瓜類新品種選育-瓜類種子種質資源

《種質資源保存》目錄CONTENTS一二三種質概念種質資源保存的必要性種質資源保存類型一、種質概念種質(germplasm)是親代通過生殖細胞或體細胞傳遞給子代的遺傳物質。植物種質資源(plantgermplasmresources)即為攜帶各種不同遺傳物質的植物總稱，又稱遺傳資源或品種資源，包括栽培，野生及人工創(chuàng)造的各種植物的品種或品系。種質資源保存(germplasmconservation)是指在天然或人工創(chuàng)造的適宜環(huán)境條件下，貯存植物種質，使其保持生命力與遺傳性的技術。二、種質資源保存的必要性種質資源或稱基因庫是選育新品種的最基本的原始材料。有人說：“人類的命運將取決于人類理解和發(fā)覺植物種質資源的能力?！敝参锓N質資源的多樣性由于自然災害和人為活動受到嚴重影響，作物品種資源日益匱乏。三、種質資源保存類型

種質資源的保存方式有兩種，即原生境保存和非原生境保存。原生境保存（原地保存）：將植物的遺傳材料保存在它們的自然環(huán)境中。原生境保存的地方多是植物保護區(qū)，另一種方法為農田種植保存。非原生境保存（異地保存）：將植物的遺傳材料保存在不是它們的自然生境的地方。非原生境保存方式有植物園、種質圃、種子(質)庫、試管苗庫、超低溫庫等。具體保存方法有四種：種植保存、貯藏保存、離體保存和基因文庫保存。三、種質資源保存類型野外保存植物種質資源需要大量的土地和人力資源，成本高，且易遭受各種自然災害的侵襲。種子庫只能保存正常型種子，對于頑拗型、脫水敏感的種子和有性繁殖困難的植物則無能為力，而且種子庫僅能保存基因，而不能保存特定的基因型材料。自1975年Henshaw和Morel首次提出離體保存(conservationinvitro)植物種質的策略以來，該項技術受到植物界的極度重視。三、種質資源保存類型《種質資源超低溫保存的原理》目錄CONTENTS一二五細胞冰凍結冰保護性脫水理論溶液的玻璃化理論一、種質資源超低溫保存的原理超低溫冷凍保存為什么沒有把細胞凍死？

細胞冰凍結冰保護性脫水理論溶液的玻璃化理論二、細胞冰凍結冰保護性脫水理論常溫下，細胞及其溶液處于滲透平衡的狀態(tài)，當溫度降到冰點以下時，首先是細胞外溶液部分“凍結”出冰；胞外溶液的濃度升高，破壞了細胞內外溶液的平衡，水分由胞內通過細胞膜向外滲透，細胞收縮，細胞內濃度提高；當溫度不斷降低時，凍結和滲透過程不斷進行，這種過程稱為保護性脫水。當復溫時，溫度升高，凍結的冰不斷融化，水分由胞外向胞內滲透，使收縮的細胞膨脹，可能恢復原狀。精確控制上述過程，能使細胞在降溫、復溫、滲透過程中不被損傷而死亡。二、溶液的玻璃化理論

溶液在降溫時，如果沒有均一晶核或晶核生長缺乏足夠的時間，就首先形成過冷溶液。繼續(xù)降溫，均一晶核形成。如果降溫速度不夠快，就形成尖銳的冰晶。降溫速度足夠快，均一晶核很少或幾乎沒有形成，或均一晶核生長缺乏足夠的時間，溶液就進入無定型的玻璃化狀態(tài)。它是一種透明的固態(tài)，與液態(tài)相比，分子沒有發(fā)生重排，因此與晶態(tài)不同。被稱為玻璃態(tài)，此時的溫度叫玻璃化形成溫度。在玻璃化形成過程中，既沒有溶液效應對細胞的損傷，也沒有冰晶的形成對細胞造成的機械傷害。提高超低溫冷凍保存的措施由于植物細胞含水量比動物細胞高，冰凍保存難度大，如果直接將保存材料放入液氮中，組織和細胞由于細胞內水分結冰，引起組織和細胞死亡，因而，超低溫保存的植物材料必須借助于冷凍防護劑(cryoprotectant)。冷凍防護劑防護機理：在水溶液中能強烈地結合水分子，水合作用的結果使溶液的黏稠度增加。當溫度下降時，溶液冰點下降，即冰的結晶中心增長速度下降，使水的固化程度減弱。因而對于降低培養(yǎng)基冰點和植物組織、細胞冰點起重要作用。冷凍防護劑的使用提高了培養(yǎng)基滲透壓，導致細胞的輕微質壁分離，相對提高了組織和細胞的抗寒力。二、溶液的玻璃化理論常用的冷凍防護劑

滲透型冷凍防護劑:

