种质资源学.doc

种质资源学第一章 绪论种质：又叫遗传质，是决定生物遗传性状，并将遗传信息从亲代传递给子代的遗传物质的总称，也即凡是携带遗传物质的载体都可以称为种质。种质资源：具有种质（遗传物质）并能繁殖的生物体的统称。遗传多样性：广义上，遗传多样性就是生物所携带遗传信息的总和；狭义上，指种内不同群体和个体间的遗传多态性的程度，或称遗传变异，分为群体、个体、染色体、基因、核苷酸五个层面。 生物多样性：指生命世界中所发现的各种有机体的数量、种类和变异性。植物种质资源学： 是研究植物分类、起源与演化、种质考察与搜集、种质保存、种质评价与鉴定以及种质利用的科学。植物种质资源在育种上的重要性： 1、植物种质资源是现代育种的物质基础 2、育种上的突破性进展离不开种质资源，尤其是关键优异种质 3、生物技术的发展离不开植物种质资源4、植物种质资源是生物学理论研究的重要基础材料目前，我国拥有的植物种质资源总量超过36万份，仅次于美国和俄罗斯，居世界第三。 第二章 植物的起源、演化与分类 原生中心也叫初生中心是指某栽培植物种或变种的原产地一般有4个标志：有野生祖先；有原始特有类型；有明显的遗传多样性；有大量的显性基因。次生中心也叫次生基因中心 ，是指作物由原生起源中心地向外扩散，当到一定范围时，在其边缘地区又会因作物本身的基因突变、自交和自然隔离而形成新的许多变异类型、由隐性等位基因控制的多样化地区。也有4个特点即：无野生祖先；有新的特有类型，如高粱，初生中心在非洲，但是在中国 形成糯质高粱，中国即为次生中心；有大量的变异；有大量的隐性基因。演化：是指野生种类被驯化并逐渐演变为现代栽培植物的过程，还包括栽培植物近缘种类之间的进化关系。传播：主要指人类利用植物种质资源的历史过程，以及它们在人类引种过程中的传播路线等。栽培种内的演化途径： 形态型的演化 生态型演化 季节性演化 杂种型演化 。植物种质资源的传播可以归纳为以下四种。 1 文明扩张 ，2 商贾贸易 ，3 使节往来 ，4 民族迁徙 。起源中心理论：德坎道尔栽培植物起源中心，瓦维洛夫栽培植物起源中心，勃寂尔栽培植物起源中心，达林顿栽培植物起源中心，茹考夫斯基栽培植物起源中心，哈兰的栽培植物起源分类。 瓦维洛夫栽培植物起源中心五个要点：（1）世界上某些地区集中表现一些栽培植物的变异。（2）有些栽培植物有几个起源中心，起源中心还可分为原生中心和次生中心。（3）在一定的生态环境中，作物间在遗传性状上存在着一种相似的平行现象（4）绝大部分栽培植物起源于世界的东方，特别是中国和印度，（5）栽培植物具有品种多样性的地理分布规律。瓦维洛夫8个起源中心：1、 中国中心（谷、高粱、裸粒圆锥大麦、荞麦、大豆等）2、 印度缅甸中心（水稻、甘蔗、亚洲棉、红麻、绿豆等）2a、马来西亚补充区3、中亚西亚中心（普通小麦、豌豆、蚕豆、草棉、芥菜等。）4、 近东中心（一粒小麦、葡萄、黑麦、苜蓿、甜瓜、胡萝卜、芫荽等）5、 地中海中心（大量蔬菜作物、小麦、粒用豆类等）6、 埃塞俄比亚中心（小麦、大麦、咖啡、高粱、豇豆、豌豆、扁豆、西瓜等。）7、墨西哥南部和中美中心（陆地棉、玉米、甘薯、番茄、菜豆、南瓜等。）8、南美中心（如马铃薯、秘鲁番茄、树番茄、笋瓜等等。）8a、智利中心；（普通马铃薯和智利草莓）8b、巴西-巴拉圭中心（木薯、花生、烟草、巴西蒲桃、菠萝等。）植物分类的原则：1、按照植物学方法进行植物系统分类 2、按照农业生物学特性进行分类植物分类的方法：1植物学分类 2农业生物学分类 3种质来源分类林奈双命名法植物系统分类法对了解植物亲缘关系和系统发育，进行植物选、育种或开发利用野生植物具有重要的指导意义。 第三章 种质资源的考察与搜集考察目的1、摸清植物种质资源储量与利用情况2、为制定发展规划和品种区划提供依据3、为进行植物引种提供参考 4、为植物起源和演化的研究提供数据5、为植物的编志积累素材 6、为了更好的保护植物种质资源种质资源搜集的对象（1）目前正在栽培的品种（2）过去栽培但现在生产已淘汰的品种（3）地方品种、尤其是那些濒临灭绝的优良稀有地方品种（4）栽培植物的野生近缘种，以及对人类可能有潜在利用价值的野生植 物（5）特殊的种质资源，如突变体育种系、纯合自交系、远缘杂交的中间类型等种质资源搜集的原则：全面性；完整性 ；代表性植物引种：是指把植物栽培品种或野生资源从分布地区引入到新的地区栽培或作为育种原始材料。植物引种的意义：通过引种可是本国或本地的植物多样性日趋丰富，为促进农业发展提供最基本、最重要的物质基础。植物引种的理论六学说： （1）达尔文的遗传变异学说； （2）米丘林的风土驯化学说； （3） 迈依尔的气候相似论； （4）生态历史分析法； （5）栽培植物起源中心； （6）专属引种法与优势引种法 。 植物引种的技术要点：1、 引种材料的选择（1）植物进化程度（2）植物的习性 （3）植物的潜在适应性 （4）种源类型 （5）杂交类型与栽培类型 （6）植物的区划 由此总结：原产地和引种地距离越近，包括水平和垂直距离，成功的可能性越大。