西南林大植物育種學課件-02種質(zhì)資源

1、 第二章種質(zhì)資源germplasm resources 主要內(nèi)容一、種質(zhì)資源的概念與作用二、種質(zhì)資源概況及其流失原因三、種內(nèi)多層次的遺傳變異四、種質(zhì)資源的工作內(nèi)容 (調(diào)查、搜集、保存、研究與利用)一、種質(zhì)資源的概念與作用 種質(zhì) (germplasm)一詞最先是由魏斯曼(Weismann A.，1834-1914) 為代表的新達爾文主義于1892年提出，他的“種質(zhì)連續(xù)論”(theory of continuity of germplasm)，支持達爾文選擇理論，否定獲得性遺傳. “種質(zhì)連續(xù)論”要點：該理論認為：多細胞的生物由種質(zhì)和體質(zhì)兩部分組成，種質(zhì)可以自我再生，但體質(zhì)不能再生，體質(zhì)由種質(zhì)產(chǎn)生，

2、但體質(zhì)不能產(chǎn)生體質(zhì)，更不能產(chǎn)生種質(zhì)，環(huán)境（后天）只影響體質(zhì)，不影響種質(zhì)，因此，后天獲得性不遺傳。老鼠22代割尾巴試驗 種質(zhì)資源(Germplasm resources) ：是指決定生物遺傳性狀，將其遺傳信息從親代傳遞給后代的遺傳物質(zhì)的總體。又稱為遺傳資源genetic resources或基因資源gene resource或基因庫或種質(zhì)庫gene bank, gene pool。 基因資源用于育種方面的一部分，一般稱之為育種材料或育種資源。 (一)概念種質(zhì)資源的范圍全球植物資源地區(qū)植物資源群落內(nèi)植物資源物種資源（居群）品種群單株、器官、組織、單個細胞、一個基因片斷。種質(zhì)資源研究的單位群體個體性

3、狀細胞基因 1.種質(zhì)資源是選育和創(chuàng)育優(yōu)良品種的物質(zhì)基礎，決定了育種的效果。(二)種質(zhì)資源的重要性楝樹 鐵樹 柚木 望天樹 2.種質(zhì)資源是從事育種工作的前提3 種質(zhì)資源與人類的生存息息相關 4、種質(zhì)資源起著拯救品種退化的重任育種資源是生物經(jīng)過漫長進化(演化)的產(chǎn)物，保護育種資源是保護樹木遺傳多樣性。二、種質(zhì)資源概況及其流失原因(一)資源概況 我國樹種極其豐富，已發(fā)現(xiàn)木本植物約8000余種，其中喬木樹種約2000余種，灌木約6000余種。在喬木樹種中優(yōu)良用材和特有經(jīng)濟樹種達1000余種。這是開展育種工作的深厚物質(zhì)基礎。 中國地形概況中國氣候概況中國八大植被區(qū)域大興安嶺北部寒溫帶落葉針葉林區(qū)域東北、

4、華北溫帶落葉闊葉林區(qū)域華中、西南常綠闊葉林區(qū)域華南、西南熱帶雨林、季雨林區(qū)域內(nèi)蒙、東北溫帶草原區(qū)域西北溫帶荒漠區(qū)域青藏高原高寒草甸、草原區(qū)域高寒荒漠區(qū)域中國植被分布最為集中的地區(qū)西南山區(qū)：四川、云南、廣西中南山區(qū)：湖北山區(qū)東北地區(qū)：大小興安嶺及長白山區(qū)（二）種質(zhì)資源的流失及其原因 1 自然因素 2 生物因素 3 人為因素 1 自然因素 東川泥石流2 生物因素 居于高大的榕樹和望天樹其下的其它樹種被霸奪大量的陽光和空間，久而久之因生長不良而慢慢“窒息”死亡 3 人為因素人口膨脹對資源的過度需求和浪費 人為因素造成植被破壞，從而引起種質(zhì)資源流失人類對木材的大量需求而濫砍伐森林 四個層次1、地理分布

