第二章种质资源课件

—华南农业大学农学院植物育种系植物育种学总论第二章 种质资源第一节 种质资源的意义

第二

节

作物起源中心学说

第三

节 种质资源的类别第四节 种质资源工作的内容一、概念二、 重

要性（一）种质资源是育种工作的物质基础（二）是不断发展新作物的主要来源（三）为避免品种遗传基础贫乏，必须利用更多

的基因资源（四）是生物学基础理论研究的重要材料（五）是有生命的财富，亟待保护（一）广义

（二）狭

义第一节 种质资源的意义概念：一切具有一定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型称为种质资源。也称

遗传资源（genetic

resources）基因资源（gene

resources）△种质资源（germplasm

resources）包括可用于育种、栽培或其它生物学研究的各种植物类型及品种。形式有：植株、种子、器官、组织、花粉、细胞、DNA片段。狭义上指：用于选育新品种的材料，也称育种的原始材料。（一）是育种工作的物质基础植物种质资源是在漫长的历史过程中，由自然演化和人工创造而形成的一种重要的自然资源。作物育种工作就是根据人类的意志对各种各样的品种资源以各种手段进行利用、加工和改造。因此，种质资源是人类利用植物的遗传变异选育新品种的主要材料来源，是开展育种工作的物质基础。二、重要性水稻的矮化育种与“低脚乌尖”、“矮脚南特” 等矮源;小麦的矮化育种与“农林10号”;杂种优势利用育种中雄性不育的资源：水稻的野败细胞质，油菜的Polima细胞质;抗性育种中的病虫害抗性资源等;高赖氨酸玉米Opeque-2，赖氨酸含量比普通玉米高70%。育种工作的成败很大程度上决定于发掘和掌握品种资源的数量和质量，以及对它们研究的广度和深度。例如：广泛搜集（收集）、保存和深入研究种质资源是现代育种工作的重要特点之一。现有的作物都是在不同的历史时期由野生植物驯化而来的。迄今人类利用的植物资源是很少的。地球上记载的30

万种植物，被人类利用的仅约3000种，即1%，而作为食用作物的仅

1500

种，即0.5%，可见发掘植物资源的潜力还很大。（二）是不断发展新作物的主要来源随着生产和科学技术的发展，人类将继续不断从野生植物资源中发展更多的新作物，以满足生产和生活日益增长的需要。例：甜叶菊、罗布麻、野苎麻、橡胶草、银胶菊甜叶菊（sweetening

chrysanthemum）学名Stevia

rebaudianum

Bertoni，属双子叶植物纲，菊科多年生草本植物。原产南美洲巴拉圭和巴西交界

的阿曼拜山脉，现已成为栽培作物。其甜度为蔗糖的

100倍，而热能几乎为零。少数优良品种的推广,以及育种单位和育种家在育种中选用遗传基础相同的一些基因资源，从而导致栽培品种的遗传基础同一化。将造成以下不良后果：抗逆性脆弱。有利重组的数量受到遗传基础狭窄的限制将使育种工作进展缓慢，甚至停滞不前。（三）为避免品种遗传基础贫乏，必须利用更多的基因资源不同的种质资源各具有不同的生理和遗传特性,以及不同的生态特点,对其进行深入研究,有助于阐明作物的起源、演变、分类、形态、生态、生理和遗传方面的问题。（四）是生物学基础理论研究的重要材料美国：1801-1850年 灭绝了4个植物种 1851-1999年灭绝了41个植物种1901-1950年灭绝了45个植物种据估计：400年前每3年消失一个物种，而20世纪以来，平均每8个月就消失一个物种。云南景洪：1964-1965年有21处野生稻群落，1978-1979年只剩7处了。（五）是有生命的财富，亟待保护15第二节 作物起源中心学说齐文和茹考夫斯对作物起源中心学说的发展哈伦对作物起源中心学说的发展瓦维洛夫作物起源中心学说作物起源中心学说

作物起源中心（center

of

origin

of

crops）有两个特征，即基因的多样性和显性基因的频率较高。又名基因中心或变异多样性中心。

最初始的起源地称为原生起源中心（primaryorigin

center）。当作物由原生起源中心地向外扩散到一定范围时，在边缘地点形成次生起源中心（secondary

origin

center）。一、瓦维洛夫的作物起源中心学说在一定的生态环境中，一年生草本作物间在遗传 性状上存在一种相似的平行现象。根据驯化的来源，作物分为两类：第一类是原生作物，如：小麦、大麦、玉米、棉花等。

第二类是次生作物，如：燕麦和黑麦。一、瓦维洛夫的作物起源中心学说12345678瓦维洛夫的作物起源中心8B8A1.

