李德銖 楊湘云 王雨華 蔡杰

（中國科學(xué)院昆明植物研究所 昆明650204）

中國西南野生生物種質(zhì)資源庫

李德銖 楊湘云 王雨華 蔡杰

（中國科學(xué)院昆明植物研究所 昆明650204）

中國，西南野生生物種質(zhì)資源庫

生物多樣性和生物資源的保護、保藏、研究與利用是當前人類共同關(guān)心的話題，聯(lián)合國教科文組織 （UNESCO）曾將2001—2002年列為國際生物多樣性觀察年（International Biodiversity Observation Year, IBOY）；2001年在澳大利亞召開的國際培養(yǎng)物保藏大會呼吁建立生物資源中心（Biological Resource Center,BRC），以加強對生物資源的調(diào)查、收集、保護、保藏、研究和利用；由于生物多樣性對環(huán)境、經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展中的重要性和意義，聯(lián)合國更將2010年列為 “國際生物多樣性年”（International Year of Biological Diversity）。

生物資源作為自然資源中可再生的重要部分，是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著世界人口的不斷增長，化石資源的短缺和生態(tài)環(huán)境的惡化，人類對生物資源的依賴程度越來越大。各國政府和科學(xué)家已逐漸認識到，如何解決人類對能源和資源（如糧食、石油、藥物、油料、果蔬和木材等）的巨大需求和可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾，是21世紀全球面臨的最重要挑戰(zhàn)之一。以生物資源為基礎(chǔ)的現(xiàn)代生物技術(shù)需要大量的生物資源儲備，為此許多國家都投入了大量的人力和財力對生物資源進行收集與研究，并且在這一研究領(lǐng)域展開了激烈的競爭。發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家正通過建立種質(zhì)資源庫對生物資源進行有效地管理和儲備，美國、英國、日本、意大利、巴西和印度等國均建立了較為完整的農(nóng)作物種質(zhì)資源保存體系。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的報告，目前全世界有近1 300座種質(zhì)庫，保存著各類農(nóng)作物種質(zhì)資源共計610多萬份 （含復(fù)份），其中種子約占90%，收集保存農(nóng)作物種質(zhì)資源最多的3個國家分別是美國 （50萬份）、中國（40萬份）和俄羅斯（37萬份以上）；保存野生生物種質(zhì)資源最多的則是英國。截至2009年底，英國皇家植物園“千年種子庫”已保存了來自55個國家的27 651種、約50 369份野生植物的種子。

農(nóng)作物種質(zhì)資源的收集和保存為解決糧食安全問題提供了保障，然而，野生生物資源中，特別是栽培作物和家養(yǎng)動物的近緣種中包含了大量特殊、優(yōu)質(zhì)的基因，例如抗寒、抗旱和抗病等抗逆基因，以及速生、早熟和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)等優(yōu)異基因。這些豐富的基因遺傳資源將極大地促進農(nóng)作物新品種的選育，并進一步支撐經(jīng)濟的快速、持續(xù)發(fā)展，滿足社會需求。此外，大量的天然藥物也直接從野生植物中獲得。是否擁有大量的生物資源儲備并掌握其保護和利用的新技術(shù)，既是國家綜合實力的體現(xiàn)，也將決定一個國家社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的成敗。

中國是世界上生物資源最豐富的國家之一。據(jù)統(tǒng)計，中國擁有高等植物34 000多種，其中一半以上僅分布于中國。中國的動物種數(shù)也非常豐富，脊椎動物有6 347種，約占世界總數(shù)的14%，其中鳥類有1 244種，是世界上鳥類種數(shù)最多的國家之一。中國也是世界上最依賴生物多樣性資源的國家之一。長期利用的中藥及民族、民間藥用植物達12 000多種；原產(chǎn)于中國的觀賞花卉超過2 000種；還有眾多的野生蔬菜和野生水果資源。然而，許多發(fā)達國家通過正當或不正當?shù)氖侄螌ξ覈姆N質(zhì)資源進行了收集。美國國家種質(zhì)資源庫已收集了中國約500余種共13 836份的植物種質(zhì)資源；而英國是全球收集杜鵑花最多的國家，其中大部分的種類均來自中國。如果沒有自己的種質(zhì)資源庫，一旦某些物種在我國消失，我們不得不花費巨額資金向外國買回自己的資源。在環(huán)境惡化日趨嚴重、生物多樣性銳減的今天，如不加強對我國的野生生物種質(zhì)資源的系統(tǒng)收集、妥善保存，后果將不堪設(shè)想。建立起中國自己的野生生物種質(zhì)資源庫，使豐富的生物種質(zhì)資源得到長期有效的保存和可持續(xù)利用已刻不容緩。建設(shè)“中國西南野生生物種質(zhì)資源庫”，是我國政府履行《生物多樣性公約》、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，將對中國參與全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)競爭產(chǎn)生積極而深遠的影響。

