第二章种质资源.pptx

《第二章种质资源.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章种质资源.pptx（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、章目录章目录下一节下一节种质：种质：是指亲本传给子代遗传物质。是指亲本传给子代遗传物质。种质资源：种质资源：是指可为育种利用和遗传研究的各种作物品种是指可为育种利用和遗传研究的各种作物品种 和类型材料。和类型材料。种质资源的类型：种质资源的类型：地方品种、改良品种、新育成品种，中间地方品种、改良品种、新育成品种，中间 材料，野生种，近缘植物。材料，野生种，近缘植物。种质资源又称为品种资源、遗传资源、基因资源。种质资源又称为品种资源、遗传资源、基因资源。一切具有一定种质或基因、可供育种及一切具有一定种质或基因、可供育种及 相关研究利用的各种生物相关研究利用的各种生物类型称为种质资源类型称为种质资

2、源 。一、种质资源的概念种质资源的概念第一节 种质资源的重要性第1页/共61页包括可用于育种、栽培或其它生物学研究的各种植物类型及品种。包括可用于育种、栽培或其它生物学研究的各种植物类型及品种。*形式有：植株、种子、器官、组织、形式有：植株、种子、器官、组织、花粉、细胞、花粉、细胞、DNA DNA 片段。片段。狭义上指：用于选育新品种的材料，也称育种的原始材料。第2页/共61页二、种质资源的重要作用二、种质资源的重要作用 1 1、作物育种的物质基础、作物育种的物质基础 育种目标是蓝图空的 种质资源是基础 各国对种质资源都很重视 国际植物遗传委员会 10万份 前实苏联作物栽培研究所 35万份 中

3、国农科院品种资源所 30万份 育种工作的成败很大程度上决定于发掘和掌握品种资源的数量和质量，以及对它们研究的广度和深度。第3页/共61页杂种优势利用育种中雄性不育的资源；抗性育种中的病虫害抗性资源等。高赖氨酸玉米Opeque-2，赖氨酸含量比普通玉米高70%。水稻的矮化育种与“低脚乌尖”、“矮脚南特”等；矮源小麦的矮化育种与“农林 10 号”；水稻的野败细胞质；油菜的 Polima 细胞质；抗性育种中的病虫害抗性资源等.因此，广泛收集、保存和深入研究品资源是现代广泛收集、保存和深入研究品资源是现代育种工作的重要特点之一育种工作的重要特点之一。第4页/共61页2 2、凡突破性新品种的育成都来自于

4、特异优良遗传资源的发现和利用。、凡突破性新品种的育成都来自于特异优良遗传资源的发现和利用。育种历史证明，作物育种的每一次突破性进展都与特殊种质的发现与利用分不开水稻：矮脚南特 first green revolution 袁隆平 野败雄性不育系 Second green revolution大豆：20世纪50年代美国南部大豆孢囊线虫病大发生 北京小黑豆 抗源 抗性品种，使生产得以恢复二、种质资源的重要作用二、种质资源的重要作用第5页/共61页现在利用的种质还很少 现有的作物都是在不同的历史时期由野生植物驯化而来的。迄今人类利用的植物资源是很少的。地球上记载的30万种植物，被人类利用的仅约300

5、0种，即1%，而作为食用作物的仅1500种，即0.5%，可见发掘植物资源的潜力还很大。第6页/共61页 随着生产和科学技术的发展，人类将继续不断从野生植物资源中发展更多的新作物，以满足生产和生活日益增长的需要。例：甜叶菊、罗布麻、野苎麻、橡胶草、银胶菊例：甜叶菊（sweetening chrysanthemum）学名Stevia rebaudianum Bertoni，属双子叶植物纲，菊科多年生草本植物。原产南美洲巴拉圭和巴西交界的阿曼拜山脉，现已成为栽培作物。整株都含有糖分，以叶片的甜度最高。含糖苷14%，枝梗的糖苷相当于叶片的一半。其甜度为蔗糖的100倍，而热能几乎为零。第7页/共61页二

