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                    未雨綢繆的中國種子“銀行”

                    2019-03-05 08:32|作者:|來源:中國農業新聞網-農民日報

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                      日前,新國家作物種質庫正式投入建設,種質庫是什么樣的?種質資源現代化保存是怎樣實現的?種質資源保護與利用又有哪些重大意義?請隨記者到中國農科院國家作物種質庫一探究竟——

                      未雨綢繆的中國種子“銀行”

                      本報記者 祖祎祎

                      “新種質庫大概兩年之后就可以建好,可以容納150萬份的種質資源。這標志著我國作物種質資源保護與利用工作進入新階段。”近年來,農業農村部一直將加強種質資源保護作為工作重點。2019年,更是在種質資源的普查收集、保存與利用,信息化管理等方面做出重點工作部署。

                      中國農業科學院作物科學研究所種質資源保護與共享利用科研創新團隊專家辛霞向記者介紹,正在建設的新種質庫是現有種質庫容量的近4倍,總建筑面積超兩萬平方米,是集低溫庫、試管苗庫、超低溫庫和DNA庫等為一體的智能化保存設施。

                      種質資源的戰略意義——贏得全球農業競爭的主動權

                      作物種質資源,又稱作物品種資源、遺傳資源、基因資源。地球上擁有豐富的種質資源,這些資源蘊藏在作物各類品種、品系、類型、野生種中,是改良農作物的基礎基因來源,只要挖掘和利用其中的一小部分,就足以為作物育種開辟廣闊天地,而小小的種子就是承載豐富基因資源的載體。迄今為止,全世界已經建成各類種質庫1700余座,收藏種質資源740多萬份。

                      然而,隨著我國城鎮化發展,沙漠化、水土污染等氣候變化,種質資源正面臨著地方品種加速喪失等問題,把“野生種”從瀕臨滅絕的境況中搶救出來,將珍稀種質放入“避難所”中保護起來,已成為種質資源保護工作的首要任務,因為某種基因一旦從地球上滅絕,就難以再創造出來。

                      保護好“野生種”對農業的發展到底有什么作用呢?上世紀60~80年代,國際上利用雜交育種技術將水稻和小麥種質資源中的矮稈基因導入到其他品種中,抗病性、抗倒伏能力以及產量均有所提升,在這場“綠色革命”的浪潮中,矮稈基因的種質資源功不可沒。

                      在國外,美國孟山都公司在中國申請大豆高產基因專利保護,但其材料卻是來自中國的野生大豆。這場大豆基因的爭奪戰告訴我們,當今全球市場,誰占有了種質資源,就具備了國際競爭的主動權。

                      在國內,我國著名雜交水稻專家、中國工程院院士袁隆平,之所以能在雜交水稻領域取得巨大成就,關鍵是其發現并應用了野生稻雄性不育系。

                      2012年,我國育種學家對種質庫中1000多個栽培稻和野生稻的資源進行遺傳分析,得出粳稻起源于我國的結論,破解了水稻起源的世界級謎題。

                      種質資源不光為我國科研育種工作提供了重要支撐,還通過農業生產帶來了巨大的經濟和社會效益。

                      國家果梅楊梅資源圃通過對收集的100多份資源鑒定,篩選出雌蕊不敗育的特異資源,有效解決了果梅產量和質量的瓶頸問題,安徽蕪湖的溜溜果園集團公司以該品種為原料,生產精加工品“溜溜梅”,2017年營銷額達20億。

                      國家麻類中期庫篩選出黃麻環境型專用種質,與長沙錦農、索尼凱美高電子合作,初步開展重金屬污水吸附劑的研發,公司原料增收6000元每噸,為治理南方重金屬污染土地開辟了綠色新途徑。

                      因此,種質資源的收集、保存和利用,對于國家的科研事業和產業發展來說,具有深遠的戰略意義。種質資源不光關系著我國農業的可持續發展和糧食安全,在經濟全球化的當下,更是贏得生物經濟時代主動權的重要保障。

                      名副其實的種質資源大國——總量已超50萬份

                      20世紀上半葉,一些從事農業科學的先輩們就已經意識到種質資源的重要性,開始有意識自發地收集一些作物種質資源,但受困于外部條件,很難有計劃有系統地進行收集與保護。

                      1956年起,金善寶、董玉琛、劉旭三名院士分別牽頭在全國范圍內進行三次全國性普查與收集行動。截至2001年底,國家種質庫貯存的種質數量已達到33萬余份。

                      1986年,種質資源庫在中國農業科學院建成,可容納40萬份種質。透過厚重的大門,記者看到一層層架子上整齊擺放的密封鐵盒,中國農業科學院種質資源保護與共享利用科研創新團隊科研人員張金梅向記者介紹道:“現在,取種還需要人工操作,新建的種質庫將實現全程智能化操作,種子可實現全自動化出庫,我們既無需進入冷庫中‘受凍’,也可以避免人員進出影響種質的貯存環境。”

