第二章-种质资源

第二章种质资源

Chapter2

GermplasmResources

第二章种质资源

第一节种质资源在育种上的重要性第二节作物起源中心学说及其发展第三节种质资源的研究与利用第四节电子计算机在种质资源管理中的应用第一节种质资源工作的重要性一、种质资源的含义种质（Germplasm

）

指亲代传递给子代的遗传物质。种质资源（GermplasmResources

）

广义地讲，植物中可用于育种栽培或其它生物学研究的各种植物类型及品种，都可称作种质资源。

种质资源（GermplasmResources）又称遗传资源(GeneticResources)、基因资源(GeneResources)、基因库(GenePoolorGeneBank)。包括地方品种、改良品种、新选育的品种、引进品种、突变体、野生种、近缘植物、人工创造的各种生物类型、无性繁殖器官、单个细胞、单个染色体、单个基因、甚至DNA片段，只要具有种质并能繁殖的生物体，都能归入种质资源之内。第一节种质资源工作的重要性二、种质资源工作的重要性种质资源是育种工作的物质基础1、“绿色革命”与小麦矮源Rht1、Rht2；台湾“低脚乌尖”水稻矮源有关。2、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。第一节种质资源工作的重要性二、种质资源工作的重要性稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用1、水稻籼稻矮源“低脚乌尖”与小麦矮源“农林10号”对“绿色革命”的贡献。2、油菜品种“Libo”、“Bronowski”与双低油菜的选育。3、玉米高赖氨酸突变体Opaque-2与玉米营养品种的改良。4、小麦1BL/1RS易位系与世界小麦抗锈病育种。第一节种质资源工作的重要性二、种质资源工作的重要性新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源种质资源的生物学理论研究的重要基础材料第一节种质资源工作的重要性第二节作物起源中心学说一、瓦维洛夫的作物起源中心学说基因中心或变异多样性中心（Centerofdiversity）

1、基因多样性

2、显性基因频率高第二节作物起源中心学说一、瓦维洛夫的作物起源中心学说最初始的起源地称为原生起源中心（primaryorigincenter）

1、有野生祖先

2、有原始特有类型

3、有明显有遗传多样性

4、有大量的显性基因一、瓦维洛夫的作物起源中心学说“遗传变异性的同源系列规律”根据驯化的来源，将作物分为原生作物和次生作物第二节作物起源中心学说12345678二、瓦维洛夫的作物起源中心8A8B第二节作物起源中心学说第二节作物起源中心学说1.中国起源中心（东亚中心）主要起源作物有黍、稷、粟、高粱、祼粒无芒大麦、荞麦、大豆、茶、大麻、苎麻等。第二节作物起源中心学说主要起源作物有水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘蔗、芝麻、红麻等。2.印度起源中心第二节作物起源中心学说2A.印度—马来西亚补充区

主要起源作物有薏苡、香蕉等。第二节作物起源中心学说3.中亚细亚起源中心

主要起源作物有普通小麦、密穗小麦、印度圆粒小麦、豌豆、蚕豆、非洲棉等第二节作物起源中心学说4.西亚中心

主要起源作物有一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄、石榴、胡桃、无花果、苜蓿等。第二节作物起源中心学说5.地中海起源中心

许多蔬菜作物，包括甜菜和许多古老的牧草都起源于这一中心。为小麦、粒用豆类的次生起源地。第二节作物起源中心学说6.埃塞俄比亚起源中心

小麦、大麦的变种类型极其多样。第二节作物起源中心学说7.南美和中美洲起源中心主要起源作物有陆地棉、甘薯、番茄等。存在大量玉米变异类型。第二节作物起源中心学说8.南美（秘鲁—厄瓜多尔—玻利维亚）中心许多块茎作物，包括马铃薯的特有栽培种都起源于此地。第二节作物起源中心学说8A.智利中心

重要的种有木薯、花生和凤梨第二节作物起源中心学说8B.巴西—巴拉圭中心

主要有花生、可可、橡胶树等特有种第二节作物起源中心学说三、作物起源中心学说的发展

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。第二节作物起源中心学说J.R.Harlan(1951)有关作物起源的观点中心和非中心体系（centerandnon-centersystem）中心A1近东B1中国C1中美

非中心A2非洲B2东南亚C2南美第二节作物起源中心学说J.R.Harlan(1951)有关作物起源的观点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，不是互不相关的中心。第二节作物起源中心学说齐文（Zeven）和茹考夫斯基大基因中心（megaeneCenter）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、北美中心第二节作物起源中心学说第三节种质资源的研究与利用一、种质资源的类别及特点按育种实用价值分类

1.地方品种

2.主栽品种

3.原始栽培类型

4.野生近缘种

5.人工创造的种质资源1.地方品种

特点：具有稀有可利用特性，如抗病虫性，对生态环境适应性，品质性状以及特别有价值的的特殊性状。农家品种花壳麦小佛手小麦第三节种质资源的研究与利用2.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。一般被用作育种的基本材料。农家品种花壳麦大豆-冀黄105

