遺傳資源概述遺傳資源是生物多樣性的基礎(chǔ)，包含植物、動(dòng)物、微生物的遺傳物質(zhì)。具有實(shí)際或潛在價(jià)值，是人類社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。課程目標(biāo)與內(nèi)容1認(rèn)識(shí)遺傳資源基本概念2了解資源保護(hù)與利用方法3掌握國(guó)際公約與法規(guī)框架4探索資源價(jià)值與未來(lái)發(fā)展什么是遺傳資源？定義含有遺傳功能單位的植物、動(dòng)物、微生物材料形式種子、精子、胚胎、DNA等載體特征可遺傳性、多樣性、地域性遺傳資源的重要性1科學(xué)研究?jī)r(jià)值基礎(chǔ)研究材料2經(jīng)濟(jì)發(fā)展價(jià)值生物產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)3生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值維持環(huán)境平衡4社會(huì)文化價(jià)值民族特色資源遺傳資源的類型植物遺傳資源作物、林木、藥用植物動(dòng)物遺傳資源家畜、野生動(dòng)物微生物遺傳資源細(xì)菌、真菌、病毒人類遺傳資源人體組織、基因信息植物遺傳資源作物資源糧食、蔬菜、水果、經(jīng)濟(jì)作物林木資源喬木、灌木、藤本植物藥用植物傳統(tǒng)藥用、現(xiàn)代藥源植物動(dòng)物遺傳資源家畜家禽地方品種、培育品種、野生近緣種野生動(dòng)物陸生、水生、兩棲動(dòng)物種群昆蟲資源傳粉昆蟲、天敵昆蟲、經(jīng)濟(jì)昆蟲微生物遺傳資源細(xì)菌資源工業(yè)發(fā)酵、環(huán)境治理、醫(yī)藥研發(fā)真菌資源食藥用菌、工業(yè)菌種、生物防治病毒資源疫苗研發(fā)、基因治療載體人類遺傳資源1基因組樣本DNA、RNA、染色體2人體組織細(xì)胞、血液、器官3遺傳信息基因序列、變異數(shù)據(jù)4族群信息民族特征、地域分布遺傳資源的多樣性1234物種多樣性不同生物種類間差異遺傳多樣性同一物種內(nèi)基因變異生態(tài)多樣性生態(tài)系統(tǒng)類型多樣功能多樣性基因表達(dá)與功能變化生物多樣性與遺傳資源1生態(tài)系統(tǒng)多樣性森林、草原、濕地等2物種多樣性不同物種數(shù)量與豐富度3遺傳多樣性基因變異與等位基因多態(tài)性遺傳資源與生態(tài)系統(tǒng)維持生態(tài)平衡物種互作網(wǎng)絡(luò)1提供生態(tài)服務(wù)授粉、凈化水源2增強(qiáng)適應(yīng)能力抵御環(huán)境變化3促進(jìn)進(jìn)化創(chuàng)新基因交流與適應(yīng)4遺傳資源的保護(hù)策略調(diào)查與評(píng)估資源本底調(diào)查、價(jià)值評(píng)估就地保護(hù)自然保護(hù)區(qū)、原生境保護(hù)遷地保護(hù)基因庫(kù)、植物園、動(dòng)物園可持續(xù)利用合理開發(fā)、惠益分享就地保護(hù)保護(hù)區(qū)、國(guó)家公園、生態(tài)廊道等原生境內(nèi)保護(hù)遺傳資源多樣性，維持自然進(jìn)化過(guò)程遷地保護(hù)植物園活體收集與展示動(dòng)物園稀有動(dòng)物繁育保護(hù)水族館水生生物資源保存基因庫(kù)保存種子庫(kù)低溫干燥儲(chǔ)存植物種子DNA庫(kù)提取保存生物DNA樣本細(xì)胞庫(kù)活細(xì)胞、組織超低溫保存種質(zhì)庫(kù)活體種質(zhì)資源收集保存冷凍保存技術(shù)樣本預(yù)處理去水、添加保護(hù)劑程序降溫控制凍結(jié)速率超低溫儲(chǔ)存液氮保存-196℃解凍復(fù)蘇控制解凍速度和條件種子庫(kù)與花粉庫(kù)種子庫(kù)類型國(guó)家?guī)?