第三章-種質(zhì)資源(xg)

第三章種質(zhì)資源本章要解決的主要問(wèn)題：

1、種質(zhì)資源的概念和種質(zhì)資源工作的重要性。

2、種質(zhì)資源的類別有哪些。

3、栽培植物的起源與傳播。

4、怎樣獲得種質(zhì)資源。

5、怎樣研究和利用好種質(zhì)資源。本章主要內(nèi)容第一節(jié)種質(zhì)資源的概念及重要性第二節(jié)作物起源中心與我國(guó)園藝植物的主要資源第三節(jié)種質(zhì)資源的主要工作內(nèi)容第一節(jié)種質(zhì)資源的概念及重要性一、種質(zhì)資源的概念二、種質(zhì)資源的類別三、各國(guó)種質(zhì)資源工作概況四、種質(zhì)資源工作在育種工作中的重要性五、保護(hù)種質(zhì)資源的迫切性一、種質(zhì)資源的概念

種質(zhì)：又叫遺傳質(zhì)。是能從親代傳遞給子代的遺傳物質(zhì)。

種質(zhì)資源：凡是攜帶種質(zhì)的載體都叫做種質(zhì)資源。它可以是群體、個(gè)體、器官、組織、染色體或DNA片段。

園藝植物種質(zhì)資源：就是指決定園藝植物各種性狀的基因資源。種質(zhì)庫(kù)（基因庫(kù)）：是指以種為單位的群體內(nèi)的全部遺傳物質(zhì)，它由許多個(gè)體的不同基因所組成。*二、種質(zhì)資源的類別

1、主栽品種：包括本國(guó)育成的和國(guó)外引進(jìn)的目前大面積栽培的優(yōu)良品種。是經(jīng)現(xiàn)代育種手段育成，具有良好的經(jīng)濟(jì)性狀和較廣泛的適應(yīng)性。

2、地方品種：在局部地區(qū)栽培的較古老的或零星分布的品種。沒有經(jīng)現(xiàn)代育種方法改進(jìn)，適應(yīng)性較窄或不符合市場(chǎng)要求，但往往具有某些罕見的特性。

3、近緣野生種和原始栽培類型：包括與栽培作物近緣或介于栽培和野生類型之間的過(guò)渡類型。常分布于起源中心附近。具有栽培種缺少的抗耐特性。

4、育種材料：包括雜交過(guò)程中產(chǎn)生的具有某些專長(zhǎng)的雜交株系、誘變產(chǎn)生的突變體等。綜合性狀較差，但有明顯的專長(zhǎng)性狀。只能作為育種材料。野生番茄野生茄子山葡萄野生桃野生杏野生蘋果野生白菜野生柑野生黑芥三、各國(guó)種質(zhì)資源工作概況

（一）美國(guó)：擁有種質(zhì)材料43萬(wàn)份以上。其中柑橘2000多份、蘋果900多份。（二）俄羅斯：擁有63000份種質(zhì)材料，其中瓜類種質(zhì)10000份、根菜類5000份、甘藍(lán)類3000份、菜豆10000份、蠶豆5000份、葡萄2300份。

（三）其它國(guó)家西歐，種質(zhì)材料由國(guó)家植物園保存。北歐五國(guó)建有基因中心，保存蔬菜種質(zhì)34000份。英國(guó)保存了10000份蔬菜種子材料。日本保存有170種作物類型，32000多份品種的種質(zhì)材料。韓國(guó)收集各類種質(zhì)107000份。（四）中國(guó)：建國(guó)以來(lái)，進(jìn)行了三次大規(guī)模的（1955~1965、1979~1985、1986~1990）種質(zhì)資源考察收集工作?，F(xiàn)有：蔬

菜根菜類白菜類芥菜類甘藍(lán)類瓜類豆類茄果類蔥蒜類綠葉菜其它1700018001500800500300040025005002000400果樹梨葡萄柑橘桃蘋果棗200010001000800700700蔬菜種質(zhì)資源

果樹種質(zhì)資源

花卉資源南京植物園廬山植物園中科院北京植物園昆明植物園武漢植物園廈門植物園300024005500400040004460各植物園保存的花卉資源對(duì)一些自然保護(hù)區(qū)野生觀賞植物的調(diào)查

