第八章+种质保存与鉴定技术课件.ppt

1、第八章第八章 种质保存与鉴定技术种质保存与鉴定技术 1 主要内容主要内容?种质资源的作用与现状种质资源的作用与现状?种质资源的类型与特点种质资源的类型与特点?种质资源的收集与保存种质资源的收集与保存?种质资源的评价与利用种质资源的评价与利用?种质资源的创新种质资源的创新?种质鉴定技术种质鉴定技术 2 种质资源的定义?种质（种质（germplasm）：指决定生物性状遗）：指决定生物性状遗传（种性），并将其遗传信息从亲代传递传（种性），并将其遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质，也称为基因给后代的遗传物质，也称为基因 3?种质资源（种质资源（germplasm resource）具有种质并能繁殖的生

2、物体的统称。或具有种质并能繁殖的生物体的统称。或遗传资源或基因资源。遗传资源或基因资源。?种质库（种质库（germplasm pool）：指以种为单：指以种为单位的群体内的全部遗传物质，它有许多个体位的群体内的全部遗传物质，它有许多个体的不同基因所组成。又称基因库。的不同基因所组成。又称基因库。4?种质资源种质资源包括：栽培或养殖种、野生种包括：栽培或养殖种、野生种及近缘种，人工创造的种质材料。及近缘种，人工创造的种质材料。?蕴藏种质的主要材料是：蕴藏种质的主要材料是：植物：植株植物：植株 、种子，根、茎、叶、芽、种子，根、茎、叶、芽等无性繁殖器官和营养器官，及愈伤组织、等无性繁殖器官和营养器

3、官，及愈伤组织、分生组织、花粉、合子、细胞、原生质体分生组织、花粉、合子、细胞、原生质体等。等。动物：精子、卵子、受精卵等动物：精子、卵子、受精卵等。其他：其他：染色体和核酸片段等。染色体和核酸片段等。5 1.1 种质资源的作用与现状种质资源的作用与现状 1.1.1 种质资源的作用种质资源的作用?种质资源是地球生命的基础。种质资源是地球生命的基础。?是人类赖以生存和发展的基础，是最为是人类赖以生存和发展的基础，是最为宝贵的自然财富。宝贵的自然财富。?是利用和改良生物的物质基础，是育种是利用和改良生物的物质基础，是育种的原始材料及生命科学研究的基础材料。的原始材料及生命科学研究的基础材料。6 一

4、个基因或者一个物种可以影响一个一个基因或者一个物种可以影响一个国家的有关的经济发展；一个优良的生国家的有关的经济发展；一个优良的生态群落的建立可以改善一个地区的环境。态群落的建立可以改善一个地区的环境。实例：实例：?野生稻雄性败育基因野生稻雄性败育基因?矮杆基因（绿色革命）矮杆基因（绿色革命）?白蝶贝、砗磲、麒麟菜、海草、大型藻类海带白蝶贝、砗磲、麒麟菜、海草、大型藻类海带?提供食物、各种工业原料、医药品，在提供食物、各种工业原料、医药品，在娱乐、旅游业中也起着重要作用。娱乐、旅游业中也起着重要作用。?拥有种质资源的拥有种质资源的数量和质量数量和质量，以及对其，以及对其研究的程度研究的程度是决

5、定育种效果的重要条件，是决定育种效果的重要条件，也是衡量一个国家或研究单位育种水平也是衡量一个国家或研究单位育种水平的重要标志。的重要标志。8 生态系统多样性生态系统多样性 生态系统多样性生态系统多样性 1.1.2 种质资源的现状与存在问题种质资源的现状与存在问题 1.1.2.1发展理念的误区造成种质资源的发展理念的误区造成种质资源的遗传侵蚀遗传侵蚀?人类对品种良种化和遗传一致性的要求，人类对品种良种化和遗传一致性的要求，使传统的品种被改良品种所取代，并使之使传统的品种被改良品种所取代，并使之加速灭绝。减少了种质资源遗传多样性。加速灭绝。减少了种质资源遗传多样性。?更大的一致性倾向或遗传单一性

6、增加了主更大的一致性倾向或遗传单一性增加了主要海水养殖种类对流行性病虫害潜在的遗要海水养殖种类对流行性病虫害潜在的遗传脆弱性。传脆弱性。11 生物多样性保育的紧迫性生物多样性保育的紧迫性?地质史上已发生过5次自然大灭绝(Wilson,1989)原因：地质变化和大灾变；?地球又一次进入大灭绝时期，当代物种灭绝速度比自然灭绝速度快 1000倍(Wilson,1989)！?有花植物中约有510的物种处于 受威胁或濒危之中（陈心启等,1998）?1个物种灭绝可能影响到几十个物种 的生存。1.1.2.2人类活动及现代科技的发展人类活动及现代科技的发展 对种质资源的影响对种质资源的影响?人类对资源的需求日

