第 2 章种质资源

第2章种质资源 第一节种质资源在育种上的重要性第二节作物起源中心学说及其发展第三节种质资源的研究与利用第四节电子计算机在种质资源管理中的应用

种质资源：是指具有特定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型。种质资源：是指具有特定种质或基因、可供育种及相关研究利用的各种生物类型。（原始材料、品种资源、遗传资源、基因资源与种质资源是一类意义内涵大体相同的名词术语。）

种质资源所包含的内容：凡能用于作物育种的生物体都可归入种质资源之范畴，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、近缘植物、人工创制的各种生物类型、无性繁殖器官、单个细胞、单个染色体、单个基因、单个DNA片段等。种质资源所包含的内容：凡能用于作物育种的生物体都可归入种质资源之范畴，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、近缘植物、人工创制的各种生物类型、无性繁殖器官、单个细胞、单个染色体、单个基因、单个DNA片段等。

第一节种质资源在育种上的重要性 一、种质资源是现代育种的物质基础（P21）现有遗传资源中，任何品种和类型都不可能具备与社会发展完全相适应的优良基因，但可以通过选育，将分别具有某些或个别育种目标所需要的特殊基因有效地加以综合，育成新品种。

二、稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用（P21）二、稀有特异种质对育种成效具有决定性的作用（P21）水稻矮源低脚乌尖；矮脚南特；矮子粘。小麦矮源农林10号；1BL/1RS易位系与抗锈。油菜双低资源Liho, Bronowski;Polima细胞质。

玉米高赖氨酸突变体Opaque-2。 大麦高蛋白、高赖氨酸资源Hiprolys，抗旱抗寒半野生大麦。各种作物的MS、CMS、PMS、亲和源等。

三、新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源。三、新的育种目标能否实现决定于所拥有的种质资源。作物育种目标不是一成不变的，人类文明进程的加快和社会上物质生活水平的不断提高对作物育种不断提出新的目标。新目标能否实现决定于育种者所拥有的种质资源。

种质资源还是不断发展新作物的主要来源。现有的作物都是在不同历史时期由野生植物驯化而来的。现在和将来都会继续不断地从野生植物中驯化出更多的作物，以满足生产和生活日益增长的需要。种质资源还是不断发展新作物的主要来源。现有的作物都是在不同历史时期由野生植物驯化而来的。现在和将来都会继续不断地从野生植物中驯化出更多的作物，以满足生产和生活日益增长的需要。

如在油料、麻类、饲料和药用等植物方面，常常可以从野生植物中直接选出一些优良类型，进而培育出具有经济价值的新作物或新品种。没有这些种质资源，新作物无从获得。如在油料、麻类、饲料和药用等植物方面，常常可以从野生植物中直接选出一些优良类型，进而培育出具有经济价值的新作物或新品种。没有这些种质资源，新作物无从获得。

四、种质资源是生物学理论研究的重要基础材料。四、种质资源是生物学理论研究的重要基础材料。不同的种质资源，各具有不同的生理和遗传特性，以及不同的生态特点，对其进行深入研究，有助于阐明作物的起源、演变、分类、形态、生态、生理和遗传方面的问题，并为育种工作提供理论依据，从而克服盲目性，增强预见性，提供育种成效。

第二节作物起源中心学说及其发展 一、瓦维洛夫的起源中心学说（一）瓦维洛夫的作物起源中心学说

作物起源中心的概念：植物物种在地球上的分布是不平衡的，所有物种都是由多少不等的遗传类型所组成，它们的起源是与一定的环境条件和地区相联系的，凡遗传类型有很大的多样性而且分布比较集中、具有地区特有变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区，即为作物起源中心。作物起源中心的概念：植物物种在地球上的分布是不平衡的，所有物种都是由多少不等的遗传类型所组成，它们的起源是与一定的环境条件和地区相联系的，凡遗传类型有很大的多样性而且分布比较集中、具有地区特有变种性状和近亲野生类型或栽培类型的地区，即为作物起源中心。

现在的作物起源中心概念一般为：野生植物最先被人类栽培利用或产生大量栽培变异类型的比较独立的农业地理中心。现在的作物起源中心概念一般为：野生植物最先被人类栽培利用或产生大量栽培变异类型的比较独立的农业地理中心。

瓦氏作物起源中心学说主要内容包括： （1）作物起源中心有两个主要特征，即基因的多样性和显性基因的频率较高，所以又可名为基因中心或多样性中心。

（2）作物最初始的起源地称为原生起源中心（初生中心）。意为当地野生类型驯化的区域。一般有四个标志：即1有野生祖先，2有原始特有类型，3有明显的遗传多样性，4有大量的显性基因。（2）作物最初始的起源地称为原生起源中心（初生中心）。意为当地野生类型驯化的区域。一般有四个标志：即1有野生祖先，2有原始特有类型，3有明显的遗传多样性，4有大量的显性基因。

