《遺傳資源》課件

遺傳資源概述遺傳資源是生物多樣性的基礎(chǔ)，包含植物、動物、微生物的遺傳物質(zhì)。具有實際或潛在價值，是人類社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。課程目標(biāo)與內(nèi)容1認(rèn)識遺傳資源基本概念2了解資源保護(hù)與利用方法3掌握國際公約與法規(guī)框架4探索資源價值與未來發(fā)展什么是遺傳資源？定義含有遺傳功能單位的植物、動物、微生物材料形式種子、精子、胚胎、DNA等載體特征可遺傳性、多樣性、地域性遺傳資源的重要性1科學(xué)研究價值基礎(chǔ)研究材料2經(jīng)濟(jì)發(fā)展價值生物產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)3生態(tài)系統(tǒng)價值維持環(huán)境平衡4社會文化價值民族特色資源遺傳資源的類型植物遺傳資源作物、林木、藥用植物動物遺傳資源家畜、野生動物微生物遺傳資源細(xì)菌、真菌、病毒人類遺傳資源人體組織、基因信息植物遺傳資源作物資源糧食、蔬菜、水果、經(jīng)濟(jì)作物林木資源喬木、灌木、藤本植物藥用植物傳統(tǒng)藥用、現(xiàn)代藥源植物動物遺傳資源家畜家禽地方品種、培育品種、野生近緣種野生動物陸生、水生、兩棲動物種群昆蟲資源傳粉昆蟲、天敵昆蟲、經(jīng)濟(jì)昆蟲微生物遺傳資源細(xì)菌資源工業(yè)發(fā)酵、環(huán)境治理、醫(yī)藥研發(fā)真菌資源食藥用菌、工業(yè)菌種、生物防治病毒資源疫苗研發(fā)、基因治療載體人類遺傳資源1基因組樣本DNA、RNA、染色體2人體組織細(xì)胞、血液、器官3遺傳信息基因序列、變異數(shù)據(jù)4族群信息民族特征、地域分布遺傳資源的多樣性1234物種多樣性不同生物種類間差異遺傳多樣性同一物種內(nèi)基因變異生態(tài)多樣性生態(tài)系統(tǒng)類型多樣功能多樣性基因表達(dá)與功能變化生物多樣性與遺傳資源1生態(tài)系統(tǒng)多樣性森林、草原、濕地等2物種多樣性不同物種數(shù)量與豐富度3遺傳多樣性基因變異與等位基因多態(tài)性遺傳資源與生態(tài)系統(tǒng)維持生態(tài)平衡物種互作網(wǎng)絡(luò)1提供生態(tài)服務(wù)授粉、凈化水源2增強(qiáng)適應(yīng)能力抵御環(huán)境變化3促進(jìn)進(jìn)化創(chuàng)新基因交流與適應(yīng)4遺傳資源的保護(hù)策略調(diào)查與評估資源本底調(diào)查、價值評估就地保護(hù)自然保護(hù)區(qū)、原生境保護(hù)遷地保護(hù)基因庫、植物園、動物園可持續(xù)利用合理開發(fā)、惠益分享就地保護(hù)保護(hù)區(qū)、國家公園、生態(tài)廊道等原生境內(nèi)保護(hù)遺傳資源多樣性，維持自然進(jìn)化過程遷地保護(hù)植物園活體收集與展示動物園稀有動物繁育保護(hù)水族館水生生物資源保存基因庫保存種子庫低溫干燥儲存植物種子DNA庫提取保存生物DNA樣本細(xì)胞庫活細(xì)胞、組織超低溫保存種質(zhì)庫活體種質(zhì)資源收集保存冷凍保存技術(shù)樣本預(yù)處理去水、添加保護(hù)劑程序降溫控制凍結(jié)速率超低溫儲存液氮保存-196℃解凍復(fù)蘇控制解凍速度和條件種子庫與花粉庫種子庫類型國家?guī)臁⒌胤綆?、專業(yè)庫保存條件-18℃以下，相對濕度<8%儲存周期定期更新，監(jiān)測活力花粉保存超低溫保存授粉材料遺傳資源的評價1基礎(chǔ)評價形態(tài)特征、生長特性2功能評價抗性、品質(zhì)、產(chǎn)量3分子評價基因型、遺傳多樣性4綜合評價利用價值、保護(hù)優(yōu)先級表型評價方法形態(tài)學(xué)評價器官形態(tài)、顏色、大小農(nóng)藝性狀評價生長周期、產(chǎn)量、適應(yīng)性生化特性評價營養(yǎng)成分、次生代謝產(chǎn)物基因型評價方法染色體分析核型分析、染色體數(shù)目分子標(biāo)記技術(shù)DNA指紋圖譜、多態(tài)性分析基因組測序全基因組或目標(biāo)區(qū)域測序功能基因組學(xué)轉(zhuǎn)錄組、蛋白組分析分子標(biāo)記技術(shù)在評價中的應(yīng)用DNA分子標(biāo)記技術(shù)提供準(zhǔn)確遺傳信息，用于種質(zhì)鑒定、親緣關(guān)系分析、遺傳多樣性評估遺傳資源的利用1234農(nóng)業(yè)育種新品種選育、雜交優(yōu)勢利用醫(yī)藥研發