7、趋增长，逐渐造成生态人类对资源的需求日趋增长，逐渐造成生态环境的破坏和生物资源流失。环境的破坏和生物资源流失。?海洋生态环境的严重破坏与污染，过度捕捞，海洋生态环境的严重破坏与污染，过度捕捞，高密度养殖，使大量海洋野生动物、植物失高密度养殖，使大量海洋野生动物、植物失去栖生、繁衍的场所。去栖生、繁衍的场所。13?沿海城市的发展以及沿海海岸带的不科学沿海城市的发展以及沿海海岸带的不科学开发，使土壤、水源和大气的污染。潮间带开发，使土壤、水源和大气的污染。潮间带与海岸带植被的破坏加剧了海洋生态环境的与海岸带植被的破坏加剧了海洋生态环境的恶化，反过来又导致了海洋生物资源的进一恶化，反过来又导致了海洋

8、生物资源的进一步流失，形成了恶性循环。步流失，形成了恶性循环。?现代科技的迅猛发展产生了某些负面的影现代科技的迅猛发展产生了某些负面的影响。化学肥料和农药的大规模使用，造成大响。化学肥料和农药的大规模使用，造成大量种质资源减少；生物工程的安全性等。量种质资源减少；生物工程的安全性等。B 14 1.2 种质资源的类型和特点种质资源的类型和特点 种质资源的类别种质资源的类别：?按其来源分类按其来源分类 本地的种质资源本地的种质资源 外地的种质资源外地的种质资源 野生的种质资源野生的种质资源 人工创造的种质资源人工创造的种质资源 15 1.2 种质资源的类型和特点种质资源的类型和特点 种质资源的类别

9、种质资源的类别：?按其来源分类按其来源分类?亲缘关系分类亲缘关系分类 动植物学分类：科、属、种 16 1.2 种质资源的类型和特点种质资源的类型和特点 种质资源的类别种质资源的类别：?按其来源分类按其来源分类 现代优良品种或高产品种、主要商品品种、次要品种、具有?亲缘关系分类亲缘关系分类 特长的、过时类型、育种材料、?育种实用性分类育种实用性分类 突变体、原始类型和野生种等类型。17 1.2 种质资源的类型和特点种质资源的类型和特点 种质资源的类别种质资源的类别：?按其来源分类按其来源分类?亲缘关系分类亲缘关系分类?育种实用性分类育种实用性分类?生态类型分类、用途分类生态类型分类、用途分类?种

10、质资源的类型及性质来分类：地方品种、种质资源的类型及性质来分类：地方品种、核心养殖品种、原始养殖类型、野生近缘种和核心养殖品种、原始养殖类型、野生近缘种和育种材料育种材料。18 1.2.1 地方品种地方品种?指那些在局部地区内养殖的品种，或原指那些在局部地区内养殖的品种，或原始品种始品种?是长期自然选择和人工选择的结果。特是长期自然选择和人工选择的结果。特定的适应性和抗逆性强定的适应性和抗逆性强?适合当地特殊的饮食或观赏习性和养殖适合当地特殊的饮食或观赏习性和养殖习性习性?大多没有经过现代育种技术的改良。大多没有经过现代育种技术的改良。19?有些材料虽有明显缺点，但往往具有某有些材料虽有明显缺

11、点，但往往具有某些罕见的特性，以及具备一些在目前看些罕见的特性，以及具备一些在目前看来虽然并不重要的特殊经济价值来虽然并不重要的特殊经济价值?往往因优良新品种的推广而被淘汰（特往往因优良新品种的推广而被淘汰（特别是过时的或极为零星分散的品种）别是过时的或极为零星分散的品种）?是最重要的，具极大遗传价值和育种潜是最重要的，具极大遗传价值和育种潜力的种质资源力的种质资源。20 1.2.2 核心养殖品种核心养殖品种?经由现代育种技术改良过的品种，或称改良品种。经由现代育种技术改良过的品种，或称改良品种。?遗传多样性较地方品种单一，即基因库较狭窄。遗传多样性较地方品种单一，即基因库较狭窄。?适应当前新

12、的消费习惯和生产方式。适应当前新的消费习惯和生产方式。?具有较好的丰产性和较广的适应性及抗逆性。但外具有较好的丰产性和较广的适应性及抗逆性。但外地或外国引入的品种对本国（地）的特殊气候条件地或外国引入的品种对本国（地）的特殊气候条件的适应性差于本国（地）的核心养殖品种。的适应性差于本国（地）的核心养殖品种。?它们是育种的基本材料。它们是育种的基本材料。21 1.2.3 原始养殖品种原始养殖品种?具有原始农业性状的类型。是现代海水养殖的原具有原始农业性状的类型。是现代海水养殖的原始种或参与种，是经数千年的发展而产生的。始种或参与种，是经数千年的发展而产生的。?不少原始类型已经绝灭。现今往往要在人

