关于作物种质资源介绍

[拼音]：zuowu zhongzhi ziyuan

[外文]：genetic resources of crop

又称作物遗传资源或作物基因资源。种质系指亲代传递给子代的遗传物质，往往存在于特定的品种中，故在中国又习称作物品种资源。古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的育种品系和遗传材料以及野生近缘植物，都属于作物种质资源。在形态上，作物种质资源包括有性繁殖（见作物）的种子和无性繁殖的块根、块茎等器官，以至植物的组织和单个细胞。

重要性

种质资源是作物育种的物质基础。然而在现代育种取得显著成就的同时，生产上使用的品种有遗传基础日益贫乏的趋势。其原因是：

（1）在育种中，人们总是按照一定目标，沿着一定方向进行选择，选择的时间越长，强度越大，品种的遗传基础也就越窄。

（2）杂交育种中使用的亲本，越来越集中到对当地条件最能适应、综合性状最好、配合力最佳的少数几个品种上。如美国自20世纪初以来大面积堆广的大麦品种所涉及的亲本，总共只有11个品种，中国自50年代起的30多年中，全国各地育成的小麦品种的主要亲本也只有十几个品种。这样就导致众多品种之间的亲缘相近。

（3）新品种的不断育成和推广，使原有老品种特别是地方品种逐渐被淘汰，常未作为种质保存下来，致使许多有益的基因随之丢失。

（4）随着农田基本建设规模的扩大和耕作栽培制度的改革，农田生态环境条件的差异日益缩小，致使许多作物的多样性变异失去了生存条件。水库、工厂、道路等设施对农业生态环境的破坏，还使一些野生种失去了适宜的生存环境而濒临绝灭。由于以上原因而产生的作物遗传基础的狭窄性，以及育种工作的进展，使作物种质资源搜集和保存的重要性愈益突出。预期在未来的农业中，作物种质资源的丰富程度和有关研究工作的深入程度将决定作物育种的优势。

分布

世界上一些重要作物的原生起源地，在亚洲的有稻、小麦、大麦、粟、大豆、蚕豆、豌豆以及茶、桑、甘蔗、黄麻、苎麻等，在非洲的有高粱、咖啡等，在中、南美洲的有玉米、棉花、马铃薯、甘薯、花生、可可、烟草等。有的作物经过地区之间的交流传播，又形成许多次生起源中心。这些地区都存在丰富的种质资源。此外，果树、蔬菜的种质资源在亚洲、非洲和中南美洲原产地也分布广泛，类型丰富。

中国素以作物种质资源丰富多采著称。水稻的世界起源地之一在中国，中国的野生稻就有3种，栽培稻也有多种类型。中国起源的大豆现已在世界上广泛分布，并为大豆品种的改良提供了良好的基础。小麦在数千年前从西南亚引入中国后产生了许多新的变异，其中普通小麦在中国分布尤广，变异类型极为丰富，在中国形成了次生起源中心。中国的粟和黍稷栽培历史悠久，类型众多。荞麦、小豆、豇豆、芡实等的品种也丰富多采。此外，中国还是大白菜、芥菜、芜菁、萝卜、茼蒿、葱以及茭白、荸荠、慈姑等多种蔬菜和梨、桃、杏、梅、李、樱桃、山楂、猕猴桃、柑橘、龙眼、枇杷、杨梅、板栗、柿等多种果树的起源地，有十分丰富的种质资源。

工作内容

主要包括搜集、保存、研究、创新和利用几个方面。

种质资源工作的首要环节和基础。方式有考察、采集、征集和交换、引种等，其重点因各国国情的不同而异。中国从国外引种的历史可追溯到2000多年前西汉张骞出使西域时。建立在科学基础上的有计划的作物种质资源工作是在1949年以后开展起来的。曾进行过多次大规模征集和考察采集，至1982年全国包括大田作物、蔬菜和果树的种质资源材料已达约30万份。苏联对作物种质资源的搜集是结合考察活动进行的。美国则一开始就以国外引种作为重点。

