林木遗传育种(Forest Genetics andBreeding)课程基本信息课程编号：02011514课程总学时：32实验学时：16学时课程性质：选修课程属性：专业类开设学期：第6学期课程负责人：李继东课程团队：赖勇、卢文杰授课语言：中文适用专业：智慧林业对先修的要求：掌握植物形态、组织结构特征、树木形态与组织、生理生化方面的知识，如植物学、树木学、生物化学、植物生理学。对后续的支撑：为林木学、森林培育学、造林学和保护生物学提供林木育种方法和育种策略方面的知识。主撰人：卢文杰审核人：闫东锋大纲制定（修订）日期：2023.06一、课程的教学理念、性质、目标和任务林未育种学是以遗传进化规律为指导，研究林未新品种选育和良种繁育原理和技术的学科，包含林木新品种和林木良种培育基本方法和策略，是智慧林业的专业选修课。本学科是以遗传学理论为基础，学习林木选育的基本理论和技术、杂交和倍性育种、遗传测定、林未抗逆性育种、未材品质遗传改良以及林木育种策略内容，同时也是与植物生理学、森林生态学、造林学、生物统计等学科相互渗透，相互依赖的科学。在学习本课程前，需要先修植物学、植物生理学、林未遗传学和生物统计学等课程的理论与实践知识。通过学习林木育种方法和实践案例，掌握优良性状遗传、优异性状选育的理论知识，指导林木新品种选育，以满足社会不断发展对丰富多样的优良林木品种的需求。通过林木育种学课程的开展，结合林木育种实践的发展历程，促进学生对林木育种方法的全面了解，深刻把握育种先进策略，促进林木优良品种培育，牢牢守好我国林木优良种质资源芯片。二、课程教学的基本要求理论知识方面：掌握林木选育技术基础、学会如何发现变异、利用变异、创造变异。掌握遗传育种资源和树引种方法：掌握杂交育种与倍性育种等育种策略、育种群体构建和种子园构建、数量性状的概念、遗传机理和遗传力、遗传增益的估算方法及其应用，掌握功能变异位点的发掘与利用，熟悉组学分析工具和分析策略。三、课程的教学设计- 219 -
- 219 - 林木遗传育种 （Forest Genetics and Breeding） 课程基本信息 课程编号：02011514 课程总学时：32 实验学时：16 学时 课程性质：选修 课程属性:专业类 开设学期：第 6 学期 课程负责人：李继东 课程团队：赖勇、卢文杰 授课语言：中文 适用专业：智慧林业 对先修的要求：掌握植物形态、组织结构特征、树木形态与组织、生理生化方面的知识，如植物学、 树木学、生物化学、植物生理学。 对后续的支撑：为林木学、森林培育学、造林学和保护生物学提供林木育种方法和育种策略方面的知 识。 主撰人：卢文杰 审核人：闫东锋 大纲制定（修订）日期：2023.06 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 林木育种学是以遗传进化规律为指导，研究林木新品种选育和良种繁育原理和技术的学科，包含 林木新品种和林木良种培育基本方法和策略，是智慧林业的专业选修课。本学科是以遗传学理论为基 础，学习林木选育的基本理论和技术、杂交和倍性育种、遗传测定、林木抗逆性育种、木材品质遗传 改良以及林木育种策略内容，同时也是与植物生理学、森林生态学、造林学、生物统计等学科相互渗 透，相互依赖的科学。在学习本课程前，需要先修植物学、植物生理学、林木遗传学和生物统计学等 课程的理论与实践知识。通过学习林木育种方法和实践案例，掌握优良性状遗传、优异性状选育的理 论知识，指导林木新品种选育，以满足社会不断发展对丰富多样的优良林木品种的需求。通过林木育 种学课程的开展，结合林木育种实践的发展历程，促进学生对林木育种方法的全面了解，深刻把握育 种先进策略，促进林木优良品种培育，牢牢守好我国林木优良种质资源芯片。 二、课程教学的基本要求 理论知识方面：掌握林木选育技术基础、学会如何发现变异、利用变异、创造变异。掌握遗传育 种资源和树木引种方法；掌握杂交育种与倍性育种等育种策略、育种群体构建和种子园构建、数量性 状的概念、遗传机理和遗传力、遗传增益的估算方法及其应用，掌握功能变异位点的发掘与利用，熟 悉组学分析工具和分析策略。 三、课程的教学设计
