种质资源

植物育种技术：种质资源第二章种质资源种质资源的重要性作物起源中心与作物起源种质资源的类别种质资源的搜集种质资源的保存种质资源的研究和利用本章小结植物育种技术：种质资源种质：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。第一节、种质资源的重要性植物育种技术：种质资源种质库：是指以种为单位的群体内的全部遗传物质，它有许多个体的不同基因所组成。又称基因库。种质资源：遗传育种领域把一切具有一定种质或基因，可用于育种、栽培及其他生物学研究的各种生物类型总称为种质资源。植物育种技术：种质资源种质源的重要性种质资源是地球生命的基础，也是人类赖以生存和发展的根本，是人类最为宝贵的自然财富。种质资源是利用和改良动物、植物、微生物的物质基础，更是实施各个育种途径的原材料。植物育种技术：种质资源种质资源的作用种质资源是地球生命的基础。是人类赖以生存和发展的基础，是最为宝贵的自然财富。是利用和改良生物的物质基础，是育种的原始材料及生命科学研究的基础材料。植物育种技术：种质资源•19世纪中叶欧洲马铃薯晚疫病大流行，从墨西哥引入的抗病的野生种杂交育成抗病品种。•20世纪50年代中期，美国大豆产区孢囊线虫病大发生，大豆生产濒临停滞，从中国引入北京小黑豆育成了一批抗线虫品种。•20世纪60年代，加拿大紧凑型苹果品种威赛克“芭蕾苹果”等的发现和育成，促进了苹果生产向高度矮密化方向发展。•玉米高赖氨酸突变体奥派克2号的发现利用，大大推动了玉米营养品质的遗传改良。植物育种技术：种质资源•20世纪50年代，利用了矮脚南特、矮子粘等水稻矮源，育一批矮秆、抗倒、高产的籼稻良种，低脚乌尖的利用推动了全球范围的水稻“绿色革命”。•20世纪70年代，野败型雄性不育籼稻种质的发现和从国外引入强恢复性种质资源，使我国的籼稻杂种优势利用有了突破性进展。•J．R．Harlan指出，“人类的命运将取决于人类理解和发掘植物资源的能力”。植物育种技术：种质资源•生态系统多样性、种间多样性和种内遗传多样性三个不同的水平，其中生态系统多样性是种间和种内多样性的前提。现在三个水平上都面临严重危机。植物育种技术：种质资源生态系统多样性植物育种技术：种质资源生态系统多样性植物育种技术：种质资源•随着人类认识自然、改造自然能力的不断增强，人口的增长，活动范围的扩大，对资源的需求越来越多，特别是对资源的不合理过度开发利用，在过去的2亿年间，大约每27年有一种高等植物灭绝，而现在的灭绝速度是创记录的，相当于自然灭绝速度的l000倍。造成大约3.4万种植物变得很稀少，可能很快消失，约占植物总数的12.0％。物种的灭绝反过来又加剧了环境的恶化，形成恶性循环。植物育种技术：种质资源•从人类开始驯化动植物以来，人类的生存越来越依赖于少数几种植物和畜禽，使它们成为自然史上空前的优势物种。•现代植物育种使新品种的遗传多样性进一步狭窄。因为新品种往往是通过少数农艺性状好、适应性强或配合力高的品种相互杂交育成的。无性繁殖植物遗传基础狭窄化的过程更为迅速。•古老的实生繁殖品种具有复杂的基因组成，是千万年来经过无数世代自然选择和人工选择逐渐形成的适应环境的复合体。•品种遗传基础狭窄，隐藏着严重的生产危机。如果不在种质资源方面采取有效措施，可能造成严重的后果植物育种技术：种质资源•21世纪是生物学世纪，而生物学发展的基础决定于遗传资源的掌握。农业科学的未来，在某种程度上取决于我们能够在多大程度上保存植物种质多样性.植物育种技术：种质资源第二节作物起源中心与作物起源•作物起源中心有两个主要特征，–基因的多样性–显性基因的频率较高，•起源中心又可命名为基因中心或变异多样化中心植物育种技术：种质资源瓦维洛夫于20世纪20一30提出起源中心学说。认为植物物种及其变异多样性在全球分布是不平衡的，具有多样性遗传类型和近亲的野生或栽培类型的地区，可能为起源中心，而显性性状可以作为起源中心的标志，并将世界作物确定为8个起源中心1.中国（或东亚）2.