育種學 2作物種質資源

第二章種質資源（2學時）基本要求：種質資源的概念、類別和特點，種質資源的保存、鑒定研究和利用重點：種質資源的概念、類別和特點，種質資源的保存。難點：植物起源中心學說。種質資源工作的重要性作物起源（遺傳多樣性）中心學說種質資源的類別、特點種質資源的搜集種質資源的保存種質資源的鑒定、研究和利用本章主要內容：第一節(jié)種質資源的重要性一、種質資源的概念種質（Germplasm

）

指親代傳遞給子代的遺傳物質種質資源（GermplasmResources

）

通俗講，指用于培育新品種的原材料；

在植物遺傳育種領域，把一切具有一定種質或基因，可用于育種、栽培或生物學研究的各種植物類型及品種總稱種質資源。

種質資源又稱品種資源、遺傳資源(GeneticResources)、基因資源(GeneResources)、基因庫(GeneBank)。包括地方品種、改良品種、新選育的品種、引進品種、突變體、野生種、近緣植物、人工創(chuàng)造的各種生物類型、無性繁殖器官、單個細胞、單個染色體、單個基因、甚至DNA片段，只要具有種質并能繁殖的生物體。第一節(jié)種質資源的重要性二、種質資源工作的重要性（一）種質資源是育種工作的物質基礎（二）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（三）實現(xiàn)新的育種目標，必須擁有更多的基因資源（四）種質資源是不斷發(fā)展新作物的主要來源（五）是生物學理論研究的重要基礎材料。第一節(jié)種質資源的重要性第二節(jié)作物起源中心學說一、瓦維洛夫(Vavilov)的作物起源中心學說學說的內容：1.作物起源中心有兩個主要特征：（基因中心或變異多樣性中心）（Centerofdiversity）基因多樣性顯性基因頻率高第二節(jié)作物起源中心學說2.最初始的起源地稱為原生起源中心（primaryorigincenter）；原生起源中心擴散的邊緣地點形成新的隱性基因控制的次生起源中心起源中心的標志原生起源中心次生起源中心①有野生祖先②有原始特有類型③有明顯的遺傳多樣性④有大量的顯性基因①無野生祖先②有新的特有類型③有大量的變異④有大量的隱性基因第二節(jié)作物起源中心學說3.在一定的生態(tài)環(huán)境中，一年生草本植物間在性狀的遺傳變異上存在一種相似的平行現(xiàn)象。4.根據(jù)馴化的來源，將作物分為原生作物和次生作物原生作物：人類有目的馴化的植物（小麥、玉米、棉花）次生作物：與原生作物伴生的雜草，當有一定利用價值時，就被人類分離而成為栽培的主體（燕麥、黑麥）12345678第二節(jié)作物起源中心學說二、瓦維洛夫的作物起源中心8A8B1.中國--東部亞洲中心（中國中、西部山區(qū)及相鄰的低地）主要起源作物有:黍、稷、粟、高粱、祼粒無芒大麥、蕎麥、大豆、茶、大麻、苧麻等。主要起源作物有：水稻、綠豆、飯豆、豇豆、甘蔗、芝麻、紅麻印度起源中心(緬甸、印度東部)中亞起源中心(印度西北部、阿富汗、塔吉克、

烏茲別克、天山西部)主要起源作物有：普通小麥、密穗小麥、印度圓粒小麥、豌豆、蠶豆、非洲棉等4.西亞中心(土耳其、伊朗的西北部、外高加索、土庫曼等)主要起源作物有：一粒小麥、二粒小麥、黑麥、葡萄、石榴、胡桃、無花果、苜蓿等。5.地中海起源中心(地中海沿岸的南歐和北非地區(qū))許多蔬菜作物，包括甜菜和許多古老的牧草都起源于這一中心。為小麥、粒用豆類的次生起源地。6.埃塞俄比亞起源中心（埃塞俄比亞和厄立特里亞）小麥、大麥的變種類型極其多樣。7.南美和中美洲起源中心（包括安的列斯群島）主要起源作物有：陸地棉、甘薯、番茄等。存在大量玉米變異類型。南美中心（厄瓜多爾、秘魯、玻利維亞、智利、

巴西、巴拉圭等）煙草、馬鈴薯、花生、海島棉8A.智利中心木薯、花生、鳳梨8B.巴西—巴拉圭中心主要有花生、可可、橡膠樹等特有種三、作物起源中心學說的發(fā)展遺傳多樣性中心不一定就是起源中心起源中心不一定是多樣性的基因中心1.