种质资源工作的又一重要环节。它要求在贮存若干年后重新种植时仍具有较高的发芽率，并保持原来的遗传特性。保存的时间长，种类和份数多。种子贮存的理想条件是：

（1）相对湿度为15％，温度为-20℃以下；

（2）空气中氧气少，二氧化碳多；

（3）室内黑暗，没有光照；

（4）放贮存器的贮存室尽量避免辐射的损害；

（5）种子含水量在4～6％。其中最关键和最经常起作用的是种子含水量和贮存温度。但是过去由于缺乏设备，致使搜集到的材料在贮藏期间失去生活力，造成种质资源的损失。为此，从20世纪50年代起，一些国家和国际农业研究机构相继建成了一批现代化种子库。如美国于1958年在西部干旱区的科罗拉多州柯林斯堡建成了世界上第一个现代化低温干燥种子库。位于菲律宾的国际水稻研究所在1977年建成的种子库，分短期、中期、长期3级贮存条件保存稻种。当库存种子的生活力降低到一定限度时，即进行繁殖更新。为了保存作物群体原有的遗传结构，繁殖更新宜在原产地或与原产地条件相近的地方进行。野生近缘植物宜在原产地划出保护区，在自然条件下加以保存。每份材料种植的株数不能太少，以免因基因漂移而使某些基因型丧失。异花授粉作物须隔离种植，或进行套袋和人工授粉，以防止天然杂交。对于无性繁殖作物的种质材料，已试验成功用顶端分生组织培养的方法保存，并已应用于葡萄、甘薯、甘蔗、草莓、蒜等作物。对桑、茶、果树等多年生作物，一般采用品种资源圃的方式保存种质材料。

中国作物种质材料有计划有组织的保存工作，始于50年代后期。80年代中期，中国农业科学院在北京建成国家种质库（见彩图），负责长期保存全国作物种质资源，作为基础材料。各省农业科学院保存一套原产本省的材料、中国农业科学院有关研究所保存一套某一种或某一类作物的种质资源，均作为中期贮存的活动材料（见种质资源库）。

研究种质资源是以利用为前提。其主要内容包括一般性状记载和特定性状评价，在中国统称为鉴定。一般性状记载指对农艺性状和植物形态学性状如形态特征、生育期及产量性状的描述。特定性状评价系针对育种需要对某种抗性或品质进行系统鉴定和基因分析。二者均是为利用种质提供科学依据。抗性的评价主要指对低温、高温、涝渍、干旱、盐碱土、酸性土、土壤中个别元素的过量或缺少等不利环境因素以及对病虫害的抗御、忍耐能力的系统鉴定和基因分析。品质的评价，主要指对作物产品的营养价值、食味或其他经济价值的测试鉴定和基因分析。一般性状记载和特定性状评价的目的均是为选择育种材料如杂交亲本时提供科学依据。

鉴定以生产和育种急需的特性为重点。一般根据已有的评价结果进行比较选择，有时也可按特定育种目标从大量材料中进行筛选。由于材料包括不同的地理来源和生态遗传类型，只有供鉴定的材料量大面广（不仅要鉴定农艺性状好的推广种，也要鉴定农艺性状较差但可能有潜在育种价值的地方种以至野生种），才能提高选出有用种质的几率。供鉴定材料宜来自相同的收获年份、地点、栽培条件和取样技术，尽量排除由外界因素差异的影响，使鉴定结果真正代表不同材料之间的遗传差异。

为了有效地进行种质资源的评价或性状筛选，需要具备一系列适合于材料多、样品小，又能快速而准确的鉴定方法和试验设备。如为鉴定抗病和抗虫性，或为鉴定对某种病害的不同菌种和不同生理小种的抗性，往往需要若干小型温室，以便在隔离条件下分别鉴定；为鉴定抗寒、抗旱、耐热、耐涝、耐盐碱等特性，除选择适宜地点利用自然条件外，还常创造人工模拟环境，以便不受时间和空间的限制，进行较精确的鉴定。

