第3章 种质资源 第1节 种质资源的重要性 第2节 作物起源中心学说及其发展 第3节 种质资源的研究与利用

第3章 种质资源 一.种质资源的含义 种质资源(germplasm resources):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。 品种资源, 遗传资源(genetic resources), 基因资源( gene resources) 种质资源的范畴：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、人工创制的各种生物类型、无性繁殖器官、单个细胞、单个染色体、单个基因、甚至DNA片段等。

第3章 种质资源

第3章 种质资源 狭义上：指用于选育新品种的材料，也称育种的原始材料 。

第一节 种质资源工作的重要性 第 3章 种质资源 野生种 早期驯化种 现代品种 图2-1 不同类型品种基因的等位性变异

第一节 种质资源工作的重要性 作物育种的核心: 将现存的各种有利基因进行新的重组。 野生种 多 样 化 原始作物 地方品种 新品种 野生种 第一节 种质资源工作的重要性 第 2章 种质资源 野生种 多 样 化 原始作物 地方品种 新品种 野生种 多 样 化 原始作物 地方品种 新品种 野生种 多 样 化 原始作物 地方品种 新品种 作物育种的核心: 将现存的各种有利基因进行新的重组。

第一节 种质资源工作的重要性 二、种质资源工作的重要性 (一) 种质资源是育种工作的物质基础 第一节 种质资源工作的重要性 第 2章 种质资源 二、种质资源工作的重要性 (一) 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)稀有特异种质对育种成效具有决定性作用 第一节 种质资源工作的重要性 第 3章 种质资源 (二)稀有特异种质对育种成效具有决定性作用 1、水稻籼稻矮源“低脚乌尖”(36个国家，370个品种,70%矮杆）与小麦矮源“农林10号”对“绿色革命”的贡献。 2、抗根结线虫的北京小黑豆与美国的大豆生产。 3、玉米高赖氨酸突变体Opaque-2与玉米营养品质的改良。 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 (三) 新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源 (四) 种质资源是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 3章 种质资源 (三) 新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源 (四) 种质资源是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 (五) 种质资源是有生命的财富，亟待保护 第一节 种质资源工作的重要性 第 3章 种质资源 (五) 种质资源是有生命的财富，亟待保护 据估计: 400年前，3年消失一个物种；20世纪以来，8个月消失一个物种。

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 第 3章 种质资源 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 作物起源中心：凡遗传类型有很大的多样性且比较集中、具有地区特有变种性状和近亲野生(栽培)类型的地区。 1.基因中心或变异多样性中心 （Center of diversity） 主要特征： （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 2.最初始的起源地称为原生起源中心（初生中心） （primary origin center） (1)、有野生祖先 第 3章 种质资源 第二节 作物起源中心学说 2.最初始的起源地称为原生起源中心（初生中心） （primary origin center） (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

第二节 作物起源中心学说 第 3章 种质资源 3.“遗传变异性的同源系列规律” 4.根据驯化的来源，将作物分为原生作物和次生作物

第 3章 种质资源 第二节 作物起源中心学说 二、瓦维洛夫的作物起源中心 5 1 4 3 7 6 2 8 8B 8A

第 3章 种质资源 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 3章 种质资源 2. 印度起源中心 主要起源作物有水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘蔗、芝麻、红麻等。

第 3章 种质资源 2A. 印度—马来西亚补充区 主要起源作物有薏苡、香蕉等。

第 3章 种质资源 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 3章 种质资源 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 3章 种质资源 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。

6. 埃塞俄比亚起源中心 第 3章 种质资源 小麦、大麦的变种类型极其多样。

7. 南美和中美洲起源中心 第 3章 种质资源 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。

8. 南美（秘鲁—厄瓜多尔—玻利维亚）中心 第 3章 种质资源 许多块茎作物，包括马铃薯的特有栽培种都起源于此地。

8A. 智利中心 第 3章 种质资源 重要的种有木薯、花生和凤梨

8B. 巴西—巴拉圭中心 第 3章 种质资源 主要有花生、可可、橡胶树等特有种

第 3章 种质资源 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

1.中心和非中心体系（center and non-center system） J.R.Harlan(1951)有关作物起源的观点 第 3章 种质资源 1.中心和非中心体系（center and non-center system） 中心 A1 近东 B1 中国 C1 中美 非中心 A2 非 洲 B2 东南亚 C2 南 美

J.R.Harlan(1951)有关作物起源的观点 2.地理学连续统一体学说（geographical continual ） 第 3章 种质资源 J.R.Harlan(1951)有关作物起源的观点 2.地理学连续统一体学说（geographical continual ） 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。 依据：作物随人类迁移而迁移，在移动中进化。不存在具有突出进化活力的8个或12个地区，东西两半球都是发展农业的一个地理学连续统一体。

3.大基因中心（megaene Center） 第 3章 种质资源 齐文（Zeven）和茹考夫斯基 3.大基因中心（megaene Center） 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 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 一、种质资源的类别及特点 (一）按育种实用价值分类

第三节 种质资源的研究与利用 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。 第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 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 第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 2. 主栽品种 大豆-冀黄105 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

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。 第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 3. 原始栽培类型 西藏半野生小麦 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

第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 4. 野生近缘种 西藏半野生小麦 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)