13、们不容不少原始类型已经绝灭。现今往往要在人们不容易到达的地区才能搜集到。易到达的地区才能搜集到。?基因库丰富，对本地区的自然条件适应性更强。基因库丰富，对本地区的自然条件适应性更强。?是难得的育种材料。是难得的育种材料。22 1.2.4 野生种及近缘种野生种及近缘种?野生种是生物进化长期自然选择的的结果野生种是生物进化长期自然选择的的结果?海水养殖近缘种是介于人工养殖品种和野生类海水养殖近缘种是介于人工养殖品种和野生类型之间的不同程度的过渡类型是先人人工选择型之间的不同程度的过渡类型是先人人工选择的成果。的成果。?具备生物多样性，常带有养殖品种所缺少的某具备生物多样性，常带有养殖品种所缺少的某

14、些抗逆基因，在育种上往往作为抗源资源加以些抗逆基因，在育种上往往作为抗源资源加以利用。利用。23 1.2.5 人工育种材料人工育种材料?各种育种途径的中间材料。如这种材料可以是杂各种育种途径的中间材料。如这种材料可以是杂种后代、物理化学诱变育成的突变体，人工诱变种后代、物理化学诱变育成的突变体，人工诱变的多倍体、体细胞融合材料、远缘杂交材料、转的多倍体、体细胞融合材料、远缘杂交材料、转基因材料等等，有人称之为育种中间材料。基因材料等等，有人称之为育种中间材料。?虽然它们具有某些缺点，而不能成为新的品种，虽然它们具有某些缺点，而不能成为新的品种，但因具有一些明显的优良性状，仍不失为一种优但因具有

15、一些明显的优良性状，仍不失为一种优良的亲本或种质资源。良的亲本或种质资源。?这类材料，因育种工作的不断发展会日益增加，这类材料，因育种工作的不断发展会日益增加，这样会大大丰富种质资源的遗传多样性。这样会大大丰富种质资源的遗传多样性。24 1.3 种质资源的搜集与保存种质资源的搜集与保存 1.3.1 种质资源的调查种质资源的调查 1.3.1.1 种质资源调查的目的和意义种质资源调查的目的和意义?摸清当地的海洋生物资源，可以直接或间接地摸清当地的海洋生物资源，可以直接或间接地应用于生产。应用于生产。?为海水养殖发展规划或品种区域化提供资料。为海水养殖发展规划或品种区域化提供资料。?编写海洋生物志，

16、或整理成文献。为资源的搜编写海洋生物志，或整理成文献。为资源的搜集、保存和研究利用提供了信息。集、保存和研究利用提供了信息。25 1.3.1.2 种质资源调查的主要内容种质资源调查的主要内容?地区情况调查地区情况调查:社会经济和自然社会经济和自然(地形、气象、土壤、植被等地形、气象、土壤、植被等)?海洋生物资源概况调查海洋生物资源概况调查:养殖史，种类、品种的分布，繁育方养殖史，种类、品种的分布，繁育方法和养殖模式，生产、利用中存在的问题和提出的要求。法和养殖模式，生产、利用中存在的问题和提出的要求。?养殖种类品种调查养殖种类品种调查:记载种类和品种的一般概况，生物学特性，记载种类和品种的一般

17、概况，生物学特性，形态特征，经济性状以及某些潜在的可利用价值等。形态特征，经济性状以及某些潜在的可利用价值等。?标本资料采集和制作标本资料采集和制作:对植物的根、茎、叶、花、果等器官进对植物的根、茎、叶、花、果等器官进行录相或绘图，成分分析和标本的制作。对动物的实体进行行录相或绘图，成分分析和标本的制作。对动物的实体进行固定、保存，并进行录相或绘图，成分分析和标本的制作。固定、保存，并进行录相或绘图，成分分析和标本的制作。?资源调查整理和总结资源调查整理和总结 做好最后的资料整理和总结分析工作。做好最后的资料整理和总结分析工作。26 1.3.2 种质资源的搜集种质资源的搜集 1.3.2.1 种

18、质资源搜集的一般原则种质资源搜集的一般原则?根据需要和目的，有针对性地搜集种质资源。根据需要和目的，有针对性地搜集种质资源。?对需要的种质资源要采用一切必要途径进行搜集。对需要的种质资源要采用一切必要途径进行搜集。如，通讯联系、现场引种。组织考察队进行搜集。如，通讯联系、现场引种。组织考察队进行搜集。?苗种的搜集要遵照苗种的调拨制度。要求质量高、苗种的搜集要遵照苗种的调拨制度。要求质量高、典型、有生活力，以便繁殖和保存。一定要注意检典型、有生活力，以便繁殖和保存。一定要注意检疫。疫。?搜集时应由近及远，从本地到外地，逐步进行搜集。搜集时应由近及远，从本地到外地，逐步进行搜集。?集时要做到细致、