(fā)藥物篩選、基因治療工業(yè)應(yīng)用生物材料、生物能源環(huán)境保護(hù)生物修復(fù)、生態(tài)恢復(fù)育種中的遺傳資源利用種質(zhì)篩選優(yōu)良性狀資源鑒定雜交育種親本選配、雜種優(yōu)勢分子輔助選擇標(biāo)記輔助育種技術(shù)種質(zhì)創(chuàng)新遺傳變異拓展與利用基因工程與遺傳資源基因克隆目標(biāo)基因分離與克隆基因轉(zhuǎn)化外源基因?qū)胧荏w基因表達(dá)基因功能驗證與利用基因編輯CRISPR等精準(zhǔn)編輯技術(shù)藥物開發(fā)中的遺傳資源應(yīng)用1天然產(chǎn)物篩選植物、微生物活性成分2基因工程藥物重組蛋白、單抗藥物3基因治療遺傳病基因修復(fù)4個體化醫(yī)療基于基因型的用藥遺傳資源與可持續(xù)農(nóng)業(yè)1增強(qiáng)糧食安全作物多樣性2提高抗逆能力抗病蟲害、耐環(huán)境脅迫3降低投入依賴適應(yīng)低投入農(nóng)業(yè)4保障生態(tài)服務(wù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能遺傳資源與食品安全作物多樣化多元化食物來源營養(yǎng)品質(zhì)改良提高營養(yǎng)價值儲藏加工性狀延長保鮮期傳統(tǒng)食物資源保護(hù)傳統(tǒng)飲食文化遺傳資源與氣候變化適應(yīng)耐高溫資源熱脅迫耐受性1抗旱性資源水分利用效率2耐鹽堿資源土壤脅迫適應(yīng)3抗病蟲害資源生物脅迫抵抗4遺傳資源的國際公約1生物多樣性公約1992年通過，保護(hù)生物多樣性2糧農(nóng)植物遺傳資源國際條約2001年通過，糧食作物資源3名古屋議定書2010年通過，遺傳資源獲取與惠益分享4世界知識產(chǎn)權(quán)組織條約遺傳資源知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)生物多樣性公約簽署時間1992年里約地球峰會核心目標(biāo)保護(hù)、可持續(xù)利用、惠益分享締約方196個國家和地區(qū)實施機(jī)制國家戰(zhàn)略與行動計劃糧食和農(nóng)業(yè)植物遺傳資源國際條約建立目標(biāo)糧食作物遺傳資源保護(hù)利用多邊系統(tǒng)64種重要糧食作物共享機(jī)制農(nóng)民權(quán)利保障傳統(tǒng)知識與參與權(quán)名古屋議定書1通過時間2010年名古屋CBD締約方大會2核心內(nèi)容遺傳資源獲取與惠益分享機(jī)制3實施工具事先知情同意、共同商定條件4中國加入2016年批準(zhǔn)加入遺傳資源獲取與惠益分享1獲取申請?zhí)峤簧暾?、說明用途2事先知情同意獲得資源提供方許可3共同商定條件商定惠益分享方式4惠益回饋貨幣、技術(shù)、能力建設(shè)等形式中國的遺傳資源管理1234法律體系專項法規(guī)、部門規(guī)章管理機(jī)構(gòu)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、生態(tài)環(huán)境部等保護(hù)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)區(qū)、基因庫、保護(hù)項目監(jiān)管措施許可制度、出境管理中國遺傳資源法律法規(guī)法規(guī)名稱發(fā)布時間管理范圍人類遺傳資源管理條例2019年人類遺傳資源畜禽遺傳資源保護(hù)利用條例2006年畜禽資源種子法2015年修訂植物種質(zhì)資源野生動植物保護(hù)法2018年修訂野生物種資源中國遺傳資源保護(hù)體系保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)國家級、地方級自然保護(hù)區(qū)基因庫系統(tǒng)作物、畜禽、微生物基因庫保護(hù)項目重點保護(hù)工程與計劃監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)生物多樣性觀測站點中國主要遺傳資源保護(hù)機(jī)構(gòu)作物種質(zhì)資源庫國家作物種質(zhì)長期庫，北京野生動物救護(hù)中心珍稀瀕危物種保護(hù)繁育植物園體系中科院植物園網(wǎng)絡(luò)遺傳資源信息系統(tǒng)資源編目分類登記與編碼特性數(shù)據(jù)庫表型、基因型數(shù)據(jù)收集地理信息系統(tǒng)資源分布與環(huán)境信息共享平臺數(shù)據(jù)整合與開放獲取遺傳資源數(shù)據(jù)庫建設(shè)3000+物種