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1、作物育种学总论第二章种质资源作物育种学总论第二章种质资源第一节第一节 种质资源工作的重要性与迫切性种质资源工作的重要性与迫切性一、种质资源是现代育种的物质基础一、种质资源是现代育种的物质基础 原材料原材料各种技术和手段进行加工各种技术和手段进行加工-优良新品种优良新品种 原材料数量的多少、类型的丰富状况是育种成败的关键原材料数量的多少、类型的丰富状况是育种成败的关键 育种工作重大突破的关键与种质资源育种工作重大突破的关键与种质资源 矮化育种成为第一次绿色革命矮化育种成为第一次绿色革命 野败发现与中国杂交水稻的成功野败发现与中国杂交水稻的成功 油菜油菜LihoOro（低芥酸）（低芥酸）、Bron
2、owski（低硫苷）（低硫苷）突变体突变体Opaque-2与高赖氨酸玉米培育与高赖氨酸玉米培育第二章 种质资源二、种质资源是人类开发新作物的物质基础二、种质资源是人类开发新作物的物质基础 全球有记载的植物全球有记载的植物20万种，其中陆生植物万种，其中陆生植物8万种万种 栽培植物只有栽培植物只有150多种，粮食作物多种，粮食作物20种种三、种质资源可以保护遗传多样性、避免遗传脆弱性三、种质资源可以保护遗传多样性、避免遗传脆弱性 野生种、近缘种、地方品种数量和面积减少野生种、近缘种、地方品种数量和面积减少 现代品种的大面积应用导致地方品种丢失现代品种的大面积应用导致地方品种丢失 新品种的单一性导
3、致作物遗传脆弱性新品种的单一性导致作物遗传脆弱性 19世纪的欧洲马铃薯晚疫病流行世纪的欧洲马铃薯晚疫病流行 1970-71年美国南方玉米小斑病的流行年美国南方玉米小斑病的流行 1963年美国西部小麦条锈病流行与年美国西部小麦条锈病流行与 P.I.178383应用应用 遗传脆弱性的潜在危险：水稻、小麦、棉花遗传脆弱性的潜在危险：水稻、小麦、棉花.野生种、近缘种、农家种的广泛的抗病抗逆特点野生种、近缘种、农家种的广泛的抗病抗逆特点第二章 种质资源四、种质资源是基础理论研究的重要材料四、种质资源是基础理论研究的重要材料 人类生存和发展，需要不断认识自然，包括植物。人类生存和发展，需要不断认识自然，包
4、括植物。作物起源、演变、分类、形态、生态、遗传、生理等方面作物起源、演变、分类、形态、生态、遗传、生理等方面的研究的研究五、种质资源保护与知识产权五、种质资源保护与知识产权 第三世界资源的被掠夺第三世界资源的被掠夺 种中国豆、侵美国权种中国豆、侵美国权.美国孟山都，大豆种质的编号是PI407305 第二章 种质资源第二节第二节 作物起源中心学说作物起源中心学说一：瓦维洛夫的作物起源中心学说一：瓦维洛夫的作物起源中心学说物种分布的不平衡特点物种分布的不平衡特点作物起源中心：作物起源中心：遗传类型有很大的多样性、比较集中、具有地区特有的变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区。两个特点：基因多样性两
5、个特点：基因多样性 显性基因高频率显性基因高频率现在定义为：野生植物最先被人类栽培利用（原生起源中心原生起源中心）或产生大量栽培变异类型（次生起源中心次生起源中心）的独立农业地理中心。第二章 种质资源原生起源中心标志：野生祖先、原始类型、多样性、大量显性基因。原生起源中心标志：野生祖先、原始类型、多样性、大量显性基因。次生起源中心标志：无野生祖先、新的特有类型、大量变异、次生起源中心标志：无野生祖先、新的特有类型、大量变异、大量隐性基因。大量隐性基因。遗传变异的同源系列规律遗传变异的同源系列规律原生作物与次生作物原生作物与次生作物八大中心：八大中心：1、中国、中国-东亚（东亚（大豆、高粱、苎麻
6、大豆、高粱、苎麻、稷、荞麦、茶、大麻、稷、荞麦、茶、大麻）2、印度（、印度（水稻、甘蔗水稻、甘蔗、芝麻、绿豆、香蕉、芝麻、绿豆、香蕉）3、中亚（、中亚（普通小麦普通小麦、豌豆、蚕豆、非洲棉、豌豆、蚕豆、非洲棉）4、西亚（、西亚（一粒小麦、二粒小麦一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄、黑麦、葡萄）第二章 种质资源5、地中海：十字花科的蔬菜作物、地中海：十字花科的蔬菜作物、小麦小麦、牧草、牧草6、埃塞俄比亚：小麦和大麦的次生中心、埃塞俄比亚：小麦和大麦的次生中心7、南美、南美-中美：中美：玉米、陆地棉、甘薯、番茄玉米、陆地棉、甘薯、番茄8、南美：、南美：马铃薯、花生马铃薯、花生、木薯、橡胶、木薯、橡胶1
