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二、品种鉴定的原理和依据
文章来源: 钱江仪器网 文章阅读数: 13696 发布时间: 2008-07-10 14:52:05

    

有差异,才能鉴别。为鉴定品种,必须找出品种之间形态学、细胞遗传学、解剖学、物理学、生理学、化学和生物化学等方面的差异。同时要熟悉这些特征特性,并能很好掌握诸多的鉴定方法,灵活运用,才有可能鉴定品种。
(一)鉴定品种的形态学性状 在鉴定品种时,可按种子、幼苗和植株的形态特征特性的差异,将不同品种区分开来。这是鉴定品种最基本、最简单、最有效的方法。为了观察性状和掌握方便,可将鉴定品种的形态特征和特性等性状分为主要性状、细微性状、特有性状和易变性状等。
1.主要性状 这种性状是指较为明显、较少变化、容易观察的性状,遗传上属于质量性状。这是鉴定品种的主要依据。如稻、麦类的穗色、穗形、着粒密度、籽粒颜色、芒的有无以及植株各部分的色素;玉米的株形、穗形、粒形、雄穗密度及色泽等;棉花的株形、叶形、叶色、铃形等;大豆的株形、叶形、花色、粒形和粒色等。
2.细微性状 这些性状是指比较细微,必须仔细观察,才能发现的性状。这也是室内和幼苗鉴定的重要依据。如稻种子的大小、形状(长、宽比)、稃尖色、稃毛长短、柱头外露遗迹等;小麦护颖形状、颖嘴、颖肩等特征,籽粒形状、顶端茸毛、腹沟形状等;大麦籽粒外稃基部的皱褶、果脐形状、小基刺茸毛长短、鳞皮形态、光芒或刺芒等性状。虽然这些性状比较细微,但也属于遗传上的质量性状。有时对鉴定品种也是很有用的。
3.特有性状 这些性状是为某些品种所特有的性状。如水稻有的品种具有红色或紫黑色的稃壳和米粒,以及香味等。大麦某些品种具有蓝色的芒和紫红色籽粒等;有的品种芒变态帽状等等。这些性状也属于遗传上的质量性状,是鉴定品种的有效依据。
4.易变性状 这些性状是指易受生长环境条件影响而发生变化的性状。如株高、穗长、分蘖力、开花抽穗期、生育期、叶片长短、叶色深浅等都可能受到栽培条件、气候和肥水管理等因素的影响而发生差异。这些性状虽然属于遗传上的数量性状。但在相同的条件下进行鉴定时,不同品种之间往往还有明显的差异,如高秆与矮秆,早熟品种与迟熟品种之间仍有差异。因此,这些性状也可作为鉴定品种的重要依据。当矮秆品种中出现高秆植株时,高秆株肯定是异品种;抽穗时,如有个别植株抽穗特别早或特别迟,那么可以肯定是异品种;但应注意,在高秆品种中出现矮秆品种或在早熟品种中出现迟熟品种时需细心观察才能发现。在分蘖后期,在分蘖强的品种中混有分蘖弱的植株,也可能是异品种。
(二)鉴定品种的细胞遗传学性状和分子标记特征 任何一个品种,具有该品种所特有的细胞遗传学上的特征。目前发现的细胞遗传学特征主要有染色体数目上的差异、DNA限制性片段长度的多态性和DNA随机扩增多态性等方面的差异,借此可鉴别不同品种。
1.染色体数目的差异 据E.Margaret等研究,黑麦草品种可按二倍体黑麦草(2n=14)和四倍体黑麦草(4n=28)的染色体数目的差异进行鉴别。这种方法目前已在全世界普遍应用,也可用于西瓜、棉花、红三叶、甜菜、六月禾、小麦和小黑麦等作物。
2.DNA限制性片段长度多态性(RFLP) 近年来,随着分子遗传学的发展,可根据品种DNA限制性片段的多态性来鉴别品种。根据O.Livneh等(1990)研究,利用这种方法可鉴别不同的辣椒杂交种。
3.DNA随机扩增多态性(RAPD) 从1990年以来,Demeke等(1992)利用DNA随机扩增多态性的分子生物技术,进行玉米、大豆、大麦、芸薹属等作物品种鉴定的研究,结果认为具有较高的检出水平。
4.微卫星DNA标记(Mcrosatellite DNA marker)(或称为微卫星简单序列重复,SSR) 近年研究发现,由几个核苷酸为重复单位组成的串联重复序列微卫星DNA可分布于整个基因组的不同位置上。由于重复次数的不同以及重复程度的不同而造成遗传座位的多态性。利用微卫星序列为探针对不同品种基因组进行分子标记指纹分析,可构建多位点,高分辨率的DNA指纹图,以鉴定品种。
5.DNA扩增片段长度的多态性(AFLP) AFLP是荷兰Keygee公司科学家Zabem等人发明的DNA分子标记技术。它结合了RFLP和PCR技术的特点,具有RFLP稳定性和PCR技术高效性的特点。它具有灵敏度高、快速,多态性强,DNA用量少的优点,是鉴定品种的有效方法。
