園藝植物育種學：第三章 種質資源-1

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1、山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源 第三章第三章 種質資源種質資源一、種質資源的概念及意義一、種質資源的概念及意義二、作物起源中心二、作物起源中心三三、種質資源的收集與保存、種質資源的收集與保存四四、種質資源的評價（研究）、種質資源的評價（研究）五五、種質資源的創新與利用、種質資源的創新與利用 山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源一、種質資源的概念及意義一、種質資源的概念及意義（一）概念（一）概念1、種質種質（Germplasm）是指決定生物遺傳性狀，并將其遺傳信息從親代傳是指決定生物

2、遺傳性狀，并將其遺傳信息從親代傳給后代的遺傳物質，在遺傳學上稱為基因（給后代的遺傳物質，在遺傳學上稱為基因（gene）。）。攜帶攜帶種質種質的載體可以是群體、個體、器官、組織、的載體可以是群體、個體、器官、組織、細胞、染色體或者細胞、染色體或者DNA片段。片段。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源 2 2、種質資源、種質資源（Germplasm resources）遺傳資源（遺傳資源（genetic resources）基因庫（基因庫（genebank）在遺傳、育種及生產上有利用價值的一切植物材料。在遺傳、育種及生產上有利用價值的一切植物材

3、料。園藝植物的種質資源就是指決定園藝植物各種性狀的園藝植物的種質資源就是指決定園藝植物各種性狀的遺傳信息載體的總稱。遺傳信息載體的總稱。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源 2 2、種質資源、種質資源（Germplasm resources）野生種（或變種）野生種（或變種）誘變材料誘變材料 半野生種（或變種）半野生種（或變種）雜交材料雜交材料 栽培品種（或類型）栽培品種（或類型）細胞融合材料細胞融合材料 人工創造的種質材料人工創造的種質材料 轉基因材料轉基因材料 園藝學園藝學栽培性栽培性山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工

4、程學院第三章第三章 種質資源種質資源（二）園藝種質資源的意義（二）園藝種質資源的意義 1、園藝種質資源是人類生存和國民經濟可持續發展的、園藝種質資源是人類生存和國民經濟可持續發展的物質基礎，是一個國家安全的重要組成部分。物質基礎，是一個國家安全的重要組成部分。v 是人們生活必需的副食品是人們生活必需的副食品v具有一定的醫療保健價值具有一定的醫療保健價值 v可作為工業原料可作為工業原料山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源2 2、種質資源是植物育種的物質基礎、種質資源是植物育種的物質基礎 “巧婦難做無米之炊巧婦難做無米之炊”世世 界界 的的 糧

5、糧 食食 安安 全全主要取決于主要取決于 糧糧 食食 總總 產產 量量糧食總產糧食總產 量量 的的 提提 高高主要取決于主要取決于 單位面積產量單位面積產量單位面積產量的提高單位面積產量的提高主要取決于主要取決于 品品 種種品品 種種 的的 突突 破破主要取決于主要取決于 種種 質質（基因）（基因）人類的命運將取決于人類理解和發掘植物資源的能力。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源二、作物起源中心二、作物起源中心（一）意義（一）意義 果樹品種生物學習性的形成，一方面與遺傳有關，同果樹品種生物學習性的形成，一方面與遺傳有關，同時受環境條件的影

6、響。因此，研究果樹的起源與演化，不時受環境條件的影響。因此，研究果樹的起源與演化，不僅有助于豐富和發展生物進化理論，而且對果樹引種、區僅有助于豐富和發展生物進化理論，而且對果樹引種、區域化栽培及新品種選育都有重大意義。域化栽培及新品種選育都有重大意義。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源二、作物起源中心二、作物起源中心（二）研究方法（二）研究方法 果樹起源、演化的研究要采取野外調查、室內實驗及文果樹起源、演化的研究要采取野外調查、室內實驗及文獻查證相結合的辦法，主要依據及方法有：獻查證相結合的辦法，主要依據及方法有：1、古文獻資料的分析與查