第三节种质资源的研究与利用3.原始栽培类型

特点：大多为现代栽培作物的原始种或参与种。多有一技之长，但不良性状遗传率高，多与杂草共生。一年生野生大麦西藏半野生小麦第三节种质资源的研究与利用4.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。农家品种花壳麦野生稻的地上茎(匍匐茎)西藏半野生小麦第三节种质资源的研究与利用5.人工创造的种质资源特点：多具有某些缺点而不能成为品种，但具有一些明显的优良性状。第三节种质资源的研究与利用一、种质资源的类别及特点

(按亲缘关系分类)

Harlan和Dewet（1971）建议把基因库分为三类：

1.初级基因库（genepool-1）：杂种可育、染色体配对良好（种内各种材料）。

2.次级基因库（genepool-2）：杂交不实、杂种不育（种间材料和近缘野生种）。

3.三级基因库（genepool-3）：杂交不实、杂种不育现象更明显，基因转移困难（种间以上材料）。第三节种质资源的研究与利用二、种质资源的收集与保存

（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，必须不断地发展新作物物种保存，以免丧失的需要丰富遗传变异，克服遗传脆弱性的需要第三节种质资源的研究与利用二、种质资源的收集与保存（二）收集种质资源的方法

1.

征集

2.交换

3.转引

4.野外实地考察收集第三节种质资源的研究与利用二、种质资源的收集与保存（三）收集材料的整理第三节种质资源的研究与利用二、种质资源的收集与保存（四）种质资源的保存1.贮藏保存

①短期库：可保持种子生活力2-5年②中期库：可保持种子生活力25年③长期库：可保持种子生活力75年第三节种质资源的研究与利用北京二、种质资源的收集与保存

（四）种质资源的保存

2.种植保存

3.离体保存

4.基因文库技术第三节种质资源的研究与利用三、种质资源的研究与利用第三节种质资源的研究与利用第四节电子计算机在种质资源管理中的应用一、国内外植物种质资源数据库概况

1.芬兰、瑞典、挪威、冰岛和丹麦共同建立的北欧五国作物种质资源数据库

2.前民主德国建立的欧洲大麦数据库（RBDG）

3.前联邦德国农业科学院植物和遗传研究所的作物品种资源数据库

4.前捷克斯洛伐克的作物种质信息系统

5.前苏联的农作物种质资源数据库

6.日本农林水产省的作物种质资源信息系统（EXIS）

7.美国农业部作物种质资源信息网络系统（GRIN）

8.菲律宾国际水稻所的国际水稻种质资源数据库系统

9.中国国家作物种质资源数据库系统第四节电子计算机在种质资源管理中的应用二、种质资源数据库的目标与功能目标满足育种家和有关研究人员对植物引进、登记和最初的繁殖，品种性状的描述和评价，世代、系谱的维护和保存，生活力的测定、生活力复壮和种质分配等信息的需求。二、种质资源数据库的目标与功能功能

1.提供了图形分析功能。

2.可以绘制我国农作物种质资源的地理分布图。

3.可以对某些农艺性状，如株高、穗长、千粒重以及品质、抗病性、抗逆性等在不同生态区的差异或种质之间的差异进行形象直观分析。第四节电子计算机在种质资源管理中的应用三、种质资源数据库的建立

1.数据收集

2.数据分类和规范化处理

3.数据库管理系统设计第四节电子计算机在种质资源管理中的应用复习思考题什么是种质资源？简述种质资源工作的重要性？瓦维洛夫的作物起源中心学说的主要内容是什么？种质资源有哪些类型？各有什么特点？在作物育种中，怎样研究和利用种质资源？搜集和保存种质资源的一般方法是什么？应注意什么问题？第一节种质资源工作的重要性

一.种质资源的概念：具有一定种质或基因的生物类型，称为种质资源。（基因资源、基因库、基因银行）1.种质资源是育种工作的物质基础。2.育种工作突破性的成就，取决于关键性基因资源的发掘与利用。3.种质资源是不断发展新作物的主要来源。4.实现新的育种目标，必须拥有更多的基因资源。5.种质资源是理论研究的重要材料。二.种质资源工作的重要性1.种质资源是育种工作的物质基础。2.育种工作突破性的成就，取决于关键性基因资源的发掘与利用。3.种质资源是不断发展新作物的主要来源。4.实现新的育种目标，必须拥有更多的基因资源。5.种质资源是理论研究的重要材料。二.种质资源工作的重要性第二节作物起源中心学说及其进展一、瓦维洛夫的作物起源中心学说学说的内容：1.作物起源中心有两个主要特征：基因的多样性和显性基因频率高，又名为基因中心或多样化变异中心。2.最初始的起源地为原生起源中心。瓦维洛夫的作物起源中心学说显性基因变异选择隐性基因变异二级起源中心原生起源中心（次生起源中心）引出第二节作物起源中心学说一、瓦维洛夫的作物起源中心学说学说的内容：1.作物起源中心有两个主要特征：基因的多样性和显性基因频率高，又名为基因中心或多样化变异中心。2.最初始的起源地为原生起源中心。起源中心的标志原生起源中心次生起源中心①有野生祖先②有原始特有类型③有明显的遗传多样性④有大量的显性基因①无野生祖先②有新的特有类型③有大量的变异④有大量的隐性基因

