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1、种质资源的多样性是人类 赖以生存和农、林、牧业得以持续发展的物质基础，更是实施各个育种途径的原材料。育种成效和种质资源工作质量息息相关。本章系统介绍国内外有关情况和植物种质资源的征集、保存、评价、创新及利用的原理和方法。,第二章 种质资源,种质资源的的概念及重要性 作物起源中心与园艺植物资源 种质资源的考察和收集 种质资源的管理和保存 种质资源的鉴定和评价 种质资源的创新和利用,主要内容,第一节 种质资源的的概念及重要性,几个术语 种质资源的类别 种质资源的重要性 保护种质资源的迫切性,几术语,种质(germplasm)：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,又称遗传质。
2、种质资源(germplasm resources)：具有种质并能繁殖的生物体统称为种质资源或遗传资源。名称的演变过程：原始材料、品种资源和种质资源 携带种质的载体 群体、个体、配子及分子等不同水平,种质库(germplasm respository)：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(genebank)。基因文库 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。可以分为基因组文库和cDNA文库。,种质资源的类别,按栽培学分类按育种利用特点依种质来源分,种质资源
3、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。没有好的种质资源，就不可能育成好的品种。,保护种质资源的迫切性,植物种质资源的多样性包含生态系统多样性、种间多样性和种内遗传多样性三个不同水平，其中生态系统多样性是种间和种内多样性的前提。现在植物种质资源在三个水平上，都面临严重危机。随着人口的增长，活动范围的扩大，对资源的需求越来越多，超过了有限环境的承受能力，逐渐造成生态环境的破坏和生物资源的流失。NMeyers(1988)估计在过去的2亿年间，大约每27年有一种高等植物
4、灭绝，而现在的灭绝速度是创纪录的，相当自然灭绝速度的1000倍(E.OWilson，1988)。,第二节 作物起源中心与中国园艺植物 资源,研究作物起源中心的意义 为了研究植物的种和变种的形成与环境的关系，以及品种性状、特性演化过程与栽培育种的关系，每一植物种都有其起源中心，也有形成多样性中心，在那里具有丰富的种质资源，因此，对它的研究利用，首先应该了解它的起源和发展。作物进化地理学(evolutional geography of crops),作物起源中心学说(thoery of center of crop origin)瓦维洛夫主要观点简述如下：1种质资源研究是育种学最重要的内容；2物
5、种形成过程的地理局部化；3作物起源中心古代文明发源地；4初生及次生起源中心；5同源平行变异律；6作物起源中心的定位。,作物起源中心的定位,1926年，瓦维洛夫在栽培植物起源中心中，将全世界栽培植物起源划为五大中心；1935年增加到8大起源中心和3个亚中心。(1)中国起源中心，或称东亚起源中心(2)印度起源中心(2a)马来西亚亚中心(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),(4)近东起源中心，或称前亚起源中心(包括小亚细 亚、伊朗、外高加索)(5)地中海起源中心(6)埃塞俄比亚(阿比西尼亚)起源中心(7)中美起源中心或称墨西哥南部及中美洲起源中心(8)南美起源中
6、心(包括秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚)(8a)智利亚中心(8b)巴西一巴拉圭亚中心,作物进化地理学的发展,1哈兰的观点 2勃基尔的观点 3茹考夫斯基的工作,中国的园艺植物的种质资源,中国地域辽阔，形成了丰富多样、绚丽多彩的植物种质资源。蔬菜：韭菜、大白菜、茼蒿、山药、荸荠、大豆、金针菜、萝卜、慈菇、茭白等。果树：苹果、梨、桃、李、杏、樱桃、枣、柿、李、猕猴桃、柑桔类、枇杷、龙眼、荔枝等。,观赏植物：银杏属、金钱松属、水杉属、水松、珙桐属、观光木属；百合属、龙胆属、绿绒蒿属、萱草属的多个种；梅花、桂花、菊花、荷花、中国水仙、牡丹、黄牡丹、芍药、月季花、香水月季、栀子、南天竹、腊梅、金茶花、翠菊。,第
