中國西南野生生物種質資源庫

李德銖 楊湘云 王雨華 蔡杰

（中國科學院昆明植物研究所 昆明650204）

中國西南野生生物種質資源庫

李德銖 楊湘云 王雨華 蔡杰

（中國科學院昆明植物研究所 昆明650204）

中國，西南野生生物種質資源庫

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心的話題，聯合國教科文組織 （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查、收集、保護、保藏、研究和利用；由于生物多樣性對環境、經濟和社會持續發展中的重要性和意義，聯合國更將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展的重要物質基礎。隨著世界人口的不斷增長，化石資源的短缺和生態環境的惡化，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發展之間的矛盾，是21世紀全球面臨的最重要挑戰之一。以生物資源為基礎的現代生物技術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，并且在這一研究領域展開了激烈的競爭。發達國家和部分發展中國家正通過建立種質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作物種質資源保存體系。據聯合國糧農組織(FAO)的報告，目前全世界有近1 300座種質庫，保存著各類農作物種質資源共計610多萬份 （含復份），其中種子約占90%，收集保存農作物種質資源最多的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。

農作物種質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動物的近緣種中包含了大量特殊、優質的基因，例如抗寒、抗旱和抗病等抗逆基因，以及速生、早熟和優質高產等優異基因。這些豐富的基因遺傳資源將極大地促進農作物新品種的選育，并進一步支撐經濟的快速、持續發展，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，既是國家綜合實力的體現，也將決定一個國家社會進步和經濟發展的成敗。

中國是世界上生物資源最豐富的國家之一。據統計，中國擁有高等植物34 000多種，其中一半以上僅分布于中國。中國的動物種數也非常豐富，脊椎動物有6 347種，約占世界總數的14%，其中鳥類有1 244種，是世界上鳥類種數最多的國家之一。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，許多發達國家通過正當或不正當的手段對我國的種質資源進行了收集。美國國家種質資源庫已收集了中國約500余種共13 836份的植物種質資源；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資源的系統收集、妥善保存，后果將不堪設想。建立起中國自己的野生生物種質資源庫，使豐富的生物種質資源得到長期有效的保存和可持續利用已刻不容緩。建設“中國西南野生生物種質資源庫”，是我國政府履行《生物多樣性公約》、實施可持續發展戰略的重要內容，將對中國參與全球生物技術產業競爭產生積極而深遠的影響。

1 發展歷程

1999年8月8日，著名植物學家、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、省政府主要領導：“請你們在中央有關部門幫助下進行可行性研究，結果報國務院”，并強調，“我認為設想很好，應予支持”。

根據朱總理的指示，云南省委、省人民政府和中科院分別責成云南省有關部門和中科院駐滇有關單位，抽調有關專業人員組成“野生生物種質資源庫”前期工作組，開展項目的前期工作。國家計委、科技部、財政部、農業部、國家林業局、國家環保局等有關部委（局）也對野生生物種質資源庫建設項目十分關心，給予了積極支持，并提出了許多有益的建議。經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、中科院向國家發展計劃委員會上報了“云南省人民政府、中國科學院關于上報‘國家重大科學工程——中國云南野生生物種質資源庫’項目建議書的報告”。同年3月，向國家科技部上報了“關于報送《中國云南野生生物種質資源庫》建設中種質收集、整理、入庫及相關研究和日常運轉項目建議書的報告”。2002年11月，國家發改委批準了“中國西南野生生物種質資源庫建設項目建議書”，同意在昆明建設中國西南野生生物種質資源庫（以下簡稱“種質資源庫”）。

2004年3月，國家發改委正式批復了該項目，確將種質資源庫列入國家重大科學工程計劃，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，云南大學和中科院昆明動物所參與建設。總投資1.48億元人民幣，建設期5年。

2005年3月，種質資源庫項目正式開工建設，根據“邊建設、邊運行”的原則，于2005年10月即開始了全國范圍內的野生生物種質資源收集、整理、評價、保存工作。2007年2月，種質資源庫項目主體工程竣工，相關科研設備的安裝、調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資源的收集、保存中心在我國建成。

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

2009年11月，種質資源庫項目通過了國家發改委的竣工驗收。經過近5年的建設，種質資源庫已全面完成了國家發改委批復的建設目標和物種收集指標。驗收委員會認為，種質資源庫“已按計劃高質量地完成了各項建設任務，建成了具有重要國際影響的野生生物種質資源保藏設施，保藏能力達到國際領先水平、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，是我國戰略性生物資源保存的重大飛躍，為我國經濟社會可持續發展提供了生物資源戰略儲備”。