当作物由原生起源中心向外扩散到一定范围时，在边缘地点又会因作物本身的自交和自然隔离而形成新的隐性基因控制的多样化地区，即次生起源中心或次生基因中心。同初生中心相比，它也有4个特点：即1无野生祖先，2有新的特有类型，3有大量的变异，4有大量的隐性基因。

（3）在一定的生态环境中，一年生草本作物间在遗传性状上存在一种相似的平行现象。（3）在一定的生态环境中，一年生草本作物间在遗传性状上存在一种相似的平行现象。

如地中海地区的禾本科及豆科作物均无例外地表现为植株繁茂，穗大粒多，粒色浅，高产抗病；而我国的禾本科作物则表现为生育期短，植株矮小，穗粒小，后期灌浆快，多为无芒或勾芒。瓦氏称之为“遗传变异性的同源系列规律。”如地中海地区的禾本科及豆科作物均无例外地表现为植株繁茂，穗大粒多，粒色浅，高产抗病；而我国的禾本科作物则表现为生育期短，植株矮小，穗粒小，后期灌浆快，多为无芒或勾芒。瓦氏称之为“遗传变异性的同源系列规律。”

（4）根据驯化的来源，将作物分为两类。一类是人类有目的驯化的植物，如小麦、大麦、玉米、棉花等，成为原生作物。另一类是与原生作物伴生的杂草，当其被传播到不适宜于原生作物而对杂草生长有利的环境时，被人类分离而成为栽培的主体，这类作物称之为次生作物，如燕麦和黑麦。（4）根据驯化的来源，将作物分为两类。一类是人类有目的驯化的植物，如小麦、大麦、玉米、棉花等，成为原生作物。另一类是与原生作物伴生的杂草，当其被传播到不适宜于原生作物而对杂草生长有利的环境时，被人类分离而成为栽培的主体，这类作物称之为次生作物，如燕麦和黑麦。

（二）瓦维洛夫提出的作物起源中心 他1935年提出了作物的8个起源中心（P23，图2-2）。 1 中国-东亚中心（P23） 2 印度中心（P23），2A 印度-马来亚补充区 3 中亚细亚中心（P24）

4 西亚中心（P24） 5 地中海中心（P24） 6 埃塞俄比亚中心（P24） 7 南美和中美起源中心（P24） 8 南美（秘鲁-厄瓜多尔-玻利维亚）中心，8A 智利中心； 8B 巴西-巴拉圭中心。

（三）作物起源中心学说的发展与补充 荷兰的Zeven等将8个起源中心扩大到12个起源中心（见P25）。

（四）瓦维洛夫作物起源中心学说在作物育种上的意义（四）瓦维洛夫作物起源中心学说在作物育种上的意义 1 指导特异种质资源的收集。起源中心存在着各种基因，且在一定条件下趋于平衡，与复杂的生态环境建立了平衡生态系统，各种基因并存、并进，从而使物种不至于毁灭，因此在起源中心能找到所需的材料。

2 起源中心与抗源中心一致，不育基因与恢复基因并存于起源中心。因此，可在起源中心得到抗性材料与恢复基因。 3 指导引种，避免毁灭性灾害。

二、Harlan 的有关作物起源的观点 1 中心和非中心体系（P25）。中心非中心 A1 近东 ======= A2 非洲 B1 中国 ======= B2 东南亚 C1 中美 ======= C2 南美

2 地理学连续统一体学说。 认为任何有过或有着农业的地方，都发生过或正在发生着植物驯化和作物进化，每种作物的地理学历史都是独特的，但作物的驯化、进化活动是一个连续体，不是互不相关的中心。

第三节种质资源的研究与利用 种质资源的研究内容包括收集、保存、鉴定、创新和利用，在相当长的时期内我国农作物品种资源研究工作重点仍然是20字方针，即“广泛收集、妥善保存、深入研究、积极创新、充分利用”。

一、种质资源的类别及特点 为便于研究与利用，从育种和遗传的角度，按亲缘关系与育种实用价值进行分类较为合理。（一）按育种实用价值分类

1、地方品种 是指在局部地区内栽培的品种，多未经过现代育种技术的遗传修饰，所以又称农家品种。其中有些材料虽有明显的缺点但具有稀有可利用特性，如特别抗某种病虫害，特别的生态环境适应性，特别的品质性状以及一些目前看来尚不重要但以后可能特别有价值的特殊性状。

2、主栽品种 是指那些经现代育种技术改良过的品种，包括自育和引进的品种。由于其具有较好的丰产性与较广的适应性，一般被用作育种的基本材料。

3、原始栽培类型 是指具有原始农业性状的类型，大多为现代栽培作物的原始种或参与种。多有一技之长，但不良性状遗传率高。现在存在的已很少，多与杂草共生，如小麦的二粒系原始栽培种，一年生野生大麦等。

4、野生近缘种 是指现代作物的野生近缘种及与作物近缘的杂草，包括介于栽培类型和野生类型之间的过度类型。这类种质资源常具有作物所缺少的某些抗逆性，可通过远缘杂交及现代生物技术移入作物。