、地方?kù)、專業(yè)庫(kù)保存條件-18℃以下，相對(duì)濕度<8%儲(chǔ)存周期定期更新，監(jiān)測(cè)活力花粉保存超低溫保存授粉材料遺傳資源的評(píng)價(jià)1基礎(chǔ)評(píng)價(jià)形態(tài)特征、生長(zhǎng)特性2功能評(píng)價(jià)抗性、品質(zhì)、產(chǎn)量3分子評(píng)價(jià)基因型、遺傳多樣性4綜合評(píng)價(jià)利用價(jià)值、保護(hù)優(yōu)先級(jí)表型評(píng)價(jià)方法形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)器官形態(tài)、顏色、大小農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)生長(zhǎng)周期、產(chǎn)量、適應(yīng)性生化特性評(píng)價(jià)營(yíng)養(yǎng)成分、次生代謝產(chǎn)物基因型評(píng)價(jià)方法染色體分析核型分析、染色體數(shù)目分子標(biāo)記技術(shù)DNA指紋圖譜、多態(tài)性分析基因組測(cè)序全基因組或目標(biāo)區(qū)域測(cè)序功能基因組學(xué)轉(zhuǎn)錄組、蛋白組分析分子標(biāo)記技術(shù)在評(píng)價(jià)中的應(yīng)用DNA分子標(biāo)記技術(shù)提供準(zhǔn)確遺傳信息，用于種質(zhì)鑒定、親緣關(guān)系分析、遺傳多樣性評(píng)估遺傳資源的利用1234農(nóng)業(yè)育種新品種選育、雜交優(yōu)勢(shì)利用醫(yī)藥研發(fā)藥物篩選、基因治療工業(yè)應(yīng)用生物材料、生物能源環(huán)境保護(hù)生物修復(fù)、生態(tài)恢復(fù)育種中的遺傳資源利用種質(zhì)篩選優(yōu)良性狀資源鑒定雜交育種親本選配、雜種優(yōu)勢(shì)分子輔助選擇標(biāo)記輔助育種技術(shù)種質(zhì)創(chuàng)新遺傳變異拓展與利用基因工程與遺傳資源基因克隆目標(biāo)基因分離與克隆基因轉(zhuǎn)化外源基因?qū)胧荏w基因表達(dá)基因功能驗(yàn)證與利用基因編輯CRISPR等精準(zhǔn)編輯技術(shù)藥物開發(fā)中的遺傳資源應(yīng)用1天然產(chǎn)物篩選植物、微生物活性成分2基因工程藥物重組蛋白、單抗藥物3基因治療遺傳病基因修復(fù)4個(gè)體化醫(yī)療基于基因型的用藥遺傳資源與可持續(xù)農(nóng)業(yè)1增強(qiáng)糧食安全作物多樣性2提高抗逆能力抗病蟲害、耐環(huán)境脅迫3降低投入依賴適應(yīng)低投入農(nóng)業(yè)4保障生態(tài)服務(wù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能遺傳資源與食品安全作物多樣化多元化食物來(lái)源營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)改良提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值儲(chǔ)藏加工性狀延長(zhǎng)保鮮期傳統(tǒng)食物資源保護(hù)傳統(tǒng)飲食文化遺傳資源與氣候變化適應(yīng)耐高溫資源熱脅迫耐受性1抗旱性資源水分利用效率2耐鹽堿資源土壤脅迫適應(yīng)3抗病蟲害資源生物脅迫抵抗4遺傳資源的國(guó)際公約1生物多樣性公約1992年通過(guò)，保護(hù)生物多樣性2糧農(nóng)植物遺傳資源國(guó)際條約2001年通過(guò)，糧食作物資源3名古屋議定書2010年通過(guò)，遺傳資源獲取與惠益分享4世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織條約遺傳資源知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)生物多樣性公約簽署時(shí)間1992年里約地球峰會(huì)核心目標(biāo)保護(hù)、可持續(xù)利用、惠益分享締約方196個(gè)國(guó)家和地區(qū)實(shí)施機(jī)制國(guó)家戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃糧食和農(nóng)業(yè)植物遺傳資源國(guó)際條約建立目標(biāo)糧食作物遺傳資源保護(hù)利用多邊系統(tǒng)64種重要糧食作物共享機(jī)制農(nóng)民權(quán)利保障傳統(tǒng)知識(shí)與參與權(quán)名古屋議定書1通過(guò)時(shí)間2010年名古屋CBD締約方大會(huì)2核心內(nèi)容遺傳資源獲取與惠益分享機(jī)制3實(shí)施工具事先知情同意、共同商定條件4中國(guó)加入2016年批準(zhǔn)加入遺傳資源獲取與惠益分享1獲取申請(qǐng)?zhí)峤簧暾?qǐng)、說(shuō)明用途2事先知情同意獲得資源提供方許可3共同商定條件商定惠益分享方式4惠益回饋貨幣、技術(shù)、能力建設(shè)等形式中國(guó)的遺傳資源管理1234法律體系專項(xiàng)法規(guī)、部門規(guī)章管理機(jī)構(gòu)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、生態(tài)環(huán)境部等保護(hù)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)區(qū)、基因庫(kù)、保護(hù)項(xiàng)目監(jiān)管措施許可制度、出境管理中國(guó)遺傳資源法律法規(guī)法規(guī)名稱發(fā)布時(shí)間管理范圍人類遺傳資源管理?xiàng)l例2019年人類遺傳資源畜禽遺傳資源保護(hù)利用條例2006年畜禽資源種子法2015年修訂植物種質(zhì)資源野生動(dòng)植物保護(hù)法2018年修訂野生物種資源中國(guó)遺傳資源保護(hù)體系保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)國(guó)家級(jí)、地方級(jí)自然保護(hù)區(qū)基因庫(kù)系統(tǒng)作物、畜禽、微生物基因庫(kù)保護(hù)項(xiàng)目重點(diǎn)保護(hù)工程與計(jì)劃監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)生物多樣性觀測(cè)站點(diǎn)中國(guó)主要遺傳資源保護(hù)機(jī)構(gòu)作物種質(zhì)資源庫(kù)國(guó)家作物種質(zhì)長(zhǎng)期庫(kù)，北京野生動(dòng)物救護(hù)中心珍稀瀕危物種保護(hù)繁育植物園體系中科院植物園網(wǎng)絡(luò)遺傳資源信息系統(tǒng)資源編目分類登記與編碼特性數(shù)據(jù)庫(kù)表型、基因型數(shù)據(jù)收集地理信息系統(tǒng)資源分布與環(huán)境信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)整合與開放獲取遺傳資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)3000+物種收錄重要經(jīng)濟(jì)物種全覆蓋100萬(wàn)+資源份數(shù)收集保存資源數(shù)量5PB+數(shù)據(jù)容量基因組、表型數(shù)據(jù)總量200+參與機(jī)構(gòu)科研院所、高校、企業(yè)生物信息學(xué)在遺傳資源研究中的應(yīng)用序列分析基因組裝、注釋、比對(duì)進(jìn)化分析系統(tǒng)發(fā)育、分子鐘功能預(yù)測(cè)基因功能、蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)遺傳資源與知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利保護(hù)基因、生物技術(shù)發(fā)明專利植物新品種保護(hù)育種者權(quán)利保障商業(yè)秘密保護(hù)育種材料、方法保密傳統(tǒng)知識(shí)保護(hù)社區(qū)知識(shí)權(quán)益保障專利保護(hù)與遺傳資源可專利性遺傳資源相關(guān)發(fā)明1新穎性要求區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)2來(lái)源披露遺傳資源來(lái)源說(shuō)明3合法獲取證明獲取