19、无误、分类，不重复、不遗漏。集时要做到细致、无误、分类，不重复、不遗漏。27 1.3.2.2 种质资源搜集的方法种质资源搜集的方法（1）当地种质资源的搜集）当地种质资源的搜集 主要是当地的优良品种或品系，不主要是当地的优良品种或品系，不用鉴定或生态适应等问题，用鉴定或生态适应等问题，只要采用适只要采用适当的材料就地保存即可。当的材料就地保存即可。28 1.3.2.2 种质资源搜集的方法种质资源搜集的方法（1）当地种质资源的搜集）当地种质资源的搜集 （2）野生种质资源的搜集）野生种质资源的搜集?必须搜集本属内每个种的野生个体，获取属内必须搜集本属内每个种的野生个体，获取属内全部的有利基因全部的有

20、利基因。?搜集区域应注重种类丰富的遗传多样性中心和搜集区域应注重种类丰富的遗传多样性中心和经常出现某些特异性状的地区。经常出现某些特异性状的地区。?搜集时间以繁殖期和成熟期为宜，有利于对材搜集时间以繁殖期和成熟期为宜，有利于对材料的繁殖习性和经济性状等性状的鉴定。料的繁殖习性和经济性状等性状的鉴定。?搜集这类种质时应注意某些特定性状，特别是搜集这类种质时应注意某些特定性状，特别是经济性状和抗性。经济性状和抗性。29 1.3.2.2 种质资源搜集的方法种质资源搜集的方法（1）当地种质资源的搜集）当地种质资源的搜集 （2）野生种质资源的搜集）野生种质资源的搜集 （3）外地种质资源的搜集）外地种质资

21、源的搜集 是指从国内外其它地区引入种质资源，简单引是指从国内外其它地区引入种质资源，简单引种或驯化引种。种或驯化引种。?搜集时要调查两地生态环境，一般来讲，驯化搜集时要调查两地生态环境，一般来讲，驯化引种必须搜集苗种。引种必须搜集苗种。?搜集时一定要严格遵守检疫和编号登记制度搜集时一定要严格遵守检疫和编号登记制度?搜集后的外地种质要多点试验，再进行大规模搜集后的外地种质要多点试验，再进行大规模推广。推广。?30 1.3.3 1.3.3 种质资源的整理种质资源的整理?搜集到的种质资源将样本对照现场记录，搜集到的种质资源将样本对照现场记录，进行初步整理进行初步整理?归类，将同物异名者合并，将同名异

22、物归类，将同物异名者合并，将同名异物者予以订正。者予以订正。?给以科学的登记和编号，包括统一编号、给以科学的登记和编号，包括统一编号、品种名称、原产地、来源地、保存单位，品种名称、原产地、来源地、保存单位，或用以查找重复和定位号等项目以便为或用以查找重复和定位号等项目以便为保存和进一步研究提供依据。保存和进一步研究提供依据。31 1.3.4 种质资源的保存种质资源的保存?是指利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源。是指利用天然或人工创造的适宜环境保存种质资源。防止资源流失，便于研究利用。防止资源流失，便于研究利用。?保存的种质资源主要包括以下几个方面：保存的种质资源主要包括以下几个方面：（1

23、）核心养殖品种、地方品种、过时品种、原始养殖）核心养殖品种、地方品种、过时品种、原始养殖类型、野生近缘种、育种材料等。类型、野生近缘种、育种材料等。（2）可能灭绝的稀有种和已经濒危的种质，特别是养）可能灭绝的稀有种和已经濒危的种质，特别是养殖品种的野生祖先。殖品种的野生祖先。（3）尚未很好改良利用，但具有潜在利用价值的种质。）尚未很好改良利用，但具有潜在利用价值的种质。32?种质资源保存的方式种质资源保存的方式（1）就地保存）就地保存 指在海洋生物生长所处的自然环境中采取措指在海洋生物生长所处的自然环境中采取措施，来保护和保存种质资源，建立自然保护区。施，来保护和保存种质资源，建立自然保护区。

24、如海草自然保护区、白蝶贝自然保护区、麒麟菜如海草自然保护区、白蝶贝自然保护区、麒麟菜自然保护区以及红树林自然保护区等等。自然保护区以及红树林自然保护区等等。（2）迁地保存（种植保存、资源圃保存）迁地保存（种植保存、资源圃保存）指将海洋生物由原产地或次生地迁离，养殖指将海洋生物由原产地或次生地迁离，养殖在特定的环境条件中加以保存。在特定的环境条件中加以保存。33 34（3）种质保存）种质保存 建立以自然保护区或人工苗种场为主要形式海洋生物建立以自然保护区或人工苗种场为主要形式海洋生物种质资源库，这是目前中海洋生物种质资源保存中种质资源库，这是目前中海洋生物种质资源保存中应用最应用最普通的资源保存

25、方法。普通的资源保存方法。35（4）离体保存）离体保存 离体条件下，保存生物体的细胞、组织或器官等方式离体条件下，保存生物体的细胞、组织或器官等方式保存种质资源。保存种质资源。最适合的植物：顽拗性植物、水生植物和无性繁殖植物最适合的植物：顽拗性植物、水生植物和无性繁殖植物的种质资源离体保存。的种质资源离体保存。36（4）基因文库保存）基因文库保存 从生物体中提取大分子量的从生物体中提取大分子量的DNADNA，用限制性内切酶将，用限制性内切酶将其切成许多其切成许多DNADNA片段。然后再通过载体把该片段。然后再通过载体把该DNADNA片段转移片段转移到繁殖速度快的大肠杆菌中去，通过大肠杆菌的无性