6、、种质资源的重要作用二、种质资源的重要作用、为避免品种遗传基础贫乏，必须利用更多的基因资源、为避免品种遗传基础贫乏，必须利用更多的基因资源 少数优良品种的推广，以及育种单位和育种家在育种中少数优良品种的推广，以及育种单位和育种家在育种中选用遗传基础相同的一些基因资源，从而导致栽培品种的遗选用遗传基础相同的一些基因资源，从而导致栽培品种的遗传基础同一化传基础同一化 。造成以下不良后果：。造成以下不良后果：（1 1）抗逆性脆弱。）抗逆性脆弱。（2 2）有利重组的数量受到遗传基础狭窄的限制将使育种工）有利重组的数量受到遗传基础狭窄的限制将使育种工作进展缓慢，甚至停滞不前。作进展缓慢，甚至停滞不前。第

7、8页/共61页二、种质资源的重要作用二、种质资源的重要作用、是生物学基础理论研究的重要材料、是生物学基础理论研究的重要材料 不同的品种资源各具有不同的生理和遗传特性不同的品种资源各具有不同的生理和遗传特性 ，以及不同，以及不同的生态特点，对其进行深入研究的生态特点，对其进行深入研究 ，有助于阐明作物的起源、演，有助于阐明作物的起源、演变、分类、形变、分类、形 态、生理和遗传方面的问题。态、生理和遗传方面的问题。、是有生命的财富，亟待保护、是有生命的财富，亟待保护 美国：美国：18011850 18011850 年年 灭绝了灭绝了 4 4 个植物种，个植物种，18511999 18511999

8、年灭绝了年灭绝了 41 41 个植物种，个植物种，19011950 19011950 年灭绝了年灭绝了 45 45 个植物种。个植物种。据估计：据估计：400 400 年前每年前每 3 3 年消失一个物种，而年消失一个物种，而 20 20 世纪以来，世纪以来，平均每平均每 8 8 个月就消失一个物种。个月就消失一个物种。云南景洪：云南景洪：19641965 19641965 年有年有 21 21 处野生稻群落，处野生稻群落，19781979 19781979 年只剩年只剩 7 7 处了。处了。第9页/共61页第10页/共61页第二节 作物起源中心与我国作物 的主要种质资源 一、植物的进化 二、

9、作物起源中心学说 三、我国作物种质资源章目录章目录上一节上一节下一节下一节第11页/共61页 自然界的植物有自然界的植物有30-5030-50万种，它们是通过长期生物进化的产物。万种，它们是通过长期生物进化的产物。全世界有栽培作物全世界有栽培作物23002300种，食用作物占种，食用作物占900900多种，经济多种，经济10001000种，饲种，饲料绿肥料绿肥400400种。种。生物进化的三大要素：生物进化的三大要素：变异、遗传、选择变异、遗传、选择 变异变异基础基础 遗传遗传保证保证生物进化生物进化 选择选择动力动力 选择：自然选择选择：自然选择自然物种自然物种 人工选择人工选择作物及品种作

10、物及品种一、植物的进化第12页/共61页二、作物起源中心学说 1、瓦维洛夫：2020世纪初，考察世纪初，考察6060多个国家。大量考多个国家。大量考察记录，大量植物标本。创立了作物起源察记录，大量植物标本。创立了作物起源中心学说，提出中心学说，提出8 8个起源中心。个起源中心。瓦维洛夫起源中心学说的基本内容：瓦维洛夫起源中心学说的基本内容：1 1）自然界植物物种分布不平衡）自然界植物物种分布不平衡 2 2）植物遗传类型的形成与地区生态环）植物遗传类型的形成与地区生态环境有关境有关 3 3）遗传类型多样、分布较为集中的地）遗传类型多样、分布较为集中的地区很可能是起源中心。区很可能是起源中心。4

11、4）遗传上的显性性状可以看作是起源）遗传上的显性性状可以看作是起源中心的标志。中心的标志。第13页/共61页 2、作物起源中心的发展 A.A.中国中国 东部亚洲中心：东部亚洲中心：包括中国中部和西部山岳及包括中国中部和西部山岳及其毗邻的低地。其毗邻的低地。主要起源作物：主要起源作物：黍、稷、粟、高粱、裸粒无芒大麦、荞黍、稷、粟、高粱、裸粒无芒大麦、荞麦、大豆、茶、大麻、苎麻等。麦、大豆、茶、大麻、苎麻等。B.B.印度中心：印度中心：包括缅甸和阿萨姆（印度东部的包括缅甸和阿萨姆（印度东部的 省）。主省）。主要起源作物：水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘要起源作物：水稻、绿豆、饭豆、豇豆、甘 蔗、芝麻等。

