第一章 种质资源

主要内容 种质资源的作用与现状 种质资源的类型与特点 园艺植物的起源与进化 种质资源的收集与保存

种质资源的定义 种质（germplasm）：指决定生物性状遗传（种性），并将其遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质，也称为基因

种质资源（germplasm resource） 具有种质并能繁殖的生物体的统称。或遗传资源或基因资源。 种质库（germplasm pool） ：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。

种质资源包括：栽培种、野生种及近缘种，人工创造的种质材料。 蕴藏种质的主要材料是： 植株 、种子，根、茎、叶、芽等无性繁殖器官和营养器官，及愈伤组织、分生组织、花粉、合子、细胞、原生质体、以及染色体和核酸片段等。

1.1 种质资源的作用与现状 1.1.1 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。 1.1 种质资源的作用与现状 1.1.1 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。

实例： 一个基因或者一个物种可以影响一个国家的有关的经济发展；一个优良的生态群落的建立可以改善一个地区的环境。 野生稻雄性败育基因 矮杆基因（绿色革命） 野生马铃薯抗晚疫病基因

提供各种工业原料、医药品，在娱乐、旅游业中也起着重要作用。 拥有种质资源的数量和质量，以及对其研究的程度是决定育种效果的重要条件，也是衡量一个国家或研究单位育种水平的重要标志。

生态系统多样性

生态系统多样性

1.1.2 种质资源的现状与存在问题 1.1.2.1发展理念的误区造成种质资源的遗传侵蚀 1.1.2 种质资源的现状与存在问题 1.1.2.1发展理念的误区造成种质资源的遗传侵蚀 人类对品种良种化和遗传一致性的要求，使传统的品种被改良品种所取代，并使之加速灭绝。减少了种质资源遗传多样性。 更大的一致性倾向或遗传单一性增加了主要作物对流行性病虫害潜在的遗传脆弱性。

生物多样性保育的紧迫性 地质史上已发生过5次自然大灭绝 (Wilson,1989)原因： 地质变化和大灾变； 有花植物中约有5％~10％的物种处于 受威胁或濒危之中（陈心启等,1998） 1个物种灭绝可能影响到几十个物种 的生存。

1.1.2.2人类活动及现代科技的发展 对种质资源的影响 人类对资源的需求日趋增长，逐渐造成生态环境的破坏和生物资源流失。 大量砍伐和焚烧森林，过度放牧，使大量野生动物、植物失去栖生、繁衍的场所。

城市、工矿的发展占用了大量的绿地，使土壤、水源和大气的污染。植被的破坏加剧了生态环境的恶化，反过来又导致了生物资源的进一步流失，形成了恶性循环。 现代科技的迅猛发展产生了某些负面的影响。农业机械的广泛应用，使不适应现代机械要求的品种有逐步消失的危险;化学肥料和农药的大规模使用，造成大量种质资源减少,用飞机喷撒农药，使野生资源也受到损失;生物工程的安全性等。 B

1.2 种质资源的类型和特点 种质资源的类别： 按其来源分类 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

1.2 种质资源的类型和特点 种质资源的类别： 按其来源分类 亲缘关系分类 植物学分类：科、属、种

1.2 种质资源的类型和特点 种质资源的类别： 按其来源分类 亲缘关系分类 1.2 种质资源的类型和特点 种质资源的类别： 按其来源分类 亲缘关系分类 育种实用性分类 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。

1.2 种质资源的类型和特点 种质资源的类别： 按其来源分类 亲缘关系分类 育种实用性分类 种质资源的类型及性质来分类 1.2 种质资源的类型和特点 种质资源的类别： 按其来源分类 亲缘关系分类 育种实用性分类 种质资源的类型及性质来分类 地方品种、主栽品种、原始栽培类型、野生近缘种和育种材料

1.2.1 地方品种 没有经过现代育种技术改良的, 在局部地区内栽培的品种，或古老的农家品种。 1.2.1 地方品种 没有经过现代育种技术改良的, 在局部地区内栽培的品种，或古老的农家品种。 是长期自然选择和人工选择的结果，对当地环境有良好的适应性：特定的适应性、抗逆性强、适合当地消费习惯和栽培习惯。 是最重要的，具极大遗传价值和育种潜力的种质资源。