26、繁到繁殖速度快的大肠杆菌中去，通过大肠杆菌的无性繁殖，产生大量的、生物体中的单拷贝基因。殖，产生大量的、生物体中的单拷贝基因。不仅可以长期保存该物种的遗传资源，而且还可以通不仅可以长期保存该物种的遗传资源，而且还可以通过反复的培养繁殖、筛选，来获得各种基因。过反复的培养繁殖、筛选，来获得各种基因。B 37 1.4 种质资源的评价与利用种质资源的评价与利用 1.4.1 种质资源的鉴定种质资源的鉴定?对搜集保存的资源进行全面的性状鉴定对搜集保存的资源进行全面的性状鉴定和研究，作出科学评价。可以说知之越和研究，作出科学评价。可以说知之越深则用之越当。深则用之越当。?种质资源鉴定技术经历了从外部形态到

27、种质资源鉴定技术经历了从外部形态到内部生化，最后深入到内部生化，最后深入到DNA的三个研究的三个研究层次。层次。?目前，种质资源鉴定技术正朝着综合化、目前，种质资源鉴定技术正朝着综合化、自动化、计算机化的方向发展。自动化、计算机化的方向发展。38 表表1-2 种质资源鉴定技术分类种质资源鉴定技术分类 研究层次研究层次 形态学形态学 鉴定依据鉴定依据 形态特征形态特征 鉴定方法、技术鉴定方法、技术 生殖细胞形态特征鉴定法生殖细胞形态特征鉴定法 幼体形态特征鉴定法幼体形态特征鉴定法 成年个体形态特征鉴定法成年个体形态特征鉴定法 养殖性状鉴定法养殖性状鉴定法 染色体计数鉴定法染色体计数鉴定法 染色体

28、核型鉴定法染色体核型鉴定法 生殖细胞解剖鉴定法生殖细胞解剖鉴定法 消化系统解剖鉴定法消化系统解剖鉴定法 荧光鉴定法荧光鉴定法 荧光扫描图谱鉴定法荧光扫描图谱鉴定法 生殖细胞电镜扫描鉴定法生殖细胞电镜扫描鉴定法 电阻、电导率鉴定法电阻、电导率鉴定法 备注备注 直观、经济直观、经济 养殖学养殖学 细胞学细胞学 解剖学解剖学 养殖性状养殖性状 染色体特征染色体特征 组织构造特征组织构造特征 分辨率低分辨率低 标记少标记少 分辨率低分辨率低 物理学物理学 荧光特性荧光特性 超显微结构特超显微结构特征征 电导性电导性 分辨率低分辨率低 标记少标记少 稳定性差稳定性差 39 表表1-2 种质资源鉴定技术分

29、类（续表）种质资源鉴定技术分类（续表）生理学生理学 生理反应生理反应 激素反应敏感性鉴定法激素反应敏感性鉴定法 稳定性差稳定性差 光周期反应鉴定法光周期反应鉴定法 稳定性差稳定性差 缺矿质元素反应鉴定法缺矿质元素反应鉴定法 标记少标记少 色谱鉴定法色谱鉴定法 层析鉴定法层析鉴定法 酚类染色鉴定法酚类染色鉴定法 碘化钾鉴定法碘化钾鉴定法 次生物质鉴定法次生物质鉴定法 同工酶电泳鉴定法同工酶电泳鉴定法 醇溶蛋白电泳鉴定法醇溶蛋白电泳鉴定法 谷蛋白电泳鉴定法谷蛋白电泳鉴定法 RFLP技术鉴定法技术鉴定法 RAPD技术鉴定法技术鉴定法 SSR技术鉴定法技术鉴定法 AFLP技术鉴定法技术鉴定法 原位杂交

30、技术鉴定法原位杂交技术鉴定法 多态性低多态性低 多态性低多态性低 多态性低多态性低 多态性低多态性低 多态性较强多态性较强 化化 学学 化学成分化学成分 生物化学生物化学 蛋白质生蛋白质生化特性化特性 DNA序列序列差异差异 分子生物分子生物学学 多态性高多态性高 精度高精度高 标记多标记多 40 1.4.2 种质资源的评价种质资源的评价?在搜集、保存、研究鉴定种质资源的基础上，在搜集、保存、研究鉴定种质资源的基础上，对种质资源进行恰如其分的评价，是有效合对种质资源进行恰如其分的评价，是有效合理地利用种质资源的重要前提。理地利用种质资源的重要前提。?评价涉及到多层次的研究领域，需要多个学评价涉

