—華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院植物育種系植物育種學(xué)總論楊存義副教授博士第二章種質(zhì)資源第一節(jié)種質(zhì)資源的意義第三節(jié)種質(zhì)資源的類別第二節(jié)作物起源中心學(xué)說第四節(jié)種質(zhì)資源工作的內(nèi)容一、概念二、重要性（一）種質(zhì)資源是育種工作的物質(zhì)基礎(chǔ)

（二）是不斷發(fā)展新作物的主要來源（三）為避免品種遺傳基礎(chǔ)貧乏，必須利用更多

的基因資源（一）廣義（五）是有生命的財(cái)富，亟待保護(hù)第一節(jié)種質(zhì)資源的意義（二）狹義（四）是生物學(xué)基礎(chǔ)理論研究的重要材料概念：一切具有一定種質(zhì)或基因、可供育種及相關(guān)研究利用的各種生物類型稱為種質(zhì)資源。稱

遺傳資源（

geneticresources）或基因資源（

generesources）

△種質(zhì)資源（germplasmresources）*可用于育種、栽培或其它生物學(xué)研究的各種植物類型及品種。*植株、種子、器官、組織、花粉、細(xì)胞、DNA片段。植物種質(zhì)資源是在漫長的歷史過程中，由自然演化和人工創(chuàng)造而形成的一種重要的自然資源。作物育種工作就是根據(jù)人類的意志對各種各樣的品種資源以各種手段進(jìn)行利用、加工和改造。因此，種質(zhì)資源是人類利用植物的遺傳變異選育新品種的主要材料來源，是開展育種工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。（一）是育種工作的物質(zhì)基礎(chǔ)二、重要性水稻的矮化育種與“低腳烏尖”、“矮腳南特”等矮源;小麥的矮化育種與“農(nóng)林10號”;雜種優(yōu)勢利用育種中雄性不育的資源：水稻的野敗細(xì)胞質(zhì)，油菜的Polima細(xì)胞質(zhì);抗性育種中的病蟲害抗性資源等;高賴氨酸玉米Opeque-2，賴氨酸含量比普通玉米高70%。

育種工作的成敗很大程度上決定于發(fā)掘和掌握品種資源的數(shù)量和質(zhì)量，以及對它們研究的廣度和深度。

現(xiàn)有的作物都是在不同的歷史時(shí)期由野生植物馴化而來的。迄今人類利用的植物資源是很少的。地球上記載的30萬種植物，被人類利用的僅約3000種，即1%，而作為食用作物的僅1500種，即0.5%，可見發(fā)掘植物資源的潛力還很大。（二）是不斷發(fā)展新作物的主要來源

甜葉菊（sweeteningchrysanthemum）

學(xué)名SteviarebaudianumBertoni，屬雙子葉植物綱，菊科多年生草本植物。原產(chǎn)南美洲巴拉圭和巴西交界的阿曼拜山脈，現(xiàn)已成為栽培作物。其甜度為蔗糖的100倍，而熱能幾乎為零。

少數(shù)優(yōu)良品種的推廣,以及育種單位和育種家在育種中選用遺傳基礎(chǔ)相同的一些基因資源，從而導(dǎo)致栽培品種的遺傳基礎(chǔ)同一化。將造成以下不良后果：（1）抗逆性脆弱。（2）有利重組的數(shù)量受到遺傳基礎(chǔ)狹窄的限制將使育種工作進(jìn)展緩慢，甚至停滯不前。（三）為避免品種遺傳基礎(chǔ)貧乏，必須利用

更多的基因資源LiYH,etal.(2010)Geneticdiversityindomesticatedsoybean(Glycinemax)anditswildprogenitor(Glycinesoja)forsimplesequencerepeatandsingle-nucleotidepolymorphismloci.NewPhytol.;188(1):242-53

不同的種質(zhì)資源各具有不同的生理和遺傳特性,以及不同的生態(tài)特點(diǎn),對其進(jìn)行深入研究,有助于闡明作物的起源、演變、分類、形態(tài)、生態(tài)、生理和遺傳方面的問題。（四）是生物學(xué)基礎(chǔ)理論研究的重要材料TrontinC,etal.2011.WhatdoesArabidopsisnaturalvariationteachus(anddoesnotteachus)aboutadaptationinplant?CurrentOpinioninPlantBiology,14:225-231?

