蔡?hào)|明 陳耀鋒 王長(zhǎng)發(fā) 李繼鋼 韓德俊

(西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100)

引言

種質(zhì)資源是指選育新品種的基礎(chǔ)材料，包括各種植物栽培種、野生種的繁殖材料以及利用這些繁殖材料人工創(chuàng)制的各種植物的遺傳材料。形態(tài)包括根、莖、葉、花、果實(shí)等有生命的物質(zhì)材料。豐富的種質(zhì)資源是大自然賜予人類最好的饋贈(zèng)，我國(guó)適宜的生存環(huán)境促使多種作物在此起源并生長(zhǎng)，土地肥沃氣候適宜，為其進(jìn)化和變異提供了良好的溫床，種類紛繁品種多樣的各式作物在此代代相傳。而多種多樣的作物種質(zhì)中蘊(yùn)含著大量的優(yōu)良遺傳基因，都將成為遺傳育種專家培育農(nóng)作物新品種的物質(zhì)材料。

1 作物種質(zhì)資源的作用

美國(guó)大豆1954年遭受孢囊線蟲病侵害，最終使其起死回生的救命稻草竟是北京小黑豆這一寶貴資源?？茖W(xué)家從3000多份資源中找出小黑豆，并利用其抗病基因培育出優(yōu)良品種，使美國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇，而北京小黑豆這一資源已在美國(guó)保存了近半個(gè)世紀(jì)。

我國(guó)主持的“為非洲和亞洲資源貧瘠地區(qū)培育綠色超級(jí)稻”項(xiàng)目，是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，利用水稻豐富的種質(zhì)資源，匯聚優(yōu)良的水稻基因培育高產(chǎn)抗逆品種。這一科研成果經(jīng)2013年菲律賓超級(jí)臺(tái)風(fēng)檢驗(yàn)顯示，該水稻品種長(zhǎng)勢(shì)良好，而其它當(dāng)?shù)仄贩N幾乎絕收。

作物優(yōu)良的遺傳基因豐富多樣，有已知的也有未知等待開發(fā)的，如果對(duì)其進(jìn)行匯聚或重組或疊加充分利用，很可能對(duì)作物的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等性狀產(chǎn)生質(zhì)的跨越，因此保護(hù)好作物的生物多樣性，就是保存未來(lái)作物育種的遺傳基因，可以形象地說(shuō)：種質(zhì)資源就是未來(lái)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展的“芯片”。

2 我國(guó)作物種質(zhì)資源面臨快速滅絕的危險(xiǎn)

對(duì)我國(guó)作物種質(zhì)資源普查結(jié)果顯示，由1956年的11590個(gè)下降至2014年的3271個(gè)，滅絕率為71.8%。在水稻大省湖南抽查，地方品種由1956年的1366個(gè)，下降至2014年的80個(gè)，滅絕率為驚人的94%，表明我國(guó)作物種質(zhì)資源呈快速滅絕趨勢(shì)。據(jù)初步了解，其它主要作物地方品種的情況也與此基本類似。更令人惋惜的是，野生稻雄性不育株對(duì)著名的雜交水稻起決定性作用，但在其最初發(fā)現(xiàn)地海南崖縣，野生稻雄性不育株這一寶貴種質(zhì)資源已于1991年完全絕跡。

3 種質(zhì)資源快速滅絕的原因

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)追求高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，過(guò)度依賴單一的優(yōu)良品種和栽培技術(shù)，客觀上導(dǎo)致生物多樣性受到嚴(yán)重抑制，最終使種質(zhì)資源面臨滅絕，基因資源快速消失，這無(wú)疑將對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展造成無(wú)法估量的損失。

隨著農(nóng)作物新品種的大面積推廣，古老品種和地方品種被迫壓縮甚至淘汰，許多寶貴的種質(zhì)資源快速滅絕。據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院介紹，我國(guó)生物物種正以1個(gè)·d-1的速度趨于滅絕，農(nóng)作物品種每年遞減高達(dá)15%，而消失的基因資源則永遠(yuǎn)無(wú)法恢復(fù)。

由于大規(guī)模開墾荒地、過(guò)度放牧、農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染，導(dǎo)致自然生態(tài)環(huán)境惡化，最終使作物種質(zhì)資源受到威脅乃至滅絕。

由于我國(guó)工業(yè)迅猛發(fā)展及城市化生活環(huán)境不斷擴(kuò)大，使作物生長(zhǎng)的適宜生態(tài)區(qū)域減少。

4 我國(guó)保護(hù)生物多樣性采取的措施

4.1 全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源普查

我國(guó)于2015年啟動(dòng)了“第三次全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動(dòng)”，西北農(nóng)林科技大學(xué)有幸參加。此次普查明確提出要在全國(guó)范圍內(nèi)確定一批種質(zhì)資源保護(hù)利用研究機(jī)構(gòu)，旨在建立一個(gè)由上到下、全領(lǐng)域覆蓋的作物種質(zhì)資源保護(hù)研究利用體系，為我國(guó)作物種質(zhì)資源的深度開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

4.2 建立國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)和國(guó)家作物種質(zhì)復(fù)份庫(kù)