31、及到多层次的研究领域，需要多个学科协作完成，国际标准化以及编码化的种质科协作完成，国际标准化以及编码化的种质资源的评价体系和有效的操作程序。资源的评价体系和有效的操作程序。41 基因库基因库 所基因库 外单位赠予外单位赠予 生长生长 繁殖繁殖 研究所研究所 研究所 自然搜集自然搜集 计算机化数据室计算机化数据室 计算机化数据室 登记登记 复份样品送复份样品送其它长期保其它长期保存中心存中心 交流交流 性状性状 描述描述 全面全面 评价评价 学科评价学科评价 遗传学遗传学 细胞学细胞学 植物化学植物化学 生理学等生理学等 经济性状经济性状评价评价 抗病性抗病性 抗逆性抗逆性 品质鉴定品质鉴定 4

32、2 基因库登记资源的评价及操作程序 1.4.3 种质资源的利用?海洋生物资源的直接利用海洋生物资源的直接利用 如许多野生种、近缘野生种经过鉴定评如许多野生种、近缘野生种经过鉴定评价后直接用作海水养殖品种。价后直接用作海水养殖品种。?海洋生物资源的间接利用海洋生物资源的间接利用 可以作为育种原始材料加以利用。特别可以作为育种原始材料加以利用。特别是近缘野生种综合性状较差或很差，但往往有是近缘野生种综合性状较差或很差，但往往有着某些潜在的育种利用价值，如抗病性很强等着某些潜在的育种利用价值，如抗病性很强等特性。特性。43 1.5 种质资源的创新种质资源的创新?种质创新（种质创新（germplasm

33、 enhancement）泛指人们利用）泛指人们利用各种变异，通过人工选择的方法，根据不同目的而创造各种变异，通过人工选择的方法，根据不同目的而创造成的新作物、新品种、新类型、新材料。成的新作物、新品种、新类型、新材料。?广义的种质创新除了上述含义外还应包括种质拓展广义的种质创新除了上述含义外还应包括种质拓展（germplasm development），指使种质具有较多的），指使种质具有较多的优良性状，如将高产与优质结合起来；以及种质改进优良性状，如将高产与优质结合起来；以及种质改进（germplasm improvement）泛指改进种质的某一性）泛指改进种质的某一性状。状。?狭义的种质创

34、新是指对种质做较大难度的改造，如通过狭义的种质创新是指对种质做较大难度的改造，如通过远缘杂交进行基因导入，利用基因突变形成具有特殊基远缘杂交进行基因导入，利用基因突变形成具有特殊基因源的材料，综合不同类型的多个优良性状而进行聚合因源的材料，综合不同类型的多个优良性状而进行聚合杂交。种质资源研究中所进行的种质创新，一般指的是杂交。种质资源研究中所进行的种质创新，一般指的是狭义的种质创新。狭义的种质创新。44?种质创新已成为创造新材料、新类型的种质资源学的种质创新已成为创造新材料、新类型的种质资源学的内容，因此又称作内容，因此又称作预育种预育种。种质创新是种质资源有效。种质创新是种质资源有效利用的

35、前提和关键，是生物育种发展的基础和保证。利用的前提和关键，是生物育种发展的基础和保证。?新种质创造的希望在于野生种质生物技术开发利用。新种质创造的希望在于野生种质生物技术开发利用。?创造重要的和关键性的基础研究材料是种质创新的重创造重要的和关键性的基础研究材料是种质创新的重要任务。要任务。?随着生物技术、海洋生物育种、农业生产的发展，种随着生物技术、海洋生物育种、农业生产的发展，种质创新工作的内涵和外延越来越专，其拓宽的领域越质创新工作的内涵和外延越来越专，其拓宽的领域越来越大，其创新量也越来越大。来越大，其创新量也越来越大。45 二、种质鉴定技术二、种质鉴定技术-分子遗传标记分子遗传标记 （

36、Molecular Genetic Marker）46 什么是遗传标记？什么是遗传标记？遗传标记（遗传标记（genetic marker）：指可追踪染色体、）：指可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性。何一种遗传特性。它具有两个基本特征，即可遗传性和可识别性；它具有两个基本特征，即可遗传性和可识别性；因此生物的任何有差异表型的基因突变型均可作因此生物的任何有差异表型的基因突变型均可作为遗传标记。为遗传标记。47 遗传标记的类型遗传标记的类型 形态学标记（形态学标记（morphological marker）细胞学标记细胞

37、学标记(cytological marker)生化标记生化标记(biochemical marker)分子标记分子标记(molecular marker)：DNA分子遗传分子遗传标记，或标记，或DNA标记。标记。48 形态学标记形态学标记 形态标记即个体的外部形态特征。形态标记即个体的外部形态特征。形态标记简单直观、经济方便；但其数量在多数形态标记简单直观、经济方便；但其数量在多数有限、多态性较差，表现易受环境影响，并且有有限、多态性较差，表现易受环境影响，并且有一些标记与不良性状连锁。此外形态标记的获得一些标记与不良性状连锁。此外形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过程，周期较长。需要通过

