农作物资源挖掘与保护

1、农作物资源挖掘与保护农作物资源挖掘与保护2016.4.122016.4.12绪论一、农作物资源的概念及意义（一）概念自然界中一切直接或间接对人类有利用价值的事物统称为资源自然界中在一定的 时间、空间、经济技术和社会人文背景 条件下，对人类有直接或间接开发利用价值植物的总和，称为植物资源。其中，经过引种、驯化、改良并进行栽培种植的部分，从人类种植利用的角度，称为农作物资源。栽培作物的来源驯化，由野生植物驯化为栽培作物创造，人工合成新物种引种，从外国或其他生态区引进新品种一、农作物资源的概念及意义资源（1）人力资源（2）信息资源（3）自然资源：生物资源、非生物资源（二）特性1. 时间性：指植物不同

2、的生长发育时期其利用途径和价值的差异2. 空间性：指植物在其分布区域内，由于环境条件的变化导致利用价值的差异，具有明显地道性（道地性）。3. 人类认识水平和技术手段的限制4. 人类的审美观点和个人喜好一、农作物资源的概念及意义（三）意义为什么要研究农作物资源（意义） 1、现有的栽培种已不能满人们需求，我国植物资源极其丰富， 约3 万，可利用的仅为1%-2% 2、治疗各种疾病的主要药物来源 3、工业原料来源 4、无污染生物农药开发热点 5、绿化、观赏、抗污染、 防风固沙、能源植物改良 6、农作物品质性状的重要资源三、国外研究概况 植物资源看作是“资源库” 和 提高栽培植物产量和质量的“种质库”

3、。 许多国家都设置了种植资源研究机构，并颁布了保护植物种质资源的法规条例，出版了具有世界性野生植物研究期刊。 如英国的大英博物馆和邱园植物园，并出版了邱园植物名录，是世界各国研究和考证植物的重要参考资料。第一章第一章 农作物的起源、分类与分布农作物的起源、分类与分布第一节 农作物的起源与传播一、农作物的概念1.广义：指由野生植物经过人类不断的选择、驯化、利用、演化而来的具有经济价值的栽培植物。例如：粮、棉、油、糖、麻、烟、茶、桑、果、菜、药，等2侠义：大田作物，庄稼。第一节 农作物的起源与传播二农作物的起源（从遗传学角度出发，以细胞染色体和解剖学为基础，八大起源中心）1. 中国起源中心（黍、稷

4、 、稗、荞麦、高粱、 大豆 、小豆、山药、苎麻、大麻、苘麻、紫云英）2. 印度起源中心（稻？ 、甘蔗、绿豆、亚洲 棉）3. 中亚起源中心（小麦 、豌豆、蚕豆、亚麻）4. 近东（西亚）起源中心（小麦、二棱大麦、黑麦、燕麦 、紫花苜蓿）5. 地中海起源中心（小麦近缘种 、甜菜、三叶草）6. 埃塞俄比亚起源中心（小麦 、高粱、豌豆、亚麻、芝麻、大麦）7墨西哥南部和中北美洲起源中心（玉米、甘薯 、陆地 棉)8. 南美洲起源中心（马铃薯、番茄、南瓜、烟草 、海岛棉）三农作物的进化栽培作物与野生植物的区别1. 栽培作物的器官特别是被人类利用的部位显著增大。2. 栽培作物的器官的成分有明显改进。3. 栽培作

5、物成熟期较一致，落粒性减弱， 而野生植物成熟期不一致，落粒性强；4. 栽培作物种子休眠期短，而野生植物休眠期长；5. 栽培作物的传播手段退化，防护机能和适应不良环境的能力减退， 而野生植物的传播常有其固定的方式，适于后代的繁衍，能在苛刻的生态条件下生长。四 、农作物的传播1、自然传播2、人类活动传播第二节 农作物的分类一、植物学分类按植物 科、属、种 分类，一般用 双名法 对植物进行命名，称学名。如水稻学名为 a Oryza sativa L., 第一个字为属名，第二个字为种名，第三个字为命名者的姓氏缩写。二、根据作物生理生态特性分类（一）按作物感温特性分类喜温作物和耐寒作物喜温作物；水稻、棉