有些材料虽有明显缺点，但往往具有某些罕见的特性，以及具备一些在目前看来虽然并不重要的特殊经济价值 往往因优良新品种的推广而被淘汰（特别是过时的或极为零星分散的品种）

1.2.2 主栽品种 经由现代育种技术改良过的品种，或称改良品种。 遗传多样性较地方品种单一，即基因库较狭窄。 1.2.2 主栽品种 经由现代育种技术改良过的品种，或称改良品种。 遗传多样性较地方品种单一，即基因库较狭窄。 适应当前新的消费习惯和生产方式。 具有较好的丰产性和较广的适应性及抗逆性。但外地或外国引入的品种对本国（地）的特殊气候条件的适应性差于本国（地）的主栽品种 它们是育种的基本材料。

1.2.3 原始栽培类型 具有原始农业性状的类型。是现代栽培作物的原始种或参与种，是经数千年的发展而产生的。 1.2.3 原始栽培类型 具有原始农业性状的类型。是现代栽培作物的原始种或参与种，是经数千年的发展而产生的。 不少原始栽培类型已经绝灭。现今往往要在人们不容易到达的地区才能搜集到。 基因库丰富，对本地区的气候条件适应性更强。 是难得的育种材料。

1.2.4 野生种及近缘种 野生种是生物进化长期自然选择的的结果 1.2.4 野生种及近缘种 野生种是生物进化长期自然选择的的结果 栽培作物近缘种是介于栽培和野生类型之间的不同程度的过渡类型是先人人工选择的成果。 具备生物多样性,常带有作物所缺少的某些抗逆基因，在育种上往往作为抗源资源加以利用。

在生产上有些野生近缘种也作为嫁接砧木加以利用。 由于人类对生态环境的不断干扰和破坏，很多野生近缘种已从开垦地上退走，有些种已濒于灭绝。 它的生物科学及植物育种的源泉。

1.2.5 人工育种材料 各种育种途径的中间材料。如这种材料可以是杂种后代、物理化学诱变育成的突变体，人工诱变的多倍体、体细胞融合材料、远缘杂交材料、转基因材料等等，有人称之为育种中间材料。 虽然它们具有某些缺点，而不能成为新的品种，但因具有一些明显的优良性状，仍不失为一种优良的亲本或种质资源。 这类材料，因育种工作的不断发展会日益增加，这样会大大丰富种质资源的遗传多样性。 B

1．3 作物的起源和进化 远古时期的地理隔离 野生植物就地驯化 变种和品种 全世界形成了不同的作物起源中心 社会发展商业、旅游及战争 1．3 作物的起源和进化 远古时期的地理隔离 野生植物就地驯化 变种和品种 全世界形成了不同的作物起源中心 社会发展商业、旅游及战争 各起源中心作物向着中心以外传播 逐渐演化成现今世界园艺作物分布的现状 野生植物 人类采集移栽 选择杂交和培育 栽培品种

1.3.1 瓦维洛夫（Н.И.ВавиЛов）的作物起源中心学说（theory of origin center of crops）

瓦维洛夫的起源中心学说 1920~1940年间，苏联瓦维洛夫考察队跨亚、欧、非、美洲60多个国家，180次，搜集了25万余份植物材料 于1935年发表了《育种的理论基础》一书，提出栽培植物起源中心学说，并首次绘制了栽培植物起源中心图（图1-1）

1.3.1.1 作物起源中心的主要内容 提出主要世界作物八大起源中心（center of origin of crops） ，及其地理分布和植物种类和特点。 作物起源中心有两个主要特征 即基因的多样性和显性基因的频率较高，又名为基因中心或变异多样化中心

1.3.1.1 作物起源中心的主要内容 最初始的起源地称为初生起源中心（primary origin center）往往是作物显性性状和最大遗传多样性的聚集地区。 作物由初生起源中心地向外扩散到一定范围时，在边缘地又会因作物本身的自交和自然隔离而形成新的隐性基因控制的多样化地区，即为次生起源中心（secondary origin center） 。常常具有可利用价值的性状，如种子、果实增大等。