多為小分子中性物質，在溶液中易結合水分子發(fā)生水合作用，使溶液粘性增加，弱化水的結晶過程，達到保護的目的。包括二甲亞砜（DMSO)、甘油、甘露醇、脯氨酸、乙二醇、丙二醇非滲透型冰凍保護劑:

是聚合分子物質，能溶于水，但不能進入細胞，它使溶液呈過冷狀態(tài)，從而起到保護作用。此類冰凍保護劑對快速、慢速冷卻均有保護效果。常見的：聚乙烯吡咯烷酮(Polyvingylpyrollidone,PVP)葡聚糖(Dextrane)聚乙二醇(Polyethyleneglycol,PEG)羥乙基淀粉(Hydroxyethylstarch,HES)二、溶液的玻璃化理論《種質資源的重要性》目錄CONTENTS一二種質資源的概念種質資源工作的重要性一、種質資源的概念種質（Germplasm）：是決定生物遺傳性狀并將遺傳信息從親代傳遞給子代的遺傳物質的總稱。種質庫：又稱基因庫（Genebank），是指以種為單位的群體內的全部遺傳物質，它由許多個體的不同基因所組成。種質資源（Germplasm

resource)：又稱遺傳資源（Genetic

resource)，具有種質并能繁殖的生物體總稱。二、種質資源工作的重要性1.種質資源是人類賴以生存和發(fā)展的根本。2.種質資源是育種工作的物質基礎。3.育種工作突破性的成就，取決于關鍵性基因資源的發(fā)掘與利用。4.種質資源是不斷發(fā)展新作物的主要來源。5.實現新的育種目標，必須擁有更多的基因資源。6.種質資源是理論研究的重要材料。

自然界的植物有30-50萬種，它們是通過長期生物進化的產物。全世界有栽培作物2300種，食用作物占900多種，經濟1000種，飼料綠肥400種。

二、種質資源工作的重要性《種質資源工作內容》目錄CONTENTS一二四種質資源工作內容一、種質資源工作內容種質資源的搜集種質資源的整理種質資源的鑒定種質資源的保存種質資源的研究種質資源的創(chuàng)新種質資源的利用一、種質資源工作內容種質資源的搜集1.收集主要是指直接考察收集2.征集主要是指通過通訊方式向有關方面索求種質資源3.交換是指育種工作者彼此之間互通各自所需的種質資源4.轉引一般是指通過第三者獲取所需要的種質資源一、種質資源工作內容收集材料整理1.及時進行歸類，將同種異名者合并，同名異種者區(qū)分開。并進行統(tǒng)一的編號。2.進行簡單的分類，確定材料的植物學地位、生態(tài)類型、親緣關系和生育特性。一、種質資源工作內容種質資源的鑒定種質資源鑒定和研究的主要內容有：①特征、特性的觀察②特征、特性的鑒定一、種質資源工作內容種質資源的保存1.種質資源保存應掌握一定的原則：①種質資源經過保存后，必須保持各樣本的生活力。②保持原有的遺傳變異度。③維持一定的樣本數量。一、種質資源工作內容2.種質資源保存范圍①用于應用研究和基礎研究的種質。②可能滅絕的稀有種和已經瀕危的種質，

特別是栽培種的野生祖先。③具有經濟利用潛力但尚未被利用的種質。④普及教育有用的種質。一、種質資源工作內容3.保存的方式（1）種植保存（2）貯藏保存（3）試管保存(離體保存）（4）基因文庫技術（5）利用保存一、種質資源工作內容（1）種植保存根據不同作物種子和營養(yǎng)體生活力的長短，隔一定的時間在田間種植一次。材料多時，可進行輪換種植。一、種質資源工作內容

（2）貯藏保存

用控制貯藏條件（溫度和濕度）的方法保持種質資源的生活力。溫度30-0℃，每降低5℃，種子的壽命延長1倍。種子含水量14-4%，每減少1%，壽命延長1倍。（2）貯藏保存種子貯藏在短期庫10℃50%紙袋中可保存5年。中期庫0-5℃