6、花 耐寒作物：麦类、油菜依据温度三基点：各种作物的生长对温度的要求的最低点 、 最适点和最高点（二）按作物的光周期特性分类1、长日作物 ：日照时间长于某一临界时数才能开花的作物， 麦类、菜 油菜 、萝卜 等。2、短日作物 ：日照时间短于某一临界时数才能开花的作物， 稻、大豆、甘薯、棉花、烟草、玉米 等。3、中日照作物 ：日照长短对开花影响不大的作物， 荞麦、豌豆 等。4、定日照作物: : 只有在某一定中等长度的日照条件下才能开花， 甘蔗。 （三）按作物对 CO 2 同化途径分类 C 3 作物： 光合作用的 CO 2 补偿点高 ，有较强的光呼吸，如 水稻、小麦、棉花、大豆、烟草 等； C 4 作

7、物： 光合作用的 CO 2 补偿点低 ，在强光下，光合强度比C 3 作物高，如 玉米、高粱、甘蔗 等。 景天科作物：其植物有 景天、剑麻、菠萝、兰花 等。 三、根据作物的用途和植物学系统相结合分类 （一）粮食作物 :禾谷类 豆类 （二）经济作物 ：纤维 油料 糖料 嗜好 （三）饲料和绿肥作物: 苜蓿 紫云英 三叶草 田菁等作物的分类粮食作物1. 禾谷类 2. 豆菽类3. 薯蓣类经济作物 1. 纤维类2. 油料类3. 糖料类4. 嗜好类饲料及绿肥第三节 农作物的分布 一、作物的分布 1. 影响作物分布的因素 : 作物特性、自然条件、社会需求和生产技术 生活型 : 不同作物 在 相同的生长环境 中

8、形成了 相似 的特征结构和生物学特性，这种共性称作生活型。( 异种趋同 ) 生态型: 同一种作物 在 不同的生长环境 中，形成了 不同 的形态特征和生物学特性，这种差异叫生态型。( 同种趋异 )二、作物生产的重要性人民生活资料的重要来源工业原料的重要来源第四节 植物资源的特点与分布一、可再生性二、易受威胁性三、成分的相似性 理论依据是从生物化学角度研究，发现植物遗传物质 DNA中的碱基对的排列顺序，不仅决定植物的形态、结构和遗传，而且决定植物代谢产物的积累四、利用的时间性1、植物生长发育过程中，不仅形态结构发生变化、体积增大、重量增加，而且其植物体内的化学成分也在不断地变化。 2、 要根据收获

9、物的最大经济效益的时间进行采收五、用途的多样性植物种类的多样性和植物功能的多样性，决定了植物资源的多样性穿龙薯蓣穿龙薯蓣六、可栽培性 根据植物对环境的生态适应原理，只要为其创造与原产地相似的生境， 所有野生植物都是可以栽培的 。七、分布的地域性不同地区农作物的分布不同八、价值的潜在性1、人类利用的植物资源只是一少部分，从生态效益和社会效益考虑， 几乎所有植物种类都有一定的作用 。2、若从科学的角度考虑，野生植物为发现新的有用成分和有用功能等提供了 物种多样性 。平贝第一节 农作物资源开发利用的层次植物资源开发利用层次按照采用的主要方式分为以下三个层次：一、针对发展原料的一级开发二、针对发展产品