印度3.中亚细亚4.西亚5.地中海6.埃塞俄比亚7.南美8.秘鲁一厄瓜多尔一玻利维亚2a.印度一马来西亚8a.智利8b.巴西一巴拉圭植物育种技术：种质资源种质资源的分布起源中心地域主要起源的栽培植物1.中国（或东亚）中国中西部山岳毗邻的低地及日本、朝鲜稻、黍、稷、粟、高梁、裸粒无芒大麦、荞麦、大豆、茶、大麻、苎麻、白菜2.印度缅甸和印度东部的阿萨姆水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘蔗、芝麻、红麻、胡椒、茄子、苦瓜、丝瓜、2a.印度一马来西亚马来群岛，爪哇、婆罗州、苏门答腊以及菲律宾和印度支那半岛薏苡、香蕉、柚、槟榔、红毛丹、面包果、硕竹、豆蔻、依兰3.中亚细亚印度西北部、阿富汗、塔吉克斯坦和乌兹别克斯坦及天山西部普通小麦、密穗小麦、印度圆粒小麦、豌豆，蚕豆、草棉、胡萝卜、芜菁、洋葱、蒜、菠菜4.西部亚洲西部亚洲一粒小麦、二粒小麦；黑麦、葡萄、石榴、胡桃、无花果、苜蓿、莴5.地中海地中海茴香、大蒜、洋葱、大黄、萝卜、白菜、甜菜、荆豆、麝香草、薰衣草、油橄榄、月桂6.埃塞俄比亚埃塞俄比亚的厄立特里亚山区西瓜、芝麻、秋葵、咖啡、油菊、小麦、大麦7.南美安的列斯群岛玉米、陆地棉、甘薯、菜豆、刀豆、凤梨、辣椒、南瓜、仙人掌、龙舌兰、虎皮兰、番茄8.秘鲁一厄瓜多尔一玻利维亚秘鲁一厄瓜多尔一玻利维亚块茎植物，包括马铃薯的特有栽培种。8a.智利.智利木薯、草莓、花生和风梨8b.巴西一巴拉圭巴西一巴拉圭花生、可可、橡胶树、金鸡纳树、番樱桃植物育种技术：种质资源•哈伦(J．R．Harlan，1951)根据作物驯化扩散面积的远近和大小，认为作物的起源与变异要从空间和时间两方面来论证，把栽培植物分为5类：•荷兰的齐文(A，C．Zeven，1970)和苏联的茹可夫斯基(1975)对瓦维洛夫的观点进行补充和修正。12个起源中心为大基因中心，包括中国一日本中心、东南亚中心、澳大利亚中心、印度中心、中亚细亚中心、西亚细亚中心、地中海中心、非洲中心、欧洲一西伯利亚中心、南美中心、中美和墨西哥中心、北美中心。植物育种技术：种质资源按其来源分类种质资源的类别：本地的种质资源外地的种质资源野生的种质资源人工创造的种质资源第三节、种质资源的类别植物育种技术：种质资源1.2种质资源的类型和特点按其来源分类亲缘关系分类种质资源的类别：植物学分类：科、属、种植物育种技术：种质资源1.2种质资源的类型和特点按其来源分类亲缘关系分类育种实用性分类种质资源的类别：现代优良品种或高产品种、主要商品品种、次要品种、具有特长的、过时类型、育种材料、突变体、原始类型、野草类和野生种十类。植物育种技术：种质资源本地种质资源：包括地方品种、过时品种和当前推广的主栽品种。外地种质资源：引自外地区或国外的品种或材料野生植物资源：栽培植物的近缘野生种和有潜在利用价值的植物野生种人工创造的种质资源植物育种技术：种质资源一）本地种质资源•(一)地方品种指那些没有经过现代育种手段改进的，在局部地区内栽培的品种。因为优良新品种的大面积推广而被逐渐淘汰。•虽然这些种质在某些方面有明显缺点，但往往具有某些罕见的特性，地方品种的收集和保存是种质资源征集的重要内容之一。植物育种技术：种质资源本地种质资源•(二)本地主栽品种是指那些经过现代育种手段育成，在当地大面积栽培的优良品种，包括本地育成的，也可能是从外地(国)引种成功的。•它们具有良好的经济性状和适应性，是育种的基本材料。植物育种技术：种质资源本地种质资源•(三)过时品种曾经是生产上的主栽品种，由于农业生产条件的改善，种植制度的变化，病虫害流行，以及人们对产量、品质要求的日益提高，而逐渐被其他品种所代替。•这些品种的综合性状不如当前主栽品种，但它们仍是选择改良的好材料。植物育种技术：种质资源二）外来种质资源•外地种质资源是指从其他国家或地区引进的品种或类型。•这些种质反映了各自原产地的自然和栽培特点，具有不同的生物学、经济学和遗传性状，其中某些性状是本地种质资源所不具有的，特别是来自起源中心的材料，集中反映了遗传的多样性，是改良本地品种的重要材料。