1 發(fā)展歷程

1999年8月8日，著名植物學(xué)家、中科院資深院士、昆明植物所名譽所長吳征鎰教授致信朱镕基總理，建議盡快在云南建立野生生物種質(zhì)資源庫。朱總理十分重視吳院士這一建議，并對該信做了重要批示，當即指示云南省委、省政府主要領(lǐng)導(dǎo)：“請你們在中央有關(guān)部門幫助下進行可行性研究，結(jié)果報國務(wù)院”，并強調(diào)，“我認為設(shè)想很好，應(yīng)予支持”。

根據(jù)朱總理的指示，云南省委、省人民政府和中科院分別責成云南省有關(guān)部門和中科院駐滇有關(guān)單位，抽調(diào)有關(guān)專業(yè)人員組成“野生生物種質(zhì)資源庫”前期工作組，開展項目的前期工作。國家計委、科技部、財政部、農(nóng)業(yè)部、國家林業(yè)局、國家環(huán)保局等有關(guān)部委（局）也對野生生物種質(zhì)資源庫建設(shè)項目十分關(guān)心，給予了積極支持，并提出了許多有益的建議。經(jīng)過一年多的前期研究和咨詢論證，2001年2月，云南省人民政府、中科院向國家發(fā)展計劃委員會上報了“云南省人民政府、中國科學(xué)院關(guān)于上報‘國家重大科學(xué)工程——中國云南野生生物種質(zhì)資源庫’項目建議書的報告”。同年3月，向國家科技部上報了“關(guān)于報送《中國云南野生生物種質(zhì)資源庫》建設(shè)中種質(zhì)收集、整理、入庫及相關(guān)研究和日常運轉(zhuǎn)項目建議書的報告”。2002年11月，國家發(fā)改委批準了“中國西南野生生物種質(zhì)資源庫建設(shè)項目建議書”，同意在昆明建設(shè)中國西南野生生物種質(zhì)資源庫（以下簡稱“種質(zhì)資源庫”）。

2004年3月，國家發(fā)改委正式批復(fù)了該項目，確將種質(zhì)資源庫列入國家重大科學(xué)工程計劃，以中科院為主、院省共建共管。項目依托中科院昆明植物所建設(shè)，云南大學(xué)和中科院昆明動物所參與建設(shè)?？偼顿Y1.48億元人民幣，建設(shè)期5年。

2005年3月，種質(zhì)資源庫項目正式開工建設(shè)，根據(jù)“邊建設(shè)、邊運行”的原則，于2005年10月即開始了全國范圍內(nèi)的野生生物種質(zhì)資源收集、整理、評價、保存工作。2007年2月，種質(zhì)資源庫項目主體工程竣工，相關(guān)科研設(shè)備的安裝、調(diào)試和研究平臺的搭建工作也逐漸完成，并于2007年底投入試運行。中國西南野生生物種質(zhì)資源庫的建成入選了由兩院院士評選的2007年度中國十大科技進展，這標志著亞洲最大的野生生物種質(zhì)資源的收集、保存中心在我國建成。

2008年10月，種質(zhì)資源庫正式開庫投入運行。與此同時，種質(zhì)資源庫接收了首批來自國外的種質(zhì)資源——英國皇家植物園邱園千年種子庫將204份種子備存于種質(zhì)資源庫。之后，又陸續(xù)收到了來自世界混農(nóng)林業(yè)中心（World Agroforestry Center）備存的365份林木種子。種質(zhì)資源庫作為全球生物資源的保存和管理設(shè)施得到了國際同行的認可。

2009年11月，種質(zhì)資源庫項目通過了國家發(fā)改委的竣工驗收。經(jīng)過近5年的建設(shè)，種質(zhì)資源庫已全面完成了國家發(fā)改委批復(fù)的建設(shè)目標和物種收集指標。驗收委員會認為，種質(zhì)資源庫“已按計劃高質(zhì)量地完成了各項建設(shè)任務(wù)，建成了具有重要國際影響的野生生物種質(zhì)資源保藏設(shè)施，保藏能力達到國際領(lǐng)先水平、具有不可替代性”；“該項目的完成，對我國的生物多樣性保護與研究工作起到了重要推動作用，是我國戰(zhàn)略性生物資源保存的重大飛躍，為我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供了生物資源戰(zhàn)略儲備”。

