中国
蔬菜
CHINAVEGEIABLES2005
(增刊
):1一7
从核
心种质的
研
究人手开展农作
物
优异基因的
挖掘利
用
李锡
香方
智远
摘要
针对
植物种质
资源收
集保存和
研究利用
中的热点问题在综述
植物核
心种质
研究进展的基础上
阐
述了广泛开展核
心种质
研究的意义提出了
从
核心种质
研究
入手开展
优异
基因挖掘
的
策略同时介绍了
我国基
于
核心种质
研究的
优异基因挖掘
利用
的
现状问题及发展需
求
关
键词核心种质
优异
基因挖掘利用
核心种质的研究
现状
11核心种
质概念的提出
基于
植物本身的
遗传和
变异经过千百万年的
自然进化和
人
工选择过程形成了
地球上人类赖以
生
存
的丰富多样的植物资源
但是20世纪以
来随着人口
的增
长和
城市化
经济建设的
发展与工业化人们
环保意识
的淡漠导
致环
境恶化现代农
业的发展与新品
种的
选育尤其
是杂交品
种的
大量推广使作物遗传资
源多样性不
断遭到破坏或丧失据报道美国
在20世
纪番茄品
种丧
失81
%;1
904一1
994
年美国
的70
98
个苹果
品
种中的86%
彻底消失了;
韩国1
985年种植
的14
种作物的品种到1993年有74%
被替代〔`
〕
美国
的研究人员Rtm
an等对189个
国家和
地区
的相关
数据汇总
分析表明全世
界生存受到威胁的植物物
种有31
0万一
422万个占全球植物种类的
4
7%〔,〕1
995
年4月2
5日同时在伦敦华盛顿
开普敦和
堪培拉发行的第
一份世界濒危植物红色名
录显示在已
知的约27万种高等植物中有12
5%
即337
98种被认为濒
临绝灭这些植物归属于3
69
个科分布于
世界20个国
家〔3〕
李锡香女研究员
中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京市海淀区
中关村南大街12
号100081E一巍月以〕612@in
om。n
方智远
通讯地址同
第1作者
收稿日
期2005一07一06
基金项目:国
家科技基础
条件平台重点项目(2004DKA30380一
25)
北
京市自然科
学基金项目(6992023)长期
的生产和
育种实践证明植物种质资
源在植
物遗传改良
及生产发展中起着重要作用
世界各国
政府及科学家先
后开始重视种质资
源的收集和保存
工作据19
%年6月
联合国
粮农
组织(FA
O)在德
国
莱比
锡召
开的“
国际
植物遗传资
源技术会议报
道世
界上已建成1
30
多座种质库保存
了61
0万
份种质资
源(含部分重
复)其中低温种质库贮存
的
种质550万份田
间种质库贮存527
万份试管苗
种质库贮存3
76万份各国国
家种质库贮存数
量
排列
前6名的为:
中国318万份美国
28万份俄
罗
斯178万份日本146万份印度14
4万份韩
国11
6万{b\贬4〕
随着收集保存
的种质资源
数量的急剧增加种
质资
源管理者和
育种家面
临的共同问
题是:
如何有
效地保存更新和
评价鉴定?如何快速准确
地挖掘
新
的优异基因?
如何提高现有资源的利用率?