1.教学设计说明本课程以教师课堂多媒体讲授为主，根据教学大纲内容，按每个章节设置不同难度问题，在课堂讲授中引导学生分组讨论问题，采用不同讨论方式，分享讨论结果，教师做最后总结评价：安排适量的课后任务，形式包括课后习题作业、相关话题讨论等。成绩评定方面，在平时考勤、课后作业、期末考试成绩的基础上，增加课前预习任务、课堂任务和课后课程相关任务完成情况评定，结合期中考试成绩多角度综合评价学生的学习效果。2.课程目标及对毕业要求的支撑序号课程目标毕业要求-3目标3：具备林木育种实践中遗传变异认识与利用的基本理论和方法。目标4：运用育种学知识分析林木个体与群体的变异遗传基础，掌握育种实践中需要24的理论与技术。目标6：运用育种理论指导林木育种实践，进行林木不同性状的遗传参数分析，创制6优良新种质。目标8：学会独立思考，熟练运用林木育种知识，解决不同林木育种实践过程中优先8的育种方法。四、理论教学内容及学时分配（32学时）绪论学时数：2了解林木育种学的研究对象及任务、林木育种发展历程与现状、林木遗传学和树木育种学的关系、林木育种的特点和发展趋势。了解本课程的目标任务、教学方法、成绩评定方法以及需要注意的问题。第一章林木育种的遗传学基础学时数：6教学目标：学习基本的遗传变异规律、理论，掌握遗传学基础理论在育种中的应用。教学重点和难点：遗传与变异、基因突变、染色体变异、基因表达调控、群体遗传。主要教学内容及要求：了解：遗传变异与育种的关系。理解：遗传与变异的概念。掌握：基因突变的概念、基因突变与性状表型、染色体变异的类型、基因的概念、表达调控的相关概念、群体遗传相关概念。熟练掌握：孟德尔遗传、基因突变的性状鉴定方法、染色体结构变异、染色体组、基因调控的内容。- 220 -
- 220 - 1.教学设计说明 本课程以教师课堂多媒体讲授为主，根据教学大纲内容，按每个章节设置不同难度问题，在课堂 讲授中引导学生分组讨论问题，采用不同讨论方式，分享讨论结果，教师做最后总结评价；安排适量 的课后任务，形式包括课后习题作业、相关话题讨论等。成绩评定方面，在平时考勤、课后作业、期 末考试成绩的基础上，增加课前预习任务、课堂任务和课后课程相关任务完成情况评定，结合期中考 试成绩多角度综合评价学生的学习效果。 2.课程目标及对毕业要求的支撑 序号 课程目标 毕业要求 1 目标 3：具备林木育种实践中遗传变异认识与利用的基本理论和方法。 3 2 目标 4：运用育种学知识分析林木个体与群体的变异遗传基础，掌握育种实践中需要 的理论与技术。 4 3 目标 6：运用育种理论指导林木育种实践，进行林木不同性状的遗传参数分析，创制 优良新种质。 6 4 目标 8：学会独立思考，熟练运用林木育种知识，解决不同林木育种实践过程中优先 的育种方法。 8 四、理论教学内容及学时分配（32 学时） 绪论 学时数：2 了解林木育种学的研究对象及任务、林木育种发展历程与现状、林木遗传学和树木育种学的关系、 林木育种的特点和发展趋势。了解本课程的目标任务、教学方法、成绩评定方法以及需要注意的问题。 第一章 林木育种的遗传学基础 学时数：6 教学目标：学习基本的遗传变异规律、理论，掌握遗传学基础理论在育种中的应用。 教学重点和难点：遗传与变异、基因突变、染色体变异、基因表达调控、群体遗传。 主要教学内容及要求： 了解：遗传变异与育种的关系。 理解：遗传与变异的概念。 掌握：基因突变的概念、基因突变与性状表型、染色体变异的类型、基因的概念、表达调控的相 关概念、群体遗传相关概念。 熟练掌握：孟德尔遗传、基因突变的性状鉴定方法、染色体结构变异、染色体组、基因调控的内 容