5、上的差異：種源變異種源選擇2、群體間的變異：如林分變異林分選擇3、群體內(nèi)個體間的變異：個體變異優(yōu)樹選擇和類型選擇4、個體內(nèi)的差異：芽變芽變選擇三、種內(nèi)多層次的遺傳變異 馬尾松球果在林分內(nèi)株間與株內(nèi)的形態(tài)變異G -14G -15G -17G -16G 自然變異 種間的變異引種 種內(nèi)的變異選擇育種 種源選擇群體間變異利用 優(yōu)樹選擇群體內(nèi)變異 芽變選擇個體內(nèi)變異 雜交育種 人工創(chuàng)造變異 倍性育種 誘變育種育種工作的根本任務是：發(fā)掘變異、研究變異、利用變異四、種質(zhì)資源的工作內(nèi)容 調(diào)查 搜集 保存 研究 利用(一) 種質(zhì)資源的調(diào)查1 基本概念 種源 (provenance):是指從一個樹種天然分布區(qū)范圍

6、內(nèi)的不同地點收集的種子或其它繁殖材料。 家系(家庭系譜)(family):由單株樹木經(jīng)自由授粉產(chǎn)生的子代群體或者由某兩株樹木經(jīng)過控制授粉所產(chǎn)生的子代群體稱為一個家系，前者稱為一個半同胞(或自由授粉)家系(half-sib family)；后者稱為一個全同胞家系(full-sib family)。 無性系(clone):由一株樹木經(jīng)過無性繁殖而獲得的一群個體稱為一個無性系。 無性系個體稱為無性系分株(ramet)；采穗母株稱為無性系原株(ortet)。 類型(form):通常是指在形態(tài)上、生理上、生態(tài)上有一定差異而又穩(wěn)定遺傳的一群個體。（一） 種質(zhì)資源的調(diào)查2 種質(zhì)資源的類別和特點（1）依育種利

7、用的難易程度分類 一級基因庫primary gene pool 二級基因庫secondary gene pool 三級基因庫teritiary gene pool 一級基因庫：相當于傳統(tǒng)的生物種的概念。在該基因庫內(nèi)的各個類型間能相互雜交，雜種可育，染色體配對良好，基因分離接近正常，基因轉(zhuǎn)移較簡單。二級基因庫：包括能和該作物雜交的生物種及近群種，彼此間基因轉(zhuǎn)移是可能的，但必須克服由生殖隔離所引起的雜交不實和雜種不育的困難。三級基因庫：與該作物親緣關系較遠的類型，與該作物雜交時，雜交不實和雜種不育的現(xiàn)象十分嚴重。（2）綜合分類 本地基因資源local gene resources 外地基因資源ex

8、terior gene resources 野生基因資源wild gene resources 人工創(chuàng)造的基因資源 artificial gene pool 本地種質(zhì)資源 包括在當?shù)刈匀粭l件和耕作制度下，經(jīng)過長期培育選擇得到的地方品種和當前推廣的改良品種。 其主要特點：對當?shù)貧夂?，土壤條件具有高度適應性， 在經(jīng)濟性狀方面基本符合要求，可直接用于生產(chǎn)；經(jīng)過長期進化，形成了多種多樣的變異，只要進行選擇， 整理等育種工作就能見成效，有增益；由于經(jīng)過長期栽培已適應當?shù)氐奶攸c，若具有某些缺點，經(jīng)過改良(雜交等)就能成為更好的品種。 所以，本地資源是非?？少F的，可以直接利用；又可以通過改良加以利用；還可以

9、作為育種的重要原始材料。外地種質(zhì)資源 指引自外地區(qū)或國外的品種或類型。 其主要特點：通過引種馴化加以利用；具有當?shù)刭Y源沒有的優(yōu)良性狀，品質(zhì)和特性，是重要育種原始材料(雜交親本)。 野生種質(zhì)資源 包括栽培植物的近緣野生種和有潛在利用價值的植物野生種。其主要特點：經(jīng)濟性狀一般較差，具有豐富的抗性基因，是抗性和適應性育種的原始材料；常用作砧木的重要來源；也有的野生資源有未被發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀，經(jīng)過選擇可以直接利用， 如天然優(yōu)良林分改建為母樹林或者采種林分。人工創(chuàng)造的種質(zhì)資源 人工創(chuàng)造的基因資源是指人們應用雜交、誘變等方法獲得的資源。 其主要特點：它們直接用于生產(chǎn)，又可以作為育種材料。如雜種、多倍體、突變體

