西南林大植物育种学课件-02种质资源

第二章种质资源germplasmresources主要内容一、种质资源的概念与作用二、种质资源概况及其流失原因三、种内多层次的遗传变异四、种质资源的工作内容(调查、搜集、保存、研究与利用)一、种质资源的概念与作用种质(germplasm)一词最先是由魏斯曼(WeismannA.，1834-1914)为代表的新达尔文主义于1892年提出，他的“种质连续论”(theoryofcontinuityofgermplasm)，支持达尔文选择理论，否定获得性遗传.“种质连续论”要点：•该理论认为：多细胞的生物由种质和体质两部分组成，种质可以自我再生，但体质不能再生，体质由种质产生，但体质不能产生体质，更不能产生种质，环境（后天）只影响体质，不影响种质，因此，后天获得性不遗传。老鼠22代割尾巴试验种质资源(Germplasmresources)：是指决定生物遗传性状，将其遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质的总体。又称为遗传资源geneticresources或基因资源generesource或基因库或种质库genebank,genepool。基因资源用于育种方面的一部分，一般称之为育种材料或育种资源。(一)概念种质资源的范围全球植物资源地区植物资源群落内植物资源物种资源（居群）品种群单株、器官、组织、单个细胞、一个基因片断。种质资源研究的单位群体个体性状细胞基因1.种质资源是选育和创育优良品种的物质基础，决定了育种的效果。(二)种质资源的重要性楝树铁树柚木望天树2.种质资源是从事育种工作的前提3种质资源与人类的生存息息相关4、种质资源起着拯救品种退化的重任育种资源是生物经过漫长进化(演化)的产物，保护育种资源是保护树木遗传多样性。二、种质资源概况及其流失原因(一)资源概况我国树种极其丰富，已发现木本植物约8000余种，其中乔木树种约2000余种，灌木约6000余种。在乔木树种中优良用材和特有经济树种达1000余种。这是开展育种工作的深厚物质基础。中国地形概况中国气候概况中国八大植被区域大兴安岭北部寒温带落叶针叶林区域东北、华北温带落叶阔叶林区域华中、西南常绿阔叶林区域华南、西南热带雨林、季雨林区域内蒙、东北温带草原区域西北温带荒漠区域青藏高原高寒草甸、草原区域高寒荒漠区域中国植被分布最为集中的地区•西南山区：四川、云南、广西•中南山区：湖北山区•东北地区：大小兴安岭及长白山区（二）种质资源的流失及其原因1自然因素2生物因素3人为因素1自然因素东川泥石流2生物因素居于高大的榕树和望天树其下的其它树种被霸夺大量的阳光和空间，久而久之因生长不良而慢慢“窒息”死亡3人为因素人口膨胀对资源的过度需求和浪费人为因素造成植被破坏，从而引起种质资源流失人类对木材的大量需求而滥砍伐森林四个层次1、地理分布上的差异：种源变异——种源选择2、群体间的变异：如林分变异——林分选择3、群体内个体间的变异：个体变异——优树选择和类型选择4、个体内的差异：芽变——芽变选择三、种内多层次的遗传变异马尾松球果在林分内株间与株内的形态变异G-14G-15G-17G-16G自然变异种间的变异——引种种内的变异——选择育种种源选择——群体间变异利用优树选择——群体内变异芽变选择——个体内变异杂交育种人工创造变异倍性育种诱变育种育种工作的根本任务是：发掘变异、研究变异、利用变异四、种质资源的工作内容调查搜集保存研究利用(一)种质资源的调查1基本概念种源(provenance):是指从一个树种天然分布区范围内的不同地点收集的种子或其它繁殖材料。家系(家庭系谱)(family):由单株树木经自由授粉产生的子代群体或者由某两株树木经过控制授粉所产生的子代群体称为一个家系，前者称为一个半同胞(或自由授粉)家系(half-sibfamily)；后者称为一个全同胞家系(full-sibfamily)。无性系(clone):由一株树木经过无性繁殖而获得的一群个体称为一个无性系。无性系个体称为无性系分株(ramet)；采穗母株称为无性系原株(ortet)。类型(form):通常是指在形态上、生理上、生态上有一定差异而又稳定遗传的一群个体。（一）种质资源的调查2种质资源的类别和特点（1）依育种利用的难易程度分类一级基因库primarygenepool二级基因库secondarygenepool三级基因库teritiarygenepool一级基因库：相当于传统的生物种的概念。在该基因库内的各个类型间能相互杂交，杂种可育，染色体配对良好，基因分离接近正常，基因转移较简单。二级基因库：包括能和该作物杂交的生物种及近群种，彼此间基因转移是可能的，但必须克服由生殖隔离所引起的杂交不实和杂种不育的困难。