                      為了方便作物種質資源的集中管理與分發利用,中國農科院相關專業院所還專門建立了水稻中期庫、油料作物中期庫、棉花中期庫等10個國家級中期庫。此外,我國大多數省、自治區也創建了不同規模的中期庫,用于保存地方的作物種質資源。

                      長期庫和中期分工明確,其中長期庫一般只作長期保存,保存種子作為“種源”擴繁給中期庫使用,而中期庫則可直接面向用戶,是可以現取現用的“活動庫”。和長期庫相比,中期庫貯存條件相對寬松,種子數量也更加充足,避免出現某些“搶手”的種質供不應求的情況。

                      為了防止自然災害和意外情況的發生,上世紀90年代,我國在青海西寧建立了國家作物種質資源復份庫,用于“備份”國家種質庫保存的全部種質。

                      “經過一代又一代種質資源學者的艱辛探索,直至今天,我國種質庫中保存的種質資源物種近2200個,總量已超50萬份,僅次于美國。”辛霞說,至今我國已建成種質資源長期庫1座,復份庫1座,中期庫10座,種質圃43個,原生境保護點199個,我國無疑已成為了名副其實的種質資源大國。

                      萬里挑一的種子——可保存 50年以上

                      種質庫的基礎性工作還是種子的安全保存。“在七十年代初期,一些簡易的保存方法通常只能保存兩到三年,甚至更短時間,導致很多資源白白流失。種子的保存條件是關鍵。”據辛霞介紹,為了實現作物種質資源長期保存,1986年建成的種質庫建設了現代化的控溫控濕保存設施。

                      從種子的收獲、運輸到種子的接收和檢驗,再到種子的清理、脫水和計數,都要經過復雜的流程,最終,萬里挑一的種子便會被裝入雙層鋁箔袋或內嵌有密封條的鐵盒中,貼上帶有獨一無二的“身份證號碼”的標簽,進入自己“冬眠”的去處——零下18度、濕度30%左右的冷庫中。辛霞向記者介紹,“含水量為5~8%的種子,在嚴格的貯存條件下,其壽命可延長到50年以上。”

                      “我們還會定期為庫里的種子進行‘體檢’。”辛霞介紹了一項最新研發的檢測技術——可以感知種子氣味的電子傳感器,“通過靈敏的探頭,傳感器可以分辨種子由‘生’到‘死’的氣味變化,這項技術的發明實現了種子的無損檢測,既減少了無謂的種子消耗量,又節省了人力。”

                      除此之外,每份入庫的種子還要針對生物學性狀、農藝性狀、品質特性進行評價和鑒定。辛霞說,“只有弄清楚每份種質的特性,才能精準對接‘用戶’對種質的需求。讓千辛萬苦得來的珍稀資源得到更加科學高效的利用。”

                      記者發現,除了低溫冷庫,在走廊的一側還有兩個組織培養間。“很多作物是通過分株、分芽的無性方式來繁殖的。目前試管苗保存了國內考察和國外引進的珍稀特異資源近500份。”據張金梅介紹,香蕉、菊芋、甘薯、馬鈴薯等一些作物都可以通過組織培養或種質圃保存,如果培養瓶中的幼苗受到微生物的污染或是種質圃材料受到自然災害等威脅,超低溫保存,也就是零下196度液氮中保存組織可以作為“替補”,有備無患。國家庫已利用超低溫保存技術搶救性保存了新疆野蘋果等一批寶貴的資源,填補了我國無性繁殖作物種質資源離體長期保存的空白。

                      種子存好還要用好。如何才能查詢和索取需要的種子?“科研工作者可以通過平臺,根據需求選擇自己需要的種質。凡是符合規定的,我們會在評估庫存種子數量和活力之后,無償分發。”辛霞指的平臺,是中國作物種質信息網。據悉,每年平臺信息共享服務超過30萬人次。

                      “為了更直觀、更主動地體現種質資源的特異性,我們進行了特異種質資源田間展示的嘗試。”為了提高優異種質資源利用效率,及時了解育種家的新需求,自2005年以來,作物科學研究所在各地農業示范區舉辦了多場現場展示會,邀請育種家、科研人員到田間地頭實地考察,根據育種研究需要,現場遞交需要的種質清單。

                      據不完全統計,我國育成的新品種中,80%以上所用的親本直接或間接具有種質庫的遺傳背景。2018年,種質庫分發的種子數量超過8萬份,這個數字正在逐年上升。“雖然我國種質資源占有量僅次于美國,但其中有80%是我國自己的資源,而美國只有28%是本土資源,一方面說明我國在本土資源多樣性上具有相當的優勢,但從另一方面來說,就是我們對別國資源的占有率相對較低。”辛霞告訴記者,希望通過促進國際合作,加強我國對國外種質資源的引進,豐富中國種子“銀行”的戰略儲備,在種業乃至農業的國際競爭中,保持在世界前列。

                     

                    責任編輯:朱瑞
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