10、等。人工創(chuàng)造的資源，需要通過培育、選擇和比較鑒定試驗，才能確定其利用價值。（一） 種質(zhì)資源的調(diào)查3 種質(zhì)資源調(diào)查的原則 在該樹種分布的范圍內(nèi)全面進行，使之能反映樹種群體分布上的整體性、變異的多樣性、基因資源的豐富性；地理分布上的代表性，選樣的概括性和樣本間的無重復性。 （一）種質(zhì)資源的調(diào)查4 種質(zhì)資源調(diào)查的主要內(nèi)容(1)調(diào)查地區(qū)的概況,包括社會經(jīng)濟和自然條件兩方面(2)植物概況的調(diào)查 (3)每一樹種的品種(農(nóng)家品種)、類型資源的調(diào)查 (4)圖表資料的記載與標本的采集與制作 (5)種質(zhì)資源調(diào)查的內(nèi)業(yè)整理與總結（二）種質(zhì)資源的收集與保存1 收集 （1）收集種質(zhì)資源的必要性和迫切性新的育種目標更豐富

11、的種質(zhì)資源才能完成;為了滿足人口增長和人民生活的需要，必須不斷發(fā)展新的栽培植物；不少寶貴的資源大量流失，急待發(fā)掘保護；為了避免新品種遺傳基因的貧乏，必須利用更多的種質(zhì)資源（二）種質(zhì)資源的收集與保存1 收集 （2）收集的對象A、對育種有特殊性狀(如抗性等)的品種或類型；B、對育種有特殊用途的樹種(如砧木，中間砧)；C、生產(chǎn)上采用的品種；D、人工雜交和誘變的變異體；E、有潛在價值的野生種、古樹等。收集具有特殊用途的巨龍竹（3）收集的方法 直接考察采集 交換 郵購收集 （二）種質(zhì)資源的收集與保存2 保存 (conservation) (1)目的 A、防止基因丟失，防止物種絕滅，維持森林資源多樣性和永

12、續(xù)性，維持人類賴以生存的環(huán)境；B、保持種質(zhì)的生命力和繁殖能力；C、保持種質(zhì)固有的優(yōu)良性狀。 就地保存易地保存離體保存(2)方法（按保存的環(huán)境）： 就地保存(conservation in situ):是指在自然生境內(nèi)的保存。保存生態(tài)系統(tǒng)和自然生境，保持和恢復生存力的種群如自然保護區(qū)、國家森林公園及優(yōu)良天然林和母樹林等都具有原地保存的功能自然保護區(qū)就地保存 如種源試驗林、種子園、收集圃、無性系和子代測定林以及樹木園等。 易地保存(conservation ex situ):改變保護對象生境的保存形式。是把搜集到的種子、穗條在其他適宜地區(qū)的栽植保存。杉林人工林異地保存 南京林業(yè)大學高在江蘇泗洪縣陳圩縣林場的美洲黑楊種質(zhì)資源庫，1998年3月定植，面積約為20hm2。搜集保存了原產(chǎn)地南部3個州天然林中的42個半同胞家系、350余個無性系。設在昆明金殿的瀕危植物園異地保存育成新品種利用保存繁殖擴大數(shù)量種植保存 離體保存：利用低溫密封或超低溫保存植物種子、花粉、枝條、根、地下莖、組織或細胞等。 （三）種質(zhì)資源的研究和利用 1 種質(zhì)資源的研究 包括基礎研究和經(jīng)濟生物學性狀的研究。 基礎研究主要涉及植物學性狀的研究、分類學研究、生理生化研究、細胞遺傳學研究和生態(tài)學及地理分布的研究等。