茶树育种以茶树不同种质资源为材料,运用遗传学及其它自然科学的理论、方法与技术选育茶树新品种的途径和方法。内容包括:①茶树种植资源的搜集、研究和利用;②新品种的选育;③良种繁育和推广等三个连续性的阶段。
1、育种目标:茶树是异花授粉的多年生木本植物,遗传物质的杂合性强,所需的育种时间长,一般在20年以上,茶叶又是一种商品性产物,茶类繁多,各茶类的品质标准与茶树本身的芽叶特征和所含各种化学成分的多少以及组成的比例有密切关系,从而增加了茶树育种的复杂性和艰巨性。需针对不同地区的自然条件和不同茶类的品质特点:
①不同茶类的品质指标;
②不同茶类的产量指标;
③适于机械化的株型结构;
④适应本地区所需的抗逆性的要求;
⑤注意选育同一茶类中的早、中、晚品种的搭配;
⑥注意选育制茶品质特色如色、香、味、形,特别是高香型品种的搭配。
2、育种原始材料是育种的物质基础,掌握品种资源的多少和对其研究的深度,是决定能否达到育种质量目标和提高育种工作效率,取得成果的首要关键。育种的原始材料,主要是发掘和利用现有的自然变异材料,如野生茶树、栽培茶树的群体或单株,以及近缘植物等。但也可以利用有性杂交、无性杂交、信息性育种、诱变育种等变异材料育成新的类型。中国是茶树原产地,截至1981年底止,已经搜集并在活体保存的品种、品系、单株、野生种、近缘植物等计660个。
3、育种途径和方法:茶树繁殖方式不同,品种一般划分为有性系品种和无性系品种。用种子繁殖后代的品种称为有性系品种;用营养器官繁殖后代的品种称为无性系品种。在营养器官繁殖方式中,应用最广泛的是短穗扦插法,这是中国福建省茶农在17、18世纪首创的,已在世界各主要产茶国家广泛应用。还可以把两个无性系育种互相进行有性杂交,在其后代中又进行单株选择。这是茶树常规育种中最常用的一种方法。
4、良种繁育:自20世纪50年代以来,中国在各地发掘了不少地方良种和选育出许多新品种。福建省的福鼎大白茶、政和大白茶、铁观音、水仙、毛蟹、梅占等无性系地方良种,经当地大量繁殖,已推广至中国各产茶省;云南省的云南大叶种、广东省的饶平水仙、安徽省的祁门槠叶种、浙江省的鸠坑种等地方有性群体良种,在中国不少省份均有较大或部分面积推广;湖南省育成的槠叶齐无性系品种也在该省全面推广。为了继续解决育种时间长的难题和满足良种多样化的需要,应加强下述4个问题的研究:
①有计划地发掘和摸清野生(包括近缘种)和栽培茶树的品种资源,研究其遗传性状和特性,为育种提供丰富的物质基础;
②提出新的育种目标育成特别早生的、更高产优质、抗病虫的和具有特殊香味的新品种;
③除一般的育种方法外,采用生物工程新技术,确立组织培养法,开发细胞水平的新育种法;
④继续研究和开发茶树品种早期鉴定法和快速繁育后代技术,以提高育种效率。
茶树杂交育种是将具有不同遗传特性的茶树亲本,通过有性杂交途径,产生杂种群体的变异,再经选择,培育出茶树新品种的一种育种方法。
杂交亲本的选配关系到杂交育种的成败和育种水平。一般原则是:
①亲本性状能相互取长补短,而且优良性状要突出;
②亲本对当地环境条件的适应性,尤其是选作母本的材料要有较强的适应能力;
③双亲的开花期要比较一致,母本的结实能力要比较强;
④育种目标要求的主要性状,至少应有一个亲本中表现突出,而且遗传力较大;
⑤亲本的亲缘关系和生态型,一般亲缘关系远或生态型差异大的亲本杂交,其后代的遗传基础更为丰富,出现超亲本的机率更大。
在茶树杂交育种中,主要采用简单杂交与回交两种方法。杂交后代的选择,主要采用单株选择法,应从苗期开始。苗期选择是根据某些相关性状来进行的。凡发根性能良好,茶苗高度适中,分枝与叶量较多,叶片大小中等,营养生长期长,腋芽萌发力强以及抗逆笥强的杂种后代,往往有较大希望育成高产稳产良种。
对入选的优良单株或类型,要及时进行扦插繁殖,布置品系比较试验。
茶树辐射育种是通过辐射线照射诱发茶树产生变异,经选择培育成为新品种的一种诱变育种法。
辐射育种与传统育种方法相比,一般可使突变频率增加1000倍左右,对改变一、两个性状比较有效,具有打破旧连锁及进行染色体片断的移植、克服远缘杂交不亲和性、使用异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和,以及产生自然界极少存在的突变类型等特点。
辐射线有电离辐射和热辐射两类,茶树育种上一般用电离射线,如γ-射线,В-射线等作为诱变因素。主要过程包括:亲本选择、材料处理、鉴定选择,其余步骤用于一般育种。
亲本选择:宜选用综合性状优良,缺点少的亲本作试验材料,辐射处理材料一般用茶树实生苗或扦插苗,插穗、腋芽等,用种子和苗木作辐射处理的占多数。
辐射处理:有外照射和内照射两类。急性外照射采用半致死剂量(LD50)或临界剂量(LD40)。茶树休眠种子的辐射临界剂量为0.4-0.8万伦琴;一年生幼苗为0.3-0.5万伦琴,缓性辐射为10-30伦琴/日。内照射用P32或S35处理种子时,应事先求得种子含水量,如用P32溶液,应按种子含水量折算放射性溶液的使用量,浓度为0.02微居里/毫升。
