02 第二章 种质资源.pptx

第1页：植物育种学总论

植物育种学总论

第2页：种质资源目录

• 种质资源
• 种质资源的意义
• 种质资源的类别
• 作物起源中心学说
• 种质资源工作的内容

第3页：概念：重要性

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（一）广义（五）是有生命的财富，亟待保护（二）狭义（四）是生物学基础理论研究的重要材料

第4页：概念：一切具有一定种质或基因

• 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
• 称遗传资源（genetic resources）或基因资源（gene resources）△种质资源（germplasm resources）*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
• *植株、种子、器官、组织、花粉、细胞、DNA片段

第5页：植物种质资源是在漫长的历史过程中

• 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。（一）是育种工作的物质基础二、重要性

第6页：水稻的矮化育种与“低脚乌尖”

• 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

第7页：现有的作物都是在不同的历史时期由野生植物

• 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

第8页：甜叶菊（sweetening

• 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

第9页：少数优良品种的推广

• 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
• （1）抗逆性脆弱
• （2）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Li YH, et al.(2010) Genetic diversity in domesticated soybean (Glycine max) and its wildprogenitor (Glycine soja) for simple sequence repeat and single-nucleotide polymorphism loci.New Phytol.;188(1):242-53

第10页：不同的种质资源各具有不同的生理和遗传特性

• 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Trontin C, et al. 2011.What does Arabidopsis natural variationteach us(and does not teach us) about adaptation in plant?Current Opinion in Plant Biology,14:225-231

第11页：美国：1801-1850年灭绝了4个植物

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

第12页：齐文和茹考夫斯对作物起源中心学说的发展哈

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

第13页：作物起源中心

• 1.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
• 2.最初始的起源地称为原生起源中心（primary origincenter）。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

第14页：在一定的生态环境中

• 3.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.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

第15页：中国—东部亚洲中心

1.中国—东部亚洲中心

包括中国中部和西部山岳及其毗邻的低地。主要起源作物：黍、稷、粟、高粱、裸粒无芒大麦、荞麦、大豆、茶、大麻、苎麻等

2.印度中心

包括缅甸和阿萨姆（印度东部的省）。主要起源作物：水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘蔗、芝麻等。瓦维洛夫提出

8个作物起源中心

8个作物起源中心

第16页：

第17页：2A.印度—马来亚补充区

2A.印度—马来亚补充区

包括马来亚群岛。主要起源作物：薏苡、香蕉等

3.中亚细亚中心

包括印度西北部、克什米尔、阿富汗、塔吉克和乌兹别克及天山西部。起源作物：普通小麦、密穗小麦、印度圆粒小麦、豌豆、蚕豆、非洲棉等。瓦维洛夫的作物起源中心

第18页：

第19页：西部亚洲中心

4.西部亚洲中心

包括小亚细亚、外高加索、伊朗和土库曼高地。起源作物：一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄、石榴、胡桃、无花果、苜蓿等

5.地中海中心

大量蔬菜作物，包括甜菜、许多古老的牧草作物都起源于此。小麦、粒用豆类的次生起源地。瓦维洛夫的作物起源中心

第20页：埃塞俄比亚中心

6.埃塞俄比亚中心

包括埃塞俄比亚和厄立特里亚山区。小麦、大麦的变种类型多种多样

7.南美和中美中心

包括安的列斯群岛。存在着大量玉米变异类型。陆地棉起源于墨西哥南部。甘薯、番茄也起源于此。瓦维洛夫的作物起源中心

第21页：

第22页：南美（秘鲁—厄瓜多尔—玻利维亚）中心

8.南美（秘鲁—厄瓜多尔—玻

8.南美（秘鲁—厄瓜多尔—玻利维亚）中心：有多种块茎作物，包括马铃薯的特有栽培种

8a.智利中心

重要的有木薯、花生和凤梨等

8b.巴西—巴拉圭中心

主要有花生、可可、橡胶树等特有种

瓦维洛夫的作物起源中心

瓦维洛夫的作物起源中心

第23页：齐文和茹考夫斯基对起源中心学说的发展齐文

• 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
• 2.东南亚洲中心
• 3.澳大利亚中心
• 4.印度中心
• 5.中亚细亚中心
• 6.西亚细亚中心
• 7.地中海中心
• 8.非洲中心
• 9.欧洲—西伯利亚中心
• 10.南美中心
• 11.中美和墨西哥中心
• 12.北美中心

第24页：Harlan认为遗传多样化中心不一定是起

• 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-center system)：Harlan的有关作物起源的观点

第25页：农业分别独立地开始于三个地区,即近东

• 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

第26页：中心非中心A1近东A2非洲B1中国B2东

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

第27页：地球上物种分布不均匀

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28页：根据亲缘关系分常根据其亲缘关系

一、根据亲缘关系分常根据其亲

一、根据亲缘关系分常根据其亲缘关系，生态类型和来源等进行分类

Hanlan和Dewet（1

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29页：地方品种

（一）地方品种（二）主栽品种（三）近缘野生种（四）人工创造的种质资源二、按使用价值分

第30页：地方品种也称农家品种

• （一）地方品种也称农家品种，在局部地区内栽培，未经过现代育种技术的修饰
• △特点：有明显的缺点但具有独特的可利用的特性

第31页：主栽品种经现代育种技术改良过的品种

• （二）主栽品种经现代育种技术改良过的品种，包括自己育成和引进的品种
• △特点：具有较好的丰产性和较广的适应性

第32页：野生近缘种包括作物的近缘野生种和有价值的

• （三）野生近缘种包括作物的近缘野生种和有价值的野生植物
• △特点：在某一地区的自然条件下经过长期自然选择形成的，具有一般栽培作物欠缺的一些重要性状
• 尤其是顽强的抗逆性，独特的品质及雄性不育特性等