2695型高效液相色譜儀，包括2996二極管陣列檢測器、Empower色譜工作站等（美國Waters公司）；TDL40B型低速離心機（上海安亭科學(xué)儀器廠）；BP211D型電子分析天平[賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]；FW-80型高速萬能粉碎機（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）；KDM型控溫電熱套（山東鄄城華魯電熱儀器有限公司）；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城科工貿(mào)有限公司）。

2 總體目標與研究進展

種質(zhì)資源庫的總體目標是，建成國際上有重要影響的、亞洲一流的野生生物種質(zhì)資源保護設(shè)施和科學(xué)體系，使我國的生物戰(zhàn)略資源安全得到可靠的保障，為我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和生命科學(xué)的研究源源不斷地提供所需的種質(zhì)資源材料及相關(guān)信息和人才，促進我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為我國切實履行國際公約、實現(xiàn)生物多樣性的有效保護和實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

在收集、保存及運行條件得到保障的前提下，通過收集保存野生植物和微生物種質(zhì)資源，為我國野生生物種質(zhì)資源的保護、研究和開發(fā)利用提供材料。近期應(yīng)重點收集稀有瀕危種、特有種、有重要經(jīng)濟價值及科學(xué)價值的物種。建立保存野生生物種質(zhì)資源的科學(xué)研究和技術(shù)支撐體系。同時成立“植物種質(zhì)資源與基因組學(xué)研究中心”，主要學(xué)術(shù)方向是種子生物學(xué)、植物基因組學(xué)和保護生物學(xué)。種質(zhì)資源庫包括種子庫、植物離體種質(zhì)庫、DNA庫、微生物種子庫、動物種質(zhì)庫、信息中心和植物種質(zhì)資源圃。這5個保存庫的收集保存規(guī)模，擬在第一個5年內(nèi)達到6 450種66 500份（株），15年內(nèi)達到19 000種190 000份（株）的野生生物種質(zhì)資源，其中包括重復(fù)保存的種類、復(fù)份、菌株和細胞株或細胞系。種質(zhì)資源圃中將要收集保存的種質(zhì)資源數(shù)量，在第一個5年內(nèi)達到400種9 000份，15年內(nèi)達到 1 000種 20 000份（包括重復(fù)保存部分）。

目前，種質(zhì)資源庫建設(shè)已在以下幾方面取得進展：

（1）根據(jù)“邊建設(shè)、邊運行”的原則，項目組于2005年10月起就開展了植物種質(zhì)資源收集、整理、評價、保存以及公用共享。在5年的建設(shè)過程中，共編制并驗證標準規(guī)范76個。以這些標準規(guī)范為依據(jù)，共收集野外采集種質(zhì)資源材料644批。其中包含種子32 571份，標本80 520份，DNA材料11 808份，信息數(shù)據(jù)表22 806份，并通過預(yù)處理將其有效地保存和分發(fā)至各專業(yè)部門。

（2）通過初步清理，至2009年底，種質(zhì)資源庫內(nèi)達到規(guī)范標準要求的種子為166科1 337屬4 781種31 199份，占我國野生植物種數(shù)的16.72%，其中，屬于中國特有種1 339種2 826份，珍稀瀕危物種（國家重點保護物種和IUCN極危、瀕危物種）73種190份以及具有重要經(jīng)濟價值物種1 235種5 456份；植物DNA樣品 1 200種11 025份；植物活體種質(zhì)資源437種49 580株（叢）；微生物物種1 119種8 359株（含大型真菌319種330株）；動物種質(zhì)資源354種13 805份。已開展了350份1 241個植物的種子萌發(fā)實驗，萌發(fā)實驗的一次通過率為55%。已精細清理種子7 381份，在冷庫正式保存種子4 160份。

