3第三章种质资源.

第三章种质资源PlantGermplasmResource宋波涛园艺林学学院614室Tel:87287382；e-mail:[e-mail]种质资源第一节：概念、分类及意义第二节：种质资源的考察、征集第三节：种质资源的保存第四节：种质资源的评价第五节：种质资源的创新和利用自习内容：作物的起源中心，起源中心与基因多样性的关系第一节：概念、分类及意义一种质资源的概念种质（Germplasm）：决定生物“种性”，并将其遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质的总体。种质资源germplasmresource：携带种质的载体。可以是群体、个体，也可以是部分器官、组织、细胞、个别染色体乃至DNA片断。因此种质应该包括群体、个体及分子等不同水平上的种质。植物种质资源(plantgermplasmresource)：携带有不同种质的各种栽培植物及其近缘种和野生种。二园艺植物种质资源分类并归分类育种材料近缘野生种和原始栽培类型地方品种主栽品种野生植物资源人工创造的种质资源野生植物资源野生植物资源包括栽培作物的近缘野生种和有潜在利用价值的植物野生种。由于该类植物长期在严峻的环境下生长，所以具有很强的适应性与抗逆力如耐瘠薄、抗寒、抗旱、抗盐碱、抗病虫害高营养成分等或者具有栽培作物所欠缺的某些宝贵的特征特性。将外源基因引入到优良的栽培种中存在一些实际困难（遗传累赘）野生番茄的特征特性契斯曼尼番茄耐盐智利番茄抗旱和抗病克梅留斯基番茄高干物质含量小花番茄高干物质含量多腺番茄抗叶霉和线虫多毛番茄抗病、抗虫、耐低温潘那里番茄抗旱、耐盐、抗虫秘鲁番茄抗病和线虫醋栗番茄高Vc和抗病野生种栽培种三、种质资源的重要性没有好的种质资源，就不可能育成好的品种。欧洲马铃薯晚疫病大流行----墨西哥引入的抗病的野生种。美国栗疫病、大豆孢囊线虫病----中国引入抗原华栗和北京小黑豆。保护种质资源刻不容缓。人类的命运将取决于人类理解和发掘植物种质资源的能力！第二节:种质资源的考察、征集一、进行种质资源研究的主要机构二、资源征集的方法三、征集资源的记载一、种质资源研究的主要机构国际组织机构：CIP、世界末日种子库国家级资源工作机构机构：中国农科院、林科院、中科院省级资源工作机构机构：目前国内多数省级农业科学院或研究所的品种资源室等育种单位级资源工作机构距离北极大约700英里的挪威斯瓦尔巴特群岛二、资源征集的方法1.育成品种的征集2.野生种质资源征集的原则3.异花授粉和自花授粉植物在征集数量上的差异4.无性繁殖植物种质资源的征集1育成品种的征集育成品种以向育种单位征集更为可靠，且便于弄清它们的系谱来源及收集系统资料。栽培类型的征集以品种为对象，主要着重品种的典型性。2野生种质资源征集的原则野外考察首先考虑征集对象的多样性中心。种质资源的征集应尽力争取样本的遗传多样性。环境的极端地区所作的征集可能更为有利。野生种质资源的取样原则取样策略：主要在于在最小容量的样本中获得最大的变异。力争获得遗传上最大的多样性。基因库应不加选择的取样可用粗格子开始，随后在有特殊意义的格子里，用细格子再取样3征集数量Marshall等(1975)建议每点从50~100株上采集50粒种子。Qualset(1975)提出为了得到有意义而稀有的重组，每点的个体数应增加到500株张德慈(1984)提出在“目标地区内多设点要比在少数点上多取种子好”。Marshall(1975)提出取样低限的原则，以95%的机率逮住目标群体中具有大于0.05基因频率的随机位点上所有等位基因。异花和自花授粉植物的差异？Yonezawa等(1984)认为异花授粉植物即使只有2一3株也能得到多样性后代。对于自花授粉种类应注意从较多的植株上采集种子（50-100）。为什么？无性繁殖野生资源的征集数量每平方公里至少随机采集10一20份，主张不少于50~100份。