作物種質(zhì)庫(kù)是利用多種儀器和設(shè)備控制溫度濕度等貯藏環(huán)境，在保證遺傳特性和發(fā)芽率的基礎(chǔ)上長(zhǎng)期貯存作物種子的倉(cāng)庫(kù)，又稱基因庫(kù)或基因銀行。20世紀(jì)90年代，我國(guó)分別在北京和青海建立了國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)和國(guó)家作物種質(zhì)復(fù)份庫(kù)(見圖1、圖2)，將為作物品種改良和生物遺傳研究提供極大幫助，更重要的是，如遇自然災(zāi)害或大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)，以備不時(shí)之需。

圖1 位于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)

圖2 工作人員正在整理收集各種作物種質(zhì)資源

4.3 建立種質(zhì)資源保護(hù)配套機(jī)構(gòu)

到2018年，我國(guó)已建成全球唯一完整的種質(zhì)資源保護(hù)配套機(jī)構(gòu)，作物種質(zhì)長(zhǎng)期庫(kù)1座、作物種質(zhì)長(zhǎng)期復(fù)份庫(kù)1座、作物種質(zhì)中期庫(kù)10座以及多個(gè)作物種質(zhì)圃，種質(zhì)資源保存總量突破50萬(wàn)份，有效地豐富了種質(zhì)資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備(見表1)。

4.4 增強(qiáng)種質(zhì)資源保護(hù)意識(shí)

種質(zhì)資源保護(hù)只依靠國(guó)家和科研機(jī)構(gòu)是不夠的，因?yàn)槲覈?guó)現(xiàn)今還有許多未被收集，甚至未被發(fā)現(xiàn)的種質(zhì)資源散布于農(nóng)家和自然界，因此必須增強(qiáng)保護(hù)意識(shí)、擴(kuò)大保護(hù)范圍、加大保護(hù)力度，才能有力促進(jìn)生物多樣性保護(hù)工作的全面穩(wěn)步發(fā)展。

表1 作物種質(zhì)庫(kù)的技術(shù)指標(biāo)

5 國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)及其保護(hù)配套機(jī)構(gòu)的職能和任務(wù)

國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)及其保護(hù)配套機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)全國(guó)作物種質(zhì)資源的長(zhǎng)期保存，以及主要糧食作物種質(zhì)資源的中期保存與分發(fā)。

研究作物種質(zhì)資源的低溫保存技術(shù)，確保種質(zhì)資源的低溫安全，以及保存預(yù)警和監(jiān)測(cè)更新等工作。

研究無(wú)性繁殖作物、頑拗型種子作物等特殊種質(zhì)的中長(zhǎng)期離體保存技術(shù)，探索和發(fā)展種質(zhì)資源保存的新方法與新技術(shù)。

發(fā)揮基因銀行的巨大作用，為基因測(cè)序提供幫助，促進(jìn)分子育種工作快速推進(jìn)。分子育種與現(xiàn)在的常規(guī)育種相比是顛覆性發(fā)展，作為嘗試性研究，我國(guó)已對(duì)3000多份水稻種質(zhì)資源進(jìn)行了基因測(cè)序，并建立了分子育種平臺(tái)。

深入研究種質(zhì)庫(kù)運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，向國(guó)家專業(yè)管理部門提出合理化建議，有力促進(jìn)全國(guó)作物種質(zhì)庫(kù)圃，運(yùn)行管理技術(shù)水平整體提高。

6 我國(guó)保護(hù)生物多樣性還存在的困難和問(wèn)題

雖然我國(guó)種質(zhì)資源保存總量已突破50萬(wàn)份，但外界仍然還有許多未被發(fā)現(xiàn)和收集的資源正在遭受各種威脅，因此普查和收集工作必須加快腳步。

目前我國(guó)種質(zhì)庫(kù)圃的管理技術(shù)依然匱乏，專業(yè)人員隊(duì)伍和支持經(jīng)費(fèi)不足，嚴(yán)重影響作物種質(zhì)庫(kù)圃的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

保護(hù)的目的是利用，我國(guó)雖然已經(jīng)收集保存了50萬(wàn)份作物種質(zhì)資源，但利用率大約只有50%，如何高效利用還有待深入研究。

7 結(jié)語(yǔ)

人類與自然界的矛盾，是人類生存需求的不斷增加和自然界資源有限性的矛盾，緩解這個(gè)矛盾的主要途徑是發(fā)掘、利用和保護(hù)自然界的種質(zhì)資源。第一次農(nóng)業(yè)綠色革命的實(shí)質(zhì)，就是發(fā)掘并利用水稻和小麥的矮稈基因選育出高產(chǎn)品種，最終提高了世界糧食的產(chǎn)量。當(dāng)前，因氣候變暖、環(huán)境污染、自然災(zāi)害以及過(guò)度開發(fā)等因素，導(dǎo)致人類賴以生存的糧食能源等多種危機(jī)，仍然要依賴于種質(zhì)資源的發(fā)掘、利用和保護(hù)。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部副部長(zhǎng)余欣榮指出：“作物種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)原始創(chuàng)新的物質(zhì)基礎(chǔ)，是保障國(guó)家糧食安全的戰(zhàn)略資源?！鄙锒鄻有詻Q定著人們的生存和生活水準(zhǔn)，因此大家要攜起手來(lái)，保存好作物的種質(zhì)資源，保護(hù)好生物多樣性。