園藝植物育種學(xué)：第三章 種質(zhì)資源-1

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1、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源 第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源一、種質(zhì)資源的概念及意義一、種質(zhì)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(zhì)資源的收集與保存、種質(zhì)資源的收集與保存四四、種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)（研究）、種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)（研究）五五、種質(zhì)資源的創(chuàng)新與利用、種質(zhì)資源的創(chuàng)新與利用 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源一、種質(zhì)資源的概念及意義一、種質(zhì)資源的概念及意義（一）概念（一）概念1、種質(zhì)種質(zhì)（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(zhì)，在遺傳學(xué)上稱(chēng)為基因（給后代的遺傳物質(zhì)，在遺傳學(xué)上稱(chēng)為基因（gene）。）。攜帶攜帶種質(zhì)種質(zhì)的載體可以是群體、個(gè)體、器官、組織、的載體可以是群體、個(gè)體、器官、組織、細(xì)胞、染色體或者細(xì)胞、染色體或者DNA片段。片段。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源 2 2、種質(zhì)資源、種質(zhì)資源（Germplasm resources）遺傳資源（遺傳資源（genetic resources）基因庫(kù)（基因庫(kù)（genebank）在遺傳、育種及生產(chǎn)上有利用價(jià)值的一切植物材料。在遺傳、育種及生產(chǎn)上有利用價(jià)值的一切植物材

3、料。園藝植物的種質(zhì)資源就是指決定園藝植物各種性狀的園藝植物的種質(zhì)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(chēng)。遺傳信息載體的總稱(chēng)。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源 2 2、種質(zhì)資源、種質(zhì)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(lèi)型）栽培品種（或類(lèi)型）細(xì)胞融合材料細(xì)胞融合材料 人工創(chuàng)造的種質(zhì)材料人工創(chuàng)造的種質(zhì)材料 轉(zhuǎn)基因材料轉(zhuǎn)基因材料 園藝學(xué)園藝學(xué)栽培性栽培性山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工

4、程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源（二）園藝種質(zhì)資源的意義（二）園藝種質(zhì)資源的意義 1、園藝種質(zhì)資源是人類(lèi)生存和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的、園藝種質(zhì)資源是人類(lèi)生存和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是一個(gè)國(guó)家安全的重要組成部分。物質(zhì)基礎(chǔ)，是一個(gè)國(guó)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(yī)療保健價(jià)值具有一定的醫(yī)療保健價(jià)值 v可作為工業(yè)原料可作為工業(yè)原料山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源2 2、種質(zhì)資源是植物育種的物質(zhì)基礎(chǔ)、種質(zhì)資源是植物育種的物質(zhì)基礎(chǔ) “巧婦難做無(wú)米之炊巧婦難做無(wú)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(chǎn)產(chǎn) 量量糧食總產(chǎn)糧食總產(chǎn) 量量 的的 提提 高高主要取決于主要取決于 單位面積產(chǎn)量單位面積產(chǎn)量單位面積產(chǎn)量的提高單位面積產(chǎn)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(zhì)質(zhì)（基因）（基因）人類(lèi)的命運(yùn)將取決于人類(lèi)理解和發(fā)掘植物資源的能力。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源二、作物起源中心二、作物起源中心（一）意義（一）意義 果樹(shù)品種生物學(xué)習(xí)性的形成，一方面與遺傳有關(guān)，同果樹(shù)品種生物學(xué)習(xí)性的形成，一方面與遺傳有關(guān)，同時(shí)受環(huán)境條件的影

6、響。因此，研究果樹(shù)的起源與演化，不時(shí)受環(huán)境條件的影響。因此，研究果樹(shù)的起源與演化，不僅有助于豐富和發(fā)展生物進(jìn)化理論，而且對(duì)果樹(shù)引種、區(qū)僅有助于豐富和發(fā)展生物進(jìn)化理論，而且對(duì)果樹(shù)引種、區(qū)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(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)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(shù)起源、演化的研究要采取野外調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及文果樹(shù)起源、演化的研究要采取野外調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及文獻(xiàn)查證相結(jié)合的辦法，主要依據(jù)及方法有：獻(xiàn)查證相結(jié)合的辦法，主要依據(jù)及方法有：1、古文獻(xiàn)資料的分析與查