J.R.Harlan(哈倫1951)對作物起源中心學說的發(fā)展

根據(jù)作物擴散面積的遠近和大小分為5種類型：①土生型：植物在一個地區(qū)馴化后從未擴散。②半土生型：被馴化栽培的植物只在臨近地區(qū)擴散。③單一型：在原產(chǎn)地馴化后迅速在別的地區(qū)大量栽培，不產(chǎn)生此生中心。④有次生中心：從原生起源中心迅速擴散，在一個或幾個地點形成次生中心。⑤無中心：無明確原生起源中心。2.齊文（Zeven）和茹考夫斯基對起源中心學說的發(fā)展將作物起源中心擴大為12個中心：1、中國—日本中心；2、東南亞洲中心；3、澳大利亞中心；4、印度中心；5、中亞細亞中心；6、西亞細亞中心7、地中海中心；8、非洲中心；9、歐洲—西伯利亞中心；10、南美中心；11、中美和墨西哥中心；12、北美中心一.Harlan等根據(jù)種質資源親緣關系、育種利用的難易將種質資源分為三個級別基因庫：初級基因庫（genepool-1）

：同一種內的材料，雜種可育、染色體配對良好?；蜣D移。次級基因庫（genepool-2）

：種間材料或近緣野生種、近緣屬植物。克服生殖隔離可實現(xiàn)基因轉移。三級基因庫（genepool-3）

：遠緣種屬。雜交不實、雜種不育現(xiàn)象更明顯的材料，基因轉移困難第三節(jié)種質資源的類別二、按照來源分類，種質資源分為四類：

本地種質資源外地種質資源野生種質資源人工創(chuàng)造種質資源1.本地種質資源（地方品種、過時品種、當前推廣品種）農(nóng)家品種花殼麥小佛手小麥特點①對當?shù)刈匀粭l件和生態(tài)特點具有高度適應性。②反映了當?shù)厝嗣裆a(chǎn)和生活的需要。③類型豐富，并具有獨特的優(yōu)良性狀。由其他國家或地區(qū)引入的作物品種和植物類型特點：①能反映各自原產(chǎn)地區(qū)的自然條件和生產(chǎn)特點②多數(shù)外地種質資源對本地條件適應性差2.外地種質資源：3.野生種質資源

是指各種作物的近緣野生種和有價值的野生植物

特點：具有作物所缺少的某些抗逆性（抗病蟲、旱、寒、鹽堿等）、獨特的品質，可通過遠緣雜交及現(xiàn)代生物技術轉移入作物?？捎糜趧?chuàng)造雄性不育系等。農(nóng)家品種花殼麥野生稻的地上莖(匍匐莖)西藏半野生小麥由于它是在特定的條件下，經(jīng)過長期自然選擇形成的4.人工創(chuàng)造的種質資源通過各種途徑（雜交、理化誘變等）產(chǎn)生的各種突變體和中間材料。特點：人工創(chuàng)造的種質資源是多種多樣的，多具有某些缺點而不能成為品種，不能直接利用，但可以用于培育新品種或進行理論研究。一、搜集種質資源的必要性和迫切性實現(xiàn)新的育種目標要有更豐富的種質資源為滿足人類需求，必須不斷地發(fā)展新作物物種保存，以免喪失的需要豐富遺傳變異，克服遺傳脆弱性的需要第四節(jié)

種質資源的搜集二、收集種質資源的方法野外實地考察收集（P31）征集交換轉引三、收集材料的整理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.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、種質資源保存應掌握的原則：

利用天然、人工創(chuàng)造的適宜環(huán)境保存①種質資源經(jīng)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維持樣本的一定數(shù)量。第五節(jié)種質資源的保存二、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1.種植保存l-5年播種一次,繁殖種子,保存活力。就地種植:在植物的原產(chǎn)地，通過保護其生態(tài)環(huán)境達到保存資源的目的遷地種植:植物遷離原生境，種植保存在生態(tài)環(huán)境相似的地段，如植物園；2.貯藏保存

用控制貯藏條件（溫度、濕度、氣體成分等）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%，種子的壽命延長1倍A.中國農(nóng)科院1號種質庫；B.國際水稻所；C.日本長期種質庫；D.美國國家長期種質庫ABCD資源庫溫度濕度種子貯藏在短期庫

20℃45%紙袋中可保存2-5年。中期庫０-5℃45%密閉容器內保存20-25年。長期庫

-10℃30%真空包裝中保存70-75年。正常型種子：通過適當降低種子含水量和貯藏溫度可以顯著延長其貯藏時間的種子。頑拗種子：在干燥、低溫條件下會迅速喪失活力的種子。3.試管保存(離體保存）

用試管保存植物的組織和細胞的培養(yǎng)物。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。

緩慢生長系統(tǒng)；超低溫保存系統(tǒng)（P34）

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。4.基因文庫技術植物中提取DNA用限制性內切酶切成片段連接到載體轉移到大腸桿菌細胞無性繁殖，產(chǎn)生大量單拷貝基因需要某個基因時，“鉤取”。5.利用保存

當發(fā)現(xiàn)被保存的資源有利于價值后，及時用于育種或中間育種材料是一種有效的保存方法。第六節(jié)種質資源的鑒定與研究一、種質資源鑒定和研究的主要內容有：①特征、特性的觀察與鑒定；②性狀遺傳特點研究。二、種質資源的利用和創(chuàng)新1.直接從中選擇優(yōu)良個體培育新品種2.通過雜交、誘變等，從后代中選擇優(yōu)良變異個體，培育成新品種3.通過雜交、誘變及其它手段創(chuàng)造新種質作物起源中心學說的內容,種質資源的類別與特點，種質資源的工作內容。1.名詞解釋：種質資源

,起源中心,初生中心,次生中