鉴定选择:辐射处理后的茶树种子、苗木当代(M1)表现发芽迟,成苗率低,生长弱,叶片有变态。种子和营养器官是多细胞结构,辐射处理后不是整个胚或营养器官都发生突变,故在当代或后代中会有无性分离现象出现。
茶树育种过程中对抵抗不良环境因子所表现的能力进行鉴定的方法。主要包括对抗寒性、抗旱性、抗病性与抗虫性的鉴定。
抗寒性鉴定:
茶树不同品种抗寒性差别很大,南方类型的大叶种只能忍受-3--5℃的低温。北方类型的中、小叶种能忍受-15--18℃的低温。主要方法有:
(1)、5级评分法:
1级 茶芽和叶片在5%以内受害;
2级 茶芽和叶片有5-25%受害,1年生枝条在5%以内受冻;
3级 茶芽叶片有25-50%受害,1年生枝条有5-25%受害,骨干枝受害在5%以内;
4级 茶芽和叶片有50-75%受害,1年生枝条有25-50%受害,骨干枝有5-25%受害,地上部受害在5%以内;
5级 茶芽和叶片受害达75%以上,1年生枝条有50%以上受伤,骨干枝有25%以上受害,地上部受害在5%以上。
(2)、叶片组织结构鉴定:叶片表皮角质膜厚度是茶树抗寒性标志,用角质膜与叶全厚比值、角质膜与海绵组织比值大小,可以鉴定抗寒性强弱。生化成分含量多少也可以鉴定不同品种抗寒性强弱;氨基酸含量高,尤其是其中茶氨酸含量高,叶绿素总量含量高,茶多酚含量较低,酚氨比较少,儿茶素组成中的L-EGC含量较高,抗寒性强,反之,抗寒性弱。
抗旱性鉴定:
①萎蔫系数测定法:计算公式:萎蔫系数=(无效水量÷土壤干重)×100土壤含水量越少,即萎蔫系数越小,表示茶树吸水能力越强,抗旱性就越强。
②根系深度鉴定法:大多数无性系茶树的根系多分布在56-110cm以内,在此范围内,抗旱能力随着根深增加而加强。
(3)、5级评分法:
1级 植株生长正常,枝叶全部没有受害(或仅有个别叶片受害),产量稳定;
2级 受害较轻,约10%左右的叶片受害;
3级 受害较重,叶片部分脱落,树冠表层叶片约1/2-1/3发生焦伤;
4级 受害严重,叶片大部分或全部枯焦或脱落,枝梢干枝;
5级 受害极严重,枝叶全部枯焦或整株死亡。
抗病虫性鉴定:
(1)、直接鉴定法:根据病虫害的受害程度分为5级,每级依次用0、1、2、3、4为其代表值。如:
1级:叶片完全无病虫害,设其代表值为“0”;
2级:被害叶片在25%以下,代表值为“1”;
3级:被害叶片在25-50%,代表值为“2”;
4级:被害叶片在50-70%,代表值为“3”;
5级:被害叶片在75%以上,代表值为“4”。
然后按下列公式计算病(虫)情指数。
病(虫)情指数={∑(被害级植株×代表值)÷(调查植株总数×受害最重级代表值)}×100
病(虫)情指数愈高,病(虫)情就愈严重,根据指数高低可以鉴定不同品种抗病虫力的强弱。
(2)、间接鉴定法:一般是根据叶片化学成分含量与组织解剖结构进行鉴定。多酚类含量高而含氮量少则抗病性强,反之,则抗病性弱。叶片角质膜增厚抗病力强。抗炭疽病强的茶树品种,一般叶片的角质膜都较厚而硬,多酚类含量也较高。叶片厚而硬,角质膜厚对长白蚧、小绿叶蝉、茶橙瘿螨、茶细蛾、茶尺蠖、茶卷叶蛾等多种害虫均具有抗性,无性系毛蟹品种具有这个特性。茶树叶片角质膜厚对茶芽枯病、白星病、薄斑病、赤星病、轮斑病等有抵抗性。
一、收集原始材料。
二、选拔优良单株:根据育种目标,在原始材料中选拔优良单株,做好标记,进行观察。观察内容主要有发芽迟早、长势长相、发芽密度、芽叶性状、丰产性、适制性、抗逆性等。
三、初步繁殖和育苗选拔:经初步观察表现突出的优良单株,分株进行扦插繁殖,采取以苗育苗的办法,增加苗木的数量,以便布置初试苗圃或比较试验。在扦插育苗阶段调查观察扦插成活率、成苗率、苗高、苗茎粗、分枝数、着叶数、抗逆性、根系发育状况等,出苗前,分株系选拔。
四、初步比较试验:对入选单株,并已扦插繁殖少量苗木者,可布置初步比较试验。应以当地优良品种或推广良种作为对照,以资比较。观察项目主要有发芽迟早、芽叶性状、产量、适制性、抗逆性等。
比较试验:单株观察和苗期选拔优异,已有一定数量的扦插苗木的株系或经初步比较试验表现突出的品系,以相同苗龄的当地良种或推广良种作对照,布置品种比较试验。要求有三个以上的重复,每个小区面积在0.02亩以上。鉴定内容有:生育特性、抗逆性、丰产性、适制性、繁殖特性等。
区域试验:通过品种比较试验或初步比较试验选出的优良品系,在育种服务地区,按区域试验的要求,选点进行区域试验,以确定优良品种生态适宜区域和推广地区。
审定推广:经过区域试验的茶树新品种,报省或全国茶树品种审定委员会审定,审定通过者按其适宜地区繁育推广。
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