12、蔗、芝麻等。2a.2a.印度印度 马来亚补充区：马来亚补充区：包括马来亚群岛，包括马来亚群岛，主要起源作物：主要起源作物：薏苡、香蕉等。薏苡、香蕉等。C.C.中亚细亚中心：中亚细亚中心：包括印度西北部、克什米尔包括印度西北部、克什米尔 、阿富、阿富汗、塔吉克和乌兹别克及天山西部。汗、塔吉克和乌兹别克及天山西部。主要起源作物：主要起源作物：普通小麦、密穗小麦、印度原普通小麦、密穗小麦、印度原 粒小麦、粒小麦、草棉等。草棉等。第14页/共61页 2、作物起源中心的发展 D.D.西部亚洲中心：西部亚洲中心：包括小亚细亚、外高加索、伊朗和土库曼包括小亚细亚、外高加索、伊朗和土库曼高地。起源作物：一粒小

13、麦、二粒小麦、黑麦、葡萄高地。起源作物：一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄 、石榴、胡、石榴、胡桃、无花果、苜蓿等。桃、无花果、苜蓿等。E.E.地中海中心：地中海中心：大量蔬菜作物，包括甜菜、许多古老的牧草大量蔬菜作物，包括甜菜、许多古老的牧草作物都起源于此。小麦、粒用豆类的次生起源地。作物都起源于此。小麦、粒用豆类的次生起源地。F.F.埃塞俄比亚中心：埃塞俄比亚中心：包括埃塞俄比亚和厄立特里亚山区。包括埃塞俄比亚和厄立特里亚山区。小麦、大麦的变种类型多种多样小麦、大麦的变种类型多种多样 。G.G.南美（秘鲁南美（秘鲁 厄瓜多尔厄瓜多尔 玻利维亚）中心：玻利维亚）中心：有多种块有多种块茎作物，包括

14、马铃薯的特有栽培种茎作物，包括马铃薯的特有栽培种 Ha.Ha.智利中心：智利中心：重要的有木薯、花生和凤梨等重要的有木薯、花生和凤梨等 。8b.8b.巴西巴西 巴拉圭中心：巴拉圭中心：特有花生、可可、橡特有花生、可可、橡 胶树。胶树。第15页/共61页 2、作物起源中心的发展(2)齐文和茹考夫斯基对起源中心学说的发展齐文和茹考夫斯基对起源中心学说的发展 齐文（齐文（1970 1970）和茹考夫斯基（）和茹考夫斯基（1975 1975）在瓦维洛夫学说的）在瓦维洛夫学说的 基基础上，将础上，将 8 8 个起源中心所包括的地区范围扩大，又增加了个起源中心所包括的地区范围扩大，又增加了 4 4 个起源

15、个起源中心，使之能包括所有已发现的作物基因种类，即有中心，使之能包括所有已发现的作物基因种类，即有 12 12 个基因大个基因大中心中心 ：1.1.中国中国 日本中心日本中心 2.2.东南亚洲中心东南亚洲中心 3.3.澳大利亚中心澳大利亚中心 4.4.印度中心印度中心 5.5.中亚细亚中心中亚细亚中心 6.6.西亚细亚中心西亚细亚中心 7.7.地中海中心地中海中心 8.8.非洲中心非洲中心9.9.欧洲欧洲 西伯利亚中心西伯利亚中心 10.10.南美中心南美中心 11.11.中美和墨西哥中心中美和墨西哥中心 12.12.北美中心北美中心 第16页/共61页 2、作物起源中心的发展(2)Harla

16、n Harlan 的有关作物起源的观点的有关作物起源的观点 HarlanHarlan认为遗传多样化中心不一定是起源中心，认为遗传多样化中心不一定是起源中心，起源中心不一定起源中心不一定是多样性基因中心；有些物种的起源中心至今还无法确定，有的作物是多样性基因中心；有些物种的起源中心至今还无法确定，有的作物可能起源于几个不同的地区。他提出了作物起源的中心和非中心体系可能起源于几个不同的地区。他提出了作物起源的中心和非中心体系（center and no-center system)center and no-center system)：农业分别独立地开始于三个地区农业分别独立地开始于三个地区 ,