美國：1801-1850年滅絕了4個(gè)植物種

1851-1999年滅絕了41個(gè)植物種

1901-1950年滅絕了45個(gè)植物種據(jù)估計(jì)：400年前每3年消失一個(gè)物種，而20世紀(jì)以來，平均每8個(gè)月就消失一個(gè)物種。云南景洪：

1964-1965年有21處野生稻群落，

1978-1979年只剩7處了。（五）是有生命的財(cái)富，亟待保護(hù)第二節(jié)作物起源中心學(xué)說齊文和茹考夫斯對作物起源中心學(xué)說的發(fā)展哈倫對作物起源中心學(xué)說的發(fā)展瓦維洛夫作物起源中心學(xué)說作物起源中心學(xué)說1.作物起源中心（centeroforiginofcrops）有兩個(gè)特征，即基因的多樣性和顯性基因的頻率較高。又名基因中心或變異多樣性中心。2.

最初始的起源地稱為原生起源中心（primaryorigincenter）。當(dāng)作物由原生起源中心地向外擴(kuò)散到一定范圍時(shí)，在邊緣地點(diǎn)形成次生起源中心（secondaryorigincenter）。一、瓦維洛夫的作物起源中心學(xué)說3.在一定的生態(tài)環(huán)境中，一年生草本作物間在遺傳性狀上存在一種相似的平行現(xiàn)象。根據(jù)馴化的來源，作物分為兩類：第一類是原生作物，

如：小麥、大麥、玉米、棉花等。第二類是次生作物，如：燕麥和黑麥。一、瓦維洛夫的作物起源中心學(xué)說1.中國—東部亞洲中心：包括中國中部和西部山岳及其毗鄰的低地。主要起源作物：黍、稷、粟、高粱、裸粒無芒大麥、蕎麥、大豆、茶、大麻、苧麻等。2.印度中心：包括緬甸和阿薩姆（印度東部的省）。

主要起源作物：水稻、綠豆、飯豆、豇豆、甘蔗、芝麻等。瓦維洛夫提出8個(gè)作物起源中心2A.印度—馬來亞補(bǔ)充區(qū)：包括馬來亞群島。主要起源作物：薏苡、香蕉等。中亞細(xì)亞中心：包括印度西北部、克什米爾、阿富汗、塔吉克和烏茲別克及天山西部。起源作物：普通小麥、密穗小麥、印度圓粒小麥、豌豆、蠶豆、非洲棉等。瓦維洛夫的作物起源中心4.西部亞洲中心：包括小亞細(xì)亞、外高加索、伊朗和土庫曼高地。起源作物：一粒小麥、二粒小麥、黑麥、葡萄、石榴、胡桃、無花果、苜蓿等。5.地中海中心：大量蔬菜作物，包括甜菜、許多古老的牧草作物都起源于此。小麥、粒用豆類的次生起源地。瓦維洛夫的作物起源中心6.埃塞俄比亞中心：包括埃塞俄比亞和厄立特里亞山區(qū)。小麥、大麥的變種類型多種多樣。7.南美和中美中心：包括安的列斯群島。存在著大量玉米變異類型。陸地棉起源于墨西哥南部。甘薯、番茄也起源于此。

瓦維洛夫的作物起源中心8.南美（秘魯—厄瓜多爾—玻利維亞）中心：有多種塊莖作物，包括馬鈴薯的特有栽培種。

8a.智利中心：重要的有木薯、花生和鳳梨等。

8b.巴西—巴拉圭中心：主要有花生、可可、橡膠樹等特有種。瓦維洛夫的作物起源中心齊文和茹考夫斯基對起源中心學(xué)說的發(fā)展

齊文（1970）和茹考夫斯基（1975）在瓦維洛夫?qū)W說的基礎(chǔ)上,將8個(gè)起源中心所包括的地區(qū)范圍擴(kuò)大，又增加了4個(gè)起源中心，使之能包括所有已發(fā)現(xiàn)的作物基因種類，即有12個(gè)大基因中心：1.中國—日本中心2.東南亞洲中心3.澳大利亞中心4.印度中心5.中亞細(xì)亞中心6.西亞細(xì)亞中心7.地中海中心8.非洲中心9.歐洲—西伯利亞中心10.南美中心11.中美和墨西哥中心12.北美中心

Harlan認(rèn)為遺傳多樣化中心不一定是起源中心，起源中心不一定是多樣性基因中心；有些物種的起源中心至今還無法確定，有的作物可能起源于幾個(gè)不同的地區(qū)。他提出了作物起源的中心和非中心體系（centerandno-centersystem)：Harlan的有關(guān)作物起源的觀點(diǎn)