10、的二级开发三、针对发展新资源的三级开发作物品种一般具有的三个基本要求：特异性：具有所不同于其它品种的形态特征和生理特性一致性：同一品种内不同植株性状整齐一致（生物学、形态学、农艺性状和经济性状）稳定性：同一品种内不同植株性状整齐一致第二章农作物资源的开发与利用优良品种（superiorvariety）：指在一定的条件下有较高的产量和较好的品质，并且有较大应用前景的品种。优良品种的优良是相对的，受栽培目的、地域性、时间性等条件的限制。优良品种的作用优良品种的作用（1）提高单位面积产量：一般可增产20-30%，有的可达40-50%。如杂交水稻。（2）改善品质：优质面包小麦、高赖氨酸玉米等。（3）保

11、持产量和品质稳定，减轻自然灾害。如BT棉。（4）扩大栽种地区。（5）有利改革耕作制度、复种指数提高、发展农业机械化和提高劳动生产率。育种育种目标目标1.高产 2.优质 3.稳定性好 4.适应性强第二节开发新农作物资源的方法与途径农作物资源开发利用的一般途径与方法农作物资源开发利用的一般途径与方法：一、系统研究法二、民族植物学法三、其他研究方法一、系统研究法一、系统研究法系统系统研究法的特点和要求研究法的特点和要求特点：寻找已开发利用的植物资源的代用品的研究，目标性明确，研究周期短，一旦成功，可直接为医药及工业等生产服务。要求：实验设施和技术手段必须精良，要求有重大开发价值或潜力的目标化结合物；

12、要求对植物区系情况有深入的了解和认识。二、民族植物学法二、民族植物学法民族植物学法的特点和要求民族植物学法的特点和要求特点：是通过调查了解民族、民间利用植物的种类、用途和利用方法等发掘植物资源，目标明确，研究成功可直接用于生产。利用植物具有不同程度的经验性，常存在同物异名，同名异物等现象。要求：对民族、民间利用植物进行准确考证，确定分类地位，通过科学手段分析其利用的科学性和开发利用的价值等。三、其他研究法（一）从古今中外文献中发现（二）从基础研究中得到启迪（三）从有用成分中进行结构的修饰第三节扩大农作物资源产量的方法与途径第三节扩大农作物资源产量的方法与途径扩大农作物资源产量的一般方法与途径：

13、一、野生植物的引种、驯化与栽培二、生物技术在扩大植物资源生产中的应用三、合成、半合成有用成分在扩大原料生产中的意义第三章 农作物资源的调查与评价第一节第一节 种质资源的概念和种质资源的概念和重要性重要性农作物种质资源的概念： 具有种质资源并能繁殖的生物体。农作物种质资源的重要性： （一）种质资源是人类赖以生存和发展的基础。 （二）种质资源是人类培育生物新品种的物质基础。第二节第二节 农作物种质资源的类别农作物种质资源的类别按其来源分类： 1.本地的种质资源 2.外地的种质资源 3.野生的种质资源 4.人工创造的种质资源第三节 农作物种质资源的考察和收集广泛收集种质资源的必要性与迫切性： 1.新

14、的育种目标必须以更丰富的种质为基础 2.社会和经济发展，需要不断开发利用新的植物类型 3.许多宝贵资源大量流失，亟待发掘保护 4.拓宽现代品种的遗传基础，需要丰富的种质资源搜集种质资源的方法 1.野外考察 2.征集 3.交换第四节 农作物种质资源的保存种质资源的保存：（一）保存原则： 1.种质资源经过保存后，必须保持各样本的生活力 2.保持原有的遗传变异度 3.维持样本的一定数量（二）保存方法： 1.种植保存 就地保存、迁地保存 2.贮藏保存 3.离体保存 4.利用保存 5.基因文库保存第五节 农作物种质资源的鉴定和评价种质资源的鉴定： 根据鉴定的目的可分为 形态农艺性状鉴定、特性鉴定、遗传鉴

