第二章 种质资源

第二章种质资源
第一节种质资源在育种上的重要性
种质资源（germplasm resources）：育种的原始材料（上世纪60年代以前）、品种资源（上世纪60年代以后）、遗传资源（genetic resources）、基因资源（gene resources），具有特定种质或基因、可供育种或相关研究利用的各种生物类型。

种质：亲代传给子代的遗传物质，是控制生物本身遗传和变异的内在因子。

种质资源：包括地方品种、改良品种、新选的育品种、引进品种、突变体、野生种、近缘种、人工创造的生物类型、无性繁殖器官、细胞、染色体、基因和DNA片段等
种质资源具有满足不同育种目标所需要的多样化基因
作物育种工作的实质：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。

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。

生产上使用品种遗传基础日益贫乏的原因：（1）定向选择（2）杂交育种使用亲本越来越集中到少数几个品种上（3）新品种的育种与推广，使老品种逐渐被淘汰（4）农田生态条件的改变、耕作制度的改革，使许多作物的多样性变异失去了生存条件
二、作物育种中突破性进展决定于关键性种质的发掘与利用
稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用。

籼稻矮源“低脚乌尖”、小麦矮源“农林10号”推动了世界范围内的“绿色革命” 。

水稻育种历史上的三次突破：高秆品种向矮秆品种的突破，三系杂交水稻的突破，两系杂交水稻的突破
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
优异种质的来源：（1）挖掘现有资源潜力，从地方资源、野生资源中寻求可利用的优异资源。

（2）利用各种渠道从国外引进、鉴定、筛选和改良创新可利用资源。

（3）应用各种方法，包括远缘杂交、品种间杂交、理化诱变、生物工程等技术创造优异资源。

三、种质资源是实现新育种目标的前提
新的育种目标能否实现取决于育种家所拥有的种植资源的数量和质量，及其对种质资源性状表现和遗传规律研究的深度和广度。

四、种质资源是生物学理论研究的重要材料：作物起源、演变、分类、形态、生态、遗传、生理等方面的研究
第二节作物起源中心学说及其发展
瓦维洛夫（V avilov）1951年，根据地球上植物种类分布的不平衡性，提出作物起源中心学说（Theory of origin cent of crops）。

一、瓦维洛夫的作物起源中心学说：植物物种分布具有不平衡的特点
作物起源中心（centers of crop origin）：遗传类型有很大的多样性而且比较集中、具有地区特有的变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区。

瓦维洛夫的作物起源中心学说的主要内容：
（1）作物起源中心有两个主要特征
基因的多样性和显性基因的频率高，又称基因中心（Center of gene）或变异多样性中心（Center of diversity）。

（2）作物最初的起源中心为原生起源中心（Primary origin center ）：一般称为初生中心。

有4个标志，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。

次生起源中心（Secondary origin center）次生基因中心：当作物由原生中心地向外扩散到一定范围时，边缘地点又会因作物本身的自交和自然隔离而形成新的隐性基因控制的多样化地区。

也有4个特点：无野生祖先；有新的特有类型；有大量的变异；有大量的隐性基因。

（3）在一定的生态环境中，一年生草本作物在遗传性状上存在一种相似的平行现象
（4）根据驯化的来源，将作物分为原生作物和次生作物
1、瓦维洛夫提出的作物起源中心
瓦维洛夫（1935）提出了作物的8个起源中心
（1）中国-东亚：大豆、高粱、苎麻、稷、荞麦、茶、大麻…
（2）印度中心：水稻、甘蔗、芝麻、绿豆、香蕉……
2A、印度-马来西亚补充中心：薏苡、香蕉
（3）中亚中心：普通小麦、豌豆、蚕豆、非洲棉……
（4）西亚中心：一粒小麦、二粒小麦、黑麦、葡萄……
（5）地中海中心：十字花科的蔬菜作物、小麦、牧草
（6）埃塞俄比亚中心：小麦和大麦的次生中心
（7）南美和中美起源中心：玉米、陆地棉、甘薯、番茄
（8）南美中心：马铃薯、花生、木薯、橡胶
8A）智利中心：木薯、花生；8B）巴西-巴拉圭中心：花生、可可、橡胶
瓦维洛夫作物起源中心学说在育种上的意义：1指导种质资源的搜集2）起源中心与抗源一致，起源中心存在多种病虫害的抗源、不育基因与恢复基因3）指导引种，避免毁灭性灾害
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
1、按育种实用价值分类
（1）地方品种（农家品种）：局部地区栽培的品种，未经现代育种技术遗传修饰。

有明显的缺点，具有稀有的可利用特性（抗某种病虫害，特别的环境适应性，特别的品质）
（2）主栽品种：经现代育种技术改良过的品种；自育品种和引进品种（有较好的丰产性和广泛的适应性）
（3）原始栽培类型：具有原始农业性状的类型，为栽培作物的原始种或参与种。

（4）野生近缘种：现代作物的近缘种、近缘杂草。

介于栽培类型和野生类型之间的杂草。

（5）人工创造的种质资源：杂交后代、突变体、远缘杂种及其后代、合成种
2、按亲缘关系分类(Harlan & Dewart （1971）按彼此间的可交配性与基因转移的难易程度)
（1）初级基因库：同一种内的材料。

材料间能相互杂交，正常结实，无生殖隔离，基因转移良好。

（2）次级基因库：种间材料或近缘野生种、近缘属植物。

材料间基因转移可能，存在一定的生殖隔离，杂交不实或杂种不育，必须借助特殊手段实基因转移。

（3）三级基因库：远缘种属，材料间杂交不实，杂种不育，基因转移困难。

二、种质资源的收集和保存
1、收集种质资源的方法
（1）考察收集（2）征集（3）交换（4）转引
2、收集材料的整理：分类、编排、登记、合并与更正等
我国种质资源分：I农作物、II蔬菜、III绿肥牧草、IV园林花卉
3、种质资源的保存：自然（原生境）保存与种质库相结合
自然（原生境）：在原来的生态环境，就地繁殖。

自然保护区、天然公园保，保护野生种和近缘野生物种
非原生境保存：
（1）种植保存：就地种植保存，迁地种植保存：植物园、种植园
（2）贮藏保存：1）短期库：20℃，45%相对湿度，2-5年；2）中期库：4℃，45%相对湿度，25年；3）长期库：-10℃，30%相对湿度，50年以上
（3）离体保存：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
（4）基因文库保存
三、种质资源的研究与利用
1、种质资源的研究：性状鉴定：包括农艺学和生物学性状的鉴定、明确性状的利用价值、遗传机理分析，明确性状的利用途径；
2、种质资源的创新；
3、种质资源的利用。