第一讲：种质资源课件

第一讲：种质资源一、种质资源的含义：一、种质资源的含义：广义地讲，植物中可用于育种栽培或其它广义地讲，植物中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，都可生物学研究的各种植物类型及品种，都可称作种质资源。称作种质资源。种质资源（种质资源（Germplasm ResourcesGermplasm Resources）遗传资源遗传资源(Genetic Resources)(Genetic Resources)基因资源基因资源(Gene Resources)(Gene Resources)基因库基因库 (Gene Pool or Gene Bank)(Gene Pool or Gene Bank)第一节第一节 种质资源的意义种质资源的意义二、种质资源工作的重要性二、种质资源工作的重要性 分析现代育种史的几次重大突破，都与新资分析现代育种史的几次重大突破，都与新资源的发现和利用有着密切联系源的发现和利用有着密切联系 *“*“绿色革命绿色革命绿色革命绿色革命”一半矮秆小麦和水稻品种育成都和一半矮秆小麦和水稻品种育成都和一半矮秆小麦和水稻品种育成都和一半矮秆小麦和水稻品种育成都和日本农林日本农林日本农林日本农林1010号（号（号（号（Norin 10Norin 10），小麦矮源），小麦矮源），小麦矮源），小麦矮源Rht1Rht1、Rht2Rht2；台湾；台湾；台湾；台湾“低脚乌尖低脚乌尖低脚乌尖低脚乌尖”水稻矮源有关。水稻矮源有关。水稻矮源有关。水稻矮源有关。*杂交水稻杂交水稻杂交水稻杂交水稻“野败野败野败野败”雄性不育的发现，使我国及世雄性不育的发现，使我国及世雄性不育的发现，使我国及世雄性不育的发现，使我国及世界杂交水稻生产取得巨大成就。界杂交水稻生产取得巨大成就。界杂交水稻生产取得巨大成就。界杂交水稻生产取得巨大成就。1 种质资源是育种工作的物质基础种质资源是育种工作的物质基础 2 种质资源是不断发展新作物的主要来源种质资源是不断发展新作物的主要来源3 育种工作的突破，决定于关键性基因资源育种工作的突破，决定于关键性基因资源的发掘和利用；的发掘和利用；4 适应生产不断发展，需要发掘更多的种质适应生产不断发展，需要发掘更多的种质资源；资源；5 为了避免新品种的遗传基础贫乏，必须利为了避免新品种的遗传基础贫乏，必须利用更多的基因资源；用更多的基因资源；6 不少宝贵的种质资源急待发掘、保存，防不少宝贵的种质资源急待发掘、保存，防治丧失。治丧失。24 24个稻的品种籽粒和谷粒（大部分为云南考察时收集的）个稻的品种籽粒和谷粒（大部分为云南考察时收集的）第二节第二节 品种资源的类别、品种资源的类别、特点及其利用价值特点及其利用价值 Harlan Harlan 和和DewetDewet（19711971）建议把基因库分）建议把基因库分为三类：为三类：l初级基因库（初级基因库（GP-1GP-1）：杂种可育、染色）：杂种可育、染色体配对良好（种内各种材料）体配对良好（种内各种材料）l次级基因库（次级基因库（GP-2GP-2）：杂交不实、杂种）：杂交不实、杂种不育（种间材料和近缘野生种）不育（种间材料和近缘野生种）l三级基因库（三级基因库（GP-3GP-3）：种间以上材料）：种间以上材料种质资源按来源划分种质资源按来源划分l本地种质资源（地方品种或农家品种、本地种质资源（地方品种或农家品种、选育品种）。选育品种）。l外地种质资源外地种质资源 l野生植物资源野生植物资源 l人工创造的种质资源人工创造的种质资源本地种质资源本地种质资源 特点：特点：对当地生态条件有良好的适应对当地生态条件有良好的适应性、丰产性。往往作为杂交育种的骨性、丰产性。往往作为杂交育种的骨干亲本。干亲本。外地品种资源外地品种资源 特点：特点：从其他国家和地区引入。具有本从其他国家和地区引入。具有本地品种不具有的重要遗传特性。丰产、地品种不具有的重要遗传特性。丰产、抗病、优质。是改良本地品种的重要材抗病、优质。是改良本地品种的重要材料。料。