一般说来，如果生态环境变化不大，取样点不宜过密，以免造成过多不必要的重复。考察征集的时间应安排在可采集繁殖材料的季节和产品成熟的季节。三、征集资源的记载1.资源征集登记卡：入库登记卡、征集登记卡2.征集场所的信息：地理位置、天气3.资源本身的信息：资源的类别、来源、名称、资源编号、用途、对各主要胁迫因素的反应等。4.征集资源的其它信息：征集人及其所属单位名称、征集的材料及数量种质资源登记卡第三节：种质资源的保存种质资源的保存(germplasmconversation)利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源。作用：防止资源流失，便于研究和利用。保存方式：就地保存、迁地保存、资源圃保存和种质库保存等。种质资源的保存方法一、就地保存二、迁地保存三、种子保存四、资源圃种植保存五、离体保存六、利用保存七、基因文库保存(genelibrarytechnology)一、就地保存在资源植物的产地，通过保护其生态环境，达到保存资源的目的。各类自然保护区。包括国内各地历尽沧桑的古老果木和花木：如树龄在千年以上的福建莆田的宋荔、山东的躺枣、河北邢台的宋栗、陕西勉县的汉桂等，都应该采取特殊措施，使其延年益寿，并适当繁殖保存。二、迁地保存常针对资源植物的原生环境变化很大，难以正常生长及繁殖、更新的情况，选择生态环境相近的地段建立迁地保护区，有效地保存种质资源。再引种：迁地保护区作为资源植物的“避难所”，通常应尽早返回自然生境之中。如：1982年建立的滇南珍稀濒危植物迁地保护区。三、种子保存是以种子为繁殖材料的种类最简便、最经济、应用最普遍的资源保存方法。优点：种子容易采集、数量大而体积小，便于贮存、包装、运输、分发。正常型和顽拗型种子正常型(orthodoxtype)种子：通过适当降低种子含水量，降低贮存温度可以显著延长其贮存时期的一类种子。顽拗型(Recalcitranttype)种子：在干燥、低温的条件下会迅速丧失生活力的一类种子。如山核桃、核桃、栗、榛、南洋杉、七叶树、杨、柳、枫、佛手瓜、甘蔗、茭白筹。顽拗型一般不用种子保存资源。贮藏保存用控制贮藏条件来保存资源种子的生活力的方法贮藏条件：主要是温度和湿度，即低温、干燥和密封含水量在14％－4％，每下降1％，种子寿命增加一倍。贮存温度在50℃-0℃范围内，每下降5℃种子寿命就增加一倍。三种贮藏库：根据温度和湿度的差异分为短期库、中期库和长期库库的类型温度湿度存放条件存放年限短期库10~15℃或稍高50%~60%纸袋或布袋5年中期库0~10℃60%以下防潮布袋，硅胶的聚乙烯瓶或螺旋口铁罐10～20年长期库-10℃，-18℃或-20℃50%以下密封的种子盒内50～100年三种贮藏库比较四、资源圃种质保存一般用于多年生无性繁殖植物、水生植物和其它种子为顽拗型的种类不像一、二年生草本植物那样可以随时迁移。因此资源圃的地点选择应慎重考虑。地理条件方便采用双圃制乔木类每份栽植2-5株，灌木和藤本5-20株，草本15-25株;五、离体保存就是在人为控制的条件下，用离体的分生组织、花粉、休眠枝条等，通过组织培养，保存植物种质资源。1，主要特点试管保存节省贮存空间，便于运输和交流等优点。可防止多代繁殖种性退化及病毒感染，保证了种质的优良性和纯洁性。迄今为止，试管保存已在1000多种植物和品种上得到应用，并获得了很好的效果。目前，已对园艺植物的多种材料进行了试管保存，如愈伤组织、幼胚、胚状体芽、茎尖分生组织、茎段、试管苗、悬浮细胞培养、花药、花粉、原生质体和种子。2，适应类型及必要性适合的资源类型：用离体试管保存技术最适于保存顽拗型植物、水生植物和无性繁殖植物的种质资源。必要性：资源圃保存(田间基因库)要求大量土地和经常管理，而无性繁殖器官如球茎等不适于长期保存，需要频繁地进行繁殖更新。种质资源离体试管保存的两个系统。即缓慢生长系统和超低温保存。