种质资源ppt.ppt

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1、第二章 种质资源 1 种质资源在育种上的重要性 2 作物起源中心学说及其发展 3 种质资源的研究与利用 4 电子计算机在种质资源管理中的应用,1 种质资源的重要性 育种的原始材料、品种资源、种质资源、遗传资源、基因资源 种质资源一般指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。 在中国,20世纪60年代初改称为品种资源。现代育种所利用的主要是现有育种材料内部的遗传物质或种质，所以国际上仍采用种质资源这一术语。在遗传育种领域内，凡能用于作物育种的生物体都可归入种质资源的范畴。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、近源植物、人工创造的各种生物类型 无性繁殖器

2、官、单个细胞、甚至DNA片段等。,1 种质资源是现代育种的物质基础 育种工作实质上是按照人类的意图对多种多样的种质资源进行各种形式的加工和改造，因此种质资源越来越重要。育种工作证明，在现有遗传资源中，任何品种和类型都不可能具备与社会发展完全相适应的优良基因，但可以通过选育，将分别具有某些或个别育种目标所需要的特殊基因有效的加以综合，育成新品种。种质资源是进行生物学研究的重要材料,是极其宝贵的自然财富。,2 稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用 作物育种成效的大小,很大程度上决定于掌握种 质资源数量和对其性状表现及遗传规律的研究深度。 世界育种史上,突破性品种的育成及育种上大的 突破性成就几乎

3、无一不决定于关键性优异种质资源 的发现与利用。 如水稻籼稻矮源低脚乌尖、小麦20矮源农林10号 与世界范围“绿色革命”；水稻矮源矮脚南特和矮子 粘与我国水稻矮秆育种；玉米高赖氨酸突变体 Opaque-2与玉米营养品质的遗传改良。 3 新的育种目标能否实现决定于拥有的种质资源 4 种质资源是生物学理论研究的重要基础材料,2 作物起源中心学说及其发展 1 瓦维洛夫的起源中心学说 前苏联学者瓦维洛夫于19世纪20年代提出了作 物起源中心学说。该学说认为： 植物物种在地球上的分布是不平衡的,所有物种 都是由多少不等的遗传类型所组成,它们的起源是与 一定的环境条件和地区相联系的，凡遗传类型有很 大的多样

4、性而且比较集中、具有地区特有变种性状 和近亲野生类型或栽培类型的地区，即为作物起源 中心。根据变异类型特点及近缘野生种情况可把起 源中心分为初生中心和次生中心。,1.1 作物起源中心学说的主要内容： （1）作物起源中心有两个主要特征，即基因的多样性和显性基因的频率较高，所以又可命名为基因中心或变异多样性中心。 （2）作物最初始的起源地称为原生起源中心。 一般有四个标志：有野生祖先、有原始特有类型、有明显的遗传多样性、有大量的显性基因。 （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，将作物分为两类。一是人类有目的驯化的植物,二是与原生作物伴

5、生的杂草。,1.2 根据作物起源中心学说,瓦维洛夫把世界作物划为 8个起源中心 （1）中国-东亚中心：包括中国中部和西部山岳及其毗邻的低地,荞麦、大豆、茶、大麻、高粱、粟、苎麻、稷作物起源于该中心。 （2）印度中心：包括缅甸和阿萨姆，水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘蔗、芝麻、红麻等作物起源于该中心。还包括印度-马来西亚补充区 包括马来亚群岛，一些大岛屿如爪哇、婆罗洲、苏们达腊以及菲律宾和印度支那。包括香蕉和薏等。,（3）中亚西中心：包括印度西北部（旁遮省、西北边区各省）、克什米尔、阿富汗、塔吉克和乌兹别克及天山西部。是普通小麦、密穗小麦、印度圆粒小麦、豌豆、蚕豆、非洲棉等的起源地。 （4）西亚中心：

