第三章 种质资源

第三章 种质资源 第一节 种质资源工作的重要性 第二节 作物起源中心学说 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 第三章 种质资源 第一节 种质资源工作的重要性 第二节 作物起源中心学说 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）

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。

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。 当作物由此扩散到一定范围时，在边缘地点又会因作物本身的自交和自然隔离而形成由新的隐性基因控制的多样化地区，即次生起源中心或次生基因中心。 2.最初始的起源地为原生起源中心。

引出 显性基因变异 隐性基因变异 选择 原生起源中心 二级起源中心 （次生起源中心） 瓦维洛夫的作物起源中心学说 在起源中心积累着显性基因造成的变异，而有些作物从起源中心引出后， 由于环境变化和人类偏爱的选择，会出现许多隐性基因控制的性状，这样， 就形成了二级起源中心（次生起源中心）。最初始的起源地称为原生起源中心。 （次生起源中心）

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

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。 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。 如地中海地区的禾本科及豆科作物均无例外地表现为植株茂盛、穗大粒大、子色淡、高产抗病； 而中国的作物则发育期短、株矮、穗粒小、后期灌浆快、多为无芒或勾芒（指麦类） 一类是人类有目的驯化的植物，如小麦、大麦、玉米、棉等，名为原生作物；另一类是与原生作物伴生的杂草，当其被传播到不适宜于原生作物而适宜于自身生长的环境且具有一定的利用价值时，就被人类分离而成为栽培的主体，这类作物名为次生作物。如燕麦和黑麦在中亚和西亚本是混生在小麦、大麦田内的杂草，到更北的地方种植时由于耐寒性强于小麦和大麦，就被分离出来成为次生作物。

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、 瓦维洛夫的作物起源中心学说 作物起源的八大中心： 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

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。 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。

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。 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

2.齐文和茹考夫斯基对起源中心学说的发展 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

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

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。 （一）本地种质资源 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。 2.利用价值 ① 经过品种评选，直接用于生产。 ② 作为杂交亲本 ③ 利用选择育种，培育新品种。

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： 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 ①能反映各自原产地区的自然条件和生产特点，适应各种不同的环境条件， 具有多种多样的生物学、经济学特征特性。特别是来自起源中心的材料， 具有遗传多样性。 2.利用价值 是改良本地品种的重要材料。 ①直接利用。 ②作为杂交亲本。 ③作为选择育种的基础材料。

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 （三）野生种质资源 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。 如：对不良条件具有顽强的抗性、有独特的品质、 具有培育雄性不育系所需要的种质。 2.利用价值： 是培育新品种的宝贵材料。 ① 通过杂交和生物技术，把它们的优异基 因转移到作物品种中来。 ② 通过杂交和生物技术，获得异源多倍体， 创造新物种。 ③ 引进雄性不育性，扩大杂种优势利用。 ④ 通过栽培驯化，发展成新的作物。

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 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。 2.利用价值： ①作为培育新品种的基础材料。 ②作为理论研究的珍贵材料。

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 直接考察收集：到野外实地考察收集 征集：通过通讯的方式向外地或外国有偿或无偿地索求需要的种质资源 交换：育种者彼此互通各自所需的种质资源 转引：通过第三者获取所需要的种质资源

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。

资源库 温度 湿度 种子贮藏在 短期库 10℃ 50% 纸袋中可保存5年。 中期库０～5℃ 40-50% 密闭容器内保存20年。 种质资源的保存 资源库 温度 湿度 种子贮藏在 短期库 10℃ 50% 纸袋中可保存5年。 中期库０～5℃ 40-50% 密闭容器内保存20年。 长期库 -10--15℃〈35% 真空包装中保存70年。

（3）试管保存(离体保存） 用试管保存植物的组织和细胞的培养物。 常用的培养物有：愈伤组织、悬浮细胞、幼芽生长点、花粉、花药、体细胞、原生质体、幼胚等。

利用试管保存的优点： ①所需空间小 ②可以解决常规方法不易保存的种质资源。 ③繁殖时不受季节限制，繁殖速度快。 ④培养物不带病虫害，便于种质交流。

（4）基因文库技术 从动、植物或微生物中提取DNA 需要某个基因时，“钩取”。 用限制性内切酶切成片段 无性繁殖，产生大量单拷贝基因 连接到载体 转移到大肠杆菌细胞

五.种质资源的鉴定与研究 种质资源鉴定和研究的主要内容有： ①特征、特性的观察与鉴定 ②性状遗传特点研究。

六.种质资源的利用 1.通过杂交、诱变及其它手段创造新种质 2.直接从中选择优良个体培育新品种 3.通过杂交、诱变等，从后代中选择优良 变异个体，培育成新品种

第四节 电子计算机在种质资源 管理中的应用 著名的种质资源数据库： ①芬兰、瑞典、挪威、冰岛、丹麦共同建立的北欧五国作物种质资源数据库 第四节 电子计算机在种质资源 管理中的应用 著名的种质资源数据库： ①芬兰、瑞典、挪威、冰岛、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 ③前联邦德国建立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 ⑦美国农业部的作物种质资源信息网络系统 ⑧中国国家作物种质资源数据库系统 ⑨菲律宾国际水稻所的国际水稻种质资源数据库

一.种质资源数据库的目标与功能 1.目标： 满足育种家和研究人员对种质资源信息需求。 2.功能： ①查询定向培育的有用基因 ②查找亲本 ③追踪品种系谱

二.种质资源数据库的建立 数据收集 数据分类和规范化处理 数据库管理系统设计

The end !

思考题 1.阐述种质资源工作的重要性。 2.瓦维洛夫作物起源中心学说的内容是什么？它对种质资源的搜集工作有何作用？ 3.种质资源有哪些类别？各有何特点？ 4.如何搜集、保存、研究、利用种质资源。