观赏植物在全球范围内具有重要的经济价值和意义,不仅丰富和满足了人们的精神生活与审美需求,还为社会发展提供了强有力的经济支撑。随着我国社会经济的全面发展和人们生活水平的提高,原有的花卉品种已不能满足人们对美的精神需求,迫切需要培育出更多新、奇、异、罕品种。因而,观赏植物育种愈发显示出其重要性。通过传统的育种方法,如选择育种、杂交育种已培育出了一大批花卉新品种,这仍是今后花卉育种的主要手段,但日益成熟的生物技术,尤其是分子遗传学和基因工程技术为观赏植物育种提供了全新的思路,展现出广阔的发展前景和市场需求。
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第1章 生物多样性与植物保护在观赏植物育种中的作用 1
1.1 世界植物的生物多样性 1
1.2 观赏植物的多样性 4
1.3 观赏植物的养护 5
1.4 结论 8
参考文献 8
第2章 花器官特征的遗传基础及其在观赏植物育种中的应用 11
2.1 引言 11
2.2 矮牵牛作为观赏物种及其研究模式 12
2.3 花器官特征的遗传基础 13
2.4 ABCE模型是否适用于所有开花植物?一个简单的模型,在现实中可能更复杂 14
2.4.1 花的C类功能基因 15
2.4.2 花的B类功能基因 16
2.4.3 花的E类功能或SEPALLATA功能基因 18
2.5 花瓣形态变化 19
2.6 以花器官特性突变体作为育种目标 20
参考文献 21
第3章 花色及其基因改造工程 24
3.1 引言 24
3.2 类黄酮生物合成途径 25
3.2.1 花色相关常规途径 25
3.2.2 花色苷修饰 27
3.2.3 黄酮C-糖基化 28
3.2.4 蛋白质-蛋白质互作 28
3.2.5 液泡运输 29
3.2.6 液泡中花色苷的分布 29
3.2.7 液泡pH调控 30
3.3 基因工程改变花色 31
3.3.1 模式植物花色改变策略 31
3.3.2 产生天竺葵素的橙色矮牵牛 32
3.3.3 紫罗兰色的香石竹‘Moon’ 33
3.3.4 蓝紫色月季 34
3.3.5 紫色及蓝色菊花 35
3.3.6 蓝色、红色及黑色花色的其他植物 37
3.3.7 橙酮及类胡萝卜素调控的黄色和红色 38
3.3.8 甜菜碱调控的黄色和红色 39
3.3.9 荧光花 39
3.3.10 花色改良的一般策略和最新技术 40
3.3.11 花卉的遗传转化 41
3.3.12 转基因花卉及其监管问题 42
3.4 结论 44
参考文献 44
第4章 货架期和瓶插寿命的育种与遗传研究 53
4.1 引言 53
4.2 改良观赏寿命性状的育种策略及选择 54
4.2.1 种内及种间杂交改良观赏寿命性状 54
4.2.2 分子标记辅助选择 55
4.2.3 生物技术 57
4.3 观赏寿命性状育种中筛选方法的评价和分级 58
4.3.1 观赏寿命性状筛选的方法 58
4.3.2 预估观赏寿命的方法和预测模型 59
4.4 盆栽植物观赏寿命改良的遗传特性及育种 60
4.4.1 盆栽植物观赏寿命的遗传基础和育种 60
4.4.2 通过生物技术改良盆栽植物的观赏寿命 62
4.5 切花瓶插寿命改良的遗传特性和育种 63
4.5.1 切花瓶插寿命性状的育种和筛选 64
4.5.2 生物技术改良“瓶插寿命”的例子 66
4.6 影响采后行为的病害 67
4.7 结论和展望 68
参考文献 69
第5章 观赏植物抗病育种 79
5.1 引言 79
5.2 病原物生活方式和宿主特异性 80
5.3 观赏植物的病害控制 81
5.4 抗病机制 82
5.5 抗病育种 83
5.5.1 常规抗病育种 83
5.5.2 生物技术在抗病育种中的应用 85
5.6 观赏植物抗病育种:筛选案例 88
5.6.1 红掌上的地毯草黄单胞菌花叶万年青致病变种(Xanthomonas axonopodis pv. dieffenbachiae) 88
5.6.2 杜鹃花上的多主寄生疫霉(Phytophthora plurivora)和丽赤壳属病菌(Calonectria pauciramosa) 89
