石河子大學作物育種-第二章-品種資源

第二章種質資源第一節(jié)種質資源工作的重要性及工作方針

一、種質資源的概念種質:是親代傳給子代的遺傳物質。種質資源：指具有特定種質或基因、可供育種及相關研究利用的各種生物類型。種質資源又稱為品種資源、遺傳資源和基因資源。包括作物品種、類型、近緣種及野生種的植株、種子、無性繁殖器官、花粉、細胞、染色體、DNA片段等。被用于新品種選育的最初一批種質資源稱為育種的原始材料。二、種質資源工作的重要性(一)種質資源是育種工作的物質根底“綠色革命〞與小麥矮源Rht1、Rht2；臺灣“低腳烏尖〞水稻矮源有關。雜交水稻“野敗〞雄性不育的發(fā)現(xiàn)，使我國及世界雜交水稻生產取得巨大成就。(二)稀有特異種質對育種成效具有決定性的作用玉米高賴氨酸突變體Opaque-2與玉米營養(yǎng)品種的改進。小麥1BL/1RS易位系與世界小麥抗銹病育種。(三)新的育種目標能否實現(xiàn)決定于所擁有的種質資源抗孢囊線蟲病的大豆和北京小黑豆(四)種質資源的生物學理論研究的重要根底材料“中國春〞小麥品種的發(fā)現(xiàn)為小麥非整倍體的培育奠定了根底,從而為小麥的遺傳分析,特別為普通小麥的基因定位提供了有效的工具。三、種質資源工作方針廣泛收集妥善保存深入研究積極創(chuàng)新充分利用第二節(jié)作物起源中心學說及其開展瓦維洛夫一、瓦維洛夫的作物起源中心學說

〔一〕瓦維洛夫關于作物起源中心的概念各種作物在地球上的地理分布是不平衡的，這就形成了幾個根本獨立的作物起源的世界中心。作物的起源中心：野生植物最先被人類栽培利用或產生大量栽培變異類型的比較獨立的農業(yè)地理中心。起源中心的兩個特征：1、基因的多樣性；2、顯性基因的頻率較高。〔二〕初生起源中心與次生起源中心初生起源中心概念：由野生種演變?yōu)樵耘喾N的作物最初起源地，稱為原生〔或初生〕起源中心；標志：有野生祖先；有原始的類型；有明顯的遺傳多樣性；有大量的顯性基因。次生起源中心：概念：當作物由原生起源中心向外擴散到一定范圍時，在作物本身自交和自然隔離條件下，經過自然選擇和人工選擇的共同作用，形成新的多樣化地區(qū)，稱為次生起源中心。標志：無野生祖先；有新的特有類型；有大量的變異；有大量的隱性基因。〔三〕“遺傳變異性的同源系列規(guī)律〞

〔四〕根據馴化的來源，將作物分為原生作物和次生作物二、瓦維洛夫提出的8個作物起源中心中國－東亞中心：起源作物大豆、蕎麥、茶葉印度中心：起源作物水稻、亞洲棉、綠豆中亞細亞中心：起源作物普通小麥、非洲棉西亞中心：起源作物一粒小麥、黑麥地中海中心：起源作物甜菜埃塞俄比亞中心：小麥、大麥的多種變異類型南美和中美中心：起源作物陸地棉、玉米南美中心：起源作物海島棉、馬鈴薯

作物8個起源中心示意圖三、起源中心學說的開展與補充在瓦維洛夫提出8個中心的根底上，茹考夫斯基等在上世紀70年代將其擴大為12個大基因中心。1、中國—日本中心；2、東南亞洲中心；3、澳大利亞中心；4、印度中心；5、中亞細亞中心；6、西亞細亞中心7、地中海中心；8、非洲中心；9、歐洲—西伯利亞中心；10、南美中心；11、中美和墨西哥中心；12、北美中心12個大基因中心四、作物起源中心學說的實踐意義指導特異種質資源的收集；起源中心與抗源中心一致，不育基因與恢復基因并存于起源中心：某些作物與其寄生物往往有共同的起源中心，在共同中心蘊藏著最大量的抗病類型。指導引種，防止消滅性災害。五、J.R.Harlan(1951)有關作物起源的觀點作物起源中心學說存在的問題：遺傳多樣性中心不一定就是起源中心；起源中心不一定是多樣性的基因中心，有的次生中心比原生中心具有更多樣的特異物種。中心和非中心體系〔centerandnon-centersystem〕這里所指的中心是農業(yè)起源中心中心A1近東B1中國C1中美