为了
解决这些问题
澳大利亚科
学家rFanke
l
(19
84)首次提
出了
核心
收集品
的概念并与B
orwn
(1
989)对其做了
进一步发展和
完善所谓核心
种
质又
称核心
样品是指用最小的种质资
源样
品量最
大程度地代表
种质资
源的
遗传
多样性喊6〕
BIP
GR
(国际
植物遗传资
源委员会)
认为核心
种质库是能
以
最少的重复代表
一个种及野生近缘种的形态特
征地理分布基因
与基
因型
的最大范围的遗传
多样
性可作为有利基因
发掘新技术应用和
资源
深人研
究
的优先样品
集能够提高
种质资
源的利用效
率川近年来核心
种质概念
有所发展已
开始延
伸到无性繁殖作物D
NA
种质库及种质资
源的原位
一1一
保存研究领域〔
`
几中性突变理论
模型和
遗传
多样
性的分层
结构模型都是支
持这
一概念
的理
论基础。
LZ核心种质
研究概况
核心种质的
概念
一经提出
就受到国际上一些农
业研究
中心和世
界各国
有关科研
工作者的广泛关
注成为近年来国际遗传资源研究的热点目
前全
球已
对首楷花生大麦等50多
种作物进行了相关
的研究
其中
野生大豆`
仁花生`
伙曹蓓〔川
等30多
种植物上已经或正在建立核心
种质(表l)我国
在
核
心种质的
研究上虽然
起步
较晚
但近几年
国家对
种质
资源
的研
究十分
重
视目前我国已在芝麻〔
`
叭
栽
培稻叫等作
物上正式立项研究并将稻小麦大
豆3种作
物的核
心种质研究列人国家“9
73项目
表
1部分作
物核
心种质研
究
植物种类
多年
生大
豆
秋葵
巴西
木薯
咖啡
多年生首藉
一年
生首
藉
野生大豆
多年生黑麦草
花生
硬粒
小麦
大麦
扁豆
奎
奴亚蔡
蚕
豆
墨西哥菜
豆
芝麻
小麦特殊遗传资
源
野生稻
杂交稻
三系
稻改良
种
稻地方种
栽培
大豆
野生
大豆
黄瓜
梅花国
家年份原始
群
体核心
种
质
澳大利亚
西非
巴西
点构
703
3052美国
美
国
哥伦比
亚
法国
美国
美国
荷兰
叙利亚美国
丹
麦
意大利
美国CIAT
中国
中国
中国
中国
中国
中国
中国
中国
中国
中国1400
2283
4132
338
110
3159
975
550
7432
3038
153
109
1029
15
65
3
6《
X)0
4251
993
6386
1280
斗085
50133
22637
6166111
189
1200
88
200
211
114
112
831
约50
1O
10
103
247
15《
洲〕
84
5o
475
158
288总体比
例/%
约
10组样
品选
择以
及核心
种质的
管理
用于建立核心种
质的
数据主要有3种
类型:
基
本
数据特征
数据和评价鉴定
数据
基
本数据是指
种质来源地
来源地的生
态地理
状况育种
体系分
类体系等
有关信息。
基
本数据在核
心种
质构
建中应
脸为广
泛·
纱
滞腾熟麟l
以外的包括多个数量
性状
(茎色叶形果位等)和
质量性
状〔
株高开花期节数等)在内的形
态特征
数
据oT
hm“
等〔`
幻
在构建
野生大豆核心
种质中使
甩
了AFLP分子标记
技术iD
wan
等〔lf〕
在对
美国一
年生
首楷核
心种质的研究中指出分子标记在
评价遗
传多样性以
及理
解物种进化
上可能更
为直接
Pe
盯等LI]
」
指出大豆在形态
上表
现分化
明显的基
因型在遗传
上可
能非常接
近而形态上表现
相似的
性状可能在同工酶上表
现出较远
的进化关系但
目
篡
患翰深黔彩淤:
至关重要利用分子标记技术所
得到的
数据可以
在
D
NA水
平上直接
反映
种质资源
的基因
型和遗传结一
具有受环境
影响较
小检
验迅
速多态
性高
等优
这类
数据的
采集和应用在以后的核心种
质构建
2545
1957
203
2005474
1了吕8
29
26
l名
67
117
204
约l0
16
65
10
10
158
42
约20
约5
0
74
123
71
51
8
6
1142
204
292
核心种质应具有异质性多样性代表性实用
性和动态
性等特性才能在
组成上表
现和
包括当前
多样
性的
主要和大部分类型。
针对
稼心种质应具备
的
特征,
研究
人员
在核心种质
的
构建程序数据选
择
数据
分析方法、
种质
分组
取样比例
和策
略以
及
核心
种质有效性的
验
证等方面进行了
广泛
的探
讨
~等阁和H
od沙in[`3
〕
提出了
建立核心
种质
的4
个步
骤即:
数据收集整理数
据分析和种
质分
一2一中是值得提倡的
蕊嚣翼嚣鬓巍箕薰霆
深人的
作物上,运用这
类数据效果较好
性状应用
较为多见。
当然在
实际研究
中往往是对各种
数据进行综
$lJ用。
D枷
an等〔OIJ
在
构建一年生
首
藉核
心种
质
婿淤〔谦
徽罪197063哪竺8
1954032