中国起源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。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2A.

印度—马来亚补充区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。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四倍体小麦的变异类型极其多样。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。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。8A.

智利亚中心重要的种有木薯、花生和凤梨8B.

巴西—巴拉圭亚中心主要有花生、可可、橡胶树等特有种齐文和茹考夫斯基对起源中心学说的发展齐文（1970）和茹考夫斯基（1975）在瓦维洛夫学说的基础上, 将8个起源中心所包括的地区范围扩大，又增加了4个起源中心，使之能包括所有已发现的作物基因种类，即有12个大基因中心1.中国—日本中心3.澳大利亚中心5.中亚细亚中心7.地中海中心9.欧洲—西伯利亚中心11.中美和墨西哥中心2.东南亚洲中心4.印度中心6.西亚细亚中心8.非洲中心10.南美中心12.北美中心Harlan

认为遗传多样化中心不一定是起源中心，起源中心不一定是多样性基因中心；有些物种的起源中心至今还无法确定，有的作物可能起源于几个不同的地区。他提出了作物起源的中心和非中心体系（centerand

no-centersystem)：Harlan的有关作物起源的观点农业分别独立地开始于三个地区,即近东、中国和中美洲，存在着有一个中心和一个非中心组成的体系；在一个非中心内，当农业传入后，土生的许多植物种才被栽培化，在非中心栽培化的一些主要作物可能在某些情况下传播到它的中心。三个中心和非中心为：Harlan的有关作物起源的观点中心 非中心A1

近东

A2

非洲B1

中国

B2

东南亚C1

中美

C2

南美Harlan的有关作物起源的观点地球上物种分布不均匀，到起源中心或多样性中心进行考察和收集，可以得到丰富的种质资源。第三节 种质资源的类别一、根据亲缘关系分种质资源的种类繁多，为了便于研究和利用，常根据

其亲缘关系，生态类型和来源等进行分类。Hanlan

和Dewet（1971）把基因库分为三类：初级基因库（Gp-1）：相当于传统的生物种的概念，即在该基因库内的各个类型间能相互杂交、杂种可育、基因转移较简单。次级基因库（Gp-2）：包括能和该物种杂交的生物种与近缘种。三级基因库（Gp-3）：与该作物亲缘关系较远的类型，与该作物杂交时，杂交不实和杂种不育现象十分严重。第三节 种质资源的类别种质资源的类别及特点按育种实用价值分类野生近缘种原始栽培类型地方品种主栽品种人工创造的种质资源1.

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。农家品种花壳麦西藏半野生小麦普通野生稻(O.sativa)野生稻的地上茎(匍匐茎)西藏半野生小麦41花芒半野生大麦(西藏):芒上能开花结籽123野生大豆大豆起源于中国，我国有丰富的野生大豆资源，目前已收集4000多份，这是野生大豆，紫花园叶，小豆荚。2.

原始栽培类型特点：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3.

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 殊性状。别有价值的的特农家品种花壳麦小佛手小麦形形色色的稻谷穗型24个稻的品种籽粒和谷粒4.

主栽品种特点：对当地生态条件有良好的适应性与丰产性。一般被用作育种的基本材料。农家品种花壳麦大豆-冀黄1055.