40-50%密閉容器內保存20年。長期庫-10-

-15℃〈35%真空包裝中保存70年。一、種質資源工作內容（2）貯藏保存用試管保存植物的組織和細胞的培養(yǎng)物。用于無性繁殖作物，可用組織和細胞培養(yǎng)物。-196℃超低溫條件下保存常用的培養(yǎng)物有：愈傷組織、懸浮細胞、幼芽生長點、花粉、花藥、體細胞、原生質體、幼胚等。利用試管保存的優(yōu)點：①所需空間?、诳梢越鉀Q常規(guī)方法不易保存的種質資源。③繁殖時不受季節(jié)限制，繁殖速度快。④培養(yǎng)物不帶病蟲害，便于種質交流。一、種質資源工作內容一、種質資源工作內容（4）基因文庫技術從動、植物或微生物中提取DNA用限制性內切酶切成片段連接到載體需要某個基因時，“鉤取”。無性繁殖，產生大量單拷貝基因轉移到大腸桿菌細胞種質資源的研究種質資源研究的主要內容有：①研究性狀遺傳變異特點。②遺傳潛力、選擇可靠性、選擇效果。③與性狀相關基因的研究。④基因型與環(huán)境互作效應。一、種質資源工作內容一、種質資源工作內容種質資源的創(chuàng)新1、育種過程中產生的新品種、新品系2、自然突變和天然雜交產生的植物新類型和新物種3、通過遠緣雜交、細胞工程、染色體工程、基因工程、誘變育種等創(chuàng)新種質一、種質資源工作內容種質資源的利用1.直接利用2.間接利用3.潛在利用《種質資源離體保存》目錄CONTENTS一二三四種質資源的離體保存離體保存方法種質資源超低溫保存的原理超低溫保存的基本程序一、種質資源的離體保存種質資源的離體保存(germplasmconservationinvitro)：是指對離體培養(yǎng)的小植株、器官、組織、細胞或原生質體等材料，采用限制、延緩或停止其生長的處理措施使之保存，在需要時可重新恢復其生長，并再生植株的方法。離體保存的意義可使一些無性繁殖作物種質資源低溫長期保存，避免資源的丟失。節(jié)省土地和勞力，方法簡單，花費少并能在保存中脫毒。一旦利用可快速繁殖；也利于種質交換。二、離體保存方法離體保存方法：低溫保存超低溫保存生長抑制劑保存二、離體保存方法（一）低溫保存一種緩慢生長保存方法，是通過控制培養(yǎng)溫度（非冰凍低溫）來限制培養(yǎng)物各種生長因子的作用，使培養(yǎng)物生長減少到最低限度。低溫保存的植物離體材料類型：試管苗、愈傷組織、花粉、莖尖等。（一）低溫保存低溫保存的基本特征是保存材料的定期繼代培養(yǎng)，不斷繁殖更新；基本措施是控制保存材料所處的溫度和光照。延緩保存材料生長速度的另一項措施是改變培養(yǎng)基的成分，在培養(yǎng)基中添加生長延緩劑或生長抑制劑，如ABA(脫落酸)、CCC(矮壯素)、PP333(多效唑)、B9(比久)、MH(青鮮素)等。種質庫要定期檢查，保持清潔，及時清除污染材料，并注意積累資料。二、離體保存方法（二）超低溫保存

1.種質資源超低溫保存的發(fā)展概況

20世紀70年，Nag和Street首先證明胡蘿卜懸浮培養(yǎng)細胞在液氮中保存后能恢復生長。植物超低溫種質保存(cryopreservation)是指將植物的離體材料包括莖尖（芽）、分生組織、胚胎、花粉、愈傷組織、懸浮細胞、原生質體等，經過一定的方法處理后在超低溫（-196℃液氮）條件下進行保存的方法。其中，莖尖、胚、幼苗等材料遺傳性穩(wěn)定、再生力強，對冷凍和解凍過程中所產生的斜坡忍受能力強二、離體保存方法極端低溫溫度下，活細胞內的物質代謝和生長活動幾乎完全停止。因此，細胞、組織和器官在超低溫保存過程中不會引起遺傳性狀的改變，也不會丟失形態(tài)發(fā)生的潛能。同時，由于超低溫條件下，生物的代謝和衰老過程大大減慢，甚至完全停止，因此可以長期保存植物材料。二、離體保存方法《瓜類種子種質資源》目錄CONTENTS一二三四五種質的概念種質資源的類別種質資源的搜集種質資源的整理種質資源的保存和應用1、種質的概念種質是決定生物遺傳性狀，并將遺傳信息從親代傳遞給子代的遺傳物質。種質資源包括植物的個體、器官、組織、細胞甚至基因。植物細胞

DNA西瓜果實種質資源：具有種質并能繁殖的生物體。種質資源：具有種質并能繁殖的生物體。2、種質資源的類別按栽培學分類按來源分類種：是植物分類學上的基本單位。變種：同種植物在某些主要形態(tài)上存在著差異。品種群：是由相似生態(tài)型或相似農業(yè)生物學特性的許多品種歸類而成。品種：品種是栽培作物的基本單位，是育種的主要對象。品系：品系在實際應用中有兩種含義。一種是指品種內的不同類型；另一種是在育種過程中，表現較好，但還沒有成為品種以前的變異類型。群體品種：指某些主要通過實生繁殖的園藝植物品種，個體彼此之間，在主要性狀上能保持一定的相似性，但次要性狀卻有較多差異。按栽培學分類按來源分類2、種質資源的類別按栽培學分類按來源分類本地種質資源在當地自然條件和耕作制度下,經過長期培育選擇得到的地方品種和當前推廣的改良品種。特點：對當地的自然條件、栽培條件適應性好，當地人消費容易接受。優(yōu)良品種可直接在生產上利用。2、種質資源的類別按栽培學分類按