秦巴山區(qū)冀南太行山甘肅小隴山區(qū)長(zhǎng)白山區(qū)青島嶗山地區(qū)舟山群島地區(qū)云南127種132種370種100余種近600種539種2400多種四、種質(zhì)資源工作的重要性

種質(zhì)資源是地球生命的基礎(chǔ)，是人類賴以生存和發(fā)展的根本，是人類擁有的最寶貴的自然財(cái)富。

種質(zhì)資源是動(dòng)植物育種的物質(zhì)基礎(chǔ)。是育種的原材料。

種質(zhì)資源的多樣性以維持自然界的生態(tài)平衡。

早在1970年就有人提出：“人類的命運(yùn)將取決于人類理解和發(fā)掘植物種質(zhì)資源的能力?！?/p>

①為人類利用。②資源破壞給人類帶來(lái)的巨大災(zāi)難。③從育種的角度講，植物種質(zhì)資源是植物品種改良的基因?qū)殠?kù)。五、保護(hù)種質(zhì)資源的迫切性保護(hù)和搶救種質(zhì)資源刻不容緩：

物種每天都在不斷消失：無(wú)意的：自然環(huán)境被破壞、洪水泛濫等。有意的：森林被砍伐、過(guò)度放牧，種植結(jié)構(gòu)單一、保護(hù)不力等。必須提高全人類的保護(hù)意識(shí)，采取適當(dāng)措施，改善和保護(hù)環(huán)境條件。第二節(jié)作物的起源中心與我國(guó)

園藝植物的主要資源一、園藝植物的起源與栽培植物的演化二、作物進(jìn)化地理學(xué)三、起源于我國(guó)的園藝植物一、園藝植物的起源與栽培植物的演化

現(xiàn)有栽培的果樹，蔬菜和花卉均起源于相應(yīng)的野生植物，一般通過(guò)采集野生到垃圾野生或管理野生，逐漸進(jìn)入馴化栽培。早期人類采吃野果，植物的根、莖等后，將種核，根須丟棄后形成的垃圾堆農(nóng)業(yè)，逐漸演變?yōu)樵嫉鸟Z化栽培。另一種是在野外清除場(chǎng)地時(shí)，將有用的植物保留下來(lái)——稱之為管理野生，逐漸演變來(lái)的原始馴化栽培。

垃圾野生采集野生進(jìn)入馴化栽培

管理野生二、作物進(jìn)化地理學(xué)作物進(jìn)化地理學(xué)(evolutionalgeographyofcrops)是植物種質(zhì)資源工作的重要理論基礎(chǔ)。(一)瓦維洛夫的作物起源中心學(xué)說(shuō)

瓦維洛夫的考察隊(duì)考察搜集了25萬(wàn)余份資源，進(jìn)行形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)、分類學(xué)、細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)分析以及雜交和育種試驗(yàn)；用地理微分法研究種、變種和栽培植物變異多樣性的地理分布，提出”物種形成的地理局部化”和”栽培植物的起源中心”學(xué)說(shuō)。以后又多次進(jìn)行補(bǔ)充和完善。瓦維洛夫的一系列重要論述，對(duì)植物育種特別是植物種質(zhì)資源工作具有重要的指導(dǎo)意義，主要觀點(diǎn)簡(jiǎn)述如下:1.種質(zhì)資源研究是育種學(xué)最重要的內(nèi)容2.物種形成過(guò)程的地理局部化3.作物起源中心----古代文明發(fā)源地4.初生起源中心和次生起源中心——作物遷移——新的隔離出現(xiàn)了新的性狀。

5.同源平行變異律——相近種屬的遺傳變異出現(xiàn)平行（重演）現(xiàn)象。6.作物起源中心的定位—8大中心，3亞中心。*（二）瓦維洛夫的八大起源中心（1）中國(guó)起源中心（2）印度起源中心（2a）馬來(lái)西亞亞中心（3）中亞起源中心（4）近東起源中心（前亞）（小亞西亞，伊朗，外高加索）（5）地中海起源中心（6）埃塞俄比亞起源中心（7）墨西哥—中美起源中心（8）南美起源中心（8a）智利亞中心（8b）巴西—巴拉圭亞中心123456678（三）作物進(jìn)化地理學(xué)的發(fā)展