7、三节 种质资源的考察和收集,种质资源的考察、征集的范围和重点,征集的范围和重点因征集者(单位)承担的任务和目的而不同。中国目前有三个不同的层次：国家级资源工作机构 省级资源工作机构 育种单位级,种质资源征集的范围和重点,在植物种质的多样性中心进行 作物起源中心 作物栽培中心 作物遗传育种中心,种质资源考察收集方法,准备工作外出考察收集整理和补充,第四节 种质资源的保存,种质资源的流失问题种质资源的保存,种质资源的流失问题,造成流失的因素很多，可归结二个方面：一是自然因素。如沙漠扩大、兽类、昆虫、真菌和细菌类危害，引起物种消失。二是人类活动。掠夺式开垦、砍伐森林、发展工业而破坏生存环境，以及对经
8、济性状的单向选择，忽略其他形状。,种质资源的保存,种质保存(germplasmconservation)指利用天然或人工创造的适宜环境保 存种质资源。主要作用在于防止资源流失，便于研究和利用。保存方式主要有就地保存和迁地保存、种子保存、资源圃保存、离体试管保存、利用保存和基因文库保存种质等。,就地保存和迁地保存,就地保存指在资源植物的产地，通过保护其生态环境达到保存资源的目的。如中国已建成各种类型的自然保护区707处，面积5000余万hm2，占国土面积55，其中长白山、卧龙山和鼎湖山三处已被列为国际生物圈保护区。就地保护还包括国内各地历尽沧桑的古老果木和花木，如树龄在千年以上的福建莆田的宋荔、
9、山东无棣的躺枣、河北邢台的宋栗、陕西勉县的汉桂等，都应该采取特殊措施，使其延年益寿，并适当繁殖保存。,迁地保存常针对资源植物的原生境变化很大，难以正常生长及繁殖、更新的情况，选择生态环境相近的地段建立迁地保护区，有效地保存种质资源。如1982年建立的滇南珍稀濒危植物迁地保护区(刘宏茂等，1993)位于中国科学院西双版纳热带植物园内，占地80hm2，建区目的在于保存由于1957年以来热带森林受到大面积破坏处于濒危状态的500800种植物，包括国家第一批重点保护的54个种。,种子保存,种子保存是以种子为繁殖材料的种类最简便、最经济、应用量普遍的资源保存方法。种子容易采集、数量大而体积小，便于贮存、
10、包装、运输、分发。正常型(orthodox type)种子 顽拗型(recalcitrant type)种子,资源圃种质保存,一般用于多年生无性繁殖植物、水生植物和其它种子为顽拗型的种类，不像一二年生草本植物那样可以随时迁移。因此资源圃的地点选择应慎重考虑。,离体试管保存,用离体试管保存技术最适于保存顽拗型植物、水生植物和无性繁殖植物的种质资源。资源圃保存(田间基因库)要求大量土地和经常管理，而无性繁殖器官如球茎等不适于长期保存，需要频繁地进行繁殖更新。缓慢生长系统 超低温保存系统,利用保存,种质资源在发现其利用价值后，及时用于育成品种或中间育种材料是一种对种质资源切实有效的保存方式。如国内用
11、山葡萄作亲本育成北醇、公酿2号；用野菊和家菊杂交育成毛白(毛华菊)、铺地雪(小红菊)等地被菊品种；美国用野生的醋栗番茄、秘鲁番茄作亲本育成对叶霉病高抗品种Walthl等(实际上都是把上述野生资源的有利基因保存到栽培品种中，可随时用于育种。,基因文库保存:基因组文库和cDNA文库,基因文库保存(gene library)从资源植物提取大分子量DNA，用限制性内切酶切成许多DNA片段，再通过一系列步骤把连接在载体上的DNA片段转移到繁殖速度快的大肠杆菌中，增殖成大量可保存在生物体中的单拷贝基因，这样建立起来的基因文库不仅可长期保存该种类的遗传资源，而且还可以通过反复的培养增殖，筛选来获得各种需要的