5.6.3 香石竹上的尖孢镰刀菌香石竹专化型(Fusarium oxysporum f. sp. dianthi) 90
5.6.4 黄杨木上的Calonectria pseudonaviculata和C. henricotiae 92
5.6.5 菊花上的白锈病菌(Puccinia horiana) 93
5.6.6 百合上的尖孢镰刀菌百合专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lilii) 94
5.7 展望 95
参考文献 96
第6章 植物组织培养技术 102
6.1 引言 102
6.2 微繁殖 103
6.2.1 第0阶段 104
6.2.2 第1阶段 104
6.2.3 第2阶段 104
6.2.4 第3阶段 104
6.2.5 第4阶段 105
6.3 胚培养 105
6.4 体细胞克隆变异 107
6.5 原生质体 107
6.5.1 原生质体分离 109
6.5.2 原生质体融合 109
6.5.3 微观评估 112
6.5.4 原生质体再生 112
6.6 结论 113
参考文献 113
第7章 观赏植物倍性育种 116
7.1 引言 116
7.2 有丝分裂多倍体化 118
7.2.1 方法与应用 118
7.2.2 展望 122
7.3 减数分裂多倍体化 122
7.3.1 方法与应用 122
7.3.2 展望 126
7.4 单倍体 128
7.4.1 方法与应用 128
7.4.2 展望 130
7.5 结论 131
参考文献 132
第8章 观赏园艺植物突变育种 137
8.1 引言 137
8.2 诱变技术 139
8.2.1 辐照诱变 139
8.2.2 离子束 140
8.2.3 化学诱变 143
8.3 影响突变率的因素 144
8.3.1 基因型选择 144
8.3.2 诱变剂和诱变材料的选择 145
8.3.3 放射敏感性试验 145
8.3.4 确定最佳处理剂量 146
8.3.5 产生稳定突变体的体外方法 147
8.3.6 突变体的筛选 149
8.4 观赏植物花色突变谱的诱导 149
8.5 观赏植物商业突变品种的开发 150
8.6 突变育种的前景 158
参考文献 158
第9章 观赏植物分子育种技术新进展 165
9.1 引言 165
9.2 DNA标记 166
9.3 高通量测序的发展 167
9.4 开发基因分型技术 168
9.5 方法和软件开发 168
9.6 如何使用标记 170
9.6.1 品种保护 170
9.6.2 育种系统中的身份检测 170
9.6.3 种质资源遗传结构 170
9.6.4 实生苗筛选 171
9.6.5 亲本筛选 171
9.6.6 减数分裂和偏分离 171
9.7 基因组测序及候选基因途径 172
9.7.1 第一个观赏植物基因组及其发展 172
9.7.2 混合样本分组分析 172
9.7.3 候选基因途径 172
9.8 精确育种技术 173
9.9 结论 174
参考文献 174
第10章 六出花 178
10.1 引言 178
10.2 生长与培养 179
10.3 育种规程 179
10.4 结论 181
参考文献 181
第11章 杜鹃花 183
11.1 比利时盆栽杜鹃花介绍 183
11.1.1 历史遗传资源研究 183
11.1.2 比利时盆栽杜鹃花起源的分子生物学研究 184
11.1.3 比利时盆栽杜鹃花的品种选育 184
11.1.4 比利时盆栽杜鹃花的栽培技术 185
11.2 分类学和系统发育 185
11.2.1 杜鹃花属于杜鹃花属(不包括一些特殊的种类) 185
11.2.2 杂交类群的命名 187
11.3 遗传资源和育种基因库的特征与保育 190
11.3.1 西欧与亚洲联系的重建 190
11.3.2 当前ILVO育种基因库中的遗传相似性 190
11.3.3 AFLP分子标记在意大利常绿杜鹃花分类中的应用 192
11.3.4 日本常绿杜鹃花品种与野生物种的遗传关系 194
11.3.5 中国品种和杂交群体 195
11.4 比利时盆栽杜鹃花及相关常绿杜鹃花的育种 195
