第二章 种质资源.docx

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第二章种质资源

第二章种质资源

•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称为种质资源（germplasmresources）。

•种质资源也称为遗传资源（geneticresources）,或基因资源（generesources）。

•种质资源包括地方品种、改良品种、新选育的品种、引进品种、突变体、野生种、近缘植物、人工创造的各种生物类型、无性繁殖器官、单个细胞、单个染色体、单个基因、DNA片段等。

•凡能用于作物育种的生物体和材料，都可归入种质资源范畴。

Definitions

•Germplasmisthegeneticsourcematerialusedbyplantbreederstodevelopnewcultivars（Poehlman&Sleper,1995）. 

•Germplasmsmayincludeseedsorotherplantpropagatessuchasaleaf,stem,pollen,orculturedcellsthatcouldbegrownintomatureplants. 

•Germplasmisthepotential,hereditarystockswithinaspecies,takencollectively,thatisusedbyplantbreedertodevelopnewcultivars.

第一节种质资源在育种上的重要性

种质资源是人类选育新品种和发展农业生产的物质基础，是进行生物学研究的重要材料。

种质资源在育种中的作用：

一、种质资源是现代育种的物质基础

二、稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用

水稻矮源“低脚鸟尖”、小麦矮源“农林10号”的发现和利用推动了世界范围内的“绿色革命”。

玉米高赖氨酸突变体、奥派克2的发现，推动了玉米营养品质的改良。

杂交水稻在生长利用上走在世界前列，与导入原产广东崖县野生稻的细胞质不育基因有关。

三、新的育种目标的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

我国种子法对种质资源的规定和保护

中华人民共和国主席令

（第三十四号）

　　《中华人民共和国种子法》已由中华人民共和国第九届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议于２０００年７月８日通过，现予公布，自２０００年１２月１日起施行。

中华人民共和国主席江泽民

２０００年７月８日

中华人民共和国种子法

（２０００年７月８日第九届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议通过）

目录

　　第一章总则

第二章种质资源保护

第三章品种选育与审定

　　第四章种子生产

　　第五章种子经营

　　第六章种子使用

　　第七章种子质量

　　第八章种子进出口和对外合作

　　第九章种子行政管理

　　第十章法律责任

　　第十一章附则

中华人民共和国种子法

第二章种质资源保护

第八条国家依法保护种质资源，任何单位和个人不得侵占和破坏种质资源。

禁止采集或者采伐国家重点保护的天然种质资源。

因科研等特殊情况需要采集或者采伐的，应当经国务院或者省、自治区、直辖市人民政府的农业、林业行政主管部门批准。

第九条国家有计划地收集、整理、鉴定、登记、保存、交流和利用种质资源，定期公布可供利用的种质资源目录。

具体办法由国务院农业、林业行政主管部门规定。

国务院农业、林业行政主管部门应当建立国家种质资源库，省、自治区、直辖市人民政府农业、林业行政主管部门可以根据需要建立种质资源库、种质资源保护区或者种质资源保护地。

第十条国家对种质资源享有主权，任何单位和个人向境外提供种质资源的，应当经国务院农业、林业行政主管部门批准；从境外引进种质资源的，依照国务院农业、林业行政主管部门的有关规定办理。

第二节

作物起源中心学说及其发展

（一）瓦维洛夫的作物起源中心学说

主要内容：

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的频率较高。

作物起源中心的概念：

野生植物最先被人类栽培利用或产生大量栽培变异类型的比较独立的农业地理中心。

2、作物最初的起源地称为原生起源中心（初生中心）

4个标志：

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。

当作物从原生起源中心向外扩散到一定范围时，在边缘地点又会因作物本身的自交和自然隔离而形成新的隐性基因控制的多样化地区，即次生起源中心。

4个特点：

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、遗传变异性的同源系列规律

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。

4、原生作物和次生作物

人类有目的驯化的植物称为原生作物。

与原生作物伴生的杂草，当其被传播到不适于原生作物而对杂草生长有利的环境时，就被人类分离为栽培的主体，称为次生作物。

（二）瓦维洛夫提出的作物起源中心

8个作物起源中心：

•中国——东亚中心

•印度中心

•中亚细亚中心

•西亚中心

•地中海中心

•埃塞俄比亚中心

•南美和中美起源中心

•南美中心

（三）作物起源中心学说的发展与补充

齐文和茹考夫斯基12个大基因中心

（四）瓦维洛夫起源中心学说在作物育种上的意义

（1）指导特异种质资源的搜集

（2）可在起源中心得到抗性材料和恢复基因

（3）指导引种

二、哈伦的有关作物起源的观点

1、中心和非中心体系

2、地理学连续同一体学说

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

（二）按亲缘关系分

1、初级基因库

各资源材料能相互杂交，杂种可育、染色体配对良好、基因分离正常，同一种内的各材料。

2、次级基因库

彼此间基因能够转移，但必须克服由生殖隔离所引起的杂交不实和杂种不育等困难，种间材料或近缘野生种。

3、三级基因库

亲缘关系更远的类型，它们与该作物杂交时，杂交不实或杂种不育现象十分严重。

二、种质资源的收集与保存

（一）发掘、收集、保存种质资源的紧迫性

1、育种目标的需要

随着农业生产的不断发展和人民生活水平的日益提高，对良种提出了越来越高的求，要达到这些新的育种目标，就需要更多、更好的品种资源。

2、人口增长和生产发展的需要

地球上有记载的植物约30万种，陆生植物有8万种，其中只有150余种被大面积栽培。

而世界上人类粮食的90%只来源于20种植物，其中75%由小麦、稻米、玉米、马铃薯、大麦、甘薯和木薯7种植物提供的。

Useofplantgeneticresources

（http:

//www.fao.org）

3、保护资源的需要

种质资源的流失即遗传流失。

近代，由于人口的激增和科学技术的迅速发展，造成了许多种质的迅速消失，使大量物种濒临灭绝的边缘。

必须采取紧急有效的措施来发掘、收集和保护这些资源。

4、避免遗传基础贫乏的需要

–随着农田基本建设的进展，耕作栽培体系的改变和植物保护技术的提高，使大面积的环境差异不断缩小、减少了品种的多样性。

–大面积推广遗传上有关联的优良品种，使许多具有独特抗逆性和其它特点的地方农家品种逐渐被淘汰，而导致不少改良品种的遗传单一化。

这种遗传多样化的大幅度减少和品种的单一化，增加了对严重病虫害抵抗能力的遗传脆弱性。

一旦发生新的病害或寄生物，会产生新的适应性，而使作物失去抵抗力。

（二）收集种质资源的方法

（1）直接考察收集

多用于收集野生近缘种、原始栽培类型和地方品种。

（2）征集

通过通讯方式向外地或外国有偿或无偿索求所需要的种质资源。

（3）交换

育种工作者彼此互通各自所需的种质资源材料。

（4）转引

通过第三者获取所需的资源材料。

（三）收集材料的整理

1、对照现场记录，对样本进行初步整理、归类，将同种异名者合并。

2、对样本进行登记和编号。

中国农科院国家种质库的编号办法：

–将作物划分成若干大类，用罗马字母表示。

–各大类作物又分为若干类，用阿拉伯数字表示。

–具体作物编号，用英文字母表示。

–品种编号，如1A00001代表水稻某个品种。

3、分类，确定每份材料所属的植物分类学地位和生态类型。

（四）种质资源的保存

1、种植保存

为了保持种质资源的种子或无性繁殖器官的生活力，并不断补充其数量，种质资源材料每隔一定时间播种一次，即称为种植保存。

种植保存有二种方式：

（1）就地种植保存通过保护植物原来所处的自然生态系统来保存种质。

（2）迁地种植保存把植物迁出其自然生长地保存在植物园、种植园中。

2、贮藏保存

建立种质资源库进行保存，其条件是低温、干燥、缺氧。

国际水稻研究所（IRRI）的稻所资源库分三级：

（1）短期库温度20℃，相对湿度45%。

种子装于布袋或纸袋可保持生活力2-5年。

（2）中温库温度4℃，相对湿度45%。

种子装在密封的铝盒或玻璃瓶内，密封，瓶底放硅胶。

可保持种子生活力25年。

（3）长期库温度-10℃，相对湿度30%。

种子放入真空、密封的小铝盒，可保持种子生活力75年。

3、离体保存

用试管保存组织或细胞培养物，主要保存愈伤组织、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。

优点：

（1）可以保存高度杂合的、不能产生种子的多倍体材料和无性繁殖植物；

（2）可以大大缩小种质资源保存的空间，节省土地和劳力；

（3）繁殖速度快，可避免病虫危害。

4、基因文库技术

用人工的方法，从动、植物中抽取大分子量的DNA，用限制性内切酶把所抽取的DNA切成许多DNA片段。

再通过一系列的复杂步骤，把这些DNA片段连接在载体上。

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考贝基因。

当需要某个基因时，就可通过某种方法去¡°钩取¡±获得。

提取DNA目的DNA片段克隆化大肠杆菌产生单拷贝基因

三、种质资源的研究和利用

（一）、研究内容

性状、特性的鉴定与评价及细胞学鉴定。

。

（二）、鉴定的内容

v生理生化特性：

抗逆性、抗病性、抗虫性，对某些元素过量或缺失的抗耐性。

v农艺性状：

生育期、形态特征、产量因素。

v产品品质：

营养价值、食用价值及其他实用价值。

（三）、鉴定方法

1、供试材料要来自同一年份、同一地点和相同的栽培条件。

2、取样要合理准确，尽量减少由环境因素的差异所造成的误差。

3、对抗逆性、抗病虫性采取诱发鉴定，在不同地区、不同生态条件下进行异地鉴定。

4、多学科、多单位分工协作鉴定。

（四）、种质资源的利用

1、通过杂交、诱变及其他手段创造新的种质资源。

2、从现有种质中直接选择培育成新品种。

3、用作亲本，通过杂交或人工诱变，从其后代中选出优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

一、国内外植物种质资源数据库概况

   美国曾是一个植物种质资源极度贫乏的国家，经过多年的收集、考察、引进和交换，现已成为拥有43.5万多份植物种质的世界第一资源大国。

根据GRIN数据库管理组统计，GRIN现已拥有437，127份种质，这些种质来自184个科，1509个属，10，182个种，其中长期保存的种质约为28万份，所有这些种质分别贮藏在26个种质库（圃）中。

GRIN即美国种质资源信息网络。

•中国农作物种质资源信息系统（CGRIS）

•中国作物种质信息网

•

二、种质资源库的目标与功能

我国国家种质资源数据库：

（1）种质库管理子系统

（2）种质特性评价数据库子系统

（3）国内外种质交换数据库子系统

三、种质资源数据库的建立

一般步骤：

1、数据收集

2、数据分类和规范化处理

3、数据库管理系统设计

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