15、定鉴定方法： 1.直接鉴定和间接鉴定 2. 田间鉴定和实验室鉴定 3.自然鉴定和诱发鉴定 4.当地鉴定和异地鉴定第六节 农作物种质资源的研究和利用种质资源的创新： 创新途径：基因重组杂交育种 基因突变理化诱变 异源基因导入遗传工程种质资源的利用： 直接利用 间接利用 潜在利用第四章农作物资源的保护与管理第一节农作物种质资源种质资源的概况种质资源也称为品种资源或遗传资源。种质资源的分类根据其来源和性质，可把种质资源分为以下四类。1.本地种质资源2.外引种质资源 3.野生植物资源 4.人工创造的种质资源种质资源的特点种质资源的特点1.有限性2.潜在性3.易灭性世界上最大的基因库包括中国国家基因库、

16、美国国家遗传资源保存中心、印度国家植物遗传资源局(NBPGR)和NI瓦维洛夫全俄植物科学研究所(VIR)。第二节农作物资源保护与管理一、农作物资源保护的重要性“谁掌握了资源，谁就把握了未来；一粒种子改变了一个世界；一个基因可以影响一个国家的兴衰，一个物种可以左右一个地区的经济命脉；一份种质可以造福黎民百姓，一份种质甚至可以拯救一个国家”。二、国家农作物资源管理机构1.中国农科院作物品种资源研究所2.各有关科研单位3.各省、市、自治区农业科学院三、国家对种质资源的保护根据该规定农作物种质资源分为3类：一类是具有重大科研和经济价值，受国家重点保护的资源，不得向国外提供；二类是较有价值的资源，有条件

17、对外交流；三类是一般资源，可以对外交流。种质资源的保护措施种质资源的保护措施1.扶持和鼓励种质资源保护的措施2.定期公布种质资源目录（1）种质资源的收集、整理、鉴定、保存和利用（2）种质资源实行长期、中期两级保存制度 （3）保存贮藏就地保存种质圃保存种子保存离体保存基因文库保存3.建立种质资源库4.对破坏种子资源的行为予以严惩一、物种灭绝或受威胁的人为因素一、物种灭绝或受威胁的人为因素（一）生境的破坏、片段化和退化（二）外来种的引入和疾病（三）资源的过度利用（一）生境的破坏、片段化和退化1.生境的破坏2. 生境片断化生境片段化对物种威胁的主要表现：对物种流动影响；边界效应3. 生境的退化与污染

18、影响因素：环境污染，杀虫剂、化工产品及废物、工厂和汽车排放的废气等。（二）外来种的引入和疾病二）外来种的引入和疾病1. 外来种引入2. 野生生物疾病的增加二二、植物受威胁与保护等级的划分、植物受威胁与保护等级的划分受威胁种：由于任何内外因造成生存与繁衍受到威胁的植物种。根据受威胁程度和状况的不同可分为以下几种：（一）灭绝种类（Extinct species）（二）濒危种类（Endangeredspecies）（三）渐危的种类（Vulnerable species）（四）稀有的种类（Rare species）（五）未定种（Indeterminate species）三、中国珍稀濒危保护植物级别三

19、、中国珍稀濒危保护植物级别1984年珍稀濒危保护植物名录规定3个重点保护级别：一级指中国特有，并具有极为重要的科研，经济和文化价值的濒危种类；二级指在科研或经济上有重要意义的濒危或渐危种类；三级指在科研或者经济上有一定意义的渐危或稀有种类。1987年珍稀濒危保护植物名录共有389种植物列为国家级重点保护植物，其中一级8种，、二级159种、三级222种。四、植物资源保护管理四、植物资源保护管理规划规划（一）植物资源开发利用中存在的主要问题1. 资源严重破坏2. 植物资源的可持续利用基础和技术研究严重滞后3. 缺乏高质量高品位的新产品4. 盲目开发5. 忽视综合开发与利用（二）针对开发利用中存在的问题应采取主要措施1.开展植物资源普查，摸清家底，总体利用价值评价，制定合理开