1、哈蘭的觀點(diǎn)：根據(jù)作物馴化中是否擴(kuò)散，把栽培植物分為5類即：土生型、半土生型、單一中心、有次生中心、無(wú)中心。2、茹考夫斯基的補(bǔ)充和修改：（1）將原來(lái)8大起源中心的范圍加以擴(kuò)大。（2）將作物起源中心增加到12個(gè)?？偟膩?lái)說(shuō)，研究和確定作物古老的起源中心是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題,瓦維洛夫長(zhǎng)期艱辛的科學(xué)實(shí)踐為此奠定了良好的基礎(chǔ)。三、起源于我國(guó)的園藝植物1、我國(guó)是8大起源中心之一。2、我國(guó)是很多園藝植物的初生起源中心。3、世界上栽培的果樹很多原產(chǎn)于我國(guó)。4、起源于中國(guó)的蔬菜作物在世界上是最多的。5、中國(guó)觀賞植物的種類和品種非常豐富。第三節(jié)種質(zhì)資源的工作內(nèi)容一、種質(zhì)資源的收集二、種質(zhì)資源的保存三、種質(zhì)資源的研究四、種質(zhì)資源的利用與創(chuàng)新一、種質(zhì)資源的收集（一）種質(zhì)資源收集的范圍（二）種質(zhì)資源收集的方法（三）種質(zhì)資源的收集與管理（一）種質(zhì)資源收集的范圍一般在三個(gè)中心：1、起源中心：栽培植物的初生起源中心和次生起源中心。2、栽培中心：各作物的栽培中心地區(qū)。3、遺傳育種中心：國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)科研、生產(chǎn)、育種部門。（二）種質(zhì)資源收集的方法

1、征集考察前的準(zhǔn)備：查閱資料——掌握有關(guān)信息——制定計(jì)劃

2、考察中作好調(diào)查記載——按計(jì)劃進(jìn)行

3、材料整理：分類登記，編號(hào)，有遺漏及時(shí)補(bǔ)充。4、嚴(yán)格進(jìn)行植物檢疫。（三）種質(zhì)資源的管理1、登記有關(guān)信息2、觀察鑒定3、引種或交換二、種質(zhì)資源的保存種質(zhì)保存：利用天然的或人工創(chuàng)造的生態(tài)環(huán)境，保存種質(zhì)材料的生活力。（一）就地保存（二）遷地保存（種質(zhì)圃保存）（三）種子保存（四）離體保存（五）基因文庫(kù)保存(一)就地保存資源植物在原來(lái)所處的生態(tài)環(huán)境中，不經(jīng)遷移，采取措施加以保護(hù)，如劃定自然保護(hù)區(qū)、國(guó)家公園、人工圈護(hù)（稀有的良種單株及歷史上遺留下來(lái)的古樹名木）等來(lái)保護(hù)其生態(tài)環(huán)境，以達(dá)到保存種質(zhì)資源的目的。（二）遷地保存（種質(zhì)圃保存）就是將種質(zhì)材料遷出自然生長(zhǎng)地，集中改種在植物園、樹木園、品種資源圃、種質(zhì)資源圃等處保存。特點(diǎn)：占地多、費(fèi)工、費(fèi)物；增加混雜的機(jī)會(huì)；易引起材料發(fā)生變異，丟失原有的基因；不適合保存一、二年生及異花授粉植物，較適合保存多年生及無(wú)性繁殖植物。（三）種子保存

種子保存是對(duì)以種子為繁殖材料的種類，將其種子貯藏在種子庫(kù)中。這是最簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用最普遍的種質(zhì)資源保存方法。但是，象核桃、板栗、榛、人心果等這類種子，當(dāng)種子含水量降到12~31%，生活力就會(huì)下降，所以不能保存在低溫干燥的環(huán)境下。其保存方法尚未真正解決。1、種子保存的原理環(huán)境條件溫度濕度氣體成分種子飽滿度種子含水量種子壽命長(zhǎng)短種子本身2、種子庫(kù)的類型

中期庫(kù)：任務(wù)是繁育更新，記錄存檔或向育種者供種。0~10oC，R.H.60%以下,種子含水量8%左右，安全貯存10~20年。

長(zhǎng)期庫(kù)：是中期庫(kù)的后盾，只在必要時(shí)才更新。-10~-20oC或更低，R.H.50%以下,種子含水量5~8%，安全貯存50~100年。