11.4.1 育种目标 195
11.4.2 杂交 196
11.4.3 种间杂交 196
11.4.4 其他育种方法 197
11.5 主要目标性状介绍 198
11.5.1 花色 198
11.5.2 花型 200
11.5.3 株型 201
11.5.4 叶片形态 203
11.5.5 香味 203
11.5.6 抗生物胁迫 204
11.5.7 非生物抗逆性 206
11.6 结论 206
参考文献 207
第12章 五彩芋 211
12.1 引言 211
12.1.1 繁殖 212
12.1.2 细胞学 212
12.1.3 分类学 214
12.2 重要性状及育种目标 215
12.2.1 植株和叶片性状 215
12.2.2 块茎特性和产量潜能 216
12.2.3 抗病性 217
12.2.4 抗逆性 219
12.3 遗传模式 219
12.3.1 叶片类型 219
12.3.2 主脉颜色 220
12.3.3 叶片底色 221
12.3.4 叶斑点 221
12.3.5 叶斑块 222
12.3.6 皱褶叶 222
12.3.7 叶性状的遗传连锁 222
12.3.8 其他性状 223
12.4 育种方法和技术 223
12.4.1 杂交 223
12.4.2 种间杂交 225
12.4.3 诱变育种 225
12.4.4 倍性育种 226
12.5 生物技术方法的发展和应用 227
12.5.1 体细胞杂交 227
12.5.2 遗传转化 227
12.5.3 分子标记 227
12.5.4 基因组信息的开发和应用 228
12.6 展望 228
参考文献 229
第13章 肖竹芋 232
13.1 引言 232
13.2 生殖生物学 234
13.2.1 花 234
13.2.2 自然授粉 234
13.2.3 人工授粉 235
13.3 育种 236
13.3.1 育种史 236
13.3.2 育种目标 237
13.3.3 育种方案 237
13.4 种间杂交 238
13.4.1 细胞学研究 238
13.4.2 花粉萌发与受精前障碍 241
13.4.3 胚挽救 242
13.4.4 种间育种 242
13.5 多倍体化 243
13.6 结论 244
参考文献 244
第14章 菊花 246
14.1 生产和贸易 246
14.2 起源、基因中心 247
14.2.1 基因中心 247
14.2.2 多倍体 248
14.2.3 在中国的实际应用 249
14.2.4 中药、杀虫剂 249
14.2.5 传播到西方世界 250
14.3 菊花的命名法 251
14.4 属间繁殖 251
14.4.1 春黄菊族内的属间杂交 251
14.4.2 提高对蚜虫和干旱的抗性 253
14.4.3 匍匐或悬垂的生长习性 254
14.4.4 舌状花的形态变异 255
14.4.5 使用亚菊属培育小花型栽培品种 255
14.5 种间育种 256
14.5.1 菊花的种间杂交 256
14.5.2 耐寒性 256
14.6 种间育种 257
14.6.1 传统育种 257
14.6.2 重要特征 258
14.7 菊花遗传 261
14.8 分子育种 262
14.8.1 栽培菊花(C.×morifolium)的育种资源 262
14.8.2 新的育种工具 262
14.8.3 诱变育种 263
14.9 结论 264
参考文献 264
第15章 石竹 271
15.1 引言 271
15.2 香石竹品种分类 272
15.3 花的颜色 273
15.3.1 纯白色香石竹品种及其色素成分的鉴定 274
15.4 芽变 275
15.5 重瓣花 276
15.6 抗病性 277
15.6.1 镰刀菌枯萎病(F. oxysporum f. sp. dianthi) 277
15.6.2 细菌枯萎病(Burkholderia caryophylli) 278
15.7 瓶插寿命 281
15.7.1 使用杂交技术改善香石竹瓶插寿命 282
15.7.2 长寿品种‘Miracle Rouge’和‘Miracle Symphony’的培育 282