6、包括小亚西亚、外高加索、伊朗和土库曼高地。一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄、石榴、胡桃、苜蓿等作物起源于该中心。 （5）地中海中心：许多蔬菜作物，包括甜菜和许多古老的牧草作物都起源于此,也是小麦、豆类的次生起源地。,（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、大麦等起源于该中心。 （7）南美和中美中心：包括安的列斯群岛。 玉米、陆地棉、甘薯、番茄等起源于该中心。 （8）南美中心：包括秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚等。是块根类作物如马铃薯、木薯等作物的起源申心。,1.3 作物起源中心学说在作物育种上的意义 瓦维洛夫提出的作物起源中心学说是植物遗传育种和品种资源工作的理论依据。对作物育种工

7、作具有重要的指导作用： （1）指导特异种质资源的收集。 （2）起源中心与抗源中心一致，不育基因与恢复基因并存于起源中心。 （3）指导引种，避免毁灭性灾害。,2 Harlan的有关作物起源的观点 瓦维洛夫的作物起源中心学说发表以后，引起了一些争议。Harlan提出了不同于瓦维洛夫作物起源中心学说的有关作物起源的观点，内容如下： （1）中心和非中心体系 A1 近东 A2 非洲 B1 中国 B2 东南亚 C1 中美 C2 南美 （2）地理学连续统一体学说 该学说认为任何有过或有着农业的地方，都发生过或正在发生着植物驯化和作物进化，每种作物的地理学历史都是独特的，但作物的驯化、进化活动是一个连续统一体

8、，不是互不相关的中心。,3 种质资源的研究与利用 1 种质资源的类别及特点 1.1 按育种实用价值分类 （1）地方品种：一般指在局部地区内栽培的品种，多未经过现代育种技术的遗传修饰，所以又称农家品种。 （2）主栽品种：指经过现代育种技术改良过的品种，包括自育或引进的品种。 （3）原始栽培品种：指具有原始农业性状的类型，大多为现代栽培作物的原始种或参与种。 （4）野生近缘种：指现代作物的野生近缘种及与作物近缘的杂草，包括介于栽培类型和野生类型之间的过渡类型。 （5）人工创造的种质资源：指在育种工作中,通过各种方法, 如杂交、诱变等产生的杂交后代、突变体、远缘杂种及其后代。基因标记材料、引变的多倍

9、体材料、非整倍体材料等。,1.2 按亲缘关系分类 按彼此间的可交配性与转移基因的难易程度将种质资源分为三级基因库： （1）初级基因库 库内的各资源间能杂交，正常结实，无生殖隔离，杂交不实或杂种不育。 （2）次级基因库 此类资源间的基因转移是可能的，但存在一定的生殖隔离，杂交不实或杂种不育，必须借助特殊手段才能实现基因转移。 （3）三级基因库 亲缘关系更员的类型。彼此间杂交不实，杂种不育现象更明显，基因转移困难。,2 种质资源的收集与保存 2.1 发掘、收集、保存种质资源的紧迫性 为了很好地保存和利用自然界生物生物的多样性，丰 富和充实育种工作和生物学研究的物质基础，种质资源 工作的首要环节和迫

10、切任务是广泛发觉和收集种质资源 并很好的予以保存。原因如下： （1）实现新的育种目标必须有更丰富的种质资源。 （2）为满足人类需求，必须不断的发展新作物。 （3）不少宝贵种质资源大量流失，急待发掘保护。 （4）避免新品种遗传基础的匮乏克服遗传脆弱性。,2.2 收集种质资源的方法 收集种质资源的方法有四种： （1）直接考察收集：指到野外实地考察收集，多用于收集野生近缘种、原始栽培类型与地方品种。考察路线上选择要注意作物本身表现不同的地方地理生态环境不同的地方农业技术条件不同的地方社会条件，如务农和游牧等不同。 （2）征集：指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：指

11、育种工作者彼此互通各自所需的种质资源。 （4）转引：指通过第三者获取所需要的种质资源。,2.3 收集材料的整理 收集到的种质资源应及时整理。首先将样本对照现场记录，进行初步整理、归类，将同种异名者合并，以减少重复；将同名异种者予以订正，给以科学的登记和编号。 2.4 种质资源的保存 搜集到的品种资源,经整理、归类后,必须妥善保存,使之能维持样本的一定数量与保持各样本的生活力和原有的遗传变异性。 按照具体的保存方法,可分为种植保存、贮藏保存、离体保存、基因文库技术。,（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,种质资源必须每隔一定时间（1-5年）播种一次, 即

