種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座

第二章種質(zhì)資源§1種質(zhì)資源在育種上主要性§2作物起源中心學(xué)說及其發(fā)展§3種質(zhì)資源研究與利用§4電子計(jì)算機(jī)在種質(zhì)資源管理中應(yīng)用種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第1頁

§1種質(zhì)資源主要性育種原始材料、品種資源、種質(zhì)資源、遺傳資源、基因資源種質(zhì)資源普通指含有特定種質(zhì)或基因、可供育種及相關(guān)研究利用各種生物類型。在中國,20世紀(jì)60年代初改稱為品種資源。當(dāng)代育種所利用主要是現(xiàn)有育種材料內(nèi)部遺傳物質(zhì)或種質(zhì)，所以國際上仍采取種質(zhì)資源這一術(shù)語。在遺傳育種領(lǐng)域內(nèi)，凡能用于作物育種生物體都可歸入種質(zhì)資源范圍。包含地方品種、改良品種、新選育品種、引進(jìn)品種、突變體、野生種、近源植物、人工創(chuàng)造各種生物類型無性繁殖器官、單個(gè)細(xì)胞、甚至DNA片段等。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第2頁1種質(zhì)資源是當(dāng)代育種物質(zhì)基礎(chǔ)育種工作實(shí)質(zhì)上是按照人類意圖對各種多樣種質(zhì)資源進(jìn)行各種形式加工和改造，所以種質(zhì)資源越來越主要。育種工作證實(shí)，在現(xiàn)有遺傳資源中，任何品種和類型都不可能具備與社會發(fā)展完全相適應(yīng)優(yōu)良基因，但能夠經(jīng)過選育，將分別含有一些或個(gè)別育種目標(biāo)所需要特殊基因有效加以綜合，育成新品種。種質(zhì)資源是進(jìn)行生物學(xué)研究主要材料,是極其寶貴自然財(cái)富。

種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第3頁2稀有特異種質(zhì)對育種成效含有決定性作用作物育種成效大小,很大程度上決定于掌握種質(zhì)資源數(shù)量和對其性狀表現(xiàn)及遺傳規(guī)律研究深度。世界育種史上,突破性品種育成及育種上大突破性成就幾乎無一不決定于關(guān)鍵性優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)覺與利用。如水稻秈稻矮源低腳烏尖、小麥20矮源農(nóng)林10號與世界范圍“綠色革命”；水稻矮源矮腳南特和矮子粘與我國水稻矮稈育種；玉米高賴氨酸突變體Opaque-2與玉米營養(yǎng)品質(zhì)遺傳改良。3新育種目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)決定于擁有種質(zhì)資源4種質(zhì)資源是生物學(xué)理論研究主要基礎(chǔ)材料

種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第4頁§2作物起源中心學(xué)說及其發(fā)展1瓦維洛夫起源中心學(xué)說前蘇聯(lián)學(xué)者瓦維洛夫于19世紀(jì)20年代提出了作物起源中心學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為：植物物種在地球上分布是不平衡,全部物種都是由多少不等遺傳類型所組成,它們起源是與一定環(huán)境條件和地域相聯(lián)絡(luò)，凡遺傳類型有很大多樣性而且比較集中、含有地域特有變種性狀和近親野生類型或栽培類型地域，即為作物起源中心。依據(jù)變異類型特點(diǎn)及近緣野生種情況可把起源中心分為初生中心和次生中心。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第5頁1.1作物起源中心學(xué)說主要內(nèi)容：（1）作物起源中心有兩個(gè)主要特征，即基因多樣性和顯性基因頻率較高，所以又可命名為基因中心或變異多樣性中心。（2）作物最初始起源地稱為原生起源中心。普通有四個(gè)標(biāo)志：有野生祖先、有原始特有類型、有顯著遺傳多樣性、有大量顯性基因。（3）在一定生態(tài)環(huán)境中，一年生草本作物間在遺傳性狀上存在一個(gè)相同平行現(xiàn)象。（4）依據(jù)馴化起源，將作物分為兩類。一是人類有目標(biāo)馴化植物,二是與原生作物伴生雜草。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第6頁1.2依據(jù)作物起源中心學(xué)說,瓦維洛夫把世界作物劃為8個(gè)起源中心

（1）中國-東亞中心：包含中國中部和西部山岳及其毗鄰低地,蕎麥、大豆、茶、大麻、高粱、粟、苧麻、稷作物起源于該中心。（2）印度中心：包含緬甸和阿薩姆，水稻、綠豆、飯豆、豇豆、甘蔗、芝麻、紅麻等作物起源于該中心。還包含印度-馬來西亞補(bǔ)充區(qū)包含馬來亞群島，一些大島嶼如爪哇、婆羅洲、蘇們達(dá)臘以及菲律賓和印度支那。包含香蕉和薏等。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第7頁