農(nóng)業(yè)分別獨(dú)立地開始于三個(gè)地區(qū),即近東、中國和中美洲，存在著有一個(gè)中心和一個(gè)非中心組成的體系；在一個(gè)非中心內(nèi)，當(dāng)農(nóng)業(yè)傳入后，土生的許多植物種才被栽培化，在非中心栽培化的一些主要作物可能在某些情況下傳播到它的中心。三個(gè)中心和非中心為：Harlan的有關(guān)作物起源的觀點(diǎn)

中心非中心A1近東A2非洲

B1中國B2東南亞C1中美C2南美Harlan的有關(guān)作物起源的觀點(diǎn)

地球上物種分布不均勻，到起源中心或多樣性中心進(jìn)行考察和收集，可以得到豐富的種質(zhì)資源。第三節(jié)種質(zhì)資源的類別一、根據(jù)親緣關(guān)系分常根據(jù)其親緣關(guān)系，生態(tài)類型和來源等進(jìn)行分類。Hanlan和Dewet（1971）把基因庫分為三類：

初級基因庫（Gp-1）：相當(dāng)于傳統(tǒng)的生物種的概念，即在該基因庫內(nèi)的各個(gè)類型間能相互雜交、雜種可育、基因轉(zhuǎn)移較簡單。

次級基因庫(Gp-2)：包括能和該物種雜交的生物種與近緣種。

三級基因庫（Gp-3）：與該作物親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的類型，與該作物雜交時(shí)，雜交不實(shí)和雜種不育現(xiàn)象十分嚴(yán)重。（一）地方品種（二）主栽品種（三）近緣野生種（四）人工創(chuàng)造的種質(zhì)資源二、按使用價(jià)值分（一）地方品種

也稱農(nóng)家品種，在局部地區(qū)內(nèi)栽培，未經(jīng)過現(xiàn)代育種技術(shù)的修飾?！魈攸c(diǎn)：

有明顯的缺點(diǎn)但具有獨(dú)特的可利用的特性。（二）主栽品種

經(jīng)現(xiàn)代育種技術(shù)改良過的品種，包括自己育成和引進(jìn)的品種。△特點(diǎn)：

具有較好的豐產(chǎn)性和較廣的適應(yīng)性。（三）野生近緣種

包括作物的近緣野生種和有價(jià)值的野生植物。

△特點(diǎn)：

在某一地區(qū)的自然條件下經(jīng)過長期自然選擇形成的，具有一般栽培作物欠缺的一些重要性狀。尤其是頑強(qiáng)的抗逆性，獨(dú)特的品質(zhì)及雄性不育特性等。（四）人工創(chuàng)造的種質(zhì)資源

人類通過誘變、雜交等手段創(chuàng)造的各種突變體及其它育種材料。也稱中間材料?！魈攸c(diǎn)：

多具有某些缺點(diǎn)，但具有一些明顯的優(yōu)良性狀。廣東、廣西農(nóng)科院在研究、鑒定現(xiàn)存的稻種資源中，符合要求的矮稈資源只有0.1%，抗白葉枯病的僅占0.3-0.58%，抗稻瘟病的只有0.06%，高光效的2%。所以現(xiàn)代育種工作還利用各種手段創(chuàng)造各種突變體或中間材料。如利用太谷核不育基因創(chuàng)造小麥赤霉病抗源。第四節(jié)種質(zhì)資源工作的內(nèi)容一、搜集方法

二、整理（一）考察收集（二）交換與轉(zhuǎn)引（一）歸類（二）系統(tǒng)分類三、保存（一）要求（二）方法四、研究和利用（一）鑒定和研究（二）利用（一）考察收集

有計(jì)劃地組織到國內(nèi)外進(jìn)行考察、采集。是收集品種資源的主要途徑。一、搜集方法

1.規(guī)模：根據(jù)目的、任務(wù)而定。2.取樣方法：（1）根據(jù)該地區(qū)生態(tài)條件確定樣品間距和路線。情況復(fù)雜的地區(qū)，樣點(diǎn)間距小。（2）樣本數(shù)量以充分代表收集地的遺傳變異性為好。自交草本植物應(yīng)至少從50株上采100粒種子，異交草本植物至少要從200-300株上各采取幾粒種子。3.記錄：包括采集者的編號