38、诱变、分离纯合的过程，周期较长。主要在早期使用。主要在早期使用。49 细胞遗传标记细胞遗传标记 细胞学标记即植物细胞染色体的变异。细胞学标记即植物细胞染色体的变异。包括染色体核型（染色体数目、结构、随体有无、着包括染色体核型（染色体数目、结构、随体有无、着丝粒位置等）和带型（丝粒位置等）和带型（C C带、带、N N带、带、G G带等）的变化。带等）的变化。与形态标记相比，细胞学标记的优点是能进行一些重与形态标记相比，细胞学标记的优点是能进行一些重要基因的染色体或染色体区域定位。要基因的染色体或染色体区域定位。但细胞学标记材料需要花费较大的人力和较长时间来但细胞学标记材料需要花费较大的人力和较长

39、时间来培育，难度很大；同时某些物种对染色体变异反应敏培育，难度很大；同时某些物种对染色体变异反应敏感；还有些变异难以用细胞学方法进行检测。感；还有些变异难以用细胞学方法进行检测。50 生化标记生化标记 生化标记包括同工酶和等位酶标记。生化标记包括同工酶和等位酶标记。同工酶是指一个以上同工酶是指一个以上基因座位编码的酶的不同形式，而等位酶是指由一个基因座位的基因座位编码的酶的不同形式，而等位酶是指由一个基因座位的不同等位基因编码的酶的不同分子形式。分析方法是电泳和组织不同等位基因编码的酶的不同分子形式。分析方法是电泳和组织化学染色法将酶的多种形式转变成肉眼可辩的酶谱带型。化学染色法将酶的多种形式

40、转变成肉眼可辩的酶谱带型。生化标记具两个方面的优点：生化标记具两个方面的优点：一是表现近中性，对生物经一是表现近中性，对生物经济性状一般没有大的不良影响；二是直接反映了基因产物差异，济性状一般没有大的不良影响；二是直接反映了基因产物差异，受环境影响较小。受环境影响较小。生化标记的应用有限：生化标记的应用有限：一是可用标记数量少，二是染色方法一是可用标记数量少，二是染色方法和电泳技术有一定难度。和电泳技术有一定难度。51 分子标记分子标记 分子标记指能反映生物个体或种群间基因组中某种分子标记指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的差异特征的DNADNA片段，它直接反映基因组片段，它直接反映

41、基因组 DNADNA间的差间的差异。分子标记的优越性表现为：（异。分子标记的优越性表现为：（1 1）直接以）直接以DNADNA的的形式表现，在生物体的各个组织、各个发育阶段均形式表现，在生物体的各个组织、各个发育阶段均可检测到，不受季节、环境限制，不存在表达与否可检测到，不受季节、环境限制，不存在表达与否等问题；（等问题；（2 2）数量极多，遍布整个基因组，可检测）数量极多，遍布整个基因组，可检测座位几乎无限；（座位几乎无限；（3 3）多态性高，自然界存在许多等）多态性高，自然界存在许多等位变异，无须人为创造；（位变异，无须人为创造；（4 4）表现为中性，不影响）表现为中性，不影响目标性状的表

42、达；（目标性状的表达；（5 5）许多标记表现为共显性的特）许多标记表现为共显性的特点，能区别纯合体和杂合体。点，能区别纯合体和杂合体。52 分子标记的三个阶段分子标记的三个阶段 随着分子生物学技术发展和研究水平的深入，分随着分子生物学技术发展和研究水平的深入，分子标记的发展经历了三个阶段，也称为三代子标记的发展经历了三个阶段，也称为三代 DNADNA分子标记。分子标记。第一代分子标记：第一代分子标记：RFLP；第二代分子标记：微卫星（第二代分子标记：微卫星（ms）；）；第三代分子标记：第三代分子标记：SNP；53 目前的分子标记类型目前的分子标记类型 目前的分子标记有三类：目前的分子标记有三类

43、：第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术，第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术，包括包括RFLP、DNA指纹技术（指纹技术（DNA Fingerprinting）、原位杂交）、原位杂交（in situ hybridization）等；）等；第二类是以第二类是以PCR为核心的分子标记技术，为核心的分子标记技术，包括包括RAPD、简单序列重复标记简单序列重复标记SSR或简单序列长度多态性（或简单序列长度多态性（Simple sequence length polymorphism,简称简称SSLP标记）、扩展片段标记）、扩展片段长度多态性标记长度多态性标记AFLP、序标位、序标位STS、序列特征

44、化扩增区域、序列特征化扩增区域SCAR等；等；第三类是一些新型的分子标记，第三类是一些新型的分子标记，如：如：SNP标记、表达序标记、表达序列标签列标签EST标记等。标记等。54 1 1、RFLP RFLP 基本原理：基本原理：特定生物类型的基因组特定生物类型的基因组DNA经限制性内切酶切经限制性内切酶切后，产生分子量不同的同源等位片段，再通过电泳的方法分后，产生分子量不同的同源等位片段，再通过电泳的方法分离和检测这些片段。离和检测这些片段。55 特点：特点：（1）遍布于整个基因组，数量几乎是无限的；（）遍布于整个基因组，数量几乎是无限的；（2）无表型效应，不受发育阶段及器官特异性限制；（无表