15.7.3 香石竹花开花后乙烯敏感性的视频评估 282
15.7.4 超长瓶插寿命育种系的选育 284
15.7.5 育种系乙烯产量与瓶插寿命的关系 285
15.7.6 延长瓶插寿命的多头品种‘Kane Ainou 1-go’的选育 286
15.8 种间杂交 286
15.8.1 日本石竹属野生种的调查和收集 287
15.8.2 瓶插寿命长的香石竹品系与D. superbus var. longicalycinus种间杂种的特性 287
15.9 香气 288
15.10 多倍体 289
15.11 香石竹遗传连锁图谱及 QTL分析 290
15.12 香石竹全基因组测序 290
参考文献 291
第16章 倒挂金钟 298
16.1 进化与系统发育关系 298
16.2 花和花粉形态 300
16.3 栽培种历史 301
16.4 倒挂金钟的种植协会 303
16.5 育种目标 303
16.5.1 非生物胁迫抗性 303
16.5.2 生物胁迫抗性 304
16.5.3 花色 305
16.5.4 多花 307
16.6 育种 307
16.6.1 种间杂交 308
16.6.2 多倍体化 309
16.6.3 利用新的遗传资源进行育种 312
16.7 结论 314
参考文献 315
第17章 非洲菊 316
17.1 引言 316
17.1.1 商业化生产和经济价值 317
17.1.2 繁殖 317
17.1.3 相关种和潜在种质 318
17.1.4 非洲菊作为模式系统 319
17.2 主要性状和育种目标 319
17.2.1 栽培类型 319
17.2.2 花径 319
17.2.3 花型 319
17.2.4 花色 321
17.2.5 花产量 321
17.2.6 瓶插期 322
17.2.7 抗病性 322
17.2.8 西花蓟马抗性 324
17.3 遗传防治和遗传模式 324
17.3.1 花型 324
17.3.2 花色 326
17.3.3 切花产量 329
17.3.4 瓶插期 329
17.3.5 白粉病抗性 329
17.3.6 灰霉病抗性 329
17.3.7 隐地疫霉抗性 330
17.4 育种途径和技术 330
17.4.1 人工杂交 330
17.4.2 近交系和 F1杂交品种的培育 332
17.4.3 诱导突变 332
17.4.4 倍性操作 333
17.5 生物技术工具的开发与应用 334
17.5.1 分子标记 334
17.5.2 遗传转化和转基因 334
17.5.3 基因组和转录组测序 335
17.6 展望 336
参考文献 336
第18章 铁筷子 341
18.1 铁筷子属的介绍 341
18.2 花部形态 344
18.3 繁殖与栽培 346
18.4 育种目标 346
18.5 铁筷子的系统发育关系 347
18.6 种间杂交障碍的鉴定与克服 347
18.7 倍性改造 349
18.8 H. niger×H.×hybridus:胜过一切? 349
18.9 结论 350
参考文献 350
第19章 伽蓝菜 353
19.1 引言 353
19.2 花诱导的起源、生态和环境因素 354
19.2.1 系统学和系统发育学研究 354
19.2.2 景天科酸代谢 355
19.2.3 开花诱导 356
19.3 伽蓝菜属的繁殖 357
19.3.1 异花授粉和种间杂交 357
19.3.2 伽蓝菜属的基因工程 363
19.3.3 其他育种方法 368
19.4 结论 370
参考文献 370
第20章 百合 375
20.1 引言 375
20.2 百合育种史 376
20.3 百合属 377
20.3.1 百合的形态特征 377
20.3.2 百合的繁殖 377
20.3.3 基于系统发育研究的百合分类 377
20.4 种间杂交 380
20.4.1 广义杂交 381
20.4.2 杂交不育及多倍化 383
20.5 百合的细胞遗传学 385
20.5.1 百合野生种的基因组、染色体和倍性 385
20.5.2 带型技术与荧光原位杂交鉴定个体染色体 385