第33页：人工创造的种质资源人类通过诱变

• （四）人工创造的种质资源人类通过诱变、杂交等手段创造的各种突变体及其它育种材料
• 也称中间材料
• △特点：多具有某些缺点，但具有一些明显的优良性状

第34页：广东、广西农科院在研究

• 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35页：种质资源要点

一、搜集方法二、整理（一）考察收集（二）交换与转引（一）归类（二）系统分类三、保存（一）要求（二）方法四、研究和利用（一）鉴定和研究（二）利用

第36页：考察收集有计划地组织到国内外进行考察

• （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
• 一、搜集方法

第37页：规模：根据目的、任务而定

• 1.规模：根据目的、任务而定
• 2.取样方法
• （1）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
• （2）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

第38页：记录：包括a)采集者的编号用采集者的姓名

• 3.记录：包括a)采集者的编号用采集者的姓名或姓名的第一各字母构成b)主持收集单位或个人名称c)采集日期d)采集地点e)品种或类型名称f)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
• 8表示

第39页：g)样本来源分别用

• g)样本来源分别用
• 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h)样本情况分别用
• 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i)样本的主要形态特征生物学和经济学性状，最好附有照片j)群众反映等

原文另列出“样本情况”编码（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），标注为1—6共六个编码但只列出五项，无法安全切分，本表未还原，需对照原图人工补充。

第40页：交换与转引

• （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

第41页：归类首先应将样本对照现场记录

• （一）归类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、整理

第42页：系统分类确定每份材料所属的植物分类学地位

（二）系统分类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

第43页：保存要求

• （一）保存要求
• 1.保存生活力：发芽率>50%2.保存遗传性：防止丢失、变异、混杂
• 3.服务方便。三、保存

第44页：种植保存：每1-2年种一次

• 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
• 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

第45页：序号种质圃名称面积

• 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

第46页：国家种质圃江苏镇江桑树圃呼和浩特牧草圃浙

国家种质圃江苏镇江桑树圃呼和浩特牧草圃浙江杭州茶树圃

第47页：贮藏保存：控制贮藏条件

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

第48页：方法：①干燥器可保存3-5年

• 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

第49页：例：IRRI

• 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

第50页：国家种质库是全国作物种质资源长期保存与研

• 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

第51页：试管保存：原理：植物细胞的遗传

3.试管保存

3.试管保存

（1）原理

植物细胞的遗传全能性

（2）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

第52页：优点：①所需空间小

• （3）优点：①所需空间小，繁殖不受季节限制例：葡萄用组织培养的方法
• 1平方米可保存种质800个系，并有
• 6个重复；若在田间种植则需
• 15亩地。②可解决常规贮藏方法不易保存的品种资源无性繁殖作物原联邦德国农科院将马铃薯茎尖培养在加有生长抑制剂的培养基上，可使细胞分裂过程进行的异常缓慢，只能维持最底限度的生长，两年内不需要更换培养基，且保存的茎尖遗传表现型稳定。近年发展了培养物的冷冻保存(-20～-196ºC)，可实现种质长期保存，更为方便

第53页：繁殖速度快④保存和繁殖无病株系茎尖培养脱

③繁殖速度快④保存和繁殖无病株系茎尖培养脱毒⑤便于种质交流

第54页：种质资源的鉴定和研究

• （一）种质资源的鉴定和研究
• 1.特征、特性的观察和鉴定：在田间条件下观察种质资源的植物学特征和农艺性状及生育特性等植物学特征;农艺性状—是指产量因素、品质性状、抗逆性等生育特性—是品种资源的育性、生育期等特性四、研究和利用

第55页：

第56页：遗传特点的研究和分析

2.遗传特点的研究和分析：不同品种，材料的遗传特性不同，控制性状的基因不同，在育种上利用也各不相同，必须深入研究主要经济性状的遗传变异规律、性状相关、甚至进行基因定位、克隆等

第57页：品种资源的利用利用方法主要有：①直接利用

• （二）品种资源的利用利用方法主要有：①直接利用
• ②间接利用
• 根据种质资源的遗传特点，用相应的育种方法加以利用

第58页：抗病育种中，常规育种法可用显性或隐性的抗

抗病育种中，常规育种法可用显性或隐性的抗病基因，而杂种优势利用需要显性基因.非洲栽培稻A1A1重要资源材料

第59页：抗性育种中：由微效多基因控制的抗病性则需

• △抗性育种中：受主效基因控制的抗病性可用于回交的方法将抗病基因转移到丰产的遗传背景中去，育成高产、抗病的新品种
• 由微效多基因控制的抗病性则需用双列杂交等方法，以便在杂种后代中聚合不同亲本的抗性微效多基因，育出抗性水平较高的品种