17、即即近东、中国和中美洲近东、中国和中美洲，存在，存在着有一个中心和一个非中心组成的体系；在一个非中心内，当农业传着有一个中心和一个非中心组成的体系；在一个非中心内，当农业传入后，土生的许多植物种才被栽培化，在非中心栽培化的一些主要作入后，土生的许多植物种才被栽培化，在非中心栽培化的一些主要作物可能在某些情况下传播到它的中心。三个中心和非中心为：物可能在某些情况下传播到它的中心。三个中心和非中心为：中心中心 非中心非中心 A1 A1 近东近东 A2 A2 非洲非洲 B1 B1 中国中国 B2 B2 东南亚东南亚 C1 C1 中美中美 C2 C2 南美南美 地球上物种分布不均匀，到起源中心或多样性

18、中心进行考察和收地球上物种分布不均匀，到起源中心或多样性中心进行考察和收集，可以集，可以 得到丰富的种质资源。得到丰富的种质资源。第17页/共61页 3、作物起源中心学说的重要意义 遗传资源的搜集：中心地区遗传类型丰富往往可获得某些特异目标基因第18页/共61页 1 1、我国是世界重要的作物起源中心之一、我国是世界重要的作物起源中心之一 存在野生种的作物存在野生种的作物3030多种：多种：粮食作物：稻、大麦、燕麦、粟、黍、乔麦、绿豆等粮食作物：稻、大麦、燕麦、粟、黍、乔麦、绿豆等 经济作物：大豆、白菜型油菜、黄麻等。经济作物：大豆、白菜型油菜、黄麻等。药用植物：药用植物：牧草：牧草：2 2、我

19、国栽培植物的种类、我国栽培植物的种类，400400多种多种 3 3、我国收集保存的作物种质资源数量、我国收集保存的作物种质资源数量：水稻：水稻4 4万多份、大豆万多份、大豆1 1万份、万份、小麦小麦2.52.5万份、玉米万份、玉米1 1万份以上、粟万份以上、粟2.32.3万份万份 4 4、我国珍贵的种质资源：、我国珍贵的种质资源：水稻：云南香糯稻；矮脚南特、低脚乌类、矮仔粘。水稻：云南香糯稻；矮脚南特、低脚乌类、矮仔粘。小麦：云南小麦、新疆小麦、西藏半野小麦、中国春、大拇指矮。小麦：云南小麦、新疆小麦、西藏半野小麦、中国春、大拇指矮。第19页/共61页第三节 种质资源的类别、特点 及其利用 一

20、、种质资源的分类 二、种质资源的特点及其利用章目录章目录上一节上一节下一节下一节第20页/共61页Hanlan和Dewet（1971）把基因库分为三类:初级基因库 次级基因库 三级基因库 一、根据亲缘关系分第21页/共61页初级基因库（Gp-1）：亲缘关系近、杂交可育。相当于传统的生物种的概念，即在该基因库内的各个类型间能相互杂交、杂种可育、基因转移较简单。次级基因库(Gp-2)：亲缘关系较远、有杂交不育或不实。包括能和该物种杂交的生物种与近缘种。三级基因库（Gp-3）：亲缘关系更远、杂交不育或不实现象十分严重。与该作物亲缘关系较远的类型，与该作物杂交时，杂交不实和杂种不育现象十分严重。第22

21、页/共61页（一）本地种质资源（二）外地种质资源（三）野生种质资源（四）人工创造的种质资源二、按来源分第23页/共61页（一）本地种质资源 指在本地区经过长期的自然选择和人工选择形成的地方品种。包括古老的地方品种和当前推广的改良品种。特点：具有高度的地区适应性 第24页/共61页利用：1.过去可直接用于生产2.现在作为育种材料第25页/共61页（二）外地种质资源 指引自外地区或外国的种质资源。特点：1.生态类型的多样性2.对本地生态条件的不完全适应性 具有与本地品种不同的生物学和经济上的特性。具有与本地品种不同的生物学和经济上的特性。特别是原产于起源中心的材料，具有遗传上的多特别是原产于起源中

