研究植物遺傳資源的保存與利用

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研究植物遺傳資源的保存與利用

摘要:植物遺傳資源是人類賴以生存和發展的物質基礎,是人類開展栽培、育種和生物學研究的基礎材料。植物遺傳資源的保存對生物多樣性、生態平衡、農業未來的發展具有十分重要意義。本文主要就利用原生境和非原生境的方式保存植物遺傳資源,從高產、優質、抗病蟲、抗旱、高肥效等方面進行了系統研究,它對于植物遺傳基因的挖掘和利用研究具有一定的參考。

關鍵詞:植物遺傳資源;保存;利用

　　植物遺傳資源是生物多樣性的重要組成部分,是地球上極為重要的財富,是人類生存和發展的重要物質基礎。作物遺傳資源也稱種質資源,是具有特定種質或基因,可用于栽培、育種和生物學研究的各種生物類型的總稱。長期以來,人類對作物遺傳資源的保存缺乏足夠的認識和重視,遺傳資源流失加速,遺傳多樣性減少和一致性增強,其后果是導致作物遺傳脆弱性和病蟲害的暴發而造成農業損失,并影響農業的可持續發展。
　　1.植物遺傳資源保存的緊迫性
　　1.1人類活動的加劇,加速了植物遺傳資源的流失
　　隨著人類認識自然、改造自然能力的不斷增強,人口增長,對資源的需求增多,特別是對資源不合理的過度開發與利用,加速了作物遺傳資源的流失。N.Meuers(1988)估計在過去2億年間,大約每27年有一種高等植物滅絕,而現在的滅絕速度是自然滅絕速度的1000倍(E.O.Wilson 1988)。我國云南景洪原有野生稻分布點26個(1968年),現僅剩1處;江西東鄉原有野生稻分布點7～8個(1978年),現僅有2處。這些種質的消失,是難以用任何現代生物技術重新創造的。
　　1.2遺傳多樣性的減少,導致遺傳脆弱性和病蟲害的暴發造成農業損失
　　20世紀以來,隨著新品種的大量推廣,少數品種成為優質品種,品種遺傳的多樣性減少,遺傳基礎越來越狹窄,現代品種基因的等位性變異愈來愈少。建國初期,我國有1萬個小麥品種(主要是農家品種)在種植使用,到20世紀70年代僅存1000個品種。我國育成的小麥品種數百個,其親本大都離不開14個骨干親本。賈繼增等用分子檢測方法證明現代選育品種遺傳多樣性最差,地方品種較好,野生種遺傳多樣性最豐富。用RFLP標記在14個普通小麥品種各條染色體的472個位點進行遺傳多樣性檢測,發現283個位點有多態性,其中硬粒小麥與粗山羊草雜交后染色體加倍育成的Synthetic持有等位變異175個,10個品種間雜交育成的品種只有0～7個。美國在過去100年間,玉米品種喪失91%,西紅柿品種喪失81%。作物品種單一化和遺傳基礎狹窄,增加了作物對病蟲害抵抗能力的遺傳脆弱性。19世紀40年代,愛爾蘭馬鈴薯晚疫病流行,造成200萬人移居美國,50萬人死亡。
　　1.3作物遺傳資源的保存,關系到農業的可持續發展
　　農業的發展歷史,充分證明植物遺傳資源在農業發展中具有不可替代的重要作用。洲際引種開創了高產作物引種,使農業總產量提高1倍;石油農業雖使作物產量進一步提高,但也帶來了環境污染、作物倒伏等問題的出現。1960年左右小麥、水稻等矮稈基因的開發和利用,標志著第三次農業發展“綠色革命”開始了。雜交水稻之父袁隆平發明的“水稻野敗型雄性不育株轉育成不育系”,開創了我國“三系”配套雜交水稻生產的新局面。農業未來的發展取決于人類對植物遺傳資源的保存和廣泛利用,用一種生產效益型、資源節約型、環境保護型、食物安全型的可持續發展農業方式代替傳統的農業運作方式。
　　1.4遺傳資源是人類賴以生存和發展的物質基礎,應進行科學分析和客觀評價
　　對植物遺傳資源的科學分析和評價是推廣利用的前提,特別是利用現代生物技術從分子水平上研究遺傳多樣性。隨著生產發展,人民生活水平的提高,對品種的要求越來越高,也越來越多,而任何一個品種和類型都不可能具有與社會發展需要完全相適應的性狀(基因),必須通過育種途徑來實現這一需要。育種工作就是要按人類的意圖對植物遺傳資源進行加工、改造、選擇和培育出符合人類需要的品種,遺傳資源為人類提供食品、藥品,并為人類構建了良好的生態環境。
　　2.植物遺傳資源的保存方法
　　保存就是人類利用生物圈(即全部生物)的管理,使其能給人最大的持久利益,并保持其潛力以滿足后代人的需要和愿望。植物遺傳資源的保存是以天然或人工創造的適宜環境保持樣本一定數量和原有生活力及遺傳性,使生物個體的遺傳物質具有完整性,并能通過繁殖將其遺傳物質傳遞下去,減少繁殖過程中的遺傳漂變。保存可采用自然(原生境)和基因庫(非原生境保存)相結合的方法。
　　2.1原生境保存
　　原生境保存是指在原有生態環境中,就地進行繁殖保存。可通過建立自然保護區或天然公園等途徑來保護野生及近緣植物物種。據國家林業局保護司數據顯示,截至2003年底,我國現有的各級各類自然保護區共有1999處,面積為14398萬km2,占國土總面積14%左右。建有3個國家級珍稀野生植物保護區:廣東高州和江西東鄉的野生稻保護區,山東墾利野生大豆保護區,我國臥龍山、長白山和鼎湖山三處被列為國際生物圈保護區。
　　2.2非原生境保存
　　非原生境保存是指將植物遺傳資源遷出植物原有生態環境以外的地方進行保存的方式。
　　2.2.1植株保存�？刹捎梅N質圃、植物園等保存植物遺傳資源的種子或無性繁殖器官的生活力。該保存方法為使植物遺傳資源保持一定數量,必須隔一定年限(1～5年)種植繁殖一次。特別適合于產生頑拗型種子的植物(如槭樹、七葉樹等)。這種種子在干燥(種子水分低于12%),低溫(10～15℃)的條件下迅速失去活力。
　　2.2.2種子保存。主要通過保存種子的種質庫來完成。根據庫溫、保存年限、相對濕度可分為:(1)短期庫:庫溫10～15℃,相對濕度60%,種子含水量為8%左右。主要是臨時貯存應用材料,并分發供種子研究、鑒定、利用。種子存放于布袋或紙袋,可保存2～5年。(2)中期庫:庫溫0～10℃,相對濕度

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