三级基因库：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的现象十分严重。（2）综合分类本地基因资源localgeneresources外地基因资源exteriorgeneresources野生基因资源wildgeneresources人工创造的基因资源artificialgenepool本地种质资源包括在当地自然条件和耕作制度下，经过长期培育选择得到的地方品种和当前推广的改良品种。其主要特点：对当地气候，土壤条件具有高度适应性，在经济性状方面基本符合要求，可直接用于生产；经过长期进化，形成了多种多样的变异，只要进行选择，整理等育种工作就能见成效，有增益；由于经过长期栽培已适应当地的特点，若具有某些缺点，经过改良(杂交等)就能成为更好的品种。所以，本地资源是非常可贵的，可以直接利用；又可以通过改良加以利用；还可以作为育种的重要原始材料。外地种质资源指引自外地区或国外的品种或类型。其主要特点：通过引种驯化加以利用；具有当地资源没有的优良性状，品质和特性，是重要育种原始材料(杂交亲本)。野生种质资源包括栽培植物的近缘野生种和有潜在利用价值的植物野生种。•其主要特点：经济性状一般较差，具有丰富的抗性基因，是抗性和适应性育种的原始材料；常用作砧木的重要来源；也有的野生资源有未被发现优良性状，经过选择可以直接利用，如天然优良林分改建为母树林或者采种林分。人工创造的种质资源人工创造的基因资源是指人们应用杂交、诱变等方法获得的资源。•其主要特点：它们直接用于生产，又可以作为育种材料。如杂种、多倍体、突变体等。人工创造的资源，需要通过培育、选择和比较鉴定试验，才能确定其利用价值。（一）种质资源的调查3种质资源调查的原则在该树种分布的范围内全面进行，使之能反映树种群体分布上的整体性、变异的多样性、基因资源的丰富性；地理分布上的代表性，选样的概括性和样本间的无重复性。（一）种质资源的调查4种质资源调查的主要内容(1)调查地区的概况,包括社会经济和自然条件两方面(2)植物概况的调查(3)每一树种的品种(农家品种)、类型资源的调查(4)图表资料的记载与标本的采集与制作(5)种质资源调查的内业整理与总结（二）种质资源的收集与保存1收集（1）收集种质资源的必要性和迫切性新的育种目标更丰富的种质资源才能完成;为了满足人口增长和人民生活的需要，必须不断发展新的栽培植物；不少宝贵的资源大量流失，急待发掘保护；为了避免新品种遗传基因的贫乏，必须利用更多的种质资源（二）种质资源的收集与保存1收集（2）收集的对象A、对育种有特殊性状(如抗性等)的品种或类型；B、对育种有特殊用途的树种(如砧木，中间砧)；C、生产上采用的品种；D、人工杂交和诱变的变异体；E、有潜在价值的野生种、古树等。收集具有特殊用途的巨龙竹（3）收集的方法直接考察采集交换邮购收集（二）种质资源的收集与保存2保存(conservation)(1)目的A、防止基因丢失，防止物种绝灭，维持森林资源多样性和永续性，维持人类赖以生存的环境；B、保持种质的生命力和繁殖能力；C、保持种质固有的优良性状。就地保存易地保存离体保存(2)方法（按保存的环境）：就地保存(conservationinsitu):是指在自然生境内的保存。保存生态系统和自然生境，保持和恢复生存力的种群如自然保护区、国家森林公园及优良天然林和母树林等都具有原地保存的功能自然保护区—就地保存如种源试验林、种子园、收集圃、无性系和子代测定林以及树木园等。易地保存(conservationexsitu):改变保护对象生境的保存形式。是把搜集到的种子、穗条在其他适宜地区的栽植保存。杉林人工林—异地保存南京林业大学高在江苏泗洪县陈圩县林场的美洲黑杨种质资源库，1998年3月定植，面积约为20hm2。搜集保存了原产地南部3个州天然林中的42个半同胞家系、350余个无性系。设在昆明金殿的濒危植物园——异地保存育成新品种—利用保存繁殖扩大数量——种植保存离体保存：利用低温密封或超低温保存植物种子、花粉、枝条、根、地下茎、组织或细胞等。（三）种质资源的研究和利用1种质资源的研究包括基础研究和经济生物学性状的研究。基础研究主要涉及植物学性状的研究、分类学研究、生理生化研究、细胞遗传学研究和生态学及地理分布的研究等。经济生物性状的研究是育种目所涉及的性状，如丰产、优质、成熟期，以及对病虫和不同环境条件适应性有关的一些特性。（三）种质资源的研究和利用2种质资源的利用(1)对经济价值高，资源丰富的应开发利用，使其尽快转化为龙头商品。(2)对于经济价值高，资源很少的树种，应以保护为主，积极地进行繁殖技术研究(3)对于经济价值和用途尚未弄清的变异体应就地保护和收集保存，并积极开展科学研究。种质资源合理开发和利用