7、證、古文獻資料的分析與查證2、考古資料（化石等）的分析、考古資料（化石等）的分析3、現有野生果樹資源的分布及多樣性調查、現有野生果樹資源的分布及多樣性調查4、根據細胞學（染色體定量與定性研究）、同工、根據細胞學（染色體定量與定性研究）、同工 酶分析及分子生物學等方面的研究進行綜合分析。酶分析及分子生物學等方面的研究進行綜合分析。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源（三）世界作物起源中心（三）世界作物起源中心 這里所講的起源中心（這里所講的起源中心（Original centre）有兩層）有兩層含義：含義：一是指物種多樣性中心一是指物種多樣性

8、中心二是指一個物種種內的遺傳變異中心或多樣性中心或基因二是指一個物種種內的遺傳變異中心或多樣性中心或基因中心中心初生中心初生中心:最初始的起源地。最初始的起源地。次生中心：次生中心：作物由原生起源中心向外擴散到一定范圍作物由原生起源中心向外擴散到一定范圍 時，因作物的本身自交和自然隔離而形成時，因作物的本身自交和自然隔離而形成 的新的多樣化地區。的新的多樣化地區。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源 對世界作物起源中心的研究，有影響的研究者有三人：1、瑞典的De candle,他于1904年發表栽培植物的起源，將世界果樹分為東部原生種群區和

9、西部原生種群區。2、前蘇聯的瓦維洛夫，他于19231933年，帶領考察隊到亞洲、歐洲等68個國家進行了為期8年的全球性考察，采集植物標本25余萬份，先后發表了“育種的植物地理基礎”等研究論文，首次提出了栽培植物起源中心學說，創立了八大起源中心。瓦維洛夫被譽為20世紀的“達爾文”。3、前蘇聯的茹考夫斯基，在瓦維洛夫研究工作的基礎上，于1970年發表了“栽培植物的新發源地”等論文，補充了四個，成為十二個起源中心。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源起源于我國的園藝植物主要有起源于我國的園藝植物主要有：果果桃、李、杏、梨、栗、梅、柿、栆、桃、李、

10、杏、梨、栗、梅、柿、栆、柑、桔、橙、柚等柑、桔、橙、柚等菜菜姜、蒜、蘿卜、白菜等姜、蒜、蘿卜、白菜等花花牡丹、菊花、芍藥、月季、水仙、牡丹、菊花、芍藥、月季、水仙、杜鵑、百合等杜鵑、百合等就目前野生和栽培的果樹構成而言，中國的確在世界上首屈一指就目前野生和栽培的果樹構成而言，中國的確在世界上首屈一指瓦維洛夫瓦維洛夫薔薇科約有薔薇科約有100個屬我國有個屬我國有60個屬個屬薔薇科約有薔薇科約有2000個種我國有個種我國有900個種個種山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源三、種質資源的保護與保存三、種質資源的保護與保存（一）目的意義（一）目的意

11、義 1、防止流失、防止流失 2、研究利用、研究利用據國家環境保護委員會公布的資料,列人國家級保護的珍稀瀕危植物中野生果樹有39種2變種,占受保護種子植物的10.93%,共涉及到20個科,其中二級保護植物16種1變種,三級保護植物23種1變種。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源二、種質資源的保存（一）種植保存（一）種植保存就地保存：就地保存比較簡單，是在發現物就地保存：就地保存比較簡單，是在發現物 種多樣性的地區建立自然保護區，我國種多樣性的地區建立自然保護區，我國 已建立各類自然保護區，如長白已建立各類自然保護區，如長白 山、神農架、黃果

12、樹等自然保護區；山、神農架、黃果樹等自然保護區；遷地保存遷地保存：是對那些在本地區難以正常生長是對那些在本地區難以正常生長 和繁殖的種類，將其遷移到更適合的地和繁殖的種類，將其遷移到更適合的地 方。如我國己在各地建立了方。如我國己在各地建立了17個果樹種個果樹種 質資源圃。質資源圃。喬喬木木果果樹樹每每一一品品種種栽栽植植保保存存35株株，灌灌木木和和藤藤本本果果樹樹68株，草本果樹株，草本果樹2025株，珍貴資源應適當增加株數。株，珍貴資源應適當增加株數。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源（二）（二）種子種子保存保存適合于用種子繁殖的植