7、證、古文獻(xiàn)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(xiàn)有野生果樹(shù)資源的分布及多樣性調(diào)查、現(xiàn)有野生果樹(shù)資源的分布及多樣性調(diào)查4、根據(jù)細(xì)胞學(xué)（染色體定量與定性研究）、同工、根據(jù)細(xì)胞學(xué)（染色體定量與定性研究）、同工 酶分析及分子生物學(xué)等方面的研究進(jìn)行綜合分析。酶分析及分子生物學(xué)等方面的研究進(jìn)行綜合分析。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)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(gè)物種種內(nèi)的遺傳變異中心或多樣性中心或基因二是指一個(gè)物種種內(nèi)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(kuò)散到一定范圍作物由原生起源中心向外擴(kuò)散到一定范圍 時(shí)，因作物的本身自交和自然隔離而形成時(shí)，因作物的本身自交和自然隔離而形成 的新的多樣化地區(qū)。的新的多樣化地區(qū)。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源 對(duì)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(fā)表栽培植物的起源，將世界果樹(shù)分為東部原生種群區(qū)和

9、西部原生種群區(qū)。2、前蘇聯(lián)的瓦維洛夫，他于19231933年，帶領(lǐng)考察隊(duì)到亞洲、歐洲等68個(gè)國(guó)家進(jìn)行了為期8年的全球性考察，采集植物標(biāo)本25余萬(wàn)份，先后發(fā)表了“育種的植物地理基礎(chǔ)”等研究論文，首次提出了栽培植物起源中心學(xué)說(shuō)，創(chuàng)立了八大起源中心。瓦維洛夫被譽(yù)為20世紀(jì)的“達(dá)爾文”。3、前蘇聯(lián)的茹考夫斯基，在瓦維洛夫研究工作的基礎(chǔ)上，于1970年發(fā)表了“栽培植物的新發(fā)源地”等論文，補(bǔ)充了四個(gè)，成為十二個(gè)起源中心。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源起源于我國(guó)的園藝植物主要有起源于我國(guó)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(shù)構(gòu)成而言，中國(guó)的確在世界上首屈一指就目前野生和栽培的果樹(shù)構(gòu)成而言，中國(guó)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(gè)屬我國(guó)有個(gè)屬我國(guó)有60個(gè)屬個(gè)屬薔薇科約有薔薇科約有2000個(gè)種我國(guó)有個(gè)種我國(guó)有900個(gè)種個(gè)種山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源三、種質(zhì)資源的保護(hù)與保存三、種質(zhì)資源的保護(hù)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(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)委員會(huì)公布的資料,列人國(guó)家級(jí)保護(hù)的珍稀瀕危植物中野生果樹(shù)有39種2變種,占受保護(hù)種子植物的10.93%,共涉及到20個(gè)科,其中二級(jí)保護(hù)植物16種1變種,三級(jí)保護(hù)植物23種1變種。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源二、種質(zhì)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(jiǎn)單，是在發(fā)現(xiàn)物就地保存：就地保存比較簡(jiǎn)單，是在發(fā)現(xiàn)物 種多樣性的地區(qū)建立自然保護(hù)區(qū)，我國(guó)種多樣性的地區(qū)建立自然保護(hù)區(qū)，我國(guó) 已建立各類(lèi)自然保護(hù)區(qū)，如長(zhǎng)白已建立各類(lèi)自然保護(hù)區(qū)，如長(zhǎng)白 山、神農(nóng)架、黃果

12、樹(shù)等自然保護(hù)區(qū)；山、神農(nóng)架、黃果樹(shù)等自然保護(hù)區(qū)；遷地保存遷地保存：是對(duì)那些在本地區(qū)難以正常生長(zhǎng)是對(duì)那些在本地區(qū)難以正常生長(zhǎng) 和繁殖的種類(lèi)，將其遷移到更適合的地和繁殖的種類(lèi)，將其遷移到更適合的地 方。如我國(guó)己在各地建立了方。如我國(guó)己在各地建立了17個(gè)果樹(shù)種個(gè)果樹(shù)種 質(zhì)資源圃。質(zhì)資源圃。喬喬木木果果樹(shù)樹(shù)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(shù)樹(shù)68株，草本果樹(shù)株，草本果樹(shù)2025株，珍貴資源應(yīng)適當(dāng)增加株數(shù)。株，珍貴資源應(yīng)適當(dāng)增加株數(shù)。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)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(zhì)庫(kù)中，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、濕的種子貯藏在種質(zhì)庫(kù)中，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、濕度及氣體成分使種子得以較長(zhǎng)時(shí)間地保存。度及氣體成分使種子得以較長(zhǎng)時(shí)間地保存。根據(jù)溫濕度條件不同及貯藏年限的不同，種根據(jù)溫濕度條件不同及貯藏年限的不同，種質(zhì)庫(kù)分三個(gè)檔次，即中期庫(kù)、長(zhǎng)期庫(kù)和短期質(zhì)庫(kù)分三個(gè)檔次，即中期庫(kù)、長(zhǎng)期庫(kù)和短期庫(kù)。庫(kù)。低溫、干燥和缺氧延長(zhǎng)種子壽命。低溫、干燥和缺氧延長(zhǎng)種子壽命。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源短期庫(kù)：溫度短期庫(kù)：溫度20，相對(duì)濕度，相對(duì)濕度45，布袋，布袋或紙袋內(nèi)，或紙袋內(nèi)，25年