22、心的材料，具有遗传上的多样性，可筛选到一些特殊的种质。所以，外地的样性，可筛选到一些特殊的种质。所以，外地的品种资源是改良本地品种的重要材料。品种资源是改良本地品种的重要材料。第26页/共61页利用：1.多数作为育种的原始材料2.部分可直接用于生产 岱字岱字1515号号第27页/共61页（三）野生种质资源 指在育种上有利用价值的各种野生种和近缘植物指在育种上有利用价值的各种野生种和近缘植物类型。包括作物的近缘野生种和有价值的野生植物。类型。包括作物的近缘野生种和有价值的野生植物。特点：整体性状的不良性和个别性状的特异性。特点：整体性状的不良性和个别性状的特异性。在某一地区的自然条件下经过长期自

23、然选择形成的具有一般栽培作物欠缺的一些重要性状。尤其是顽强顽强的的抗逆性抗逆性，独特的，独特的品质品质及及雄性不育雄性不育特性等。特性等。第28页/共61页利用：1.驯化成新的栽培作物 2.通过杂交把优良基因、染色体（片段）转移到栽培植物野生小麦普通小麦第29页/共61页四 人工创造的种质资源指人工创造的中间材料或突变体。人类通过诱变、杂交等手段创造的各种突变体及其它育种材料。也称中间材料。第30页/共61页广东、广西农科院在研究、鉴定现存的稻种资源中，符合要求的矮秆资源只有0.1%，抗白叶枯病的仅占0.30.58%，抗稻瘟病的只有0.06%，高光效的2%。所以现代育种工作还利用各种手段创造各

24、种突变体或中间材料。如利用太谷核不育基因创造小麦赤霉病抗原。第31页/共61页特点：自然界中没有的，特殊的优良性状利用：一些经过几代选育才有利用价值 一些可作为育种的好材料第32页/共61页第四第四节节 种质种质资源资源工作工作的内的内容容一、搜一、搜 集集 方方 法法 二、整二、整 理理三、保三、保 存存四、研究和利用四、研究和利用（一）考察收集（二）交换与转引（一）归 类（二）系统分类（一）要 求（二）方 法（一）鉴定和研究（二）利 用第33页/共61页（一）考察收集有计划地组织到国内外进行考察、采集。是收集品种资源的主要途径。第34页/共61页1.规模：根据目的、任务而定。2.取样方法：

25、（1）根据该地区生态条件确定样品间距和路线。情况复杂的地区，样点间距小。（2）样本数量以充分代表收集地的遗传变异行为好。自交草本应至少从50株上采100粒种子，异交草本植物至少要从200300株上各采取几粒种子。第35页/共61页3.3.记录：记录：包括（1）采集者的编号 用采集者的姓名或姓名的第一各字母构成（2）主持收集单位或个人名称（3）采集日期（4）采集地点（5）品种或类型名称（6）产地的自然、耕作、栽培条件 经度、纬度、海拔、种植季节、灌溉等分别用1、2、3、4、5、6、7、8表示第36页/共61页（7）样本来源 分别用1、2、3、4、5、6、7、8表示来源于荒野、农田、农庄储存、农村

26、庭院、乡镇集市、商场、研究单位及其他（8）样本情况 分别用1、2、3、4、5、6表示野生种、野草、育种者品系、原始栽培种或地方种、育成品种或其他（9）样本的主要形态特征 生物学和经济学性状，最好附有照片（10）群众反映等第37页/共61页（二）交换与转引1、应做好记录工作：来源、名称、主要经济性状、生育期、抗性等2、注意检疫第38页/共61页（一）归 类1 首先应将样本对照现场记录，进行初步整理归类，将同种异名者归类，以减少重复；以将同名异种者分开，订正错误。整理整理第39页/共61页（二）系统分类确定每份材料所属的植物分类学地位和生态类型，为保存和进一步研究利用提供依据。第40页/共61页（