在一定的生态环境中，在相近植物的遗传变异性中出现平行现象。即同源平行变异律（law of parallel variation）。同源平行变异律在作物选育和引种中有重要的指导意义。

1.3.1.1 作物起源中心的主要内容 总结： 提出主要世界作物八大起源中心 作物起源中心有两个主要特征 1.3.1.1 作物起源中心的主要内容 总结： 提出主要世界作物八大起源中心 作物起源中心有两个主要特征 起源中心分为初生起源中心次生起源中心 同源平行变异律

1.3.1.2 世界8个作物起源中心 （1）中国起源中心 包括中国中、西部山岳及毗邻低地。 1.3.1.2 世界8个作物起源中心 （1）中国起源中心 包括中国中、西部山岳及毗邻低地。 主要起源的园艺作物如：桃、杏、梅、樱桃、山楂、枣、银杏、柿、榛、甜橙、香橙、枇杷、龙眼、荔枝、柚、不结球白菜、大白菜、葱、莴笋、丝瓜、茼蒿、牡丹、芍药、菊花等。

（2）印度起源中心 包括缅甸和阿萨姆（印度东部的省）。 主要起源的园艺作物如：芒果、桔、柠檬、枸橼、椰子、茄子、苦瓜、葫芦、丝瓜、蛇瓜、虎尾兰等。 （2a）印度一马来亚起源中心（印度起源中心的补充） 包括马亚群岛，一些大岛屿如爪哇、婆罗州、苏门答腊以及菲律宾和印度支那。 主要起源的园艺作物如：穗桔、棕榈槟榔、面包树、柚、依兰、硕竹、豆蔻等。

（3）中亚起源中心 包括印度西北部、克什米尔、阿富汗、塔吉克和乌兹别克。 主要起源的园艺作物如：胡萝卜、洋葱、大蒜、菠菜、杏、梨、扁桃、枣、葡萄、胡桃、阿月浑子等 （4）前亚起源中心 包括小亚细亚、伊朗、外高加索。 主要起源的园艺作物如：无花果、石榴、葡萄、苹果、柿、梨、胡桃、扁桃、欧洲甜樱桃、欧榛、莴苣、韭葱、甜菜、南瓜、胡萝卜、甘蓝、香芹菜、月桂、罂粟、番红花等。

（5）地中海起源中心 包括地中海沿岸地区。 主要起源的园艺作物如：油橄榄、甘蓝、芹菜、茴香、大蒜、洋葱、萝卜、黑芥、白芥、石刁柏、月桂、大马士革蔷薇、鸢尾等。 （6）埃塞俄比亚起源中心 包括埃塞俄比亚和厄立特里亚山区。 主要起源的园艺作物如：埃塞俄比亚芭蕉、咖啡、油棕、西瓜、豇豆、芫荽、秋葵等。

（7）墨西哥—中美起源中心 包括墨西哥—中美所属地区。 主要起源的园艺作物如：木瓜、番石榴、番茄、辣椒、菜豆、南瓜、仙人掌、龙舌兰、虎皮兰等。 （8）南美起源中心 包括秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚。 主要起源的园艺作物如：西番莲、番荔枝、番石榴、马铃薯、番茄、辣椒、南瓜等。

（8a）智利亚中心 主要起源的园艺作物如：马铃薯、草莓等。 （8b）巴西—巴拉圭亚中心 主要起源的园艺作物如：番樱桃、风梨、西番莲等

B 表1-1 原产于中国的主要园艺作物 种类 国内栽培历史年） 桃 >1300 大白菜 >1400 芋（4） >2400 表1-1 原产于中国的主要园艺作物 种类 国内栽培历史年） 桃 >1300 大白菜 >1400 芋（4） >2400 白兰花 >1000 杏 >2600 叶芥 薹菜 >1500 菊花 >3000 中国李 大葱 芥蓝 >800 月季 >2000 白梨 茭白 >2100 根芥 >400 桂花 >1800 砂梨 菱 蕹菜 >1600 翠菊 山楂 莲藕 >2500 慈姑 百合 柿 萝卜 >2200 萱草 腊梅 枣 >2300 姜 中国兰花 芍药 >4000 板栗 茎芥 梅花 山茶 猕猴桃 >1200 毛豆 >5000 牡丹 丁香 荔枝 冬瓜 杜鹃 水仙 枇杷 >1700 苘蒿 >900 玉簪 不结球白菜 荸荠 凤仙花 B