短期庫(kù)：臨時(shí)貯存應(yīng)用材料，供研究、鑒定和利用。10~15oC，R.H.50~60%,安全貯存5年左右。一些種子庫(kù)的貯藏條件及年限（四）離體保存

離體保存是在適宜條件下，用離體的分生組織、花粉、休眠枝條等保存種質(zhì)資源。組織培養(yǎng)保存：分生組織→試管苗→繼代保存低溫干燥保存：花粉低溫高濕保存：休眠枝條超低溫保存：將細(xì)胞、組織、花粉等放入液氮中保存。解凍后可恢復(fù)生活能力。（五）基因文庫(kù)保存

基因文庫(kù)保存是利用DNA重組技術(shù)，將種質(zhì)材料的總DNA或染色體所有片段隨機(jī)連接到載體上（質(zhì)粒、病毒），然后轉(zhuǎn)移到寄主細(xì)胞（大腸桿菌、農(nóng)桿菌）中，通過(guò)細(xì)胞增殖，構(gòu)成各個(gè)DNA片段的克隆系。在超低溫下保存這些克隆系，即可保存該種質(zhì)的DNA。三、種質(zhì)資源的研究（一）研究的項(xiàng)目植物學(xué)性狀園藝性狀生物學(xué)特性品質(zhì)鑒定抗性鑒定：抗逆、抗病、抗蟲起源與演化研究種內(nèi)分類研究及生態(tài)型研究遺傳分析1、特征特性鑒定2、基礎(chǔ)理論研究（二）研究的具體內(nèi)容與方法1、植物學(xué)性狀：根、莖、葉、花、果實(shí)、種子的形態(tài)特征。如形狀、大小、顏色、刺、毛等。級(jí)差評(píng)價(jià)法參照品種典型評(píng)價(jià)法選擇歸類評(píng)價(jià)法狀態(tài)歸類評(píng)價(jià)法模糊三級(jí)評(píng)價(jià)法質(zhì)量性狀：用“+”、“-”或“M”表示數(shù)量性狀：2、園藝性狀

主要鑒定與栽培相關(guān)的性狀、產(chǎn)量構(gòu)成性狀及早熟性狀等。如生長(zhǎng)習(xí)性、株高、開展度、第一花序節(jié)位、結(jié)果數(shù)、單果重、早期產(chǎn)量、總產(chǎn)量等。3、生物學(xué)特性

在自然或人工控制的環(huán)境條件下，測(cè)定生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性、物候期及對(duì)環(huán)境條件的要求等，了解其生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。4、品質(zhì)鑒定

外觀品質(zhì)：色澤、大小、形狀、整齊度等。

風(fēng)味品質(zhì)：質(zhì)地、硬度、含水量、纖維含量、糖酸比、芳香物質(zhì)含量及其它特殊物質(zhì)。用儀器測(cè)定或品嘗。

營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)：糖、酸、纖維素、蛋白質(zhì)、維生素或礦物質(zhì)含量等。用儀器測(cè)定。加工及貯運(yùn)品質(zhì)：根據(jù)要求不同，通過(guò)試驗(yàn)的方法鑒定。5、抗性鑒定

抗逆性：主要鑒定抗寒性、耐熱性、抗鹽堿及耐弱光的能力等。鑒定方法有自然條件下鑒定、人工模擬逆境鑒定和間接鑒定法。

抗病性：直接鑒定法有田間自然鑒定和室內(nèi)接種鑒定。計(jì)算發(fā)病百分率或病情指數(shù)；間接鑒定法是通過(guò)毒素測(cè)定、酶活性測(cè)定、同工酶分析及血清學(xué)的方法來(lái)進(jìn)行輔助鑒定。抗蟲性：在自然環(huán)境或人工控制環(huán)境下，靠自然發(fā)生蟲害或接種蟲源。主要調(diào)查蟲口密度和危害程度。6、起源與演化研究

主要研究園藝植物植物的起源地，種與種之間的關(guān)系、類型與類型之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系等。研究的方法包括實(shí)地考察、搜集考古證據(jù)、雜交試驗(yàn)、染色體組分析、核型分析、染色體顯帶分