5、人工创造的种质资源 是指杂交后代、突变体、远缘杂种及其后代、合成种等。这些材料多具有某些缺点而不能成为新品种，但具有一些明显的优良性状。

（二）按亲缘关系分类 即按彼此间的可交配性与转移基因的难易程度将种质资源分为三级基因库。 1、初级基因库库内的各资源材料间能相互杂交，正常结实，无生殖隔离，杂种可育，染色体配对良好，基因转移容易。

2、次级基因库 资源间的基因转移是可能的，但存在一定的生殖隔离，杂交不实或杂种不育，必须借助特殊的育种手段才能实现基因转移。如大麦与球茎大麦。

3、三级基因库 亲缘关系更远的类型。彼此间杂交不实，杂种不育现象更明显，基因转移困难。如水稻与大麦，水稻与油菜。

二、种质资源的收集与保存 （一）发掘、收集和保存种质资源的紧迫性理由如下： 1 实现新的育种目标必须有更丰富的种质资源

2 为满足人类需求，必须不断地发展新作物 （P27） • 不少宝贵种质资源大量流失，急待发掘保护（P27） 4 避免新品种遗传基础的贫乏，克服遗传脆弱性（P27-28）

（二）收集种质资源的方法 有4种： 1 直接考察收集 2 征集 3 交换 4 转引

1 直接考察收集 是指到野外实地考察收集，多用于收集野生近缘种、原始栽培类型和地方品种。

常用的方法为有计划地组织国内外的考察收集。除了到作物起源中心和各种作物野生近缘种众多的地区去考察收集外，还可到本国不同生态地区考察收集。常用的方法为有计划地组织国内外的考察收集。除了到作物起源中心和各种作物野生近缘种众多的地区去考察收集外，还可到本国不同生态地区考察收集。

为了尽可能全面地收集到客观存在的遗传多样性类型，在考察路线的选择上要注意：为了尽可能全面地收集到客观存在的遗传多样性类型，在考察路线的选择上要注意： 1）作物本身表现不同的地方，如熟期早晚、抗病虫害程度等。 2）地理生态环境不同的地方，如地形、地势和气候、土壤类型等。

3）农业技术条件不同的地方，如灌溉、施肥、耕作、栽培与收获、脱粒方面的习惯不同。 4）社会条件不同的地方，如务农和游牧等。

为了能充分代表收集地的遗传变异性，收集的资源样本要求有一定的群体。如自交草本植物至少要从50株上采取100粒种子；而异交的草本植物至少要从200-300株上各取几粒种子。为了能充分代表收集地的遗传变异性，收集的资源样本要求有一定的群体。如自交草本植物至少要从50株上采取100粒种子；而异交的草本植物至少要从200-300株上各取几粒种子。

收集的样本应包括植株、种子和无性繁殖器官。采集样本时，必须详细记录品种或类型名称，产地的自然、耕作、栽培条件，样本的来源（如荒野、农田、农村庭院、乡镇集市等），主要形态特征、生物学特性和经济性状、群众反映及采集的地点、时间等。P28图2-3.收集的样本应包括植株、种子和无性繁殖器官。采集样本时，必须详细记录品种或类型名称，产地的自然、耕作、栽培条件，样本的来源（如荒野、农田、农村庭院、乡镇集市等），主要形态特征、生物学特性和经济性状、群众反映及采集的地点、时间等。P28图2-3.

征集是指通过通讯方式向外地或外国有偿或无偿索求所需要的种质资源。征集是获取种质资源花费最少、见效最快的途径。征集是指通过通讯方式向外地或外国有偿或无偿索求所需要的种质资源。征集是获取种质资源花费最少、见效最快的途径。 P29. 到2000年，我国国家库保存的主要作物资源总数已愈30万份。

交换是指育种工作者彼此互通各自所需的种质资源。交换是指育种工作者彼此互通各自所需的种质资源。转引是指通过第三者获取所需要的种质资源。如我国小麦T型不育系就是通过转引方式获得的。

由于国情不同，各国收集种质资源的途径和着重点也有差异。资源丰富的国家多注重本国种质资源收集，资源贫乏的国家多注重外国种质资源征集、交换和转引。由于国情不同，各国收集种质资源的途径和着重点也有差异。资源丰富的国家多注重本国种质资源收集，资源贫乏的国家多注重外国种质资源征集、交换和转引。

美国原产的作物种质资源很少，所以从一开始就把国外引种作为主要途径。美国原产的作物种质资源很少，所以从一开始就把国外引种作为主要途径。前苏联则一向重视广泛地开展国内外种质资源的考察收集和引种交换工作。

我国的作物种质资源十分丰富，所以，目前和今后相当一段时间内，主要着重于收集本国的种质资源，同时，也注意发展对外的种质交流，加强国外引种。我国的作物种质资源十分丰富，所以，目前和今后相当一段时间内，主要着重于收集本国的种质资源，同时，也注意发展对外的种质交流，加强国外引种。

第 2 章 种质资源