3种质资源

第三章种质资源有关概念资源：是指能够满足某种需要的物质或条件。种质：是指亲代传递给子代的遗传物质。种质资源(Germplasmresources)：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。种质资源的范畴非常广泛，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、近缘植物、人工创造的各种生物类型、无性繁殖器官、单个细胞、单个染色体、单个基因、甚至DNA片段等。几个内涵相同的名词术语：种质资源(Germplasmresources)遗传资源(Geneticresources)基因资源（Generesources)原始材料（1960年代以前）品种资源（1960年代以后）第一节种质资源在育种上的重要性1、作物育种工作的实质就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改造，特别是将分别具有某些或个别符合人类需要的特殊基因加以综合，育成符合人类生产和生活需要的新品种。2、育种工作者拥有种质资源的数量与质量，以及对其研究的深度和广度是决定育种成效的首要条件，也是衡量其育种水平的重要标志。一、种质资源是现代育种的物质基础例1.水稻育种历史上的三次突破：A高秆品种向矮秆品种的突破——“矮脚南特”、“低脚乌尖”、“矮子粘”“矮脚南特”是由我国一位农民发现和利用水稻自然突变矮秆植株育成的我国第一个用于大面积生产的早籼矮秆良种，从而使我国成为世界上选育和推广矮秆水稻最早的国家（1956）。国际水稻研究所发掘利用原产我国台湾、福建的籼稻矮秆资源“低脚乌尖”，掀起了世界范围内的“绿色革命”（1962）。二、关键性特异种质资源对育种成效具有决定性的作用日本较中国早先研究杂交水稻，却未获成功。袁隆平的助手李必湖（1970）在海南省三亚市盐城区，从普通野生稻的群落中发现了花粉败育的野生稻株，定名为“野败”。在袁隆平的主持下，经全国协作攻关，于1973年实现“三系”配套，使我国成为世界上第一个培育和种植杂交水稻的国家。B三系杂交水稻的突破——“野败”C两系杂交水稻的突破——“农垦58S”石明松（1985）从农垦58中发现了自然变异株，具有在长日照条件下雄花不育，在短日照条件下雄花可育，而杂交F1又全部可育的特性。经研究确定，它的雄性不育性是受一对隐性基因控制。该突变体材料被定名为“湖北光敏感核不育水稻”——农垦58S，为两系杂交水稻奠定了基础。例2.小麦育种：小麦矮化育种——农林10号（Norin10,日本）美国曾育成了Gaines，于1965年创造了世界高产记录。CIMMYT掀起了世界绿色革命。小麦抗病育种——1948年，美国从土耳其收集到P.I.178383，秆高而细，易倒伏，越冬性差，不抗叶锈病，面包烘烤品质差。15年后，美国西北部条锈病大流行，而鉴定发现P.I.178383抗条锈病的4个生理小种，育成了抗条锈病品种，每年减少数百万美圆的损失。例3.玉米高赖氨酸育种——Opaque-2赖氨酸含量比普通玉米高70%。例4.油菜育种油菜双低育种：低芥酸——德国饲用油菜品种Liho，芥酸含量为6%-50%，定向选择，育成了世界上第一个低芥酸品种Oro；低硫甙——波兰甘蓝型油菜品种Bronoski。油菜杂种优势利用——Polima(波里玛）细胞质雄性不育系傅廷栋,男，1938年生于广东，教授，中国共产党党员。现任中国作物学会副理事长、农业部科学技术委员会常委、国际油菜研究咨询委员会（GCIRC）理事，日本植物工学研究所名誉主席研究员、瑞典SWAB油菜育种顾问。1965年华中农业大学遗传育种专业研究生毕业，1981－l982年在德国Gottingen大学合作油菜育种研究。1995年当选中国工程院院士。三、新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源四、种质资源单一将导致作物品种遗传单一化表现：推广品种单一化；基因来源单一化我国水稻南方早中籼品种，80.6%具有矮脚南特和矮子粘的血缘；杂交水稻95%以上含有野败细胞质源。危害：遗传脆弱性，易遭受严酷气候条件和突发性病虫害的危害。例：1846年爱尔兰马铃薯晚疫病，减产一半，200万人饿死，1/4人口背井离乡。公元900年左右，玛雅文化的毁灭，？1972年，乌克兰，小麦无芒1号1500万公顷，几百万吨大减产。20世纪60年代，玉米T-型细胞质，小斑病大流行，几亿美圆损失。…………五、种质资源是生物学理论研究的重要基础材料第二节作物起源中心学说及其发展作物起源中心（Origincenterofcrops)：野生植物最先被人类栽培利用或产生大量栽培变异类型的比较独立的农业地理中心。作物起源中心，对研究作物的起源、演化、分布、及其与环境的关系提供了依据；为种质资源的搜集、研究、利用工作提供了导向，对种质资源的研究及作物育种工作均有特别重要的意义。一、瓦维洛夫（Vavilov）起源中心学说（一）瓦维洛夫起源中心学说（Theoryoforiginofcrops)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。基因中心（Centerofgene)或变异多样性中心（Centerofdiversity)2、初生起源中心（Primaryorigincenter)和次生起源中心（Secondaryorigincenter)。前者特征：有野生祖先；有原始栽培类型；有明显的遗传多样性；有大量的显性基因。后者特征：有新的特有类型；有大量的隐性基因；无野生类型；有大量的变异。（二）瓦维洛夫提出的作物起源中心1、中国-东亚中心2、印度中心3、中亚西亚中心4、西亚中心5、地中海中心6、埃塞俄比亚中心7、南美和中美起源中心8、南美中心第三节种质资源的研究和利用种质资源的研究内容：收集、保存、鉴定、创新和利用。20字方针：“广泛收集，妥善保存，深入研究，积极创新，充分利用”一、种质资源的类别和特点（一）按育种实用价值分类1、地方品种2、主栽品种3、原始栽培类型4、野生近缘种5、人工创造的种质资源（二）按亲缘关系分类1、初级基因库(Genepool1)2、次级基因库(Genepool2)3、三级基因库(Genepool3)二、种质资源的收集和保存（一）收集种质资源的方法1、考察收集2、征集3、交换4、转引（二）种质资源的保存1、种植保存2、贮藏保存细胞、组织及其培养物（愈伤组织、试管苗等）保存及继代试管苗、细胞、组织超低温保存3、离体保存基因文库（genelibrary）：一个生物体的基因组DNA用限制性内切酶部分酶切后，将酶切片段插入到载体DNA分子中，所有这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体，将包含这个生物体的整个基因组，也就是构成了这个生物体的基因文库。4、基因文库保存提取DNA目的DNA片段克隆化大肠杆菌大类繁殖产生大量的、生物体中的单拷贝基因作业查找下载关于作物种质资源方面的论文，对其中至少3篇进行仔细阅读就作物种质资源方面的某一个方面，制作PPT水稻的种质资源烟草的种质资源种质资源的鉴定方法种质资源的创新方法种质资源数据库……提交作业9月21日提交PPT文档（电子版）由学习委员按班提交，发送至：[e-mail]文件夹命名：11农学班种质资源/PPT文件命名：名单中的序号-姓名-种质资源（如1-周留洋-种质资源）