用采集者的姓名或姓名的第一各字母構(gòu)成主持收集單位或個(gè)人名稱采集日期采集地點(diǎn)品種或類型名稱產(chǎn)地的自然、耕作、栽培條件

經(jīng)度、緯度、海拔、種植季節(jié)、灌溉等分別用1、2、3、4、5、6、7、8表示樣本來源

分別用1、2、3、4、5、6、7、8表示來源于荒野、農(nóng)田、農(nóng)莊儲存、農(nóng)村庭院、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集市、商場、研究單位及其他樣本情況

分別用1、2、3、4、5、6表示野生種、野草、育種者品系、原始栽培種或地方種、育成品種或其他樣本的主要形態(tài)特征

生物學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀，最好附有照片群眾反映等（二）交換與轉(zhuǎn)引1、應(yīng)做好記錄工作：來源、名稱、主要經(jīng)濟(jì)性狀、生育期、抗性等。2、注意檢疫。（一）歸類首先應(yīng)將樣本對照現(xiàn)場記錄，進(jìn)行初步整理歸類，將同種異名者歸類，以減少重復(fù)；以將同名異種者分開，訂正錯(cuò)誤。二、整理（二）系統(tǒng)分類確定每份材料所屬的植物分類學(xué)地位和生態(tài)類型，為保存和進(jìn)一步研究利用提供依據(jù)。（一）保存要求保存生活力：發(fā)芽率>50%保存遺傳性：防止丟失、變異、混雜服務(wù)方便。三、保存種植保存：每1-2年種一次，通過種植繁殖種子，以保存生活力。原則:

①盡量少種；②集中和分散保存。條件懸殊地區(qū)的品種資源應(yīng)分別在不同的生態(tài)地點(diǎn)保存。（二）方法序號種質(zhì)圃名稱面積（畝）作物保存份數(shù)保存的種、變種及近緣野生種1國家種質(zhì)廣州野生稻圃6.7野生稻430021個(gè)種2國家種質(zhì)南寧野生稻圃6.3野生稻463317個(gè)種3國家種質(zhì)廣州甘薯圃30.0甘薯9501個(gè)種國家級作物種質(zhì)資源圃保存多年生無性繁殖作物

種質(zhì)資源份數(shù)及種類國家種質(zhì)圃江蘇鎮(zhèn)江桑樹圃呼和浩特牧草圃浙江杭州茶樹圃2.貯藏保存：控制貯藏條件（溫度、濕度）以保持品種資源種子的生活力。

原理：迫使種子處于代謝作用的最低限度。

主要因素：

溫度：與種子壽命呈負(fù)相關(guān)，30-0℃范圍內(nèi)，每降低5℃，種子壽命延長一倍。濕度：影響種子含水量，與種子壽命負(fù)相關(guān)，在含水量14-4%范圍內(nèi)，每減少1%，種子壽命可延長一倍。氧氣、未成熟、不飽滿、損傷：增強(qiáng)呼吸作用與種子的壽命負(fù)相關(guān)。

方法：①干燥器

可保存3-5年，發(fā)芽率仍達(dá)85%。②利用自然條件

在干燥、年均溫度底的地區(qū)可設(shè)置天然資源庫，如烏魯木齊放置11年，發(fā)芽率87.6%。③品種資源庫例：IRRI短期貯藏庫

溫度10oC、濕度45%，種子紙裝或在布袋中保存5年中期貯藏庫

1-4oC、濕度45%，種子放置在密閉的鋁盒或玻璃容器內(nèi)，可保存25年以上長期貯藏庫

-10oC、濕度30%，種子放置真空包裝的鋁盒中，可保存70年國家種質(zhì)庫是全國作物種質(zhì)資源長期保存與研究中心,總建筑面積為3200平方米，由試驗(yàn)區(qū)、種子入庫前處理操作區(qū)、保存區(qū)三部分組成。保存區(qū)建有兩個(gè)長期貯藏冷庫，總面積為300平方米，其容量可保存種質(zhì)40余萬份。種質(zhì)貯藏條件為：

溫度-18℃±1℃，相對濕度<50%。國家種質(zhì)庫3.試管保存：（1）原理：植物細(xì)胞的遺傳全能性。（2）培養(yǎng)物：愈傷組織、懸浮細(xì)胞、幼芽生長點(diǎn)、花粉、花藥、體細(xì)胞、原生質(zhì)體、幼胚、組織塊等。（3）優(yōu)點(diǎn)：①所需空間小，繁殖不受季節(jié)限制

例：葡萄用組織培養(yǎng)的方法1平方米可保存種質(zhì)800個(gè)系，并有6個(gè)重復(fù)；若在田間種植則需15畝地。②可解