教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助视频观看和课堂提问互动第二章林木选育技术、种资源和树木引种学时数：2教学目标：学习影响种群基因频率变化的因素、遗传资源工作的发展、收集、保存，以及树木引种和驯化过程。教学重点和难点：遗传参数及其估算和应用、遗传资源的创新和利用，引种技术和程序。主要教学内容及要求：了解：生物进化与物种形成，生物进化与自然选择；遗传资源的重要性，国际林木遗传资源工作的发展，我国的自然保护工作。理解：突变、选择、迁移、遗传突变和交配系统对基因频率变化的影响、生物多样性的内涵，遗传多样性面临的威胁，遗传多样性的检测，遗传流失及其危害。掌握：影响选择效果的主要因素、林木遗传资源管理，包括搜集、保存、鉴定与研究、创新与利：乡土树种和外来树种的开发与利用。熟练掌握：人工选择和选择类型，选择方式，树种繁殖特性与选择方式；引种技术和程序，包括引种考虑的因素、主要生态因子剖析、引种程序、引种成功的标准，驯化措施。教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助视频观看课堂提问互动，结合课间讨论，学时数：2第三章种源与优树选择、杂交与倍性育种教学目标：学习种源试验研究与种源试验方法；杂种优势与多倍体育种原理与方法。教学重点和难点：全分布区试验和局部分布区试验与种子区划：杂种优势的遗传学解释、杂种优势度量方法。。主要教学内容及要求：了解：种源试验研究的历史和意义，地理变异规律，包括地理变异的趋势与模式；杂种优势的遗传学解释，区分天然杂种与人工杂种，杂交方式与亲本选择。理解：全分布区试验和局部分布区试验、采种点的确定、采种林分和采种树的确定、基于遗传标记的地理变异研究、苗圃试验与造林试验。人工杂交技术包括开花生物学和花粉技术，以及树上杂交以及切枝杂交的方法。掌握：种子区划系统、种子区划依据、造林用种原则。克服远缘杂交不亲和性的方法，杂种的测定、选择和推广，杂种苗的培育、杂种的测定和选择、杂交品种的繁殖、推广和命名。熟练掌握：选优林分条件与优树评定方法。多倍体的特点、多倍体产生的途径、林木染色体加倍的方法、林木多倍体的鉴定以及多倍体育种存在的问题及其解决办法。教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助课堂提问互动。学时数：2第四章无性系选育、繁殖、造林与种子园教学目标：学习林木扦插与嫁接方法，采穗圃营建与管理：种子园的种类、划分、建设与管理。教学重点和难点：组织培养与苗术脱病毒技术的原理与技术应用：种子园的概念和种子园建设与管理。主要教学内容及要求：- 221 -
- 221 - 教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助视频观看和课堂提问互动。 第二章 林木选育技术、种资源和树木引种 学时数：2 教学目标：学习影响种群基因频率变化的因素、遗传资源工作的发展、收集、保存，以及树木引种和 驯化过程。 教学重点和难点：遗传参数及其估算和应用、遗传资源的创新和利用，引种技术和程序。 主要教学内容及要求： 了解：生物进化与物种形成，生物进化与自然选择；遗传资源的重要性，国际林木遗传资源工作 的发展，我国的自然保护工作。 