12、种植保存。在种植保存时,每种作物或品种类型的种植条件 , 尽可能与原产地相似,以减少由于生态条件的改变而引起的变异和自然选择的影响。在种植过程中应尽可能避免或减少天然杂交和人为混杂。播种和收获时取样要有代表性以免因抽样而造成遗传漂移。总之要尽可能地保持原品种或类型的遗传特点和群体结构。,(2) 贮藏保存 对于数目众多的种质资源,如果年年都要种植保存,不但土地、人力、物力有很大负担,而且往往由于人为差错、天然杂交、生态条件的改变和世代交替等原因,易引起遗传变异或导致某些材料原有基因丢失。因而,近来各国对于种质资源的保存极为重视。贮藏保存主要是用控制贮藏时的温、湿条件的方法,来保持种质资源种子的生

13、活力。 长期贮藏保存种子生活力的技术关键是低温和干燥,通过控制种子周围环境中的温湿度 , 迫使种子处子代谢作用的最低限度。 贮藏保存种质资源采用种质库,种质库分为三种：长期库、中期库、短期库。,（3）离体保存 植物体的每个细胞，在遗传上都是全能的，含有所必须的全部遗传信息。20世纪70年代，国内外开展了用试管保存组织或细胞培养物的方法来有效地保存种质资源材料。 （4）基因文库技术 程序如下：提取DNA目的DNA片段克隆化大肠杆菌大量繁殖产生大量的生物体中的单拷贝基因。,3 种质资源的研究与利用 深入研究作物品种资源是作物育种工作的主要依据,是作物品种资源进一步开发、利用的需要。对品种资源的充分

14、利用是作物品种资源研究工作的最终目的，深入研究、织极创新是品种资源工作的维续和结果。 品种资源的利用分间接利用和直接利用。对于远缘种属材抖,要通过加工、改造、选择之后,才能用于驯化栽培,用作杂交亲本和诱变材料,从而培育新作物或新品种。对于引进的品种、品系等,在引进后 , 通过引种试验,如有利用价值,即可在生产上直接利用, 往往会收到可观的收益。这种方式从收集到见效,过渡时间短,因而影响较大。,4 电子计算机在种质资源管理中的应用 4.1 国内外植物种质资源数据库概况 农作物种质资源信息的激增和计算机技术的迅速发展，促使许多国家、地区和国际农业研究机构开始研究利用电子计算机建立自己的品种资源管理

15、系统。我国于1986年开始国家作物种质资源数据库系统研究工作。 4.2 种质资源数据库的目标与功能 不同国家、不同作物的品种资源数据库或信息系统尽管在规模、组成等方面不同，但在品种资源信息管理的目标基本相似。一般均能满足育种家和有关研究人员对以下信息的要求。包括植物引进、登记和最初的繁殖，品种性状的描述和评价，世代、系谱的维护与保存，生活力测定、生活力复壮和种质分配等。 4.3 种质资源数据库的建立 包括收集数据、数据分类和规范化处理、数据库管理系统设计。,习题： 1名词解释： 种质资源 起源中心 初生中心 次生中心 原生作物 次生作物 遗传多样性中心 基因银行 初级基因库 三级基因库 次级基因库 2种质资源在作物育种中作用有哪些？ 3简述本地种质资源的特点与利用价值。 4简述外地种质资源的特点与利用价值。 5Vavilov起源中心学说在作物育种中有何作用？ 6初生中心与次生中心如何划分？ 7试述作物种质资源研究的主要工作内容与鉴定方法。 8建拓作物基因库有何意义？如何建拓作物基因库？ 9建立作物种质资源数据库有何意义？如何建立作物种质资源数据库？ 10发掘、收集、保存种质资源的必要性与意义何在？,