第 3章 种质资源 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 （二）按亲缘关系分类 Harlan 和Dewet（1971）建议把基因库分为三类： 第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 （二）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（gene pool-1）：杂种可育、染色体配对良好（种内各种材料） 2. 次级基因库（gene pool-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（gene pool-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 第 3章 种质资源 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3节 种质资源的研究与利用 2.征集 （二）收集种质资源的方法 3.交换 第 3章 种质资源 2.征集 3.交换 4.转引 第3节 种质资源的研究与利用 （二）收集种质资源的方法 1. 考察收集：指到野外实地考察收集；多用于收集野生近缘种、原始栽培类型与地方品种。

第三节 种质资源的研究与利用 （三）收集材料的整理 将样本对照现场记录，进行初步整理、归类； 确定材料所属的植物分类学地位和生态类型。 第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 （三）收集材料的整理 将样本对照现场记录，进行初步整理、归类； 确定材料所属的植物分类学地位和生态类型。

第三节 种质资源的研究与利用 （四）种质资源的保存 ②中期库： 4℃,湿度45％, 25年 ③长期库： -10℃, 湿度30％, 75年 第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 （四）种质资源的保存 要求：生活力(发芽率 > 50%); 保持原有的遗传变异性。 干燥器保存： 3~5 年, 发芽率85% 。 1.贮藏保存 ①短期库：20℃,湿度45％， 2~5年 ②中期库： 4℃,湿度45％, 25年 ③长期库： -10℃, 湿度30％, 75年

第3节 种质资源的研究与利用 A B C D 第 2章 种质资源 第 2章 种质资源 第3节 种质资源的研究与利用 图2-4 A.中国农科院1号种质库；B.国际水稻所；C.日本长期种质库；D.美国国家长期种质库 A B C D

北京

第三节 种质资源的研究与利用 2. 种植保存 l-5年播种一次,繁殖种子,保存活力。 3. 离体保存 试管保存组织或细胞培养物。 第 3章 种质资源 第三节 种质资源的研究与利用 2. 种植保存 l-5年播种一次,繁殖种子,保存活力。 3. 离体保存　试管保存组织或细胞培养物。 培养物的超低温（-196℃）长期保存法 ： 　　细胞代谢不活动，防止、延缓细胞的老化， 细胞分裂和DNA的合成停止，资源材料的 遗传稳定。

４.基因文库(gene library technology)技术 保存种质程序： 第 3章 种质资源 ４.基因文库(gene library technology)技术 保存种质程序： 提取DNA→目的DNA片段→克隆化→大肠杆菌→大量繁殖→产生大量的生物体中的单拷贝基因。

第3节 种质资源的研究与利用 三. 种质资源的研究与利用 研究内容: 性状、特性鉴定与评价及细胞学鉴定等。 第 3章 种质资源 第3节 种质资源的研究与利用 三. 种质资源的研究与利用 研究内容: 性状、特性鉴定与评价及细胞学鉴定等。 鉴定: 农艺性状,生理生化特性, 品质(营养价值、食用价值及其他实用价值)。 鉴定方法：直接鉴定(direct evaluation)和间接鉴定(indirect evaluation),自然鉴定和控制条件鉴定(诱发鉴定)，当地鉴定和异地鉴定。 根据目标性状的直接表现鉴定称之为直接鉴定。

第3节 种质资源的研究与利用 抗逆性和抗病虫害能力在自然鉴定与诱发鉴定同时，进行异地鉴定，以评价其对不同病虫生物型及不同生态条件的反应。 第 2章 种质资源 第3节 种质资源的研究与利用 抗逆性和抗病虫害能力在自然鉴定与诱发鉴定同时，进行异地鉴定，以评价其对不同病虫生物型及不同生态条件的反应。 具有优异性状的种质材料鉴定：①目标性状的遗传特点 ；②用已有种质资源通过杂交、诱变及其他手段创造新的种质资源 (矮孟牛等)。 将储备的具有形形色色基因资源的各种材料称之为基因库或基因银行(gene pool，gene bank) 。

第3节 种质资源的研究与利用 拓展基因库：保存种质资源的种子库、繁殖圃可称为种质库、基因贮存库或基因库。 第 2章 种质资源 第3节 种质资源的研究与利用 拓展基因库：保存种质资源的种子库、繁殖圃可称为种质库、基因贮存库或基因库。 常用的方式：利用雄性不育系、聚合杂交、不去雄的综合杂交以及理化诱变等。 例如，我国利用雄性不育系、聚合杂交等手段，建立了小麦、水稻、玉米、油菜、大麦等作物的基因库。

第3章 种质资源 作物起源中心学说的内容, 种质资源地重要性,种质资源的类别与特点，种质资源的工作内容。 第3章 种质资源 重点与难点 作物起源中心学说的内容, 种质资源地重要性,种质资源的类别与特点，种质资源的工作内容。 思考题 1.名词解释：品种资源 ,起源中心,初生中心,次生中心,原生作物,次生作物,基因银行,初级基因库,三级基因库,次级基因库,野生植物资源 ,人工创造的品种资源 ,外地品种资源。 2.不同来源的品种资源各有什么特点，如何利用？

第 3章 种质资源 3.不同来源的品种资源各有什么特点，如何利用？ 4. 种质资源在作物育种中作用有哪些？ 第 3章 种质资源 3.不同来源的品种资源各有什么特点，如何利用？ 4. 种质资源在作物育种中作用有哪些？ 5. Vavilov起源中心学说在作物育种中有何作用? 6. 初生中心与次生中心如何划分? 7. 试述作物种质资源研究的主要工作内容与鉴定方法? 8. 建拓作物基因库有何意义？如何建拓作物基因库? 9.发掘、收集、保存种质资源的必要性与意义何在?