理解：突变、选择、迁移、遗传突变和交配系统对基因频率变化的影响、生物多样性的内涵，遗 传多样性面临的威胁，遗传多样性的检测，遗传流失及其危害。 掌握：影响选择效果的主要因素、林木遗传资源管理，包括搜集、保存、鉴定与研究、创新与利； 乡土树种和外来树种的开发与利用。 熟练掌握：人工选择和选择类型，选择方式，树种繁殖特性与选择方式；引种技术和程序，包括 引种考虑的因素、主要生态因子剖析、引种程序、引种成功的标准，驯化措施。 教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助视频观看课堂提问互动，结合课间讨论。 第三章 种源与优树选择、杂交与倍性育种 学时数：2 教学目标：学习种源试验研究与种源试验方法；杂种优势与多倍体育种原理与方法。 教学重点和难点：全分布区试验和局部分布区试验与种子区划；杂种优势的遗传学解释、杂种优势度 量方法。 主要教学内容及要求： 了解：种源试验研究的历史和意义，地理变异规律，包括地理变异的趋势与模式；杂种优势的遗 传学解释，区分天然杂种与人工杂种，杂交方式与亲本选择。 理解：全分布区试验和局部分布区试验、采种点的确定、采种林分和采种树的确定、基于遗传标 记的地理变异研究、苗圃试验与造林试验。人工杂交技术包括开花生物学和花粉技术，以及树上杂交 以及切枝杂交的方法。 掌握：种子区划系统、种子区划依据、造林用种原则。克服远缘杂交不亲和性的方法，杂种的测 定、选择和推广，杂种苗的培育、杂种的测定和选择、杂交品种的繁殖、推广和命名。 熟练掌握：选优林分条件与优树评定方法。多倍体的特点、多倍体产生的途径、林木染色体加倍 的方法、林木多倍体的鉴定以及多倍体育种存在的问题及其解决办法。 教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助课堂提问互动。 第四章 无性系选育、繁殖、造林与种子园 学时数：2 教学目标：学习林木扦插与嫁接方法，采穗圃营建与管理；种子园的种类、划分、建设与管理。 教学重点和难点：组织培养与苗木脱病毒技术的原理与技术应用；种子园的概念和种子园建设与管理。 主要教学内容及要求：
了解：扦插繁殖与嫁接繁殖。无性系种子园与实生苗种子园，以及初级种子园与高世代种子园。理解：采穗圃营建与管理的基本原则，采穗圃营建与管理实例。种子园总体规划和经营区划分包括种子园规模、园址规模，园址选择、划分、优树收集、亲本数目。掌握：无性繁殖材料退化原因，无性繁殖材料复壮及其方法：组织培养与苗木脱病毒技术。种子园建立技术。熟练掌握：基体细胞胚胎发生和人工种子，林木无性系选育及其应用，无性系选育基本程序，无性系造林的问题及对策。生殖生物学包含花芽分化与胚胎发育进程、开花物候与配子贡献、花粉空间分布、球果与种子败育：种子园经营管理方法与措施。教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助课堂视频展示与提问互动。第五章林木抗逆性育种与生物技术育种学时数：2教学目标：学习树木对胁迫的反应及其抗逆性机制：分子标记技术、DNA重组技术以及基因编辑的基本概念与基本理论教学重点和难点：抗非生物胁迫能力的测定、突变体筛选。分子标记技术、DNA重组技术以及基因编辑的基本步骤与应用。主要教学内容及要求：了解：非生物胁迫与生物胁迫：分子标记技术的基本概念与发展历程、分子标记的特征，基因编辑技术的发展。理解：抗非生物胁迫能力、抗逆性、抗病性、抗虫性测定方法。分子标记和基因编辑技术在林木遗传育种中的应用。掌握：林术抗逆育种的目标与途径。基因工程技术和基因编辑技术的基本原理。