1种质资源(germphasmresources)23种质资源的作用与现状种质资源的类型与特点园艺植物的起源与进化种质资源的收集与保存种质资源的评价与利用种质资源的创新主要内容4种质资源包括:栽培种、野生种及近缘种,人工创造的种质材料。蕴藏种质的主要材料是:植株、种子,根、茎、叶、芽等无性繁殖器官和营养器官,及愈伤组织、分生组织、花粉、合子、细胞、原生质体、以及染色体和核酸片段等。51.1种质资源的作用与现状1.1.1种质资源的作用种质资源是地球生命的基础。是人类赖以生存和发展的基础,是最为宝贵的自然财富。是利用和改良生物的物质基础,是育种的原始材料及生命科学研究的基础材料。6一个基因或者一个物种可以影响一个国家的有关的经济发展;一个优良的生态群落的建立可以改善一个地区的环境。实例:•野生稻雄性败育基因•矮杆基因(绿色革命)•野生马铃薯抗晚疫病基因7提供各种工业原料、医药品,在娱乐、旅游业中也起着重要作用。拥有种质资源的数量和质量,以及对其研究的程度是决定育种效果的重要条件,也是衡量一个国家或研究单位育种水平的重要标志。8生态系统多样性9生态系统多样性101.1.2种质资源的现状与存在问题1.1.2.1发展理念的误区造成种质资源的遗传侵蚀人类对品种良种化和遗传一致性的要求,使传统的品种被改良品种所取代,并使之加速灭绝。减少了种质资源遗传多样性。更大的一致性倾向或遗传单一性增加了主要作物对流行性病虫害潜在的遗传脆弱性。11•地质史上已发生过5次自然大灭绝(Wilson,1989)原因:地质变化和大灾变;•地球又一次进入大灭绝时期,当代物种灭绝速度比自然灭绝速度快1000倍(Wilson,1989)!•有花植物中约有5%~10%的物种处于受威胁或濒危之中(陈心启等,1998)•1个物种灭绝可能影响到几十个物种的生存。生物多样性保育的紧迫性12人类对资源的需求日趋增长,逐渐造成生态环境的破坏和生物资源流失。大量砍伐和焚烧森林,过度放牧,使大量野生动物、植物失去栖生、繁衍的场所。1.1.2.2人类活动及现代科技的发展对种质资源的影响13城市、工矿的发展占用了大量的绿地,使土壤、水源和大气的污染。植被的破坏加剧了生态环境的恶化,反过来又导致了生物资源的进一步流失,形成了恶性循环。现代科技的迅猛发展产生了某些负面的影响。农业机械的广泛应用,使不适应现代机械要求的品种有逐步消失的危险;化学肥料和农药的大规模使用,造成大量种质资源减少,用飞机喷撒农药,使野生资源也受到损失;生物工程的安全性等。B141.2种质资源的类型和特点按其来源分类种质资源的类别:本地的种质资源外地的种质资源野生的种质资源人工创造的种质资源151.2种质资源的类型和特点按其来源分类亲缘关系分类种质资源的类别:植物学分类:科、属、种161.2种质资源的类型和特点按其来源分类亲缘关系分类育种实用性分类种质资源的类别:现代优良品种或高产品种、主要商品品种、次要品种、具有特长的、过时类型、育种材料、突变体、原始类型、野草类和野生种十类。171.2种质资源的类型和特点按其来源分类亲缘关系分类育种实用性分类生态类型分类、用途分类种质资源的类别:地方品种、主栽品种、原始栽培类型、野生近缘种和育种材料种质资源的类型及性质来分类181.2.1地方品种指那些在局部地区内栽培的品种,或古老的农家品种是长期自然选择和人工选择的结果。特定的适应性和抗逆性强适合当地特殊的饮食或观赏消费习惯和栽培习惯大多没有经过现代育种技术的改良。19有些材料虽有明显缺点,但往往具有某些罕见的特性,以及具备一些在目前看来虽然并不重要的特殊经济价值往往因优良新品种的推广而被淘汰(特别是过时的或极为零星分散的品种)是最重要的,具极大遗传价值和育种潜力的种质资源。201.2.2主栽品种经由现代育种技术改良过的品种,或称改良品种。遗传多样性较地方品种单一,即基因库较狭窄。适应当前新的消费习惯和生产方式。