1.4 种质资源的搜集与保存 国务院办公厅于2004年25号文发布“关于加强生物物种资源保护和管理的通知” 1.4 种质资源的搜集与保存 国务院办公厅于2004年25号文发布“关于加强生物物种资源保护和管理的通知” 要求各地区、各有关部门充分认识生物物种资源保护和管理的重要性和紧迫性，开展生物物种资源调查，做好生物物种资源编目工作，制定生物物种资源保护与利用规划，加强生物物种资源保护基础能力建设、管理制度建设和科学研究等。 2004年，江苏省政府办公厅根据《国办通知》，颁布了《省政府办公厅关于加强生物物种资源保护和管理工作的通知》。

1.4 种质资源的搜集与保存 1.4.1 种质资源的调查 1.4.1.1 种质资源调查的目的和意义 1.4 种质资源的搜集与保存 1.4.1 种质资源的调查 1.4.1.1 种质资源调查的目的和意义 摸清当地的作物资源，可以直接或间接地应用于生产。 为作物发展规划或品种区域化提供资料。 编写园艺作物志，或整理成文献。为资源的搜集、保存和研究利用提供了信息。

1.4.2 种质资源搜集的方法 （1）当地种质资源的搜集 1.4.2 种质资源搜集的方法 （1）当地种质资源的搜集 主要是当地的优良品种或品系，不用鉴定或生态适应等问题，只要采用适当的材料就地保存即可。

1.4.2.2 种质资源搜集的方法 （1）当地种质资源的搜集 （2）野生种质资源的搜集 1.4.2.2 种质资源搜集的方法 （1）当地种质资源的搜集 （2）野生种质资源的搜集 必须搜集本属内每个种的野生植物，获取属内全部的有利基因 。 搜集区域应注重种类丰富的遗传多样性中心和经常出现某些特异性状的地区。 搜集时间以花期或果实成熟期为宜，有利于材料开花结果习性，果实经济性状等性状的鉴定。 搜集这类种质时应注意某些特定性状，特别是经济性状和抗性。特别是在恶劣的气候条件下依然生存的植株。

1.4.2.2 种质资源搜集的方法 （1）当地种质资源的搜集 （2）野生种质资源的搜集 （3）外地种质资源的搜集 1.4.2.2 种质资源搜集的方法 （1）当地种质资源的搜集 （2）野生种质资源的搜集 （3）外地种质资源的搜集 是指从国内外其它地区引入种质资源，简单引种或驯化引种。 搜集时一定要严格遵守检疫和编号登记制度。

1.4.3 种质资源的保存 是指利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源。防止资源流失，便于研究利用。 保存的种质资源主要包括以下几个方面： 1.4.3 种质资源的保存 是指利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源。防止资源流失，便于研究利用。 保存的种质资源主要包括以下几个方面： （1）主栽品种、地方品种、过时品种、原始栽培类型、野生近缘种、育种材料等。 （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）尚未很好改良利用，但具有潜在利用价值的种质。

种质资源保存的方式 （1）就地保存 指在植物生长所处的自然环境中采取措施，来保护和保存种质资源。建立自然保护区、人为圈护古树和名花。 可可西里自然保护区 贵州茂兰自然保护区 自然保护区