14、（稻種）。年（稻種）。中期庫(kù)：溫度中期庫(kù)：溫度4，相對(duì)濕度，相對(duì)濕度45，密封，密封的鋁盒或玻璃瓶?jī)?nèi)，的鋁盒或玻璃瓶?jī)?nèi)，25年（稻種）。年（稻種）。長(zhǎng)期庫(kù)：溫度長(zhǎng)期庫(kù)：溫度10，相對(duì)濕度，相對(duì)濕度30，真，真空、密封的小鋁盒內(nèi)，空、密封的小鋁盒內(nèi)，75年（稻種）。年（稻種）。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源（三）離體試管保存離體試管保存1）即組織培養(yǎng)保存，是現(xiàn)代生物技術(shù)在種質(zhì)資源工作中的應(yīng)用。它是把植物的莖尖、根尖、細(xì)胞等保存在試管中，隔一定時(shí)間繼代培養(yǎng)一次，當(dāng)有需要時(shí)再使其生根后移栽到田間即可。可以儲(chǔ)藏種子儲(chǔ)藏不易保存的某些物質(zhì)，如不

15、能產(chǎn)生種子的多被體材料和無(wú)性繁殖器官。饑餓法降低營(yíng)養(yǎng)水平施生長(zhǎng)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(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源2）營(yíng)養(yǎng)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(zhì)質(zhì)資資源源的的一一整整套套生生物物學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)，通通常常也也稱(chēng)稱(chēng)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(zhì)質(zhì)體體、懸懸浮浮細(xì)細(xì)胞胞、愈愈傷傷組組織織、體體細(xì)細(xì)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(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)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(guò)以大大減慢甚至終止代謝過(guò)程和衰老過(guò)程，保持生物材程和衰老過(guò)程，保持生物材料的穩(wěn)定性，而且這種方法料的穩(wěn)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(jié)省開(kāi)支，此外避免種質(zhì)保節(jié)省開(kāi)支，此外避免種質(zhì)保存進(jìn)程中的自然變異，同時(shí)存進(jìn)程中的自然變異，同時(shí)有利于種質(zhì)在國(guó)際間的交換有利于種質(zhì)在國(guó)際間的交換。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源 休休眠眠期期的的果果樹(shù)樹(shù)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(duì)對(duì)濕濕度度96%98%）條件下可以短期貯藏營(yíng)養(yǎng)體保存）條件下可以短期貯藏營(yíng)養(yǎng)體保存 對(duì)對(duì)于于不不需需要要嫁嫁接接的的樹(shù)樹(shù)種種如如石石榴榴、棗棗樹(shù)樹(shù)或或砧砧木木還還可可以以利利用用根根進(jìn)行保存。進(jìn)行保存。近年來(lái)研究利用液氮凍結(jié)保存是一種良好方法近年來(lái)研究利用液氮凍結(jié)保存是一種良好方法 如如蘋(píng)蘋(píng)果果，枝枝條條先先行行預(yù)預(yù)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(shí)時(shí)經(jīng)經(jīng)融融化化解解凍凍，在在嫁嫁接接繁繁殖殖，成活率可達(dá)成活率可達(dá)80%，接芽生長(zhǎng)良好。，接芽生長(zhǎng)良好。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院第三章第三章 種質(zhì)資源種質(zhì)資源（四）基因文庫(kù)保存（五）利用保存用重組DNA技術(shù)將某種生物細(xì)胞的總 DNA 或染色體DNA的所有片斷隨機(jī)地連接到基因載體上,然后轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)乃拗骷?xì)胞中，通過(guò)細(xì)胞增殖而構(gòu)成各個(gè)片段的無(wú)性繁殖系（克?。?，在制備的克隆數(shù)目多到可以把某種生物的全部基因都包含在內(nèi)的情況下，這一組克隆的總體就被稱(chēng)為某種生物的基因文庫(kù)。建立和使用基因文庫(kù)是分離基因，特別是分離高等真核生物基因的有效手段。