收錄重要經(jīng)濟(jì)物種全覆蓋100萬+資源份數(shù)收集保存資源數(shù)量5PB+數(shù)據(jù)容量基因組、表型數(shù)據(jù)總量200+參與機(jī)構(gòu)科研院所、高校、企業(yè)生物信息學(xué)在遺傳資源研究中的應(yīng)用序列分析基因組裝、注釋、比對進(jìn)化分析系統(tǒng)發(fā)育、分子鐘功能預(yù)測基因功能、蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測遺傳資源與知識產(chǎn)權(quán)專利保護(hù)基因、生物技術(shù)發(fā)明專利植物新品種保護(hù)育種者權(quán)利保障商業(yè)秘密保護(hù)育種材料、方法保密傳統(tǒng)知識保護(hù)社區(qū)知識權(quán)益保障專利保護(hù)與遺傳資源可專利性遺傳資源相關(guān)發(fā)明1新穎性要求區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)2來源披露遺傳資源來源說明3合法獲取證明獲取合規(guī)性證明4傳統(tǒng)知識與遺傳資源1傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)知識種植、選種、保存方法2傳統(tǒng)醫(yī)藥知識藥用植物利用經(jīng)驗3傳統(tǒng)資源管理可持續(xù)利用方式4社區(qū)習(xí)慣法資源獲取與分享規(guī)則遺傳資源的經(jīng)濟(jì)價值評估直接價值間接價值選擇價值遺傳資源價值包括直接使用價值、間接生態(tài)價值和未來選擇價值（單位：億元）遺傳資源市場與貿(mào)易種子市場全球約700億美元種畜禽市場全球約450億美元微生物制品全球約300億美元基因測序服務(wù)全球約150億美元遺傳資源與生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)遺傳資源是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，支撐農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、醫(yī)藥生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)和工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展遺傳資源與精準(zhǔn)醫(yī)療基因組測序個體遺傳信息獲取疾病風(fēng)險預(yù)測基于基因型的預(yù)測靶向治療針對特定基因靶點個體化用藥基于藥物基因組學(xué)動物遺傳資源與畜牧業(yè)發(fā)展1高效生產(chǎn)體系優(yōu)良品種2本土品種保護(hù)地方特色種質(zhì)3抗病育種提高免疫力4適應(yīng)環(huán)境變化耐熱、耐寒性狀作物遺傳資源與糧食安全60%主糧貢獻(xiàn)全球熱量攝入來自小麥、水稻、玉米7000+作物種類人類歷史上使用的食用植物30主要作物提供全球90%食物能量75%多樣性損失上世紀(jì)農(nóng)業(yè)多樣性喪失比例野生遺傳資源的重要性基因庫獨特基因資源藥物來源新藥研發(fā)原料抗性基因病蟲害抗性來源適應(yīng)性基因環(huán)境適應(yīng)能力來源瀕危物種遺傳資源保護(hù)瀕危植物就地保護(hù)與種子庫保存瀕危動物人工繁育與棲息地保護(hù)冷凍保存基因、配子、胚胎冷凍遺傳資源與生物入侵1防止入侵外來物種風(fēng)險評估2降低影響入侵種管理與控制3保護(hù)本土維護(hù)本地遺傳多樣性4利用天敵生物防治遺傳污染與遺傳資源保護(hù)基因滲入轉(zhuǎn)基因作物基因流向近緣種品種單一化商業(yè)品種替代地方品種遺傳同質(zhì)化地方特色基因丟失防控措施隔離區(qū)、緩沖帶、監(jiān)測系統(tǒng)新技術(shù)在遺傳資源研究中的應(yīng)用基因編輯、組學(xué)技術(shù)、數(shù)字序列信息、人工智能和區(qū)塊鏈等新技術(shù)正在革新遺傳資源研究與利用方式基因組學(xué)與遺傳資源1基因組測序全基因組解析2比較基因組學(xué)物種間基因組比較3功能基因組學(xué)基因功能與表達(dá)研究4群體基因組學(xué)種群遺傳變異分析合成生物學(xué)與遺傳資源DNA合成人工合成基因1基因線路設(shè)計新代謝通路構(gòu)建2最小基因組簡化生命系統(tǒng)3生物元件標(biāo)準(zhǔn)化生物模塊化設(shè)計4遺傳資源與生物經(jīng)濟(jì)