鉴定工作需要多单位、多学科分工协作。种质资源工作者一般负责形态特征和主要农艺性状的观察记载，有条件的也系统进行某种特性的鉴定、研究。育种、遗传、生理、生化、植保等学科的科学工作者根据种质资源工作者提供的材料进行深入的研究、鉴定，然后将结果寄回种质资源研究单位，加以汇总、整理、分析并记入档案。

在自然界原有的种质资源不断有所减少的同时，新的种质资源也会由于突变和天然杂交等原因而陆续产生。自然界借助天然变异产生的种质类型常常要经过漫长的岁月，且带有极大的偶然性；而人们通过育种工作和遗传研究创造新的品种、品系包括各种多倍体和非整倍体等，则可大大缩短这个过程。由于用人工方法创造种质资源具有目标明确，可以随时利用所产生的有益变异，并可按既定目标进行定向选择以巩固和发展有益变异等优点，这种方法将成为创造新种质资源的主要手段。

是种质资源工作的最终目的。种质资源的合理利用，使育种工作取得了许多成就。20世纪50年代，中国广东省利用从水稻品种“南特”中发现的矮秆自然变异株育成“矮脚南特”，利用“矮仔占”品种育成“广场矮”、“珍珠矮”;台湾省利用地方品种“低脚乌尖”育成“台中本地1号”等水稻良种，促进了中国水稻的矮化、高产。70年代，中国在杂交稻的培育过程中，成功地利用原产海南省的败育型野生稻和国际稻26号等选育了不育系和恢复系，从而成功地实现了三系配套。此外，通过对农家品种评选和对国外引进品种的试种，也获得了一大批可直接用于生产的种质材料。如较早的“农垦”号水稻、阿夫和阿勃小麦、岱字棉等，以及后来的甜菊、聚合草等糖料、饲料作物都是从国外引进的。在抗性育种或品质育种方面，如50年代中期美国发生的大豆孢囊线虫病曾对大豆生产造成严重威胁。后因从3000多份大豆种质资源中筛选出原产中国的北京黑豆品种作为抗源，通过杂交将其中的抗病基因转育于栽培品种，从而有效地控制了该病的为害。苏联的高抗黄萎病棉花品种塔什干1号和3号是利用墨西哥野生棉与本国的早熟棉品种杂交育成的。

工作机构

中国由中国农业科学院作物品种资源研究所负责组织协调全国作物种质资源的征集、考察和研究工作，管理种质资源的对外交换。该所的长期贮存库负责统一保存本国的和引进的全部种质资源材料，并提供有关单位繁殖更新之用。苏联由全苏列宁农业科学院瓦维洛夫全苏植物栽培研究所负责搜集、贮存国内外植物资源和研究世界各国栽培植物及其野生近缘种的遗传基础。美国以国家植物遗传资源委员会为植物遗传资源工作的最高决策机构，下设咨询机构，联邦、地区和州3级执行机构及4个地区植物引种站，形成全国性植物遗传资源研究体系。自20世纪60年代初起，在以亚洲、非洲、拉丁美洲为主的世界各地建立了13个国际性农业机构。其中如设在马尼拉的国际水稻研究所(IRRI)和设在墨西哥城的国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)等，均结合作物品种改良，以遗传资源研究为重要工作内容，并已成为一种或几种作物的地区性或国际性遗传资源中心。创建于1974年的国际植物遗传资源委员会则以在世界范围内促进植物遗传资源的搜集、保存、评价、利用和交换为主旨。

参考书目

1. H.Frankel and J.G. Hawkes ， Crop Genetic Resources for Today and Tomorrow ， Cambridge University Press， Cambridge， 1975.