13、物。就是將植物適合于用種子繁殖的植物。就是將植物的種子貯藏在種質庫中，通過調節溫度、濕的種子貯藏在種質庫中，通過調節溫度、濕度及氣體成分使種子得以較長時間地保存。度及氣體成分使種子得以較長時間地保存。根據溫濕度條件不同及貯藏年限的不同，種根據溫濕度條件不同及貯藏年限的不同，種質庫分三個檔次，即中期庫、長期庫和短期質庫分三個檔次，即中期庫、長期庫和短期庫。庫。低溫、干燥和缺氧延長種子壽命。低溫、干燥和缺氧延長種子壽命。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源短期庫：溫度短期庫：溫度20，相對濕度，相對濕度45，布袋，布袋或紙袋內，或紙袋內，25年

14、（稻種）。年（稻種）。中期庫：溫度中期庫：溫度4，相對濕度，相對濕度45，密封，密封的鋁盒或玻璃瓶內，的鋁盒或玻璃瓶內，25年（稻種）。年（稻種）。長期庫：溫度長期庫：溫度10，相對濕度，相對濕度30，真，真空、密封的小鋁盒內，空、密封的小鋁盒內，75年（稻種）。年（稻種）。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源（三）離體試管保存離體試管保存1）即組織培養保存，是現代生物技術在種質資源工作中的應用。它是把植物的莖尖、根尖、細胞等保存在試管中，隔一定時間繼代培養一次，當有需要時再使其生根后移栽到田間即可?？梢詢Σ胤N子儲藏不易保存的某些物質，如不

15、能產生種子的多被體材料和無性繁殖器官。饑餓法降低營養水平施生長延緩劑多效唑PP333、ABA等提高滲透壓，減少氧氣濃度等1-2年繼代一次山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源2）營養體超低溫保存概概 念念超超低低溫溫保保存存是是指指在在80以以下下的的超超低低溫溫中中保保存存種種質質資資源源的的一一整整套套生生物物學學技技術術，通通常常也也稱稱為為液液氮氮保保存存。保保存存的的材材料料有有原原生生質質體體、懸懸浮浮細細胞胞、愈愈傷傷組組織織、體體細細胞胞胚胚、花花粉粉、花花藥藥、莖莖尖尖分分生生組織、芽、莖段等。組織、芽、莖段等。優優 點點在

16、超低溫條件下保存材料可在超低溫條件下保存材料可以大大減慢甚至終止代謝過以大大減慢甚至終止代謝過程和衰老過程，保持生物材程和衰老過程，保持生物材料的穩定性，而且這種方法料的穩定性，而且這種方法不受土地、人力等條件限制，不受土地、人力等條件限制，取材方便，效率高，極大的取材方便，效率高，極大的節省開支，此外避免種質保節省開支，此外避免種質保存進程中的自然變異，同時存進程中的自然變異，同時有利于種質在國際間的交換有利于種質在國際間的交換。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源 休休眠眠期期的的果果樹樹枝枝條條或或插插穗穗在在低低溫溫保保濕濕（22，

17、相相對對濕濕度度96%98%）條件下可以短期貯藏營養體保存）條件下可以短期貯藏營養體保存 對對于于不不需需要要嫁嫁接接的的樹樹種種如如石石榴榴、棗棗樹樹或或砧砧木木還還可可以以利利用用根根進行保存。進行保存。近年來研究利用液氮凍結保存是一種良好方法近年來研究利用液氮凍結保存是一種良好方法 如如蘋蘋果果，枝枝條條先先行行預預冷冷到到-40，而而后后置置于于-70-90-196的的低低溫溫下下保保存存，需需用用時時經經融融化化解解凍凍，在在嫁嫁接接繁繁殖殖，成活率可達成活率可達80%，接芽生長良好。，接芽生長良好。山東農業大學園藝科學與工程學院山東農業大學園藝科學與工程學院第三章第三章 種質資源種質資源（四）基因文庫保存（五）利用保存用重組DNA技術將某種生物細胞的總 DNA 或染色體DNA的所有片斷隨機地連接到基因載體上,然后轉移到適當的宿主細胞中，通過細胞增殖而構成各個片段的無性繁殖系（克隆），在制備的克隆數目多到可以把某種生物的全部基因都包含在內的情況下，這一組克隆的總體就被稱為某種生物的基因文庫。建立和使用基因文庫是分離基因，特別是分離高等真核生物基因的有效手段。