具有较好的丰产性和较广的适应性及抗逆性。但外地或外国引入的品种对本国(地)的特殊气候条件的适应性差于本国(地)的主栽品种它们是育种的基本材料。211.2.3原始栽培类型具有原始农业性状的类型。是现代栽培作物的原始种或参与种,是经数千年的发展而产生的。不少原始栽培类型已经绝灭。现今往往要在人们不容易到达的地区才能搜集到。基因库丰富,对本地区的气候条件适应性更强。是难得的育种材料。221.2.4野生种及近缘种野生种是生物进化长期自然选择的的结果栽培作物近缘种是介于栽培和野生类型之间的不同程度的过渡类型是人工选择的成果。具备生物多样性,常带有作物所缺少的某些抗逆基因,在育种上往往作为抗源资源加以利用。23在生产上有些野生近缘种也作为嫁接砧木加以利用。由于人类对生态环境的不断干扰和破坏,很多野生近缘种已从开垦地上退走,有些种已濒于灭绝。它的生物科学及植物育种的源泉。241.2.5人工育种材料各种育种途径的中间材料。如这种材料可以是杂种后代、物理化学诱变育成的突变体,人工诱变的多倍体、体细胞融合材料、远缘杂交材料、转基因材料等等,有人称之为育种中间材料。虽然它们具有某些缺点,而不能成为新的品种,但因具有一些明显的优良性状,仍不失为一种优良的亲本或种质资源。这类材料,因育种工作的不断发展会日益增加,这样会大大丰富种质资源的遗传多样性。B251.3园艺作物的起源和进化远古时期的地理隔离野生植物就地驯化变种和品种全世界形成了不同的作物起源中心社会发展商业、旅游及战争各起源中心作物向着中心以外传播逐渐演化成现今世界园艺作物分布的现状野生植物人类采集移栽选择杂交和培育栽培品种261.3.1瓦维洛夫(Н.И.ВавиЛов)的作物起源中心学说(theoryoforigincenterofcrops)较系统地对作物起源中心研究分类影响较大的有三大系统,即德坎多尔的“三大起源中心论”瓦维洛夫的“八大起源中心论”和茹考夫斯基的“十二大起源中心论”。27瓦维洛夫的起源中心学说1920~1940年间,苏联瓦维洛夫考察队跨亚、欧、非、美洲60多个国家,180次,搜集了25万余份植物材料于1935年发表了《育种的理论基础》一书,提出栽培植物起源中心学说,并首次绘制了栽培植物起源中心图(图1-1)28291.3.1.1作物起源中心的主要内容提出主要世界作物八大起源中心(centeroforiginofcrops),及其地理分布和植物种类和特点。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,又名为基因中心或变异多样化中心301.3.1.1作物起源中心的主要内容最初始的起源地称为初生起源中心(primaryorigincenter)往往是作物显性性状和最大遗传多样性的聚集地区。作物由初生起源中心地向外扩散到一定范围时,在边缘地又会因作物本身的自交和自然隔离而形成新的隐性基因控制的多样化地区,即为次生起源中心(secondaryorigincenter)。常常具有可利用价值的性状,如种子、果实增大等。31在一定的生态环境中,在相近植物的遗传变异性中出现平行现象。即同源平行变异律(lawofparallelvariation)。同源平行变异律在作物选育和引种中有重要的指导意义。321.3.1.1作物起源中心的主要内容提出主要世界作物八大起源中心作物起源中心有两个主要特征起源中心分为初生起源中心次生起源中心同源平行变异律总结:331.3.1.2世界8个作物起源中心(1)中国起源中心包括中国中、西部山岳及毗邻低地。主要起源的园艺作物如:桃、杏、梅、樱桃、山楂、枣、银杏、柿、榛、甜橙、香橙、枇杷、龙眼、荔枝、柚、不结球白菜、大白菜、葱、莴笋、丝瓜、茼蒿、牡丹、芍药、菊花等。34(2)印度起源中心包括缅甸和阿萨姆(印度东部的省)。主要起源的园艺作物如:芒果、桔、柠檬、枸橼、椰子、茄子、苦瓜、葫芦、丝瓜、蛇瓜、虎尾兰等。