熟练掌握：选择育种与杂交育种，以及耐盐突变体的筛选。植物基因工程基本步骤。教学组织与实施：以理论讲授为主，通过问题导入，课堂提问互动，结合课间讨论。五、实验教学内容及学时分配（16学时）（一）实验课程简介遗传学是一门理论性较强的课程，因此需要通过一定实验课程学习加深对理论知识的理解。《林木遗传学实验》包括了有丝分裂的观察、减数分裂的染色体形态数目观察、基因分离的验证、基因组DNA提取、独立分配规律的验证、染色体组型分析和染色体结构变异的观察等。（二）实验教学目的和基本要求通过本课程的学习，使学生进一步加强林木遗传学理论知识的理解，学会遗传学基本理论的分析验证，掌握综合分析林木遗传变异规律的能力。（三）实验安全操作规范实验课程开始前带领学生学习实验室安全管理规章、制度，熟悉实验过程中需要注意的安全问题，增强学生的安全保护与危险防范意识，并进行实验相关设备的安全规范操作培训和正确处理意外情况的紧急措施培训。实验过程中，强调必须严格按照设备指南进行安全、规范操作；防范意外情况的发- 222 -
- 222 - 了解：扦插繁殖与嫁接繁殖。无性系种子园与实生苗种子园，以及初级种子园与高世代种子园。 理解：采穗圃营建与管理的基本原则，采穗圃营建与管理实例。种子园总体规划和经营区划分， 包括种子园规模、园址规模，园址选择、划分、优树收集、亲本数目。 掌握：无性繁殖材料退化原因，无性繁殖材料复壮及其方法；组织培养与苗木脱病毒技术。种子 园建立技术。 熟练掌握：基体细胞胚胎发生和人工种子，林木无性系选育及其应用，无性系选育基本程序，无 性系造林的问题及对策。生殖生物学包含花芽分化与胚胎发育进程、开花物候与配子贡献、花粉空间 分布、球果与种子败育；种子园经营管理方法与措施。 教学组织与实施：以理论讲授为主，辅助课堂视频展示与提问互动。 第五章 林木抗逆性育种与生物技术育种 学时数：2 教学目标：学习树木对胁迫的反应及其抗逆性机制；分子标记技术、DNA 重组技术以及基因编辑的基 本概念与基本理论 教学重点和难点：抗非生物胁迫能力的测定、突变体筛选。分子标记技术、DNA 重组技术以及基因编 辑的基本步骤与应用。 主要教学内容及要求： 了解：非生物胁迫与生物胁迫；分子标记技术的基本概念与发展历程、分子标记的特征，基因编 辑技术的发展。 理解：抗非生物胁迫能力、抗逆性、 抗病性、抗虫性测定方法。分子标记和基因编辑技术在林木 遗传育种中的应用。 掌握：林木抗逆育种的目标与途径。基因工程技术和基因编辑技术的基本原理。 熟练掌握：选择育种与杂交育种，以及耐盐突变体的筛选。植物基因工程基本步骤。 教学组织与实施：以理论讲授为主，通过问题导入，课堂提问互动，结合课间讨论。 五、实验教学内容及学时分配（16 学时） （一）实验课程简介 遗传学是一门理论性较强的课程，因此需要通过一定实验课程学习加深对理论知识的理解。《林木 遗传学实验》包括了有丝分裂的观察、减数分裂的染色体形态数目观察、基因分离的验证、基因组 DNA 提取、独立分配规律的验证、染色体组型分析和染色体结构变异的观察等。 （二）实验教学目的和基本要求 通过本课程的学习，使学生进一步加强林木遗传学理论知识的理解，学会遗传学基本理论的分析 验证，掌握综合分析林木遗传变异规律的能力。 （三）实验安全操作规范 实验课程开始前带领学生学习实验室安全管理规章、制度，熟悉实验过程中需要注意的安全问题， 增强学生的安全保护与危险防范意识，并进行实验相关设备的安全规范操作培训和正确处理意外情况 的紧急措施培训。实验过程中，强调必须严格按照设备指南进行安全、规范操作；防范意外情况的发