（3）項目組設(shè)計了方便實用的野外采集工具，完成了數(shù)據(jù)規(guī)范化整理和數(shù)據(jù)提交工具程序的開發(fā)；對整理和采集的重要野生植物種質(zhì)材料進行了信息化處理并建立了種質(zhì)資源采集數(shù)據(jù)庫，共計種質(zhì)資源采集信息22 365條，種子31 985份，DNA材料11 808份，標本78 384份，圖片78 142張；完成了基于網(wǎng)站（http://www.genobank.org）共享服務(wù)信息系統(tǒng)的開發(fā)和發(fā)布，實現(xiàn)了分級管理和共享；完成了31 000余種中國高等植物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的整理整合，并嵌入共享服務(wù)平臺；同時完成了433科3 000屬16 000多種、總記錄數(shù)近100萬條的《云南高等植物電子辭典》，以供野外采集之用，為我國野生生物資源的儲量、分布提供了重要的信息。

（4）種質(zhì)資源庫通過有效的組織，在全國范圍內(nèi)建立了種質(zhì)資源收集保存網(wǎng)絡(luò)，輻射我國西南、西北、華中、華北，以及華南和華東地區(qū)部分省（市、區(qū)），包括58所大學(xué)和研究所共627人的團隊，并與全國13個自然保護區(qū)建立了良好合作關(guān)系，先后開展了450余人次的培訓(xùn)，培養(yǎng)了一批從事種質(zhì)資源的采集、管理保存和研究的專業(yè)人員。

（6）成立了科技委員會、用戶委員會和國際咨詢委員會，加強了對項目科學(xué)目標建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)、咨詢和監(jiān)督。在深入研究和編制種質(zhì)資源共享機制和措施標準的前提下，建立共享種質(zhì)資源信息達37 124份，圖片43 821份，頁面訪問量超過400萬人次。向10個單位分發(fā)種質(zhì)資源實物材料63批次共691份，國際交換植物種子1 865種1 875份。

（7）承擔了多項國家重大科研任務(wù)，包括：國家科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)項目“重要野生植物種質(zhì)資源收集保存的標準化及共享試點”、國家科技基礎(chǔ)性工作專項重點項目——青藏高原特殊生境下野生植物種質(zhì)資源的調(diào)查與保存、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973項目）以及中科院大科學(xué)裝置開放研究項目——依托種質(zhì)資源庫的植物DNA條形碼研究等。這些項目的開展，進一步促進了我國戰(zhàn)略性生物資源的收集和保存以及與之相關(guān)的科學(xué)研究活動。同時，在支撐云南生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，以野生花卉種質(zhì)資源支撐參股企業(yè)成功上市，以茶花種質(zhì)資源圃幫助企業(yè)成功認證國家高新技術(shù)企業(yè)，以丫蕊花種質(zhì)資源參與國家新藥創(chuàng)制，以微生物種質(zhì)資源支撐生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展等，有力地促進了我國生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2003年，著名學(xué)術(shù)期刊Nature對種質(zhì)資源庫的建設(shè)做了專文報道。2009年，李德銖等應(yīng)邀在植物科學(xué)領(lǐng)域頂尖刊物Trends in Plant Science上撰文，針對全球植物遷地保護（特別是種子庫）的研究背景、科學(xué)問題、行動計劃和保護策略進行了評述。國際著名科學(xué)家 Peter Raven、Peter Crane、Paul Smith、Stephen Blackmore等教授也分別對種質(zhì)資源庫的建設(shè)成果給予了高度評價。

2006年以來，習(xí)近平、朱镕基、路甬祥、萬鋼等領(lǐng)導(dǎo)同志親臨種質(zhì)資源庫建設(shè)現(xiàn)場視察，對種質(zhì)資源庫的建設(shè)成果給予了充分的肯定。

3 發(fā)展與展望

3.1 人才隊伍建設(shè)

人才是重大科學(xué)工程建設(shè)的重要組成部分，在種質(zhì)資源庫方面表現(xiàn)得更為明顯。首先，對于植物種質(zhì)庫來說，全世界從事相關(guān)研究和支撐工作的人員非常有限。1999年起建設(shè)的千年種子庫完全是以植物種子為保存對象的，而中國西南野生生物種質(zhì)資源庫是以所有的生物材料為保存對象的，這在一定程度上對參與人員的數(shù)量和專業(yè)背景提出了更高要求。其次，野生種質(zhì)資源的保存是貫穿了從采集、處理、保存、萌發(fā)等一系列的過程，這個過程并非一個專業(yè)或領(lǐng)域即能完成，其必然涉及到宏觀生物學(xué)一整套的體系，這對專業(yè)的完整性也提出了更高的要求。最后，野生種質(zhì)資源庫所涉及到的3個核心學(xué)科（分類學(xué)、種子生物學(xué)、基因組學(xué)）目前的人才均比較匱乏——分類學(xué)在新興學(xué)科的大潮中逐漸衰弱，種子生物學(xué)沒有引起足夠的重視，基因組學(xué)剛剛興起而有待進一步完善。