7、2个大基因中心个大基因中心 补充了东南亚、澳洲、欧洲补充了东南亚、澳洲、欧洲-西伯利亚、北美西伯利亚、北美育种意义育种意义指导种质资源的搜集指导种质资源的搜集指导重要基因发掘：抗源、不育基因与恢复基因指导重要基因发掘：抗源、不育基因与恢复基因指导引种实践指导引种实践第二章 种质资源二、二、Harlan的中心的中心-非中心体系非中心体系起源中心与多样性中心？文明进程与作物进化起源中心与多样性中心？文明进程与作物进化认为农业开始于认为农业开始于3个中心和个中心和3个非中心个非中心 近东近东 非洲非洲 中国中国 东南亚东南亚 中美中美 南美南美地理学连续统一体学说地理学连续统一体学说第二章 种质资源
8、第三节第三节 种质资源的研究和利用种质资源的研究和利用研究内容：收集、保存、鉴定、创新和利用研究内容：收集、保存、鉴定、创新和利用一、种质资源分类一、种质资源分类按育种价值分类按育种价值分类 主栽品种：经现代育种技术改良过的品种主栽品种：经现代育种技术改良过的品种 地方品种：局部地区栽培的未经现代育种技术改良的品种地方品种：局部地区栽培的未经现代育种技术改良的品种 原始栽培种：栽培种的原始种，以杂草或伴生形式保留原始栽培种：栽培种的原始种，以杂草或伴生形式保留 野生近缘种：现代作物的近缘种、近缘杂草，亲和性差。野生近缘种：现代作物的近缘种、近缘杂草，亲和性差。人工创造种质：杂交、诱变后代、远缘
9、杂种人工创造种质：杂交、诱变后代、远缘杂种按亲缘关系分类按亲缘关系分类 初级基因库初级基因库 次级基因库次级基因库 三级基因库三级基因库第二章 种质资源二、种质资源的收集、整理与保存二、种质资源的收集、整理与保存 1、收集方法：、收集方法：实地考察收集实地考察收集 征集征集 交换交换 转引转引 2、整理：分类、编排、登记、合并与更正等；、整理：分类、编排、登记、合并与更正等；如美国的引进资源统一编号为如美国的引进资源统一编号为 P.I.我国种质资源分：我国种质资源分：I农作物农作物 II蔬菜蔬菜 III绿肥牧草绿肥牧草 IV园林花卉园林花卉 农作物中分：农作物中分：1禾谷禾谷 2豆类豆类 3纤
10、维纤维 4油料油料 5烟草烟草 6糖料糖料 1A水稻水稻 小麦小麦1B 大豆大豆2A 生态类型、农艺性状生态类型、农艺性状 第二章 种质资源3、种质资源保存、种质资源保存（1）种植保存）种植保存 原生境保存：自然保护区、天然公园原生境保存：自然保护区、天然公园 保护野生种和近缘野生物种保护野生种和近缘野生物种 迁地种植保存：植物园、种植园迁地种植保存：植物园、种植园 按不同生态地区分点种植按不同生态地区分点种植 避免天然杂交和人为混杂避免天然杂交和人为混杂第二章 种质资源（2）储藏保存）储藏保存 主要的保存方式，主要的保存方式，减少人为差错、天然杂交、自然选择导致变异减少人为差错、天然杂交、自
11、然选择导致变异 减少工作量减少工作量 长期库：长期库：-10，RH 30-40%，50年以上年以上 国家长期库国家长期库 青海复份长期库青海复份长期库 中期库：中期库：0-5，RH50%，10-30年年 各地及各专业院所各地及各专业院所 短期库短期库 第二章 种质资源（3）离体保存：愈伤组织、悬浮细胞、花粉花药）离体保存：愈伤组织、悬浮细胞、花粉花药.液氮液氮-196 组织培养组织培养（4）基因文库技术）基因文库技术三：种质资源的研究三：种质资源的研究 研究内容：研究内容：性状鉴定性状鉴定 包括农艺学和生物学性状的鉴定包括农艺学和生物学性状的鉴定 明确性状的利用价值明确性状的利用价值 遗传机理
12、分析，遗传机理分析，明确性状的利用途径明确性状的利用途径第二章 种质资源四、核心种质四、核心种质1972年，年，Harlen提出提出资源亚库资源亚库以便于保存、评价和利用以便于保存、评价和利用1984年，年，Frankel提出提出核心种质：核心种质：采用一定方法，选择部分种质，以最小的资源数量和遗传重复，最大程度的代表种质多样性。特征：多样性；异质性；数量少特征：多样性；异质性；数量少构建：数据收集整理：基本数据、评价鉴定数据、分子数据构建：数据收集整理：基本数据、评价鉴定数据、分子数据 聚类分组：聚类分组：样品选择：各组中选取，组成初级核心样品选择：各组中选取，组成初级核心 （考虑多样性分布