美国大豆主要产区曾因孢囊线虫病害美国大豆主要产区曾因孢囊线虫病害,使生产濒于绝境使生产濒于绝境,在数千份大豆品种中只找到一个抗病的材料（北京黑），在数千份大豆品种中只找到一个抗病的材料（北京黑），用它育成了许多抗病品种，才使生产得以恢复。用它育成了许多抗病品种，才使生产得以恢复。野生植物资源野生植物资源 特点：特点：独特的抗逆性（抗病虫、旱寒、独特的抗逆性（抗病虫、旱寒、盐碱等）。盐碱等）。叶折叠，抗叶跳叶折叠，抗叶跳虫、棉铃虫、卷虫、棉铃虫、卷叶虫、红蜘蛛等。叶虫、红蜘蛛等。抗角斑病，纤维抗角斑病，纤维细，拉力强，苞细，拉力强，苞叶窄，收花杂质叶窄，收花杂质少。少。异常棉人工创造的种质资源人工创造的种质资源l l人工创造的原始材料比未经改造的材料有人工创造的原始材料比未经改造的材料有所提高，类型丰富，而且日新月异，各有所提高，类型丰富，而且日新月异，各有特长，往往更符合现代育种工作需要。特长，往往更符合现代育种工作需要。l l特点：特异基因或基因组合的新作物。特点：特异基因或基因组合的新作物。糯麦、蓝糯、紫糯糯麦、蓝糯、紫糯第三节第三节 种质资源的搜集种质资源的搜集一、广泛搜集品种资源的迫切性一、广泛搜集品种资源的迫切性1 1 育种工作的需要育种工作的需要1 1）新品种）新品种 2 2）新作物）新作物2 2 物种保存，以免丧失的需要物种保存，以免丧失的需要3 3 丰富遗传变异的需要丰富遗传变异的需要二、国内外种质资源搜集概况二、国内外种质资源搜集概况1 国外：国外：开展较早。前苏联的瓦维洛夫，开展较早。前苏联的瓦维洛夫，一生进行过约二百次科学考察，曾到达一生进行过约二百次科学考察，曾到达60多个国家，收集到约多个国家，收集到约15万份材料，还提出万份材料，还提出一系列重要理论。如作物起源中心说等。一系列重要理论。如作物起源中心说等。19551966曾派出考察队外出考察曾派出考察队外出考察10年，年，从国内外收集十万余份材料。从国内外收集十万余份材料。6070年代年代考察了考察了50多个国家，收集多个国家，收集13万份材料。万份材料。二、国内外种质资源搜集概况二、国内外种质资源搜集概况2 国内：国内：1972-1982年间，组织了云南年间，组织了云南稻、麦、食用豆类和蔬菜、茶叶等种质资稻、麦、食用豆类和蔬菜、茶叶等种质资源的考察；全国范围内的野生大豆考察。源的考察；全国范围内的野生大豆考察。收集野生大豆种质收集野生大豆种质4000多份。通过对云多份。通过对云南麦类种质资源的考察，新发现属于云南南麦类种质资源的考察，新发现属于云南小麦亚种的小麦亚种的10个变种。个变种。1981-1984年，年，还组织了西藏农作物种质资源的综合考察。还组织了西藏农作物种质资源的综合考察。一些保存资源数量大的机构l l前瓦维洛夫全苏植物生产研究所，前苏联列宁格前瓦维洛夫全苏植物生产研究所，前苏联列宁格前瓦维洛夫全苏植物生产研究所，前苏联列宁格前瓦维洛夫全苏植物生产研究所，前苏联列宁格勒（勒（勒（勒（LeningradLeningradLeningradLeningrad，USSR USSR USSR USSR）l l美国农业部农业研究署，美国马里兰州贝尔茨维美国农业部农业研究署，美国马里兰州贝尔茨维美国农业部农业研究署，美国马里兰州贝尔茨维美国农业部农业研究署，美国马里兰州贝尔茨维尔（尔（尔（尔（BeltsuilleBeltsuilleBeltsuilleBeltsuille，Maryland,USA Maryland,USA Maryland,USA Maryland,USA）l l国际水稻研究所（国际水稻研究所（国际水稻研究所（国际水稻研究所（IRRIIRRIIRRIIRRI），菲律宾（），菲律宾（），菲律宾（），菲律宾（Los Banos,Los Banos,Los Banos,Los Banos,PhilippinesPhilippinesPhilippinesPhilippines）l