种质

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种质(Germplasm)是指能界定遗传性状、并将遗传信息传递给子代的遗传物质。植物种质可以是一个植物群落、一株植株、一个器官(如根、茎、叶、花药、种子等)。微观而言,植物种质包括细胞、染色体即核酸片段。通常携带植物种质的材料,也就是种质的表现形式是种子或各种无性繁殖用的器官,如球根、插条、接穗、茎尖等。

种质资源(Germplasm resources):即遗传物质的载体,一切具有一定种质并能繁殖的生物体都可以归入种质资源之内。包括了所有用于品种改良或具有某种有遗传价值特性的任何原始材料。常又被人们称为遗传资源(Genetic resources)。

作物种质资源又称为作物遗传资源,包括古老的地方品种、新育成的品种、重要的育成品系和遗传材料,以及作物的野生种和野生近缘植物。它们具有在进化过程中形成的各种基因,是作物育种和农业生产及植物科学研究的物质基础。

在遗传育种领域内,凡能用于作物育种的生物体都可归入种质资源的范畴。包括地方品种、改良品种、新选育的品种、引进品种、突变体、野生种、近源植物、人工创造的各种生物类型无性繁殖器官、单个细胞、甚至DNA片段等。

作物种质资源学科的形成

作物种质资源学经历了从简单到复杂,从自发到自觉,从低级到高级的过程。三个阶段:第一阶段是自发阶段。人类定居后驯化野生植物,经漫长岁月的反复选择,逐渐形成栽培植物。第二阶段是作物育种原始材料阶段。育种家以作物遗传资源为原始材料,利用优中选优、杂交、诱变、组培等方法培育新的品种。第三阶段:发展称为独立学科阶段。遏制作物遗传资源的迅速消失。

1930年苏联成立了全苏植物栽培研究所,主要从事作物遗传资源研究。

美国的作物遗传资源研究是以国外引种为基础,20世纪40年代,美国建成了全国完整的国外引种体系,并着手建设作物遗传资源长期贮藏设施。

自60年代以来,除苏、美外,日本、澳大利亚等国都对本国已有的作物遗传资源机构加强了建设和完善。

国际上陆续成立了一批国际研究机构,设在菲律宾的国际水稻研究所(IRRI)、墨西哥的国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)、设在印度的国际半干旱热带地区作物研究所(ICRISAT)、设在秘鲁的国际马铃薯中心(CIP)等,都结合作物品种改良开展作物遗传资源工作。1974年成立了国际植物遗传资源委员会(IBPGR),使作物遗传资源研究初步形成国际性协作网络。

作物遗传资源学是一门新兴的学科,它的主要任务是完成作物遗传资源的收集、保存、研究和利用。它的研究对象包括所有作物及其野生近缘植物。涉及的学科有农学、遗传性、细胞学、植物分类学、生态学、植物生理学、植物病理学、生物化学、农业昆虫学等。

作物种质资源学(Science of crop germplasm resources)是研究作物起源、传播和演化及其分布和分类,并对种质资源进行考察、收集、保存、评价、研究和利用的科学。

许多国家都成立了专门从事和协调全国作物遗传资源研究工作的机构。如前苏联的全苏植物栽培研究所,美国的国家植物种质委员会(The National Plant Germplasm Committee),中国的中国农科院作物科学所等。目前负责全世界作物遗传资源研究的协调机构是国际生物多样性组织(Biodiversity),国际植物遗传资源委员会(IBPGR)是其前身。

种质资源的重要性

1. 作物种质资源是为生产提供品种的宝库

优良品种在农业生产上占有重要的地位。人们对农产品的类别、数量和品质的不同要求,以及不同地区的生产环境需要有各种不同特性的品种。掌握的作物资源越多,生产者选择适宜品种的可能性越大,使生产者有目的有计划地进行品种区划、品种搭配,从而促进农业生产和生产者增收。人类的生存和生活依赖于种质资源。如我国的中草药。美国处方药中1/4的

药品含有取自植物的有效成分。著名的青蒿素。种质资源是工业和国民经济的重要支柱。香料、化妆品等产业的物质基础。

2. 作物种质资源是作物育种和生物技术发展的物质基础

作物育种突破性的成就都与关键性的遗传资源的发现和利用密切相关。

20世纪50-60年代发现和利用了水稻籼稻矮源低脚乌尖、小麦20矮源农林10号的矮秆基因,使水稻和小麦育种产生了革命性的变革,即世界范围的“绿色革命”。水稻矮源矮脚南特和矮子粘与我国水稻矮秆育种。

3. 作物遗传资源是作物起源、演化、分类、生态、生理等研究的物质依据

从事作物起源、演化、分类、生态等学科研究的学者,必须拥有大量的作物遗传资源材料,否则会以偏概全,得出不完全正确的,甚至是错误的结论。瓦为洛夫从来自60多个国家收集得到的15万份种质资源材料研究中,提出栽培植物的起源中心学说。

4.种质资源是国家安全的重要组成部分

1992年6月在巴西里约热内卢签订的《生物多样性公约》明确确定了生物资源的归属、各国利用其生物资源的权利和义务及有关资金机制等,从而为保护全球生物提供了国际法律保障,也界定了生物资源的国家属性。是经济安全的重要组成部分:“种中国豆,侵美国权”事件。

作物种质资源学的任务是对作物遗传资源进行广泛收集,妥善保存,深入的科学研究,创新种质和充分利用。

作物种质资源的收集

作物种质资源的收集有三种方式,即征集、考察和引种。

征集:作物种质资源的征集一般是指国内通过各级行政部门或作物科研单位,向全国或某地区、某单位发通知或公函,由当地人员收集并送往主持单位。

征集(Collection)的对象主要是栽培品种,包括农家种和培育品种。

考察

作物种质资源的考察是指野外实地考察并搜集作物遗传资源样本。分为国内考察和国外(联合)考察。考察(Expedition)的对象主要是野生种及其近缘植物和某些稀有种。

作物种质资源考察搜集的重点应放在四类地区:

作物初生起源中心和次生起源中心、作物最大多样性地区、尚未进行作物遗传资源调查和考察的地区、作物种质资源损失威胁最大的地区

考察的目的是:

(1)尽可能全面了解作物种质资源的分布状况及其对环境的适应能力:

生存环境:地形、地貌、植被、海拔、经度、纬度、土壤、温度、降雨量等

多样性程度:物种种类、群落优势、分布区域、生物学特性等;

与人类关系:可利用性、人为因素对该物种造成了哪些危害以及危害的程度等。

进行作物种质资源考察,必须做好各种准备,掌握考察方法,全面总结考察结果,只有这样才能取得令人满意的成果。

(1)考察准备(2)考察方法

注意工作方法、种子和标本的采集方法、样本编号、填写采集原始记录卡片、对重点采集样本和采集点的摄影摄像。

(3)考察注意事项(4)考察总结

随时整理各项资料,发现不足之处可以及时有目的地查找,并加以补充。考察结束后的全面总结,使考察所获资料和材料完整化、系统化和理论化。

作物种质资源学上的引种,一般指的是国际间的引种。从国外引进的资源材料,试种表现优良的可以直接用于生产。

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