非中心A2非洲B2東南亞C2南美

地理學連續(xù)統(tǒng)一體學說〔geographicalcontinual〕任何有或有著農業(yè)的地方都發(fā)生過或正在發(fā)生著植物馴化和作物進化，每種作物的地理學歷史都是獨特的，但作物的馴化、進化活動是一個連續(xù)統(tǒng)一體，不存在8個或12個進化活力突出的中心。第三節(jié)種質資源的研究與利用種質資源的研究包括收集、保存、鑒定、創(chuàng)新和利用。一、種質資源的類別特點及其利用價值按其親緣關系將種資資源分為：初級基因庫、次級基因庫、三級基因庫。按材料在育種中的實用性可將種質資源分為：地方品種、主栽品種、原始栽培品種、野生近緣種、人工創(chuàng)造的種資資源。

〔一〕地方品種特點：對本地生態(tài)條件具高度的適應性；群體內具有類型的多樣性；具有獨特的優(yōu)良特性。作用：是改進現(xiàn)有品種的根底材料。如：水稻地方品種“一粒半〞、“鹽水赤〞小麥品種“碧瑪一號〞的親本“螞蚱麥〞云南農家品種紫稈糯玉米河南小麥品種小佛手〔二〕主栽品種特點：對當?shù)厣鷳B(tài)條件有良好的豐產性與較廣的適應性。一般被用作育種的根本材料。農家品種花殼麥大豆-冀黃105

〔三〕原始栽培類型特點：大多為現(xiàn)代栽培作物的原始種參與種。多有一技之長，但不良性狀遺傳率高，多與雜草共生。西藏半野生小麥〔四〕野生近緣種特點：具有作物所缺少的某些抗逆性〔抗病蟲、旱寒、鹽堿等〕，可通過遠緣雜交及現(xiàn)代生物技術轉移入作物?？捎糜趧?chuàng)造雄性不育系、優(yōu)質、NC雜種。一年生野生大麥野生稻的地上莖匍匐莖芒上能開花結籽的野生大麥

墨西哥海灘上仙人掌群中的野生棉(五)人工創(chuàng)造的種質資源指通過雜交、誘變產生的各種突變體或中間材料。許多優(yōu)良變異材料可作為進一步育種或理論研究的根底材料。如：黑龍江利用天蘭鵝冠草與小麥雜交，育成對銹病免疫的中間材料中3、中4等。

人工創(chuàng)造的小麥獨稈類型和矮稈類型二、種質資源的搜集與整理〔一〕廣泛搜集品種資源的迫切性實現(xiàn)新的育種目標必須有更豐富的種質資源為滿足人類需求，必須不斷地開展新作物物種保存，以免喪失的需要豐富遺傳變異，克服遺傳脆弱性的需要〔二〕收集種質資源的方法

野外實地考察收集征集交換轉引

云南農家種子庫收集品種資源在遙遠地區(qū)利用集市征集資源材料(三)種質資源的整理初步整理時將同種異名者合并，將同名異種者更正。先將材料按植物學分類，或按生態(tài)學分類，或按主要性狀分類〔早熟類、矮稈類、優(yōu)質類等〕。再登記編號，每材料有一永久編號。根本要求：維持樣本的一定數(shù)量；保持種子或無性繁殖器官的生活力，延長其壽命；盡量延緩世代進展，防止遺傳性變異發(fā)生。

三、種質資源的保存將種質資源材料分批，每隔一定年限輪流種植一次。應防止天然雜交及機械混雜，減少環(huán)境引起的變異及自然選擇作用。〔一〕種植保存〔二〕貯藏保存低溫、枯燥、缺氧是抑制種子呼吸作用從而延長種子壽命的有效措施。現(xiàn)代種質貯存庫：恒溫、恒濕、密封包裝、大規(guī)模、自動化。一般短期庫保持種子生活力2-5年，中期庫保持15-25年，長期庫保持30年以上。北京中國農科院品種資源所的中期庫國際水稻研究所的稻種資源庫便分3級：(1)短期庫。溫度20℃，相對濕度45％。稻種盛于布袋或紙袋內，可保持生活力2-5年。(2)中期庫。溫度4℃，相對濕度45％。稻種盛放在密封的鋁盆或玻璃瓶內，密封，瓶底內放硅膠?？杀３址N子生活力25年。(3)長期庫。溫度—10℃，相對濕度30％，稻種放人真空、密封的小鋁盒內，可保持種子生活力75年。

〔三〕離體保存用試管保存組織或細胞培養(yǎng)物，如愈傷組織、懸浮細胞、生長點、幼胚、花粉等。培養(yǎng)物超低溫長期保存，可免除繼代培養(yǎng)，防止遺傳變異。試管保存〔四〕基因文庫技術將連接于載體上的某物種的DNA片段轉移到大腸桿菌中，通過大腸桿菌快速無性繁殖，產生大量的生物體中的單拷貝基因備用，這樣可長期平安地保存該物種的種質資源?！惨弧程卣魈匦缘蔫b定一般植物學特征和農藝性狀，如生育期等品質特性，如蛋白質含量等生理生化特性，如抗病性等〔二〕遺傳特性的鑒定如細胞遺傳