
(3)营养器官变异选优
杜仲的营养器官(主要是枝和芽)在气候或生物(主要是昆虫)作用的刺激下,往往发生各种性状变异,即“枝变”和“芽变”。在变异当中,有的变好,有的变坏;有的变异性状稳定,有的变异性状不稳定,对优良性状的 “枝变”或“芽变”,可以通过营养繁殖进行扩繁,扩繁后如优良性状表现稳定,则可作为良种进行推广。
2.杂交
(1)杂交育种的主要目标
根据杜仲各加工企业对杜仲相关性状的不同需求,杂交育种的主要目标包括:树皮产量高且药用质量好,叶子含胶量高,叶子含药用成分高,果实产量高且种仁含油量高。
(2)杂交育种亲本的选择
选择杂交亲本要根据杂交亲本双方优势性状互补的原则进行,从而培育出兼容亲本双方优良性状的杂交后代,例如利用树皮优质高产的父本与叶子富胶型的母本进行杂交,则有可能培育出树皮高产优质、叶子含胶量又高的杂交后代,从而大大提高杜仲的综合利用价值。另外,在选择亲本进行杂交组合时,应尽量采取远缘杂交,以增强杂交优势。例如南方的杜仲与北方的杜仲进行杂交等,往往更容易得到理想的杂交后代。 (3)杂交的方法:杜仲为雌雄异株,且雌、雄花不同步开放,雄花要比雌花开放早。故杂交时要先采集父本花粉,待雌花成熟开放时再适时进行授粉,授粉后需将雌花套袋,以防其他花粉授粉。杂交种子播种育苗并进行不断筛选,把有关性状表现不良的树株逐步淘汰,把表现出杂交亲本互补的优良性状的树株保留,待最后确认为优良杂交后代时,可对其进行无性扩繁,在扩繁中如确认优良性状显著并且稳定,则可以作为良种进行推广。
3.多倍体育种
(1)多倍体育种的原理
多倍体育种是一种采取生物基因工程培育良种的方法。通过外因使植物体细胞染色体的数量加倍,植物体细胞染色体加倍后,则会表现出叶、果实、种子等形状增大,内含物增加;以培育出新的植物品种。这种方法也称作人工诱导多倍体育种。
(2)人工诱导产生多倍体的方法
目前人工诱导产生多倍体的方法有物理及化学两类办法。物理方法包括温度骤变、离心力处理、机械创伤刺激及X射线处理等;化学方法为利用化学物质处理,例如秋水仙素、咖啡碱、萘骈乙烷及三氯甲烷等,其中以秋水仙素效果较好、采用较多。
(3)多倍体诱导效果的检验
植物组织在利用上述方法处理后,仅有极少数发生多倍体形成。外观检验方法是,观察处理后所形成的植物器官是否明显增大,但最可靠的检验方法是,取根尖或花粉母细胞组织在电子显微镜下检查染色体的数量,看是否比普通杜仲增倍。
综上所述,杜仲良种培育一般要分两阶段进行:一是通过选优,杂交及诱导多倍体等寻找及创造优良植株,二是对确认的优良植株扩大繁殖,在扩大繁殖中,一般采用扦插,埋根,嫁接以及组织培养等方法扩大优良植株个体数量。在杜仲良种扩繁中,一般提倡利用根蘖苗作营养繁殖材料,由此得到的新个体最能保持原来优良植株的遗传性状。如果利用侧枝进行无性繁殖,得到的新个体往往直立生长性差,幼干易倾斜生长,出现所谓“位置效应”;采用老龄枝进行无性扩繁;尽管可以早开花,但新个体生长量小,生长缓慢,出现所谓“年龄效应”。
以上两种效应均应在无性扩繁当中避免。根蘖苗的获取方法有:一是利用自然根蘖,二是利用中耕及浇水、施肥等手段刺激促生根蘖;三是剪去根段、刻伤、生根粉处理后,埋入土中促发根蘖。具体方法可根据待扩繁优良植株的具体情况灵活采用,如对良种进行大量、快速繁育,则以采用组织培养的办法最为适宜。