(2a)印度一马来亚起源中心(印度起源中心的补充)包括马亚群岛,一些大岛屿如爪哇、婆罗州、苏门答腊以及菲律宾和印度支那。主要起源的园艺作物如:穗桔、棕榈槟榔、面包树、柚、依兰、硕竹、豆蔻等。35(3)中亚起源中心包括印度西北部、克什米尔、阿富汗、塔吉克和乌兹别克。主要起源的园艺作物如:胡萝卜、洋葱、大蒜、菠菜、杏、梨、扁桃、枣、葡萄、胡桃、阿月浑子等(4)前亚起源中心包括小亚细亚、伊朗、外高加索。主要起源的园艺作物如:无花果、石榴、葡萄、苹果、柿、梨、胡桃、扁桃、欧洲甜樱桃、欧榛、莴苣、韭葱、甜菜、南瓜、胡萝卜、甘蓝、香芹菜、月桂、罂粟、番红花等。36(5)地中海起源中心包括地中海沿岸地区。主要起源的园艺作物如:油橄榄、甘蓝、芹菜、茴香、大蒜、洋葱、萝卜、黑芥、白芥、石刁柏、月桂、大马士革蔷薇、鸢尾等。(6)埃塞俄比亚起源中心包括埃塞俄比亚和厄立特里亚山区。主要起源的园艺作物如:埃塞俄比亚芭蕉、咖啡、油棕、西瓜、豇豆、芫荽、秋葵等。37(7)墨西哥—中美起源中心包括墨西哥—中美所属地区。主要起源的园艺作物如:木瓜、番石榴、番茄、辣椒、菜豆、南瓜、仙人掌、龙舌兰、虎皮兰等。(8)南美起源中心包括秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚。主要起源的园艺作物如:西番莲、番荔枝、番石榴、马铃薯、番茄、辣椒、南瓜等。38(8a)智利亚中心主要起源的园艺作物如:马铃薯、草莓等。(8b)巴西—巴拉圭亚中心主要起源的园艺作物如:番樱桃、风梨、西番莲等39表1-1原产于中国的主要园艺作物种类国内栽培历史年)种类国内栽培历史年)种类国内栽培历史年)种类国内栽培历史年)桃1300大白菜1400芋(4)2400白兰花1000杏2600叶芥2600薹菜1500菊花3000中国李2600大葱2600芥蓝800月季2000白梨2600茭白2100根芥400桂花1800砂梨2600菱3000蕹菜1600翠菊1000山楂2000莲藕2500慈姑2100百合1500柿1800萝卜2200萱草3000腊梅2000枣2300姜2000中国兰花2000芍药4000板栗2300茎芥1000梅花2000山茶1400猕猴桃1200毛豆5000牡丹2000丁香1000荔枝2000冬瓜2000杜鹃1500水仙2000枇杷1700苘蒿900玉簪2000不结球白菜1500荸荠2100凤仙花400B401.4种质资源的搜集与保存国务院办公厅于2004年25号文发布“关于加强生物物种资源保护和管理的通知”要求各地区、各有关部门充分认识生物物种资源保护和管理的重要性和紧迫性,开展生物物种资源调查,做好生物物种资源编目工作,制定生物物种资源保护与利用规划,加强生物物种资源保护基础能力建设、管理制度建设和科学研究等。411.4种质资源的搜集与保存1.4.1种质资源的调查1.4.1.1种质资源调查的目的和意义摸清当地的生物资源,可以直接或间接地应用于生产。为作物发展规划或品种区域化提供资料。编写作物志,或整理成文献。为资源的搜集、保存和研究利用提供了信息。421.4.1.2种质资源调查的主要内容地区情况调查:社会经济和自然(地形、气象、土壤、植被等)生物资源概况调查:栽培历史和分布,种类和品种,繁殖方法和栽培管理,生产供销和利用及存在的问题和提出的要求。生物种类品种调查:记载种类和品种的一般概况,生物学特性,形态特征,经济性状以及某些潜在的可利用价值等。标本资料采集和制作:对植物的根、茎、叶、花、果等器官进行录相或绘图,成分分析和标本的制作。资源调查整理和总结做好最后的资料整理和总结分析工作。431.4.2种质资源的搜集根据需要和目的,有针对性地搜集种质资源。对需要的种质资源要采用一切必要途径进行搜集。如,通讯联系、现场引种。组织考察队进行搜集。种苗的搜集要遵照种苗的调拨制度。要求质量高、典型、有生活力,以便繁殖和保存。