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。广东、广西农科院在研究、鉴定现存的稻种资源中，符合要求的矮秆资源只有0.1%，抗白叶枯病

的仅占0.3-0.58%，抗稻瘟病的只有0.06%，高光效的2%。所以现代育种工作还利用各种手段创造各种突变体或中间材料。如利用太谷核不育基因创造小麦赤霉病抗源。第四节 种质资源工作的内容一、搜集方法二、整

理三、保

存四、研究和利用（一）考察收集（二）交换与转引（一）归

类（二）系统分类（一）要

求（二）方

法（一）鉴定和研究（二）利

用（一）考察收集有计划地组织到国内外进行考察、采集。是收集品种资源的主要途径。1.规模：根据目的、任务而定。取样方法：根据该地区生态条件确定样品间距和路线。情况 复杂的地区，样点间距小。样本数量以充分代表收集地的遗传变异性为好。 自交草本植物应至少从50

株上采100

粒种子， 异交草本植物至少要从200-300

株上各采取几粒 种子。3.记录：包括采集者的编号

用采集者的姓名或姓名的第一各字母构成主持收集单位或个人名称采集日期采集地点品种或类型名称产地的自然、耕作、栽培条件

经度、纬度、海拔、种植季节、灌溉等分别用1、2、3、4、5、6、7、8表示样本来源分别用1、2、3、4、5、6、7、8表示来源于荒野、农田、农庄储存、农村庭院、乡镇集市、商场、研究单位及其他样本情况分别用1、2、3、4、5、6表示野生种、野草、育种者品系、原始栽培种或地方种、育成品种或其他样本的主要形态特征生物学和经济学性状，最好附有照片群众反映等（二）交换与转引1、应做好记录工作：来源、名称、主要经济性状、生育期、抗性等。2、注意检疫。（一）归

类1.

首先应将样本对照现场记录，进行初步整理归类，将同种异名者归类，以减少重复；以将同名异种者分开，订正错误。（二）系统分类2.

确定每份材料所属的植物分类学地位和

生态类型，为保存和进一步研究利用提供依据。（一）保存要求保存生活力：发芽率>50%保存遗传性：防止丢失、变异、混杂服务方便。1.

种植保存：每1-2年种一次，通过种植繁殖种子，以保存生活力。原则: ①尽量少种；②集中和分散保存。来自条件悬殊地区的

品种资源应分别在不同的生态地点保存。（二） 方法

序号种质圃名称面积（亩）作物保存份数保存的种、变种及近缘野生种1国家种质广州野生稻圃6.7野生稻430021个种2国家种质南宁野生稻圃6.3野生稻463317个种3国家种质广州甘薯圃30.0甘薯9501个种国家级作物种质资源圃保存多年生无性繁殖作物种质资源份数及种类61国家种质圃浙江杭州茶树圃呼和浩特牧草圃江苏镇江桑树圃2. 贮藏保存：控制贮藏条件（温度、湿度）以保持品种资源种子的生活力。原理：迫使种子处于代谢作用的最低限度。主要因素：温度：与种子寿命呈负相关，30-0℃范围内，每降低

5℃，种子寿命延长一倍。湿度：影响种子含水量，与种子寿命负相关，在含水量14-4%范围内，每减少1%，种子寿命可延长一倍。氧气、未成熟、不饱满、损伤：增强呼吸作用与种子的寿命负相关。方法：①干燥器可保存3-5年，发芽率仍达

85%。②利用自然条件在干燥、年均温度底的地区可设置天然资源库，如乌鲁木齐放置11年，发芽率87.6%。③品种资源库例：IRRI短期贮藏库

温度10ºC、 湿度45%，种子纸装或在布袋中保存5年中期贮藏库

1-4ºC、湿度45%，种子放置在密闭的铝盒或玻璃容器内，可保存25年以上长期贮藏库

-10ºC、湿度30%，种子放置真空包装的铝盒中，可保存70年国家种质库是全国作物种质资源长期保存与研究中心,总建筑面积为3200平方米，由试验区、种子入库前处理操作区、保存区三部分组成。保存区建有两个长期贮藏冷库，总面积为300平方米，其容量可保存种质40余万份。种质贮藏条件为：

温度-18℃±1℃，相对湿度<50%。国

家

种

质

库3.

试管保存：原理：植物细胞的遗传全能性。培养物：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、组织块等。（3）优点：①

所需空间小，繁殖不受季节限制例：葡萄

用组织培养的