45、型效应，不受发育阶段及器官特异性限制；（3）共显性，）共显性，可区分纯合子和杂合子；（可区分纯合子和杂合子；（4）结果稳定、可靠；（）结果稳定、可靠；（5）DNA需要量大，检测技术繁杂，难以用于大规模的育种实践中。需要量大，检测技术繁杂，难以用于大规模的育种实践中。56 2 2、RAPD RAPD 基本原理：基本原理：用一个（有时用两个）随机引物（一般用一个（有时用两个）随机引物（一般8-10个个碱基）非定点地扩增基因组碱基）非定点地扩增基因组DNA，然后用凝胶电泳分开扩增，然后用凝胶电泳分开扩增片段。片段。RAPD标记的特点有：标记的特点有：（1）不需）不需DNA探针，设计引物也探针，设计引

46、物也无须知道序列信息；（无须知道序列信息；（2）显性遗传（极少数共显性），不能）显性遗传（极少数共显性），不能鉴别杂合子和纯合子；（鉴别杂合子和纯合子；（3）技术简便，不涉及分子杂交和放）技术简便，不涉及分子杂交和放射性自显影等技术；（射性自显影等技术；（4）DNA样品需要量少，引物价格便样品需要量少，引物价格便宜，成本较低；（宜，成本较低；（5）实验重复性较差，结果可靠性较低。）实验重复性较差，结果可靠性较低。57 3 3、AFLP AFLP 基本原理：基本原理：AFLP标记是选择性扩增基因组标记是选择性扩增基因组DNA酶切片段所酶切片段所产生的扩增产物的多态性，其实质也是显示限制性内切酶酶

47、产生的扩增产物的多态性，其实质也是显示限制性内切酶酶切片段的长度多态性，只不过这种多态性是以扩增片段的长切片段的长度多态性，只不过这种多态性是以扩增片段的长度不同被检测出来。度不同被检测出来。AFLP标记的特点有：标记的特点有：（1）由于）由于AFLP分析可以采用的限分析可以采用的限制性内切酶及选择性碱基种类、数目很多，所以该技术所产制性内切酶及选择性碱基种类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无限多的；（生的标记数目是无限多的；（2）典型的）典型的AFLP分析，每次反分析，每次反应产物的谱带在应产物的谱带在50-100条之间，所以一次分析可以同时检测条之间，所以一次分析可以同时检测到多个

48、座位，且多态性极高；（到多个座位，且多态性极高；（3）表现共显性，呈典型孟德）表现共显性，呈典型孟德尔式遗传；（尔式遗传；（4）分辩率高，结果可靠；（）分辩率高，结果可靠；（5）目前该技术受）目前该技术受专利保护，用于分析的试剂盒昂贵，实验条件要求较高。专利保护，用于分析的试剂盒昂贵，实验条件要求较高。58 4 4、微卫星标记、微卫星标记ms ms 基本原理：基本原理：ms是一类由几个（多为是一类由几个（多为1-5个）碱基组成的基序个）碱基组成的基序串联重复而成的串联重复而成的DNA序列，其长度一般较短，广泛分布于基序列，其长度一般较短，广泛分布于基因组的不同位置，如（因组的不同位置，如（CA

49、）n、（、（AT）n、（、（GGC）n等重复。等重复。不同遗传材料重复次数的可变性，导致了不同遗传材料重复次数的可变性，导致了SSR长度的高度变长度的高度变异性，这一变异性正是异性，这一变异性正是SSR标记产生的基础。标记产生的基础。ms标记的特点有：标记的特点有：（1）数量丰富，广泛分布于整个基因）数量丰富，广泛分布于整个基因组；（组；（2）具有较多的等位性变异；（）具有较多的等位性变异；（3）共显性标记，可鉴）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子；（别出杂合子和纯合子；（4）实验重复性好，结果可靠；（）实验重复性好，结果可靠；（5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序列信息，因此由于创建

50、新的标记时需知道重复序列两端的序列信息，因此其开发有一定困难，费用也较高。其开发有一定困难，费用也较高。59 5 5、序列标签位点、序列标签位点STS STS 基本原理：基本原理：STS是指基因组中长度为是指基因组中长度为200-500bp，且核苷酸，且核苷酸顺序已知的单拷贝序列，通过顺序已知的单拷贝序列，通过PCR可将其专一扩增出来。其可将其专一扩增出来。其基本原理是，依据两端序列，设计合适的引物，进行基本原理是，依据两端序列，设计合适的引物，进行PCR扩扩增，电泳显示扩增产物多态性。增，电泳显示扩增产物多态性。STS标记的主要特点有：标记的主要特点有：（1）标记来源广，数量多；（）标记来源