合規(guī)性證明4傳統(tǒng)知識(shí)與遺傳資源1傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)知識(shí)種植、選種、保存方法2傳統(tǒng)醫(yī)藥知識(shí)藥用植物利用經(jīng)驗(yàn)3傳統(tǒng)資源管理可持續(xù)利用方式4社區(qū)習(xí)慣法資源獲取與分享規(guī)則遺傳資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估直接價(jià)值間接價(jià)值選擇價(jià)值遺傳資源價(jià)值包括直接使用價(jià)值、間接生態(tài)價(jià)值和未來(lái)選擇價(jià)值（單位：億元）遺傳資源市場(chǎng)與貿(mào)易種子市場(chǎng)全球約700億美元種畜禽市場(chǎng)全球約450億美元微生物制品全球約300億美元基因測(cè)序服務(wù)全球約150億美元遺傳資源與生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)遺傳資源是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，支撐農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、醫(yī)藥生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)和工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展遺傳資源與精準(zhǔn)醫(yī)療基因組測(cè)序個(gè)體遺傳信息獲取疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)基于基因型的預(yù)測(cè)靶向治療針對(duì)特定基因靶點(diǎn)個(gè)體化用藥基于藥物基因組學(xué)動(dòng)物遺傳資源與畜牧業(yè)發(fā)展1高效生產(chǎn)體系優(yōu)良品種2本土品種保護(hù)地方特色種質(zhì)3抗病育種提高免疫力4適應(yīng)環(huán)境變化耐熱、耐寒性狀作物遺傳資源與糧食安全60%主糧貢獻(xiàn)全球熱量攝入來(lái)自小麥、水稻、玉米7000+作物種類人類歷史上使用的食用植物30主要作物提供全球90%食物能量75%多樣性損失上世紀(jì)農(nóng)業(yè)多樣性喪失比例野生遺傳資源的重要性基因庫(kù)獨(dú)特基因資源藥物來(lái)源新藥研發(fā)原料抗性基因病蟲害抗性來(lái)源適應(yīng)性基因環(huán)境適應(yīng)能力來(lái)源瀕危物種遺傳資源保護(hù)瀕危植物就地保護(hù)與種子庫(kù)保存瀕危動(dòng)物人工繁育與棲息地保護(hù)冷凍保存基因、配子、胚胎冷凍遺傳資源與生物入侵1防止入侵外來(lái)物種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估2降低影響入侵種管理與控制3保護(hù)本土維護(hù)本地遺傳多樣性4利用天敵生物防治遺傳污染與遺傳資源保護(hù)基因滲入轉(zhuǎn)基因作物基因流向近緣種品種單一化商業(yè)品種替代地方品種遺傳同質(zhì)化地方特色基因丟失防控措施隔離區(qū)、緩沖帶、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)新技術(shù)在遺傳資源研究中的應(yīng)用基因編輯、組學(xué)技術(shù)、數(shù)字序列信息、人工智能和區(qū)塊鏈等新技術(shù)正在革新遺傳資源研究與利用方式基因組學(xué)與遺傳資源1基因組測(cè)序全基因組解析2比較基因組學(xué)物種間基因組比較3功能基因組學(xué)基因功能與表達(dá)研究4群體基因組學(xué)種群遺傳變異分析合成生物學(xué)與遺傳資源DNA合成人工合成基因1基因線路設(shè)計(jì)新代謝通路構(gòu)建2最小基因組簡(jiǎn)化生命系統(tǒng)3生物元件標(biāo)準(zhǔn)化生物模塊化設(shè)計(jì)4遺傳資源與生物經(jīng)濟(jì)