植物育种技术：种质资源三）野生植物资源•野生种质资源主要指各种作物的近缘野生种和有价值的野生植物。•它们是在特定的自然条件下，经过长期的自然选择而形成的，往往具有一般栽培种所缺少的某些重要性状，如顽强的抗逆性，对不良条件的高度适应性，独特的品质等，是培育新品种的宝贵材料。植物育种技术：种质资源四）人工创造的种质资源•包括人工诱变而产生的突变体、远缘杂交创造的新类型、育种过程中的中间材料、基因工程创造的新种质等。•这些材料是培育新品种和进行有关理论研究的重要遗传资源。植物育种技术：种质资源第四节、种质资源的搜集一、广泛搜集种质资源的必要性和迫切性新的育种目标必须以更丰富的种质资源为基础社会和经济发展，需要不断开发利用新的植物类型许多宝贵资源大量流失，亟待发掘保护拓宽现代品种的遗传基础，需要丰富的种质资源植物育种技术：种质资源二、搜集种质资源的方法•搜集种质资源概括起来主要有野外考察搜集、种质资源机构或育种单位间引进交换和群众性征集等方法。植物育种技术：种质资源•一是国家级。中国农业科学院成立作物品种资源研究所，主要承担全国重要种质资源的搜集、保存工作以及与外国交换和大规模的考察搜集工作。•到2001年，中国农业科学院国家种质库保存的主要作物种质，记录总数为333505份，隶属于35科、192属、512种，保存数量跃居世界第一位，其中水稻6783l份，小麦40947份，大豆25034份，玉米16939份，大麦18132份，高梁16868份，棉花6768份，油菜5875份。植物育种技术：种质资源种质资源的搜集•二是省级。目前我国一些省级农业科学院(或研究所)也建立了品种资源机构。主要负责对本地区种质资源的搜集与保存工作，同时也负责向国家资源机构提供本地区重要的资源材料。植物育种技术：种质资源种质资源的搜集•三是育种机构。主要根据本单位担负的育种任务和目标，搜集与本课题有关的种质资源。工作的重点常常是随不同时期的研究任务而变化，资源保存时间一般也较短。•一方面根据研究任务，向国家或省一级的资源机构查询与征集必要的种质材料，另一方面有责任将本单位搜集到的具有特殊性状的种质资源植物育种技术：种质资源种质资源搜集常用的方法•是有目的有计划地组织国内外的考察搜集。考察搜集应注意选择植物本身表现不同的地方、地理生态环境不同的地方、农业技术条件不同的地方、社会条件有差异的地方，以便尽可能全面地搜集到各种变异类型和客观存在的遗传多样性。植物育种技术：种质资源资源材料的主要记载项目•包括编号、种类、品种、征集地点、原产地、品种来历、征集地点的自然条件、海拔高度、纬度、温度(年平均温度、月平均温度、最高温度、最低温度)、雨量(年雨量、各月分布)、无霜期(始期、终霜期)、土壤、地势、征集点的栽培特点，品种主要的生物学特性和经济特性(植株性状、适应性、抗逆性、产量、品质、成熟期、贮藏性、适宜用途等)，主要优缺点，群众评价和发展利用意见。植物育种技术：种质资源第五节种质资源的保存•种植保存：为了保持种质资源的种子或无性繁殖器官的生活力，并不断补充其数量，种质材料必须每隔一定时间播种一次，即称种植保存•贮藏保存•离体保存：实在适宜条件下，用离体的分生组织、花粉、休眠枝条等保存种质资源。•基因文库保存：利用DNA重组技术，将种质材料的总DNA或染色体所有片断随机连接到载体上，然后转移到寄主细胞中，通过细胞增殖，构成各个DNA片断的克隆系。•利用保存植物育种技术：种质资源1、种植保存•为了保持种质资源的种子或无性繁殖器官的生活力，并不断补充其数量，种质材料必须每隔一定时间播种一次，即称种植保存。种植保存一般可分为就地保存和迁地保存。植物育种技术：种质资源1）就地保存•就地保存是种质资源在原来所处的生态环境中，不经迁移，采取措施加以保护，如划定自然保护区、国家公园、人工圈保护稀有的良种单株及历史上遗留下来的古树名木。•稀有种、濒危种的保护一般也应用此法。自然保