12、基因。,第五节 种质资源的鉴定和研究,资源评价是种质资源工作的中心环节，离开客观评价就谈不上对种质资源的有效利用。,资源评价的任务和指导思想,为当前和未来的园艺植物的遗传改良，为各地区不同育种目标提供有用的资源信息和符合育种需要的种质资源，并在互利的基础上发展国际协作，使资源工作面向现代化，面向世界，面向未来。,资源评价工作要求：,1要求评价资料能确切反映特定资源的遗传差异，而正是表现型差异。为此在评价内容和项目方面应以农艺及经济性状为主，同时兼顾形态解剖学、细胞学方面的项目和主要非遗传因素的调查项目以及资源管理方面的记载项目。2适应多层次、多学科协作评价的需要，为此必须选用或编制各种主要作物
13、的规范化种质资源评价系统。,3采用国际标准 贯彻中华人民共和国标准化法，应充分理解国际植物遗传资源研究所(简称IPGRl)编制的描述符，资源评价系统的框架和特点(景士西，1993)，并在此基础上逐步改进和完善。4在评价内容、项目方面 不同地区、单位间除有共性内容外，还可以结合具体情况有所增减，各具不同特点。,如苹果描述符中列出的评价项目，根蘖发生趋势、易繁性、固地性等是评价砧木资源的项目，对于作为接穗品种的资源无法评价，可以减略，抗病性中可以用中国普遍发生的褐斑病、轮纹病取代描述符中列出但在中国很少发生的颈腐病、火疫病等。,5在评价方法和标准方面应不断改进，做到数量化，分级编码化、简便化和规范
14、化现有不少评价项目在评价方法和标准方面比较落后，评价时仅凭主观印象，缺乏客观标准，或者有量化的方法和标准但方法过于繁琐，面对数以百计的资源，难以实施，应设法加以改进。,资源评价的内容和项目,IPGRI(国际植物遗传资源研究所)自1974年成立以来就致力于资源描述评价内容、项目和方法、标准的规范化。为此组织各方面专家编制出版了80种作物的资源描述符，其中包括苹果、柑橘、葡萄、芸薹、萝卜、番茄、豇豆等园艺植物30多种。,资源描述评价的方法和标准1植物学性状的描述,质量性状的描述评价 二型编码法评价桃、杏果皮的有毛和无毛等。三型 编码以“”、“M”和“+”示隐性、中间类型和显性类型桃、杏等核果类果树
15、在离核、粘核之间有半粘核类型等。有些质量性状在极端类型之间有若干种不同质态，可划分成不同级次编码，评价时选用最适合的编码。,如葡萄描述符中对葡萄花的性别用五型 编码：雄株；雄花占优势；完全花，雌雄蕊均充分发育；雄蕊直立的雌株；雄蕊反卷的雌株等。,数量性状的描述评价(1)级差评价法通常用于容易计数和测量的性状如果重、果径、叶长、节间长以及比值性状如果形指数、叶形指数、果心对果实横径的比值等。(2)参照品种典型评价法有些连续变异的性状，难以计算或测量或用文字确切描述的，可用示意图，并列出各类常见典型品种以资参照。(3)选择归类评价法(4)状态归类评价法(5)模糊三级评价法,2生物学特性的评价 级差
16、评价法 葡萄描述符中把果实出汁量多少分为5级,着果能力按每株浆果数和每序花数的相对值划分为九级，茄子描述符把单株产果量等。参照品种典型评价法 用于难以制订明确分级标准的性状。如葡萄萌芽期从最早到最晚分为9级.,3非生物胁迫评价 描述符中通常仅介绍在自然情况下或简单人工环境下对种质资源表现敏感性的评价，一般用反应程度分级和参照品种相结合的评价法。如葡萄描述符对缺铁黄化敏感性列出了下列分级标准和参照品种,4生物胁迫敏感性评价 定性分级评价法，如葡萄对霜霉病抗性的标准采用5级制评价百分率调查评价法：调查感染植株或果穗、果实、叶片占调查总数 的，以感病宰的高低评价资源间的敏感性。病情指数评价法：如将葡
17、萄叶、果感染黑痘病的严重度分别分为0-5级。根据实际调查的数据分别计算叶片和果实的病情指数病情指数。,5综合性状评价 如果品品质评价就包含果实的大小、形状、色泽，果肉的质地、风味、汁液多少等很多单项性状。评价方法常根据不同种类组成性状的相对重要性给以不同的权重，以感官为主进行百分制评定。,第六节种质资源的创新和利用,资源创新的主要途径 种质资源的利用方式,资源创新的主要途径,育种过程中产生的新品种、新品系和新的种质材料自然变异：从野生资源筛选更符合育种目标的株系或从栽培品种中选择优系 通过人工诱变、远缘杂交、细胞工程、染色体工程、基因工程、组织培养等手段来有目标地扩大遗传基础，综合不同种属间优良性状，形成易于育种工作者利用的新的种质资源以及新的栽培植物类型和品种。,种质资源的利用方式,直接利用间接利用潜在利用,