（3）中亞西中心：包含印度西北部（旁遮省、西北邊區(qū)各?。⒖耸裁谞?、阿富汗、塔吉克和烏茲別克及天山西部。是普通小麥、密穗小麥、印度圓粒小麥、豌豆、蠶豆、非洲棉等起源地。（4）西亞中心：包含小亞西亞、外高加索、伊朗和土庫曼高地。一粒小麥、二粒小麥、黑麥、葡萄、石榴、胡桃、苜蓿等作物起源于該中心。（5）地中海中心：許多蔬菜作物，包含甜菜和許多古老牧草作物都起源于此,也是小麥、豆類次生起源地。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第8頁

（6）埃塞俄比亞中心：包含埃塞俄比亞和厄立特里亞山區(qū)。小麥、大麥等起源于該中心。（7）南美和中美中心：包含安列斯群島。玉米、陸地棉、甘薯、番茄等起源于該中心。（8）南美中心：包含秘魯、厄瓜多爾、玻利維亞等。是塊根類作物如馬鈴薯、木薯等作物起源申心。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第9頁1.3作物起源中心學(xué)說在作物育種上意義瓦維洛夫提出作物起源中心學(xué)說是植物遺傳育種和品種資源工作理論依據(jù)。對作物育種工作含有主要指導(dǎo)作用：（1）指導(dǎo)特異種質(zhì)資源搜集。（2）起源中心與抗源中心一致，不育基因與恢復(fù)基因并存于起源中心。（3）指導(dǎo)引種，防止毀滅性災(zāi)害。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第10頁2Harlan相關(guān)作物起源觀點(diǎn)

瓦維洛夫作物起源中心學(xué)說發(fā)表以后，引發(fā)了一些爭議。Harlan提出了不一樣于瓦維洛夫作物起源中心學(xué)說相關(guān)作物起源觀點(diǎn)，內(nèi)容以下：（1）中心和非中心體系A(chǔ)1近東

A2非洲B1中國B2東南亞C1中美C2南美（2）地理學(xué)連續(xù)統(tǒng)一體學(xué)說該學(xué)說認(rèn)為任何有過或有著農(nóng)業(yè)地方，都發(fā)生過或正在發(fā)生著植物馴化和作物進(jìn)化，每種作物地理學(xué)歷史都是獨(dú)特，但作物馴化、進(jìn)化活動是一個(gè)連續(xù)統(tǒng)一體，不是互不相關(guān)中心。

種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第11頁§3種質(zhì)資源研究與利用1種質(zhì)資源類別及特點(diǎn)1.1按育種實(shí)用價(jià)值分類（1）地方品種：普通指在局部地域內(nèi)栽培品種，多未經(jīng)過當(dāng)代育種技術(shù)遺傳修飾，所以又稱農(nóng)家品種。（2）主栽品種：指經(jīng)過當(dāng)代育種技術(shù)改良過品種，包含自育或引進(jìn)品種。（3）原始栽培品種：指含有原始農(nóng)業(yè)性狀類型，大多為當(dāng)代栽培作物原始種或參加種。（4）野生近緣種：指當(dāng)代作物野生近緣種及與作物近緣雜草，包含介于栽培類型和野生類型之間過渡類型。（5）人工創(chuàng)造種質(zhì)資源：指在育種工作中,經(jīng)過各種方法,如雜交、誘變等產(chǎn)生雜交后代、突變體、遠(yuǎn)緣雜種及其后代?；驑?biāo)識材料、引變多倍體材料、非整倍體材料等。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第12頁1.2按親緣關(guān)系分類

按彼此間可交配性與轉(zhuǎn)移基因難易程度將種質(zhì)資源分為三級基因庫：（1）初級基因庫庫內(nèi)各資源間能雜交，正常堅(jiān)固，無生殖隔離，雜交不實(shí)或雜種不育。（2）次級基因庫這類資源間基因轉(zhuǎn)移是可能，但存在一定生殖隔離，雜交不實(shí)或雜種不育，必須借助特殊伎倆才能實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移。（3）三級基因庫親緣關(guān)系更員類型。彼此間雜交不實(shí)，雜種不育現(xiàn)象更顯著，基因轉(zhuǎn)移困難。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第13頁2種質(zhì)資源搜集與保留2.1發(fā)掘、搜集、保留種質(zhì)資源緊迫性

為了很好地保留和利用自然界生物生物多樣性，豐富和充實(shí)育種工作和生物學(xué)研究物質(zhì)基礎(chǔ)，種質(zhì)資源工作首要步驟和迫切任務(wù)是廣泛發(fā)覺和搜集種質(zhì)資源并很好給予保留。原因以下：（1）實(shí)現(xiàn)新育種目標(biāo)必須有更豐富種質(zhì)資源。（2）為滿足人類需求，必須不停發(fā)展新作物。（3）不少寶貴種質(zhì)資源大量流失，急待發(fā)掘保護(hù)。（4）防止新品種遺傳基礎(chǔ)匱乏克服遺傳脆弱性。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第14頁2.2搜集種質(zhì)資源方法