不同器官的离体保存方式不定芽、试管苗采用限制生长和低温保存较为普遍；茎尖、幼胚等较多采用超低温保存；愈伤组织和悬浮细胞培养在超低温保存的早期阶段曾有使用，目前有关这方面的报道较少。可能是因为愈伤组织形态发生本身具有不确定性、超低温保存后改变其发生途径、降低了分化率。愈伤组织的形成试管苗的形成3，主要方法离体保存的方法已从限制生长保存和低温保存，演化到超低温保存。（1）限制生长保存：BA，ccc，PP333，甘露醇，山梨醇等。如甘薯，草莓，柑桔等。（2）低温保存：苹果、酸樱桃、胡萝卜等（3）超低温保存超低温保存超低温通常指低于—80℃的低温。主要是液氮〔－196℃)及液氮蒸汽相，属种质的长期保存。其步骤有：材料选择、预处理、冷冻及保存、融化、后处理、活力评价和再生等。超低温保存降温方式有缓慢降温、分步降温和快速降温等几种。前两种适于单个细胞材料、悬浮细胞、胚性愈伤组织的保存。迄今为止，已对100多种植物材料进行了超低温保存超低温保存的方法超低温保存可分为玻璃化法、干燥法、包埋脱水法和驯化冰箱法等。玻璃化法：最大难题是玻璃化冰冻保护剂的化合物组成及配制浓度。干燥法是控制脱水速度和脱水程度，干燥顶处理植物材料，增强抗陈性，然后液氮保存。包埋脱水法是把包含有样品的褐藻酸盐溶液滴向高钙溶液，固褐藻酸钙的生成而固化成球状颗粒。驯化冰箱法是材料经高浓度蔗糖预处理后，置于冰箱中预存一段时间，然后投入液氯保存。六、利用保存种质资源在发现其利用价值后，及时用于育成品种或中间育种材料是一种对种质资源切实有效的保存方式。如国内用山葡萄作亲本育成北醇、公酿2号;用野菊和家菊杂交育成毛白(毛华菊)、铺地雪(小红菊)等地被菊品种;美国用野生的醋栗番茄、秘鲁番茄作亲本育成对叶霉病高抗品种Waltham等。七、基因文库保存(genelibrarytechnology)构建要点：提取大分子量DNA，酶切成许多DNA片段，连接在载体，转移到繁殖速度快的大肠杆菌中，增殖成大量可保存在生物体中的单拷贝基因。DNA酶切连接转化大肠杆菌基因文库构建示意图第四节种质资源的评价一，资源评价的任务和要求二，资源评价的内容和项目三，资源描述评价的方法和标准一资源评价的任务为育种目标提供有用的资源信息和符合育种需要的种质资源。在互利的基础上发展国际协作，使资源工作面向现代化，面向世界，面向未来。资源评价的要求确切反映特定资源的遗传差异，而不仅仅是表现型差异。以农艺及经济性状为主，兼顾用于资源分类鉴别的形态解剖学、细胞学方面的项目资源评价内容标准化选用或编制规范化种质资源评价系统。尽可能利用国际通用的标准。二资源评价的内容和项目(一)前言(二)术语定义及使用说明(三)登记卡1入库登记卡2征集登记卡(四)初评资料：3场所情况4资源情况(五)再评价资料：5场所情况6资源情况7环境胁迫敏感性8病虫胁迫敏感性9同工酶谱10细胞学性状和经鉴定的基因11备注。三资源描述评价的方法和标准1.植物学性状的描述2.生物学特性的描述3.非生物胁迫评价4.生物胁迫敏感性评价5.综合性状评价1植物学性状的描述质量性状的描述评价二型编码，三型编码（茉莉花色），多型编码（葡萄花的性别用五型编码:1雄株;2雄花占优势;3完全花，雌雄蕊均充分发育;4雄蕊直立的雌株;5雄蕊反卷的雌株等）数量性状的描述评价数量性状的描述评价(1)级差评价法(2)参照品种典型评价法(3)选择归类评价法(4)状态归类评价法(5)模糊三级评价法（1）级差评价法通常用于容易计数和测量的性状如果重、果径、叶长、节间长以及比值性状如果形指数、叶形指数、果心对果实横径的比值等。常以9级为基础分成1一9级或0一9级，或分成1、3、5、7、9五级等。柑橘的叶片形状叶形指数（叶长/叶宽）11.0-2.032.0-3.053.0-4.074.0-5.09大于5.0（2）参照品种典型评价法有些连续性状，难以计算或测量或用文字确切描述的，可用示意图，并列出各类常见典型品种以资参照。果型扁球形，