2、 生境比较分析（1）单因子主要指温、水、光、土壤及生物等因素。（2）综合分析： A 生态因子与植物生长发育的节律同步协调；B 生态因子的补偿作用 ； C 限制因子的分析 。3、植物适应性与变异性的分析与筛选4、栽培与驯育植物引种的程序： 1、确定引种目标开展调查研究 2、制定引种规划与实施计划 3、引种试验 4、建立技术档案植物检疫及检疫对象：植物检疫的对象包括病原菌、害虫、杂草三大类有害物质。第四章 植物种质资源的保存植物种质资源保存：是指通过人为的技术措施保护植物种质资源，使其不至于流失或灭绝。 自然公园 原生环境保存 植物种质资源保存 自然保护区 活体植株保存 非原生环境保存 种子库 离体保存库(顽拗型种子：不耐干燥和零下低温，也即对干燥和低温敏感的种子。 顽拗型种子生理成熟时含水量为50-70%，脱离母体后含水量保持相当高，种胚对脱水敏感。顽拗型种子的基本特点（1）不耐干燥，脱水易损伤（2）不耐低温，易遭冻害和冷害（3）寿命短暂，通常只能活几个月或几年顽拗型种子的植物有两大类：1、水生植物，如水浮莲、菱的种子；2、大粒种子，木本多年生植物，主要是一些热代作物，如橡胶、可可、椰子、芒果、榴莲、红毛丹等，一些温带植物，如板栗、七叶树等。核心种质的含义 澳大利亚科学家Frankel(1984)首次提出了核心收集品的概念，并与Brown(1989)对其做了进一步发展和完善。核心样品(core collection)：是指用最小的种质资源样品量最大程度的代表种质资源的遗传多样性。核心种质应具有异质性、多样性、代表性、实用性和动态性 第五章 植物种质资源的评价与鉴定生物学特性：植物种质对所生存的生态环境，经自然选择和人工选择、长期适应而形成的各自的生态特点。生物学特性的鉴定方法主要分两种1、 自然环境鉴定 （1）区域鉴定 （2）季节鉴定2、人工控制环境下的鉴定物候期是随季节的变化，植物生活史中各种标志性形态特征出现的时间。鉴别物候期对于合理布局和安排生产制度非常重要。植物对逆境的反应：避：植物通过自身生育周期的调整，避开逆境的干扰和危害，而在相对适宜的环境中完成生活史。御：植物处在逆境时，其生理过程不受或少受逆境的影响。耐：植物的逆境中，各种生理过程发生相应变化，一反面修复受损生理过程，另一方面，维护和稳定酶和生物膜系统的结构和功能。(代表级值调查株数)最高级值总株数受害指数=遗传标记（Genetic Marker）指可追踪染色体或染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性。遗传标记具有两个基本特征，即可遗传性和可识别性，遗传标记的种类100%：1）形态标记 2）细胞标记 3）生化标记 4）分子标记RAPD标记RAPD标记的优点：对DNA需要量极少，质量要求也不高，操作简单易行，不需要接触放射性物质，一套引物可用于不同生物的基因组分析，可检测整个基因组。RAPD标记的缺点：一般表现为显性遗传，不能区分显性纯合和杂合的基因型，因而提供的信息量不完整。由于使用较短的引物，PCR 易受实验条件的影响，结果的重复性较差。因此，进行RAPD分析必须建立可重复的反应体系。第六章 植物种质资源研究方法研究方法： 植物学研究、考古学研究、 生态学研究、 遗传学研究、 细胞学研究、 生物数学研究、 生物化学研究、 分子生物学研究积温：作物生长发育阶段内逐日平均气温的总和 。第八章 植物种质资源的国际获取体系国际种质资源获取的准则：一、生物多样性公约(CBD)二、粮食与农业植物遗传资源国际条约（ITPGR)三、与贸易相关的知识产权协定 (TRIPs)四、国际植物新品种保护联盟(UPOV)五、 世界知识产权组织(WIPO)生物多样性公约原则： 1、 主权原则： 2 事先知情同意原则（PIC)： 3 公平合理分享惠益（BS)： 4 妥善处理知识产权与种质资源取得与利益分享的关系： ITPGR的焦点内容：1、农民的权利2、资源获取和惠益分享的多边系统3、关于粮食和农业植物遗传资源便利获取的具体规则4、多边系统的利益分享制度5、国际基因库的新规则UPOV91文本和78文本的区别品种权保护形式不同品种权保护的范围不同品种权保护力度不同农民特权规定不同实质性派生品种商业开放时是否需要品种权人授权不同品种权的保护期限不同种质资源专利事件的启示 1. 国际社会加强传统知识的保护 2. 促进知识产权制度的改革（1）严格限制可授予专利权的范围（2）建立种质资源合法性证明制度（3）提供传统知识保护（4）便利种质资源获取制度（与CBD协调)（5）对发展中国家建立或修改种质资源专利制度的建议第9章 植物种质资源产权理论与惠益分享制度 主权 所有权 使用权、第十章 我国植物种质资源 管理现状和今后发展种质资源保护政策、法规与体制存在的问题1 缺少系统的法规和管理制度2 缺少健全和权威的管理体制3 管理不到位，有法不依，执法不力加强法规与体制制度的能力建设 1.制定能充分体现种质资源价值的政策2.建立种质资源保护与持续利用的法规体系3.建立协调分工的植物种质资源管理体制英文缩写：国际植物遗传资源