石河子大学作物育种-第二章-品种资源

第二章种质资源第一节种质资源工作的重要性及工作方针

一、种质资源的概念种质:是亲代传给子代的遗传物质。种质资源：指具有特定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型。种质资源又称为品种资源、遗传资源和基因资源。包括作物品种、类型、近缘种及野生种的植株、种子、无性繁殖器官、花粉、细胞、染色体、DNA片段等。被用于新品种选育的最初一批种质资源称为育种的原始材料。二、种质资源工作的重要性(一)种质资源是育种工作的物质根底“绿色革命〞与小麦矮源Rht1、Rht2；台湾“低脚乌尖〞水稻矮源有关。杂交水稻“野败〞雄性不育的发现，使我国及世界杂交水稻生产取得巨大成就。(二)稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用玉米高赖氨酸突变体Opaque-2与玉米营养品种的改进。小麦1BL/1RS易位系与世界小麦抗锈病育种。(三)新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源抗孢囊线虫病的大豆和北京小黑豆(四)种质资源的生物学理论研究的重要根底材料“中国春〞小麦品种的发现为小麦非整倍体的培育奠定了根底,从而为小麦的遗传分析,特别为普通小麦的基因定位提供了有效的工具。三、种质资源工作方针广泛收集妥善保存深入研究积极创新充分利用第二节作物起源中心学说及其开展瓦维洛夫一、瓦维洛夫的作物起源中心学说

〔一〕瓦维洛夫关于作物起源中心的概念各种作物在地球上的地理分布是不平衡的，这就形成了几个根本独立的作物起源的世界中心。作物的起源中心：野生植物最先被人类栽培利用或产生大量栽培变异类型的比较独立的农业地理中心。起源中心的两个特征：1、基因的多样性；2、显性基因的频率较高。〔二〕初生起源中心与次生起源中心初生起源中心概念：由野生种演变为栽培种的作物最初起源地，称为原生〔或初生〕起源中心；标志：有野生祖先；有原始的类型；有明显的遗传多样性；有大量的显性基因。次生起源中心：概念：当作物由原生起源中心向外扩散到一定范围时，在作物本身自交和自然隔离条件下，经过自然选择和人工选择的共同作用，形成新的多样化地区，称为次生起源中心。标志：无野生祖先；有新的特有类型；有大量的变异；有大量的隐性基因。〔三〕“遗传变异性的同源系列规律〞

〔四〕根据驯化的来源，将作物分为原生作物和次生作物二、瓦维洛夫提出的8个作物起源中心中国－东亚中心：起源作物大豆、荞麦、茶叶印度中心：起源作物水稻、亚洲棉、绿豆中亚细亚中心：起源作物普通小麦、非洲棉西亚中心：起源作物一粒小麦、黑麦地中海中心：起源作物甜菜埃塞俄比亚中心：小麦、大麦的多种变异类型南美和中美中心：起源作物陆地棉、玉米南美中心：起源作物海岛棉、马铃薯

作物8个起源中心示意图三、起源中心学说的开展与补充在瓦维洛夫提出8个中心的根底上，茹考夫斯基等在上世纪70年代将其扩大为12个大基因中心。1、中国—日本中心；2、东南亚洲中心；3、澳大利亚中心；4、印度中心；5、中亚细亚中心；6、西亚细亚中心7、地中海中心；8、非洲中心；9、欧洲—西伯利亚中心；10、南美中心；11、中美和墨西哥中心；12、北美中心12个大基因中心四、作物起源中心学说的实践意义指导特异种质资源的收集；起源中心与抗源中心一致，不育基因与恢复基因并存于起源中心：某些作物与其寄生物往往有共同的起源中心，在共同中心蕴藏着最大量的抗病类型。指导引种，防止消灭性灾害。五、J.R.Harlan(1951)有关作物起源的观点作物起源中心学说存在的问题：遗传多样性中心不一定就是起源中心；起源中心不一定是多样性的基因中心，有的次生中心比原生中心具有更多样的特异物种。中心和非中心体系〔centerandnon-centersystem〕这里所指的中心是农业起源中心中心A1近东B1中国C1中美