27、一）保存要求1.保存生活力：发芽率50%2.保存遗传性：防止丢失、变异、混杂3.服务方便保存第41页/共61页1.种植保存：每12年种一次，通过种植繁殖种子，以保存生活力。原则:尽量少种；集中和分散保存。来自条件悬殊地区的品种资源应分别在不同的生态地点保存。（二）方法第42页/共61页2.贮藏保存：控制贮藏条件（温度、湿度）以保持品种资源种子的生活力。原理：迫使种子处于代谢作用的最低限度。影响因素：温度：温度：与种子寿命成负相关，300范围内，每降低5，种子寿命延长一倍。湿度：湿度：影响种子含水量，与种子寿命负相关，在含水量144%范围内，每减少1%，种子寿命可延长一倍氧气、未成熟、不饱满、损

28、伤：氧气、未成熟、不饱满、损伤：增强呼吸作用与种子的寿命负相关。第43页/共61页方法：干燥器 可保存35年，发芽率仍达85%利用自然条件 在干燥、年均温度底的地区可设置天然资源库，如乌鲁木齐放置11年，发芽率87.6%。品种资源库第44页/共61页例：IRRI短期贮藏库 温度20C、湿度45%，种子纸装或在布袋中保存5年中期贮藏库 14C、湿度45%，种子放置在密闭的铝盒或玻璃容器内，可保存25年以上长期贮藏库 -10C、湿度30%，种子放置真空包装的铝盒中，可保存70年第45页/共61页第46页/共61页3.试管保存：（1）原理：植物细胞的遗传全能性。（2）培养物：愈伤组织、悬浮细胞、幼芽

29、生长点、花粉、花药、体细胞、原生质体、幼胚、组织块等。第47页/共61页 3.试管保存：（3）优点：所需空间小，繁殖不受季节限制 例：葡萄 用组织培养的方法1平方米可保存种质800个系，并有6个重复；若在田间种植则需15亩地。可解决常规贮藏方法不易保存的品种资源 无性繁殖作物原联邦德国农科院将马铃薯茎尖培养在加有生长抑制剂的培养基上，可使细胞分裂过程进行的异常缓慢，只能维持最底限度的生长，两年内不需要更换培养基，且保存的茎尖遗传表现型稳定。近年发展了培养物的冷冻保存（-20-196C），可实现种质长期保存，更为方便。第48页/共61页 3.试管保存：（3）优点：繁殖速度快 保存和繁殖无病株系

30、茎尖培养脱毒 便于种质交流第49页/共61页4.基因文库保存 从资源植物提取大分子量DNA，用限制性内切酶切成许多DNA片段，连接在载体上的DNA片段转移到寄主细胞中，通过细胞增殖，构成各个DNA片段的克隆系。在低温下保持各无性繁殖系生命第50页/共61页（一）种质资源的鉴定和研究1.特征、特性的观察和鉴定：在田间条件下观察品种资源的植物学特征和农艺性状及生育特性植物学特征；农艺性状是指产量因素、品质性状、抗逆性等生育特性是品种资源的育性、生育期等特性鉴定利用第51页/共61页 2.遗传特点的研究和分析：不同品种，材料的遗传特性不同，控制性状的基因不同，在育种上利用也各不相同，必须深入研究主要

31、经济性状的遗传变异规律、性状相关、甚至进行基因定位、克隆等。第52页/共61页（二）种质资源的利用 利用方法主要有：利用方法主要有：直接利用；直接利用；间接利用间接利用；根据品种资源的遗传特点，用相应的育种方法加以利用。第53页/共61页例：矮化育种中：常规育种法可用显性或隐性的矮秆基因。杂种优势利用中:需要显性的矮秆基因。第54页/共61页抗性育种中：受主效基因控制的抗病性可用于回交的方法将抗病基因转移到丰产的遗传背景中去，育成高产、抗病的新品种；由微效多基因控制的抗病性则需用双列杂交等方法，以便在杂种后代中聚合不同亲本的抗性微效多基因，育出抗性水平较高的品种。第55页/共61页第56页/共61页第57页/共61页第58页/共61页第59页/共61页SummaryDefinitions:种质资源，起源中心，初生中心，次生中心，原生作物，次生作物，初级基因库，次级基因库，三级基因库Questions：1、简述种质资源的重要性2、起源中心学说的主要内容3、保存种质资源的主要方法4、简述种质资源的类别5、不同来源的种质资源的特点及利用价值6、指出下列作物的起源中心：小麦，玉米，水稻，棉花，大豆，甘薯第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页