l国际半干旱热带作物研究所（国际半干旱热带作物研究所（国际半干旱热带作物研究所（国际半干旱热带作物研究所（ICRISATICRISATICRISATICRISAT），印度海），印度海），印度海），印度海得拉巴（得拉巴（得拉巴（得拉巴（Hyderabad,IndiaHyderabad,IndiaHyderabad,IndiaHyderabad,India）l l国际玉米小麦改良中心（国际玉米小麦改良中心（国际玉米小麦改良中心（国际玉米小麦改良中心（CIMMYTCIMMYTCIMMYTCIMMYT），墨西哥（），墨西哥（），墨西哥（），墨西哥（EI EI EI EI BatanBatanBatanBatan，Ciudad Mexico Ciudad Mexico Ciudad Mexico Ciudad Mexico，Mexico Mexico Mexico Mexico）l l荷兰荷兰荷兰荷兰德国马铃薯基因库，德国马铃薯基因库，德国马铃薯基因库，德国马铃薯基因库，Braunschweig,FRGBraunschweig,FRGBraunschweig,FRGBraunschweig,FRGl l国际马铃薯中心（国际马铃薯中心（国际马铃薯中心（国际马铃薯中心（CIPCIPCIPCIP），秘鲁利马（），秘鲁利马（），秘鲁利马（），秘鲁利马（Lima,Lima,Lima,Lima,PeruPeruPeruPeru）l l国际热带农业研究所（国际热带农业研究所（国际热带农业研究所（国际热带农业研究所（IITAIITAIITAIITA），尼日利亚伊巴丹），尼日利亚伊巴丹），尼日利亚伊巴丹），尼日利亚伊巴丹（IbadanIbadanIbadanIbadan，Nigeria Nigeria Nigeria Nigeria）l l北欧基因库，瑞典伦德（北欧基因库，瑞典伦德（北欧基因库，瑞典伦德（北欧基因库，瑞典伦德（Lund,SwedenLund,SwedenLund,SwedenLund,Sweden）l l亚洲蔬菜研究与发展中心（亚洲蔬菜研究与发展中心（亚洲蔬菜研究与发展中心（亚洲蔬菜研究与发展中心（AVRDCAVRDCAVRDCAVRDC），土耳其伊士），土耳其伊士），土耳其伊士），土耳其伊士麦（麦（麦（麦（Izmir,TurkeyIzmir,TurkeyIzmir,TurkeyIzmir,Turkey）.三、考察收集品种资源的方法三、考察收集品种资源的方法1 野外实地考察收集野外实地考察收集2 征集征集四、收集材料的整理四、收集材料的整理 目的是核对并淘汰重复和错误材料，给目的是核对并淘汰重复和错误材料，给予系统编号，以便科学管理和有次序予系统编号，以便科学管理和有次序地保存。地保存。整理一般结合首次种植观察进行。整理一般结合首次种植观察进行。种质资源数量大，种类多，给予科学的编号种质资源数量大，种类多，给予科学的编号是十分重要的。是十分重要的。美国：美国：P P（Plant InventoryPlant Inventory）苏联：苏联：KKKK种质资源的保存种质资源的保存v1974年成立国际性机构年成立国际性机构国际植物遗传资源委员国际植物遗传资源委员会（会（IBPGR）v1994年年IBPGR改组为国际植物遗传资源研究所改组为国际植物遗传资源研究所（IPGRI）v目前全世界有目前全世界有38个基础种质库，个基础种质库，76个国家具有中、个国家具有中、短期种子贮藏设施，其中短期种子贮藏设施，其中56个国家具备长期保存条个国家具备长期保存条件件v19851986年中国农业科学院国家作物种质库年中国农业科学院国家作物种质库（CAAS）种质资源保存条件及要求种质资源保存条件及要求v保存条件：干燥、低温、低水、低氧、黑暗、保存条件：干燥、低温、低水、低氧、黑暗、无辐射损伤无辐射损伤v要求：种子必须经过检疫，持证入库。具有要求：种子必须经过检疫，持证入库。