20.5.3 百合染色体核型的形态分析 386
20.5.4 基于GISH分析的基因组分化 387
20.5.5 种间杂种减数分裂 388
20.5.6 未退化配子的起源及其在百合育种中的应用 388
20.5.7 利用GISH揭示百合2n配子形成机制 389
20.5.8 二倍体回交后代的产生及其相关性 389
20.6 现代品种分类 390
20.7 分子育种 392
20.8 结论 395
参考文献 396
第21章 补血草 402
21.1 引言 402
21.1.1 概述 402
21.1.2 补血草国际市场 403
21.2 补血草属 405
21.2.1 概述 405
21.2.2 生殖生物学 406
21.2.3 染色体数目 406
21.3 补血草的体外繁殖技术 407
21.3.1 杂交育种 407
21.3.2 多倍体育种 409
21.3.3 诱变育种 409
21.3.4 遗传转化 410
21.4 结论性意见 411
参考文献 411
第22章 观赏辣椒 414
22.1 引言 414
22.2 个体表型 415
22.3 数量性状的遗传及其对观赏辣椒改良的应用 418
22.4 可利用种质资源 421
22.5 种子生产 423
22.6 产后 424
22.7 生物技术在辣椒育种中的应用及其研究进展 425
22.7.1 辣椒的组织培养 425
22.7.2 辣椒的基因组学 429
22.7.3 辣椒的转录组学 431
22.7.4 辣椒的蛋白质组学 432
22.7.5 辣椒的代谢组学 433
22.8 观赏辣椒的变异 434
22.9 辣椒嫁接引起的遗传多样性 435
22.10 结论 437
参考文献 437
第23章 蝴蝶兰 444
23.1 引言 444
23.2 世界蝴蝶兰市场 445
23.2.1 欧盟蝴蝶兰市场 445
23.2.2 美国蝴蝶兰市场 445
23.2.3 亚洲蝴蝶兰市场 446
23.3 蝴蝶兰的育种研究 447
23.3.1 蝴蝶兰的主要观赏性状 447
23.3.2 蝴蝶兰原生种的育种 447
23.3.3 蝴蝶兰的育种方向 449
23.4 蝴蝶兰各种花色的育种 450
23.4.1 白花 450
23.4.2 红色花 453
23.4.3 黄花蝴蝶兰 461
23.4.4 丑角花(黑色) 468
23.4.5 蓝紫色的花朵 472
23.5 不同形态蝴蝶兰的育种 474
23.5.1 中小型花 474
23.5.2 畸变花 478
23.5.3 大脚花 478
23.6 香型蝴蝶兰的育种 481
23.6.1 原生种对香型杂交种的贡献 482
23.6.2 重要的香型杂交种 483
23.6.3 香型蝴蝶兰育种的分子遗传学 484
23.7 影响蝴蝶兰育种的物种基因组大小变异 484
23.7.1 蝴蝶兰属植物的细胞遗传学研究 484
23.7.2 蝴蝶兰多倍体诱导 485
23.8 结论与展望 485
参考文献 486
第24章 报春花 488
24.1 引言 488
24.2 报春花的异型花柱自交不亲和 489
24.3 Primula sieboldii和P. kisoana之间的种间杂交 490
24.4 Primula sieboldii和P. jesoana之间的种间杂交 491
24.5 P. kisoana和P. takedana以及P. cortusoides和P. takedana之间的种间杂交 494
24.6 二倍体P. rosea与四倍体P. denticulata的种间杂交及未减数3x雌配子的形成 496
24.7 P. filchnerae与P. sinensis的种间杂交及后续回交 498
24.8 P. sieboldii与P. obconica的种间杂交及后续回交 500
24.9 结论 501
参考文献 502
第25章 毛茛 504
25.1 引言 504
25.2 开发周期与商业生产 505
25.3 繁殖和组织培养的影响因素 508
25.4 有性繁殖和开花生物学 511
25.5 受精障碍 513
25.6 细胞学和倍性育种 515