非中心A2非洲B2东南亚C2南美

地理学连续统一体学说〔geographicalcontinual〕任何有或有着农业的地方都发生过或正在发生着植物驯化和作物进化，每种作物的地理学历史都是独特的，但作物的驯化、进化活动是一个连续统一体，不存在8个或12个进化活力突出的中心。第三节种质资源的研究与利用种质资源的研究包括收集、保存、鉴定、创新和利用。一、种质资源的类别特点及其利用价值按其亲缘关系将种资资源分为：初级基因库、次级基因库、三级基因库。按材料在育种中的实用性可将种质资源分为：地方品种、主栽品种、原始栽培品种、野生近缘种、人工创造的种资资源。

〔一〕地方品种特点：对本地生态条件具高度的适应性；群体内具有类型的多样性；具有独特的优良特性。作用：是改进现有品种的根底材料。如：水稻地方品种“一粒半〞、“盐水赤〞小麦品种“碧玛一号〞的亲本“蚂蚱麦〞云南农家品种紫秆糯玉米河南小麦品种小佛手〔二〕主栽品种特点：对当地生态条件有良好的丰产性与较广的适应性。一般被用作育种的根本材料。农家品种花壳麦大豆-冀黄105

〔三〕原始栽培类型特点：大多为现代栽培作物的原始种参与种。多有一技之长，但不良性状遗传率高，多与杂草共生。西藏半野生小麦〔四〕野生近缘种特点：具有作物所缺少的某些抗逆性〔抗病虫、旱寒、盐碱等〕，可通过远缘杂交及现代生物技术转移入作物。可用于创造雄性不育系、优质、NC杂种。一年生野生大麦野生稻的地上茎匍匐茎芒上能开花结籽的野生大麦

墨西哥海滩上仙人掌群中的野生棉(五)人工创造的种质资源指通过杂交、诱变产生的各种突变体或中间材料。许多优良变异材料可作为进一步育种或理论研究的根底材料。如：黑龙江利用天兰鹅冠草与小麦杂交，育成对锈病免疫的中间材料中3、中4等。

人工创造的小麦独秆类型和矮秆类型二、种质资源的搜集与整理〔一〕广泛搜集品种资源的迫切性实现新的育种目标必须有更丰富的种质资源为满足人类需求，必须不断地开展新作物物种保存，以免丧失的需要丰富遗传变异，克服遗传脆弱性的需要〔二〕收集种质资源的方法

野外实地考察收集征集交换转引

云南农家种子库收集品种资源在遥远地区利用集市征集资源材料(三)种质资源的整理初步整理时将同种异名者合并，将同名异种者更正。先将材料按植物学分类，或按生态学分类，或按主要性状分类〔早熟类、矮秆类、优质类等〕。再登记编号，每材料有一永久编号。根本要求：维持样本的一定数量；保持种子或无性繁殖器官的生活力，延长其寿命；尽量延缓世代进展，防止遗传性变异发生。

三、种质资源的保存将种质资源材料分批，每隔一定年限轮流种植一次。应防止天然杂交及机械混杂，减少环境引起的变异及自然选择作用。〔一〕种植保存〔二〕贮藏保存低温、枯燥、缺氧是抑制种子呼吸作用从而延长种子寿命的有效措施。现代种质贮存库：恒温、恒湿、密封包装、大规模、自动化。一般短期库保持种子生活力2-5年，中期库保持15-25年，长期库保持30年以上。北京中国农科院品种资源所的中期库国际水稻研究所的稻种资源库便分3级：(1)短期库。温度20℃，相对湿度45％。稻种盛于布袋或纸袋内，可保持生活力2-5年。(2)中期库。温度4℃，相对湿度45％。稻种盛放在密封的铝盆或玻璃瓶内，密封，瓶底内放硅胶。可保持种子生活力25年。(3)长期库。温度—10℃，相对湿度30％，稻种放人真空、密封的小铝盒内，可保持种子生活力75年。

〔三〕离体保存用试管保存组织或细胞培养物，如愈伤组织、悬浮细胞、生长点、幼胚、花粉等。培养物超低温长期保存，可免除继代培养，防止遗传变异。试管保存〔四〕基因文库技术将连接于载体上的某物种的DNA片段转移到大肠杆菌中，通过大肠杆菌快速无性繁殖，产生大量的生物体中的单拷贝基因备用，这样可长期平安地保存该物种的种质资源。〔一〕特征特性的鉴定一般植物学特征和农艺性状，如生育期等品质特性，如蛋白质含量等生理生化特性，如抗病性等〔二〕遗传特性的鉴定如细胞遗传