13、不平衡性）（考虑多样性分布不平衡性）评价：各性状方差、变异系数与幅度、评价：各性状方差、变异系数与幅度、均值与标准差均值与标准差 矫正矫正第二章 种质资源五、种质创新与基因库建拓五、种质创新与基因库建拓 突变体库：理化诱变，如美国花生种质的突变体库：理化诱变，如美国花生种质的X射线处理射线处理 T-DNA插入（遗传）插入（遗传）性状聚合：杂交性状聚合：杂交 轮回选择，如高油玉米种质的获得轮回选择，如高油玉米种质的获得性状转移：远缘杂交，如小麦异染色体系、多倍体新物种性状转移：远缘杂交，如小麦异染色体系、多倍体新物种 转基因转基因 第二章 种质资源第四节第四节 国内外种质资源工作现状国内外种质资
14、源工作现状国际概况国际概况国际农业研究咨询组织（国际农业研究咨询组织（CGIAG）http:/www.cgiar.org保存保存60万份，分存万份，分存11个中心个中心下设下设16个研究中心（所）：个研究中心（所）：国际植物基因资源研究所（IPGRI）http:/www.ipgri.cgiar.org 总部:罗马 工作：种质资源的支持、协调与研究1、加强国家体系，支持改进种质资源技术，提供培训咨询；2、开展协作网工作，加强国际和国内的协作；3、了解多样性分布，支持并参与种质资源收集保存改良；4、促进交流与利用第二章 种质资源森林研究中心 印度热带农业研究中心 哥玉米小麦改良中心 墨马铃薯中心
15、秘鲁干旱地区农业研究中心 叙农业森林研究中心 肯热带半干旱地区作物研究所 印度热带农业研究所 尼日利亚非洲家畜中心第二章 种质资源国际水稻所（IRRI）保存的资源第二章 种质资源IRRI种质资源整理工作室第二章 种质资源种质资源库种质资源库第二章 种质资源第二章 种质资源长雄蕊野生稻A1A1 非洲多年生野生稻AA 亚洲第二章 种质资源药用野生稻 短药野生稻CC 亚洲 FF 西非第二章 种质资源颗粒野生稻 GG 南亚第二章 种质资源非洲栽培稻 A1A1 重要资源材料第二章 种质资源国内概况国内概况收集收集1955和1956年以县为单位进行大规模的群众性品种征集，全国共征集到53种作物20万份种质
16、资源。1963和1965年两次共征集到蔬菜种质资源1.7万余份。70年代末、80年代初，农作物品种资源补充征集，收集60种作物11万份。考察考察“六五”至“九五”，先后对西藏、神农架、海南岛、大巴山、川西南、三峡库区联合考察；组织了对野生稻、野生大豆、小麦野生近缘植物、果树、牧草等专项考察共计30多次，收集各种作物种质资源7万多份，其中包括许多珍贵资源和濒危资源。第二章 种质资源鉴定鉴定已有种质资源在其原生态区进行了至少两年的农艺行状鉴定，对每份资源给予唯一的全国统一编号、入库。至2000年，100%进行了基本农艺性状鉴定，57%抗病虫鉴定，39%抗逆性鉴定，53%品质鉴定。保存体系保存体系国
17、家种质资源长期库国家种质资源长期库（-18，RH50%）：1986年，中国农科院品种资源研究所建立了长期保存库，容量40万份，微机备案，保存33万份。青海复份保存库（青海复份保存库（-10）：1993年在青海西宁资源复份库，容量40万份。这是世界上唯一的复份库。10个专业国家中期库个专业国家中期库：品种资源所、水稻所、安阳的棉花所、武昌的油料所、长沙的麻类所、青州的烟草所、呼兰的甜菜所、蔬菜所、果树所、牧草所。32个国家种质资源圃个国家种质资源圃：负责无性繁殖作物、多年生作物种质资源、野生作物种质的保存。15座地方中期库座地方中期库（各省市）。第二章 种质资源管理管理建成了中国作物种质资源信息
18、系统（CGRIS），包括：种质资源数据库管理子系统、特性评价数据库子系统和国内外种质交流子系统。建立了作物种质资源数据采集网：由一个信息中心、20个作物分中心、50个一级数据源单位，400个二级数据源单位组成。网上共享信息研究研究分子标记种质资源分类、遗传多样性、亲缘关系、遗传作图、基因定位、核心库构建、种质创新等方面的研究；分子标记绘制了水稻、小麦、玉米、大豆、棉花五大作物1019个品种、骨干亲本、名特优资源的指纹图谱；重要农艺性状基因标记，发现了一批新基因，包括抗病基因、耐盐基因、矮杆基因等。第二章 种质资源种质资源种质资源 germplasm resources 基因资源基因资源第二章 种质资源第二章 种质资源 1、重要种质资源在育种上的作用、重要种质资源在育种上的作用 2、重要作物的起源地：、重要作物的起源地：3、种质资源研究的主要内容、育种上应用的途径、种质资源研究的主要内容、育种上应用的途径4、名词：种质资源、名词：种质资源 基因资源基因资源 起源中心起源中心 遗传多样性遗传多样性第二章 种质资源第二章 种质资源