25.7 花毛茛商业育种目标和前景展望 515
25.7.1 切花 515
25.7.2 盆花 516
25.8 花毛茛和银莲花的种间杂交 517
25.9 结论 518
参考文献 519
第26章 高山杜鹃 521
26.1 高山杜鹃王国的介绍 521
26.2 多倍性 526
26.3 耐寒性 529
26.4 耐碱性 535
26.5 耐盐性 538
26.6 樟疫霉(Phytophthora cinnamomi)抗性(根腐病) 540
26.7 疫霉根腐病(Phytophthora root rot)抗性与对温暖气候的适应 546
26.8 栎树猝死病菌(Phytophthora ramorum)抗性(叶枯病) 548
26.9 未来园林中的杜鹃花 551
参考文献 552
第27章 月季 559
27.1 引言 559
27.1.1 月季的分类 559
27.1.2 月季品种的起源 560
27.1.3 月季的育种历史 561
27.1.4 切花月季的历史 562
27.1.5 月季的经济重要性 563
27.2 育种目标 564
27.2.1 育种计划的建立 564
27.2.2 多倍体月季的遗传 565
27.2.3 生物胁迫抗性 566
27.2.4 非生物胁迫抗性 567
27.2.5 月季原种的利用 568
27.2.6 育种目标取决于月季类型 568
27.3 生育力:月季的杂交和种子繁殖 570
27.3.1 月季花粉 570
27.3.2 杂交过程 571
27.3.3 月季的胚胎发育 571
27.3.4 月季种子休眠 572
27.4 育种技术 574
27.4.1 组织培养育种 574
27.4.2 转化 574
27.4.3 多倍体化和单倍体化 575
27.4.4 二倍体和种间杂交 576
27.4.5 芽变和突变育种 577
27.4.6 新的育种技术(NBT) 578
27.5 分子(细胞)遗传学辅助月季育种 578
27.5.1 分子和细胞遗传学标记发展 578
27.5.2 遗传连锁图谱的构建及其与物理图谱的整合 580
27.5.3 月季基因组 581
27.6 切花月季的实用育种:育种家的观点 582
27.6.1 国际背景与产品差异 582
27.6.2 月季选育 583
27.6.3 月季品种的市场 585
27.6.4 切花月季育种的未来展望 586
27.7 庭院月季的育种实践 587
27.7.1 庭院月季育种的挑战 587
27.8 结论 587
参考文献 588
第28章 郁金香 599
28.1 郁金香在花卉栽培中的历史和现状 599
28.2 郁金香生物学特性 600
28.3 郁金香育种目标 602
28.3.1 抗尖孢镰刀菌育种 603
28.3.2 抗灰霉病育种 604
28.3.3 抗郁金香碎色花瓣病(TBV)育种 605
28.3.4 郁金香较长切花寿命育种 605
28.4 郁金香育种方法 606
28.4.1 遗传变异来源 606
28.4.2 兼容形式的杂交 607
28.4.3 远缘杂交 607
28.4.4 单倍体和双单倍体 609
28.4.5 突变、体细胞无性系变异和多倍体化 610
28.4.6 离体扩繁 612
28.4.7 遗传转化 613
28.4.8 分子标记辅助选择 613
28.5 持续筛选 616
28.6 新品种 617
28.7 展望 617
参考文献 618
第29章 温带木本观赏植物 625
29.1 引言 625
29.2 育种技术 629
29.2.1 传统的鉴定和筛选 629
29.2.2 高级育种 631
29.3 育种目标 644
29.3.1 病虫害抗性育种 645
29.3.2 非生物抗性 646
29.3.3 育性 651
29.3.4 多用途植物 653
29.4 组学时代的木本植物育种 653
29.4.1 第二代测序 654
29.4.2 全基因组遗传多样性研究 655
29.4.3 性状定位和分子标记辅助选择育种 656
29.4.4 基因工程和突变基因组学 659
29.4.5 表型组学 661
29.5 结论 663
参考文献 664