具有原品种特性的当年繁殖种子，其发芽率应原品种特性的当年繁殖种子，其发芽率应95%以上，成熟、健康、无杂质，不能拌药，以上，成熟、健康、无杂质，不能拌药，应经熏蒸处理应经熏蒸处理种子入库处理种子入库处理v是种质库工作的是种质库工作的核心核心，主要有，主要有12方面的内容：方面的内容：v种子接纳登记；查重去重；种子清选、熏蒸；种子接纳登记；查重去重；种子清选、熏蒸；种子初始生活力测定；编库号；种子干燥；种子初始生活力测定；编库号；种子干燥；含水量测定；种子包装；入库定位；贮存材含水量测定；种子包装；入库定位；贮存材料监测；繁殖更新；中期库种子材料分发料监测；繁殖更新；中期库种子材料分发种质资源保存方法种质资源保存方法v1、干燥密封保存、干燥密封保存v常温条件下在密闭容器中加适量干燥剂常温条件下在密闭容器中加适量干燥剂v2、低温保存、低温保存v种子干燥后密封包装，置于冷库、冰箱内保存种子干燥后密封包装，置于冷库、冰箱内保存v3、异地保存、异地保存v将潮湿地区种子移置到干燥、低温地区保存将潮湿地区种子移置到干燥、低温地区保存种质资源保存方法v4、种质库保存、种质库保存v短期库、中期库、长期库短期库、中期库、长期库v复份异地保存：从种子中分出一部分，放置另一地复份异地保存：从种子中分出一部分，放置另一地方复份保存方复份保存v5、自然保护区保存、自然保护区保存v是保存某些野生种质资源的最好方式，也称原地保是保存某些野生种质资源的最好方式，也称原地保存存种质资源保存方法v6、种质资源圃保存、种质资源圃保存v多年生植物如果树、茶树、水生蔬菜等采取田间保多年生植物如果树、茶树、水生蔬菜等采取田间保存活植株和用无性繁殖方式保存种质存活植株和用无性繁殖方式保存种质v7、试管苗保存、试管苗保存v无性繁殖作物采用试管苗方式保存，又称分生组织无性繁殖作物采用试管苗方式保存，又称分生组织保存保存种质资源保存方法v8、超低温保存、超低温保存v在在-80以下保存种质资源，以液态氮（以下保存种质资源，以液态氮（LN）为冷）为冷源，液态氮中温度为源，液态氮中温度为-196 v9、超干种子贮藏、超干种子贮藏v对能达到超干（低于对能达到超干（低于5%7%的种子含水量）而无的种子含水量）而无害的种子，采用超干后密封包装，常温保存害的种子，采用超干后密封包装，常温保存种质资源保存方法v10、种质基因库、种质基因库v种质基因库是收集和长期保存植物体的一部分种质基因库是收集和长期保存植物体的一部分活组织活组织 v种质基因库中保存的材料主要有种子、花粉、种质基因库中保存的材料主要有种子、花粉、培养组织、一部分营养器官、培养组织、一部分营养器官、DNA等等v保存种子的种质基因库又叫种子库，其保存条保存种子的种质基因库又叫种子库，其保存条件涉及种子生理代谢的各种条件，可保存的时件涉及种子生理代谢的各种条件，可保存的时间长短依种类不同而异，一般保存在间长短依种类不同而异，一般保存在5 或更或更低温度低温度种质基因库v那些难以得到种子或种子不易保存的种类，一般以那些难以得到种子或种子不易保存的种类，一般以培养组织在低温培养组织在低温(-2)的条件下进行长期保存的条件下进行长期保存v长期继代培养的组织会产生染色体裂变导致遗传基长期继代培养的组织会产生染色体裂变导致遗传基因的不稳定性，将培养组织保存在液态氮因的不稳定性，将培养组织保存在液态氮(-196)中，则能保持其遗传稳定性中，则能保持其遗传稳定性v还可以从植物体中分离出还可以从植物体中分离出DNA或或DNA片断进行片断进行DNA的长期保存的长期保存v中国国家作物种质库中保存了中国国家作物种质库中保存了54411份水稻种质基份水稻种质基因，因，35635份小麦种质基因份小麦种质基因 核心种质库的构建vFrankel和和Brown于于1984年最早提出核心种质年最早提出核心种质(core collection)的概念。认为核心种质是保存的种质资的概念。认为核心种质是保存的种质资源的一个核心子集，以最少数量的遗传资源最大限源的一个核心子集，以最少数量的遗传资源最大限度地保存整个资源群体的遗传多样性，同时代表了度地保存整个资源群体的遗传多样性，同时代表了整个群体的地理分布。整个群体的地理分布。v核心库指地表一个物种及其野生近缘种的遗传多样核心库指地表一个物种及其野生近缘种的遗传多样性，具有最少重复的一批有限的此种作物及其野生性，具有最少重复的一批有限的此种作物及其野生近缘种样品。近缘种样品。