(三)解剖学特征 许多研究表明,根据不同品种果皮和种皮细胞形态和特征的差异,以及根据繁殖器官(如马铃薯块茎和甘薯块根等)颜色和构造的差异来鉴定品种。
1.果皮解剖学特征 根据前苏联M.K.菲尔索娃(1957)研究,按向日葵果皮各层细胞学解剖形态特征的差异鉴别软壳向日葵和硬壳向日葵品种。
从表皮层细胞形态看,软壳品种细胞各个分开而硬壳品种细胞难以分清且连成线形,并且软壳品种缺少硬壳层细胞,则可很好分开。
2.种皮解剖学特征 根据M.K.菲尔索娃(1957)和刘长江等(1984)的研究,芸薹属各种可按种皮解剖学细胞形态特征的差异来鉴别区分。从种皮的纵切片看,各个种的表皮细胞形状和大小是各不相同的。白球甘蓝细胞呈圆形或椭圆形,其他种为多角形。白球甘蓝和冬油菜细胞大,而田白芥的最小。
同样地从种皮的横切片看,种皮是由4层细胞组成的。第一层为表皮,由呈正方形、厚壁和光滑的无色细胞组成;第二层紧接表皮,由厚壁组织,呈脚杯状长而窄的特殊细胞组成;第三层为厚壁机械组织,它是由长的、红褐色的、端部稍尖的硬化细胞组成,常称为高脚杯状细胞;第四层为暗褐色带状色素层。其中,第一层和第三层细胞的构造方面,差异最为明显。
(四)生理学特征 鉴定品种的生理学特性主要有不同品种的种子或幼苗对异常温度、光周期、除草剂受害症状、微量元素缺乏症、激素反应敏感性和抗病虫特性等生理学特性的差异。
1.品种对温度反应的差异 根据B稵发骯x6a30b(1975)研究,玉米杂交种的抗热性比自交系强。从生理研究表明,杂交种不仅在遗传上具有杂种优势,而且比其亲本具有更完善的生理特性,抗热性较强。
2.品种对光周期反应的差异 根据陶嘉龄(1981)介绍,大豆不同品种幼苗对每天兴照长短的反应不同,表现出现蕾开花时间迟早有差异,借以鉴定不同品种。
3.品种对除草剂敏感性的差异 根据陶嘉龄(1981)介绍,大豆不同品种的幼苗经赛克津(除草剂)处理,表现出受害和死亡时间差异。黄亚军(1985)研究,芸薹属不同种和品种的幼苗经灭草灵处理,表现出不同受害抑制程度。
4.品种抗病虫特性的差异 根据A.F.Kelly(1975)介绍,由于不同品种在抗病虫特性方面存在差异,因此可用接种病虫的方法,观察和记录不同品种对病虫忍耐性的差异,借以鉴别不同品种。例如,可用水稻对螟虫、稻瘟病、细菌性条斑病的杭性;小麦对赤霉病、条锈病和秆锈病的抗性;大麦对赤霉病、云纹病、叶锈病、难、囊线虫病抗性的差异来鉴定品种。
(五)物理特性 鉴定品种的物理特性主要是指不同品种的种子或幼苗在紫外光照射下发出荧光特性的差异;荧光扫描图谱、扫描电镜拍摄形态图和高压液相色法图谱的差异。
1.品种荧光特性的差异 根据ISTA规程(1996)和中村俊一郎介绍,不同品种的大麦、燕麦种子的荧光特性的颜色有差异;不同种的黑麦草根迹荧光颜色有差异,据此鉴定不同品种。
2.品种荧光扫描图谱的差异 根据赖省生(1985)和邓鸿德(1988)等研究发现,杂交水稻种子及其三系种子米粒显现出荧光扫描图谱上有差异,借此可分别杂交种和测定纯度。
3.品种扫描电镜形态特性的差异 根据刘长江等(1984)研究,发现芸薹属种子表皮的扫描电镜形态图存在差异,据此可鉴定不同品种。
4.高压液相色谱图的差异 在亲缘关系较近的品种利用高压液相色谱法可得到理想结果。原理是使其有一定遗传特性的品种组成蛋白质在色谱上形成了保留时间和大小不同的峰构成的指纹,不同品种间遗传特性差异使其具有不同的图谱,从而把品种区分开来。
(六)化学特性 鉴定品种的化学特性主要是指不同品种的种子或幼苗,由于其遗传特性的差异,形成其化学物质的差异。经化学药剂处理后可显现出不同的颜色。根据其颜色的差异,鉴定不同品种。
目前常用的化学染色法有苯酚染色法、碘化钾染色法、氢氧化钠显色法、重铬酸钾染色法、氯化氢显色法、愈创木酚显色法、稀酸和酒精增色法等,将品种之间颜色的差异显现出来,而达到鉴别品种的目的。
(七)生化特征 鉴定品种的生化特性主要是指品种的蛋白质和同工酶电泳图谱,以及叶绿素含量等生化特性等方面的差异。不同品种由于其组成的遗传基础物质DNA不同,则形成的模板RNA也有差异,使其合成的蛋白质或同工酶等生化特性方面表现出差异。应用生化技术将品种之间的这些差异显现出来,这种差异称为“品种的生化指纹",也可称为“品种的标记”。这些性状已在全世界引起广泛的重视,并应用于品种鉴定。

 

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