种质资源

§3 种质资源

重点：种质资源的概念，种质资源的重要性、保存、研究、创新与利用。

难点：各类种质资源的特点。

要求：了解作物起源学说的形成、发展和主要内容，明确种质资源的工作内容，掌握种质资源的概念、类别和利用。

§3.1 种质资源的重要性

§3.2 作物起源中心学说及其发展

§3.3 作物种质资源的类别及利用价值

§3.4 种质资源工作的内容

§3.1 种质资源的重要性

3.1.1 种质资源的概念

用以培育新品种的原材料，过去称为育种的原始材料。在中国20 世纪60 年代初改称为品种资源。现代育种所利用的现有品种材料和近缘野生植物，主要是利用其内部的遗传物质或种质，所以现在国际上大都采用种质资源这一名词。在遗传育种领域内，把一切具有一定种质或基因的生物类型总称为资源(germplasm rmuce)。包括品种、类型、近缘种和野生种的植株、种子、无性繁殖器宫、花粉甚至单个细胞，只要具有种质并能繁殖的生物体，都能归入种质资源之内。又因为现代的遗传育种研究不但利用现有的种质资源,而且要进行染色体工程、基因工程，所以，遗传学上也常称种质资源为遗传资源(genetic remurees)。说到底，遗传、育种研究上主要利用的是生物体中的部分基因，甚至是个别基因，所以又称为基因资源(gene resources)。把蕴藏有形形色色基因资源等各种材料, 概称为基因库或基因银行。

种质资源是在漫长的历史过程中, 由自然演化和人工创造而形成

的一种重要的自然资源, 它积累了由于自然和人工引起的极其丰富的遗传变异,即蕴藏着各种性状的遗传基因。是人类用以选育新品种和发展农业生产的物质基础, 也是进行生物学研究的重要材料, 是极其宝贵的自然财富。

3.1.2 品种资源在作物育种工作中的重要性

1. 品种资源是作物育种工作的物质基础

作物育种成效的大小, 很大程度上决定于掌握种质资源的数量多少和对其性状表现及遗传规律的研究深度。

品种资源是在长期自然选择和人工选择过程中形成的, 它们携带着各种各样的基因, 是品种选育和生物学理论研究不可缺少的基本材料来源。如果没有品种资源, 作物育种工作就成为“无米之炊”。

筛选和确定作物育种的原始材料, 也是作物育种的基础工作。能否灵活地、恰当地选择育种的原始材料, 受作物品种资源工作的广度和深度的制约。

2. 作物育种工作的突破性进展取决于关键性基因资源的发现和利用

国内外作物育种工作实践表明, 一个特殊种质资源的发现和利用, 往往能推动作物育种工作取得举世瞩目的成就，品种培育的突破性进展, 往往都是由于找到了具有关键性基因的种质资源。

20 世纪50 年代, 中国由于发现和利用了广东省的矮脚南特和广西省的矮仔占等水稻矮源, 从而育成了广场矮、珍珠矮等一批高产、抗倒的矮秆水稻良种，实现了品种矮秆化,使水稻亩产由200-250 公斤提高到300-350 公斤以至500 公斤。

同时, 由于低脚乌尖这一水稻矮源的发现与利用, 进一步推动了世界范围的“绿色革命”浪潮。低脚乌尖原产于中国台湾及福建, 它现在几乎是世界所有国家矮秆水稻品种的祖先。台湾省以低脚乌尖为亲本,

1960 年育成了TN1( 台湾本地种1 号) 。

国际水稻研究所(IRRI) 用低脚乌尖与皮泰(Peta) 杂交,1966 年育成IR8。据IRRI调查(1980), 继IR8之后,36个国家育成的370个新品种,其中矮秆良种占70%。而矮秆良种中,IR 系统占1/3 。追溯其基因来源, 几乎都有低脚乌尖。

20 世纪70 年代由于发现和利用了野败型雄性不育水稻种质, 使水稻杂种优势利用的研究获得了突破性的进展, 使我国在杂交水稻利用方面,走在世界前列，并为以后水稻杂交种的选育和利用奠定了基础。随后发现的光敏雄性核不育水稻种质，导致了三系杂交组合向二系杂交组合的发展。杂交水稻的育成,关键是发现并利用了野生稻的胞质雄性不育基因。1979年,日本学者荒木等发现了“广亲和性”水稻材料。水稻的光敏核不育材料和广亲和材料的发现和进一步的开发研究，使水稻杂种优势的利用更为有效。

美国利用日本冬小麦农林10号的矮秆基因育成了第一个高产、半矮秆冬小麦品种格恩斯(Gaines ), 于1965 年创造了高产纪录。

国际玉米小麦改良中心(CIMMYT) 利用农林10号小麦, 通过杂交, 将半矮秆与光照不敏感性相结合, 从60年代起育成了一大批丰产性能好、适应性广、半矮秆的春性小麦品种, 迅速在北非、中东、南亚等地区的一些国家推广。

3. 种质资源是不断发展新的作物类型的主要来源

通过搜集大量的野生资源，通过人工驯化，可以不断发展新的作物类型。如产于我国海南省的果蔬两用植物“木瓜”，10前年仅是房前屋后零星种植，作水果或蔬菜食用，近年来已发展为大面积种植，远销全国各地，为人们提供了一种新的食品。

§3.2 作物起源中心学说及其发展

3.2.1 瓦维洛夫的作物起源中心学说

前苏联学者瓦维洛夫于20 年代提出了作物起源中心学说。该学说认为：

1. 植物物种在地球上的分布是不平衡的, 有的地区具有大量的变种, 有的地区只有少数变种。

2. 所有物种都是由多少不等的遗传类型所组成, 它们的起源与一定地区的生态环境相联系。如地中海地区的禾本科及豆科作物与我国的禾本科作物在性状上各具特色。

3. 凡遗传类型具有多样化, 分布比较集中, 具有地区特有性状, 出现原始栽培种及近缘野生种的地区, 可能是某一作物的起源中心。

4. 遗传上显隐性状可以看作是起源中心的标志, 隐性性状则分布在起源中心的边缘地区。

3.2.2 瓦维洛夫的作物起源中心

根据作物起源中心学说, 瓦维洛夫把世界作物划为8个起源中心：

1、中国中心：包括中国的平原和中、西部山区及其毗邻的低地, 是世界上最古老, 也是最大的栽培作物发源地。荞麦、高梁、大豆等136 种作物起源于该中心。

2、印度中心：包括缅甸和印度东部的阿萨姆, 马来亚群岛, 菲律宾和印度支那。水稻、甘薯、亚洲棉等l72 种作物起源于该中心。

3、中亚中心包括印度西北部的旁遮普、克什米尔等地, 阿富汗和前苏联的塔吉克、乌兹别克及天山的西部。是普通小麦、密穗小麦、圆粒小麦、豆类、向日葵等42 种作物的起源地。

4. 西部亚洲(近东)中心：包括土耳其、伊朗的西北部, 外高加索全部、土库曼等地。除栽培小麦的种类极其丰富外, 还有一粒小麦、二粒小麦、苜蓿、三叶草等841种作物起源于该中心。

5、地中海中心：包括地中海沿岸的南欧和北非地区。起源于该中心的有84 种作物, 如甜菜, 黑麦等, 也是小麦、豆类的次生起源地。这里的亚麻、大麦、蚕豆等具有大粒、大果等特性。

6、埃塞俄比亚中心：主要是以埃塞俄比亚高原为中心。起源于该中心的有38 种作物。