搜集種質(zhì)資源方法有四種：（1）直接考查搜集：指到野外實(shí)地考查搜集，多用于搜集野生近緣種、原始栽培類型與地方品種?？疾槁肪€上選擇要注意①作物本身表現(xiàn)不一樣地方②地理生態(tài)環(huán)境不一樣地方③農(nóng)業(yè)技術(shù)條件不一樣地方④社會條件，如務(wù)農(nóng)和游牧等不一樣。（2）征集：指經(jīng)過通訊方式向外地或外國有償或無償索求所需要種質(zhì)資源。（3）交換：指育種工作者彼此互通各自所需種質(zhì)資源。（4）轉(zhuǎn)引：指經(jīng)過第三者獲取所需要種質(zhì)資源。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第15頁2.3搜集材料整理搜集到種質(zhì)資源應(yīng)及時(shí)整理。首先將樣本對照現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行初步整理、歸類，將同種異名者合并，以降低重復(fù)；將同名異種者給予訂正，給以科學(xué)登記和編號。2.4種質(zhì)資源保留搜集到品種資源,經(jīng)整理、歸類后,必須妥善保留,使之能維持樣本一定數(shù)量與保持各樣本生活力和原有遺傳變異性。按照詳細(xì)保留方法,可分為種植保留、貯藏保留、離體保留、基因文庫技術(shù)。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第16頁（1）種植保留為了保持種質(zhì)資源種子或無性繁殖器官生活力,并不停補(bǔ)充其數(shù)量,種質(zhì)資源必須每隔一定時(shí)間（1-5年）播種一次,即種植保留。在種植保留時(shí),每種作物或品種類型種植條件,盡可能與原產(chǎn)地相同,以降低因?yàn)樯鷳B(tài)條件改變而引發(fā)變異和自然選擇影響。在種植過程中應(yīng)盡可能防止或降低天然雜交和人為混雜。播種和收獲時(shí)取樣要有代表性以免因抽樣而造成遺傳漂移?？傊M可能地保持原品種或類型遺傳特點(diǎn)和群體結(jié)構(gòu)。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第17頁

(2)貯藏保留對于數(shù)目眾多種質(zhì)資源,假如年年都要種植保留,不但土地、人力、物力有很大負(fù)擔(dān),而且往往因?yàn)槿藶椴铄e(cuò)、天然雜交、生態(tài)條件改變和世代交替等原因,易引發(fā)遺傳變異或造成一些材料原有基因丟失。因而,最近各國對于種質(zhì)資源保留極為重視。貯藏保留主要是用控制貯藏時(shí)溫、濕條件方法,來保持種質(zhì)資源種子生活力。長久貯藏保留種子生活力技術(shù)關(guān)鍵是低溫和干燥,經(jīng)過控制種子周圍環(huán)境中溫濕度,迫使種子處子代謝作用最低程度。貯藏保留種質(zhì)資源采取種質(zhì)庫,種質(zhì)庫分為三種：長久庫、中期庫、短期庫。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第18頁

（3）離體保留

植物體每個(gè)細(xì)胞，在遺傳上都是全能，含有所必須全部遺傳信息。20世紀(jì)70年代，國內(nèi)外開展了用試管保留組織或細(xì)胞培養(yǎng)物方法來有效地保留種質(zhì)資源材料。（4）基因文庫技術(shù)

程序以下：提取DNA目標(biāo)DNA片段克隆化大腸桿菌大量繁殖產(chǎn)生大量生物體中單拷貝基因。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第19頁3種質(zhì)資源研究與利用

深入研究作物品種資源是作物育種工作主要依據(jù),是作物品種資源深入開發(fā)、利用需要。對品種資源充分利用是作物品種資源研究工作最終目標(biāo)，深入研究、織極創(chuàng)新是品種資源工作維續(xù)和結(jié)果。品種資源利用分間接利用和直接利用。對于遠(yuǎn)緣種屬材抖,要經(jīng)過加工、改造、選擇之后,才能用于馴化栽培,用作雜交親本和誘變材料,從而培育新作物或新品種。對于引進(jìn)品種、品系等,在引進(jìn)后,經(jīng)過引種試驗(yàn),如有利用價(jià)值,即可在生產(chǎn)上直接利用,往往會收到可觀收益。這種方式從搜集到見效,過渡時(shí)間短,因而影響較大。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第20頁4電子計(jì)算機(jī)在種質(zhì)資源管理中應(yīng)用4.1國內(nèi)外植物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫概況農(nóng)作物種質(zhì)資源信息激增和計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，促使許多國家、地域和國際農(nóng)業(yè)研究機(jī)構(gòu)開始研究利用電子計(jì)算機(jī)建立自己品種資源管理系統(tǒng)。我國于1986年開始國家作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究工作。4.2種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫目標(biāo)與功效不一樣國家、不一樣作物品種資源數(shù)據(jù)庫或信息系統(tǒng)盡管在規(guī)模、組成等方面不一樣，但在品種資源信息管理目標(biāo)基本相同。普通均能滿足育種家和相關(guān)研究人員對以下信息要求。包含植物引進(jìn)、登記和最初繁殖，品種性狀描述和評價(jià)，世代、系譜維護(hù)與保留，生活力測定、生活力復(fù)壯和種質(zhì)分配等。4.3種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫建立包含搜集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分類和規(guī)范化處理、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。種質(zhì)資源在育種上的重要性專家講座第21頁

習(xí)題：1．名詞解釋：種質(zhì)資源起源中心初生中心次生中心原生作