瓦维洛夫的作物起源中心学说3.在一定的生态环境中，一年生草本作物间在性状的遗传变异上存在一种相似的平行现象。4.根据驯化的来源，将作物分为两类，原生作物：人类有目的驯化的植物次生作物：与原生作物伴生的杂草，当有一定的利用价值时，就被人类分离而成为栽培的主体。瓦维洛夫的作物起源中心学说1.中国中心。中国中西部山区及相邻的低地。

谷、黍、荞麦、高粱、大豆。2.印度中心。缅甸、印度东部、马莱西亚群岛、菲律宾、印度支那。

水稻、甘蔗、亚洲棉。3.中亚细亚中心。印度西北部、阿富汗、前苏联的塔吉克、乌兹别克、天山西部

普通小麦、草棉作物起源的八大中心：瓦维洛夫的作物起源中心学说4.近东中心。土耳其、伊朗的西北部、外高加索、土库曼等

一粒小麦、二粒小麦、苜蓿。5.地中海中心。地中海沿岸的南欧和北非地区。

甜菜、黑麦。6.阿比西尼亚中心。以埃塞俄比亚高原为中心。

小麦、大麦。瓦维洛夫的作物起源中心学说7.墨西哥南部和中美中心

玉米、菜豆、甘薯、陆地棉。8.南美中心。秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚、智利、巴西、巴拉圭等。

烟草、马铃薯、花生、海岛棉。二.作物起源中心学说的发展1.哈伦对作物起源中心学说的发展根据作物扩散面积的远近和大小，分为5种类型：①土生型②半土生型③单一型④有次生中心⑤无中心将作物起源中心扩大为12个中心：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2.齐文和茹考夫斯基对起源中心学说的发展第四节种质资源工作内容一.种质资源的类别和特点二.种质资源的搜集三.收集材料整理四.种质资源的保存五.种质资源的鉴定与研究六.种质资源的利用一.种质资源的类别和特点

种质资源根据亲缘关系进行分类，Harland等，将基因库分为：初级基因库：同一种内的材料。次级基因库：种间材料或近缘野生种、近缘属植物。三级基因库：远缘种属。杂交不实和杂种不育现象十分严重的材料。

按照来源分类，种质资源分为四类：本地种质资源外地种质资源野生种质资源人工创造种质资源

古老的地方品种和当前推广的改良品种。

特点①对当地自然条件和生态特点具有高度适应性。②反映了当地人民生产和生活的需要。③类型丰富，并具有独特的优良性状。④古老的地方品种，不耐肥水，产量较低，抗病性较差。（一）本地种质资源由其他国家或地区引入的作物品种和植物类型。特点：①能反映各自原产地区的自然条件和生产特点②多数外地种质资源对本地条件适应性差（二）外地种植资源：是指各种作物的近缘野生种和有价值的野生植物。特点：由于它是在特定的条件下，经过长期自然选择形成的，往往具有栽培作物所不具备的重要性状。（三）野生种质资源

通过各种途径（杂交、理化诱变等）产生的各种突变体和中间材料。

特点：人工创造的种质资源是多种多样的，它的特点随创造的资源类型有所不同。（四）人工创造种质资源二.种质资源的搜集直接考察收集征集单位之间彼此交换转引三.收集材料整理1.及时进行归类，将同种异名者合并，同名异种者区分开。并进行统一的编号。2.进行简单的分类，确定材料的植物学地位、生态类型、亲缘关系和生育特性。四.种质资源的保存1.种植资源保存应掌握一定的原则：①种植资源经过保存后，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。2.种质资源保存范围①用于应用研究和基础研究的种质。②可能灭绝的稀有种和已经濒危的种质，特别是栽培种的野生祖先。③具有经济利用潜力但尚未被利用的种质。④普及教育有用的种质。3.保存的方式（1）种植保存（2）贮藏保存（3）试管保存(离体保存）（4）基因文库技术（1）种植保存

根据不同作物种子和营养体生活力的长短，隔一定的时间在田间种植一次。材料多时，可进行轮换种植。种植保存需要注意两点：①种植条件尽可能与原产地条件相似，以减少由于生态条件的改变而引起变异。②尽可能避免和减少天然杂交和人为混杂，以保持原品种或类型的遗传特点和群体结构。（2）贮藏保存

用控制贮藏条件（温度和湿度）的方法保持种质资源的生活力。温度30-0℃，每降低5℃，种子的寿命延长1倍。种子含水量14-4%，每减少1%，种子的寿命延长1倍。种质资源的保存资源库温度湿度种子贮藏在短期