生。实验结束后，注意断水、断电、关好门窗等。（四）实验项目名称与学时分配序号学时类型每组人数实验名称实验要求250201151401有丝分裂与染色体形态、数目观察验证性必做250201151402减数分裂的观察验证性必做52验证性必做0201151403基因分离的验证250201151404基因独立分配与基因互作综合性必做250201151405综合性选做植物基因组DNA的提取250201151406综合性选做染色体组型分析2综合性n0201151407染色体结构变异的观察选做（四）实验方式及基本要求实验方式：根据现有条件分成不同小组，在室内实验室完成，通过教师介绍操作、演示后，现场指导学生动手操作、学会各项实验技能。基本要求：遵守课堂纪律，规范仪器操作，加强安全意识，做好防护措施，按时完成实验，提交实验报告。（五）实验内容安排【实验一】有丝分裂与染色体形态数目观察1.实验学时：2学时。2.实验目的：了解植物组有丝分裂的特点：掌握有丝分裂时染色体数目的形态特征。3.实验内容：实验室安全知识；植物有丝分裂的特点；有丝分裂时染色体的数目和形态特征；遗传学实验基本试剂配置。4.实验要求：遵守课堂纪律，认真学有丝分裂的观察方法：按时提交实验报告。5.实验设备及器材：光学显微镜、不同植物减数分裂的玻片等。【实验二】植物减数分裂的观察1.实验学时：2学时。2.实验目的：了解植物组减数分裂的特点：掌握减数分裂时染色体数目的形态特征。3.实验内容：减数分裂的特点；减数分裂时染色体的数目和形态特征观察；染色体数目形态图的绘制。4.实验要求：遵守课堂纪律，认真学习减数分裂的观察方法：按时提交实验报告。5.实验设备及器材：光学显微镜、不同植物减数分裂的玻片等。【实验三】基因分离的验证1.实验学时：2学时。- 223 -
- 223 - 生。实验结束后，注意断水、断电、关好门窗等。 （四）实验项目名称与学时分配 序号 实验名称 学时 类型 实验要求 每组人数 0201151401 有丝分裂与染色体形态、数目观察 2 验证性 必做 5 0201151402 减数分裂的观察 2 验证性 必做 5 0201151403 基因分离的验证 2 验证性 必做 5 0201151404 基因独立分配与基因互作 2 综合性 必做 5 0201151405 植物基因组 DNA 的提取 2 综合性 选做 5 0201151406 染色体组型分析 2 综合性 选做 5 0201151407 染色体结构变异的观察 2 综合性 选做 5 （四）实验方式及基本要求 实验方式：根据现有条件分成不同小组，在室内实验室完成，通过教师介绍操作、演示后，现场 指导学生动手操作、学会各项实验技能。 基本要求：遵守课堂纪律，规范仪器操作，加强安全意识，做好防护措施，按时完成实验，提交 实验报告。 （五）实验内容安排 【实验一】有丝分裂与染色体形态数目观察 1.实验学时：2 学时。 2.实验目的：了解植物组有丝分裂的特点；掌握有丝分裂时染色体数目的形态特征。 3.实验内容：实验室安全知识；植物有丝分裂的特点；有丝分裂时染色体的数目和形态特征；遗 传学实验基本试剂配置。 4.实验要求：遵守课堂纪律，认真学习有丝分裂的观察方法；按时提交实验报告。 5.实验设备及器材：光学显微镜、不同植物减数分裂的玻片等。 【实验二】植物减数分裂的观察 1.实验学时：2 学时。 2.实验目的：了解植物组减数分裂的特点；掌握减数分裂时染色体数目的形态特征。 3.实验内容：减数分裂的特点；减数分裂时染色体的数目和形态特征观察；染色体数目形态图的 绘制。 4.实验要求：遵守课堂纪律，认真学习减数分裂的观察方法；按时提交实验报告。 5.实验设备及器材：光学显微镜、不同植物减数分裂的玻片等。 【实验三】基因分离的验证 1.实验学时：2 学时