建立诸如园艺种质资源圃、品种园、植物观赏园、原始材料圃。 主要适用于无性繁殖园艺植物的保存。 （2）迁地保存（种植保存、资源圃保存） 指将园艺植物由原产地或次生地整株迁离，移栽在资源圃等圃中加以保存。 建立诸如园艺种质资源圃、品种园、植物观赏园、原始材料圃。 主要适用于无性繁殖园艺植物的保存。 广东省农业科学院果树研究所资源圃目前收集保存国内外香蕉种质215份， 还收集了国内外柑桔、龙眼、番石榴、木瓜、芒果、西番莲、杨桃、菠萝、树菠萝、枇杷、黄皮等优良果树种质资源，其中柑桔种质资源共有30份，龙眼50份、枇杷32份，芒果46份，菠萝29个品种（品系），橄榄31份，板栗18份，柿18份，其他49份，共23个树种，303份种质资源。

建立植物种子库保存种子，这是目前以种子为繁殖材料的植物应用最普通的资源保存方法。 （3）种子保存 建立植物种子库保存种子，这是目前以种子为繁殖材料的植物应用最普通的资源保存方法。 正常性种子（orthodox） 种子含水量干燥到5％或更低，但不影响其寿命，这类种子为正常性种子。一般的粮食、蔬菜和花卉种子都是正常性种子。 顽拗性（recalitrant）种子 顽拗性种子大多是产于热带、亚热带植物及水生植物的种子，如：枇杷、荔枝、芒果、鳄梨、菠萝蜜、番樱桃、茭白等的种子在干燥过程中往往发生脱水损害，其含水量降低到12~31％之间时，就会迅速降低活力，甚至全部死亡。

保存种子的种质库的类型 短期库 任务是临时贮存应用材料，并分发种子供研究、鉴定、利用，库温10~20℃，相对湿度45~60％，种子存入纸袋或布袋，一般可存放5年左右。

保存种子的种质库的类型 短期库 中期库 任务是繁殖更新，对种质进行描述鉴定、记录存档，向育种家提供种子，库温0~10℃，相对湿度60％以下，种子含水量8％左右，种子存入防潮布袋，硅胶的聚乙烯瓶或螺旋口铁罐，要求安全贮存10~20年；

保存种子的种质库的类型 短期库 中期库 长期库 是中期库的后盾，防备中期库种质丢失，一般不分发种子；为确保遗传完整性，只有在必要时才进行繁殖更新，库温在-10℃，-18℃或-20℃，相对湿度50％以下，种子含水量5％~8％，种子存入盒口密封的种子盒内，每5~10年检测种子发芽力，要求能安全贮存种子50~100年。 国家种质库

离体条件下，保存植物的细胞、组织或器官等方式保存种质资源。 （4）离体保存 离体条件下，保存植物的细胞、组织或器官等方式保存种质资源。 最适合的植物：顽拗性植物、水生植物和无性繁殖植物的种质资源离体保存。

（5）基因文库保存 从植物中提取大分子量的DNA，用限制性内切酶将其切成许多DNA片段。然后再通过载体把该DNA片段转移到繁殖速度快的大肠杆菌中去，通过大肠杆菌的无性繁殖，产生大量的、生物体中的单拷贝基因。 不仅可以长期保存该物种的遗传资源，而且还可以通过反复的培养繁殖、筛选，来获得各种基因。 B

推 荐 读 物 1．ВаВИЛНВ НИ，董玉琛译．主要栽培植物的世界起源中心．北京：农业出版社，1952 2．韩振海．落叶果树种质资源学．北京：中国农业出版社，1995 3．贾敬贤．果树种质资源目录．北京：农业出版社，1993 4．景士西．园艺植物育种学总论．北京：中国农业出版社，2000 5．刘后利．作物育种研究与进展．北京：农业出版社，1993 6．潘家驹．作物育种学总论．北京：中国农业出版社，1994 7．蒲富慎．果树种质资源描述符—记载项目和评价标准．北京：农业出版社，1993 8．沈德绪．果树育种学．北京：中国农业出版社，1998 9．颜启传，黄亚军．农作物品种鉴定手册．北京：中国农业出版社，1996 10．张德慈．植物遗传资源．北京：农业科技出版社，1988 11．中国农业科学院作物品种资源研究所编．作物品种资源研究方法．北京：农业出版社，1985 12．周长久．蔬菜种质资源概论．北京：北京农业大学出版社，1995