在野生生物種質(zhì)資源庫采集和保存的過程中，全國已有58個單位600余人加入采集隊伍，但與中國的國土面積和擬保存的工作任務(wù)相比，人才隊伍仍顯不足。同時，由于分類學(xué)科的衰退，物種的鑒定能力明顯落后，遠遠不能滿足種質(zhì)資源庫的建設(shè)進度。在種質(zhì)資源保存方面，目前只有在英國培訓(xùn)的6位專業(yè)人員，且分別處在不同的崗位，而在動物和微生物方面，只有1—2名具有保存專業(yè)背景的，保存隊伍后繼乏人。種質(zhì)資源保藏的最終目的是為了研究和利用，盡管已從海外招聘了5名研究人員，但由于專業(yè)或領(lǐng)域等方面的限制，仍不能滿足需求。

鑒于上述人才問題，一方面，種質(zhì)資源庫擬從內(nèi)部著手，以擴大現(xiàn)有人員的培養(yǎng)為核心，同時加強海外人才的引進工作。另一方面，也呼吁政府和有關(guān)部門適當加強相關(guān)人才的教育和培養(yǎng)。

3.2 部門間的協(xié)調(diào)配合

種質(zhì)資源庫是國家生態(tài)文明建設(shè)、生物多樣性保護和可持續(xù)發(fā)展的大事。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家實力進一步增強，國家在科技方面的投入不斷增加，但更應(yīng)力行節(jié)約、提高效率。

科技部已啟動了一系列的基礎(chǔ)性工作專項項目，這其中有很多野生生物方面的調(diào)查和采集工作，但目前這些工作與種質(zhì)資源庫均缺少聯(lián)系，這從一定程度上造成了工作的重復(fù)和資源的浪費。建議在這些項目啟動時，使其與種質(zhì)資源庫聯(lián)系起來，或通過某種途徑讓種質(zhì)資源庫以補充的形式參與到其中的工作，將大大節(jié)約投資，避免重復(fù)性工作，有效提高工作效率。此外，建議涉及自然生態(tài)系統(tǒng)保護的林業(yè)部門、農(nóng)業(yè)部門、環(huán)保部門，在就地保護與遷地保護的研究與發(fā)展上，也要大力加強協(xié)調(diào)與合作。

3.3 資源的實物共享

隨著種質(zhì)資源庫相關(guān)建設(shè)內(nèi)容的不斷完成，資源實物共享成為目前備受關(guān)注的問題。從公益保護的角度來說，這些保存的種質(zhì)資源不僅應(yīng)實現(xiàn)信息完全共享，同時也應(yīng)實現(xiàn)實物完全共享。但從國家戰(zhàn)略資源的角度來說，戰(zhàn)略資源不僅不能實現(xiàn)共享，甚至其數(shù)據(jù)信息也應(yīng)在一定范圍內(nèi)保密，特別是對于國際社會。然而，究竟哪些是戰(zhàn)略資源？什么樣的共享才是最適合推進人類進步和國家富強的機制和措施？這一系列的問題都是目前該項目建設(shè)中所需要解決的重要問題。依據(jù)《野生植物種質(zhì)資源共享機制和管理規(guī)范》，項目組希望通過更加深入的調(diào)查和政策研究，提出更加完善的運行機制和措施。同時，也希望更多各領(lǐng)域?qū)＜覅⑴c，以尋求一個讓更多人廣泛認可的共享機制和管理規(guī)范。

3.4 下一個10年的挑戰(zhàn)

通過5年的努力，種質(zhì)資源庫建設(shè)目前已超額完成了預(yù)定的目標，但從長遠目標來看，擬于15年內(nèi)完成的19 000種190 000份野生種質(zhì)資源的采集、整理和保存，仍是一項艱巨的任務(wù)，特別是隨著采集點越來越多，每增加一個新的物種都更為困難。與此同時，在千年種子庫已完成保藏世界物種10%之際，使得我們不得不重新考慮修訂未來10年種子保存的目標和策略，即由過去強調(diào)份數(shù)向強調(diào)種數(shù)轉(zhuǎn)變，未來10年種質(zhì)資源至少再增10 000種。這將是一個巨大的挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)這個目標，不僅需要科學(xué)家的不懈努力，更需要國家各部門和社會各界的大力支持。

2010年8月30日