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（上海安亭科學儀器廠）；BP211D型電子分析天平[賽多利斯科學儀器（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型循環水式多用真空泵（鄭州長城科工貿有限公司）。

2 總體目標與研究進展

種質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資源保護設施和科學體系，使我國的生物戰略資源安全得到可靠的保障，為我國生物技術產業的發展和生命科學的研究源源不斷地提供所需的種質資源材料及相關信息和人才，促進我國生物技術產業和社會經濟的可持續發展，為我國切實履行國際公約、實現生物多樣性的有效保護和實施可持續發展戰略奠定物質基礎。

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資源，為我國野生生物種質資源的保護、研究和開發利用提供材料。近期應重點收集稀有瀕危種、特有種、有重要經濟價值及科學價值的物種。建立保存野生生物種質資源的科學研究和技術支撐體系。同時成立“植物種質資源與基因組學研究中心”，主要學術方向是種子生物學、植物基因組學和保護生物學。種質資源庫包括種子庫、植物離體種質庫、DNA庫、微生物種子庫、動物種質庫、信息中心和植物種質資源圃。這5個保存庫的收集保存規模，擬在第一個5年內達到6 450種66 500份（株），15年內達到19 000種190 000份（株）的野生生物種質資源，其中包括重復保存的種類、復份、菌株和細胞株或細胞系。種質資源圃中將要收集保存的種質資源數量，在第一個5年內達到400種9 000份，15年內達到 1 000種 20 000份（包括重復保存部分）。

目前，種質資源庫建設已在以下幾方面取得進展：

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

（2）通過初步清理，至2009年底，種質資源庫內達到規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）；動物種質資源354種13 805份。已開展了350份1 241個植物的種子萌發實驗，萌發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）項目組設計了方便實用的野外采集工具，完成了數據規范化整理和數據提交工具程序的開發；對整理和采集的重要野生植物種質材料進行了信息化處理并建立了種質資源采集數據庫，共計種質資源采集信息22 365條，種子31 985份，DNA材料11 808份，標本78 384份，圖片78 142張；完成了基于網站（http://www.genobank.org）共享服務信息系統的開發和發布，實現了分級管理和共享；完成了31 000余種中國高等植物基礎數據庫的整理整合，并嵌入共享服務平臺；同時完成了433科3 000屬16 000多種、總記錄數近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）種質資源庫通過有效的組織，在全國范圍內建立了種質資源收集保存網絡，輻射我國西南、西北、華中、華北，以及華南和華東地區部分省（市、區），包括58所大學和研究所共627人的團隊，并與全國13個自然保護區建立了良好合作關系，先后開展了450余人次的培訓，培養了一批從事種質資源的采集、管理保存和研究的專業人員。

（6）成立了科技委員會、用戶委員會和國際咨詢委員會，加強了對項目科學目標建設的領導、咨詢和監督。在深入研究和編制種質資源共享機制和措施標準的前提下，建立共享種質資源信息達37 124份，圖片43 821份，頁面訪問量超過400萬人次。向10個單位分發種質資源實物材料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，包括：國家科技基礎條件平臺建設項目“重要野生植物種質資源收集保存的標準化及共享試點”、國家科技基礎性工作專項重點項目——青藏高原特殊生境下野生植物種質資源的調查與保存、國家重點基礎研究發展計劃（“973項目）以及中科院大科學裝置開放研究項目——依托種質資源庫的植物DNA條形碼研究等。這些項目的開展，進一步促進了我國戰略性生物資源的收集和保存以及與之相關的科學研究活動。同時，在支撐云南生物產業發展方面，以野生花卉種質資源支撐參股企業成功上市，以茶花種質資源圃幫助企業成功認證國家高新技術企業，以丫蕊花種質資源參與國家新藥創制，以微生物種質資源支撐生物產業發展等，有力地促進了我國生物產業的發展。

2003年，著名學術期刊Nature對種質資源庫的建設做了專文報道。2009年，李德銖等應邀在植物科學領域頂尖刊物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、科學問題、行動計劃和保護策略進行了評述。國際著名科學家 Peter Raven、Peter Crane、Paul Smith、Stephen Blackmore等教授也分別對種質資源庫的建設成果給予了高度評價。

2006年以來，習近平、朱镕基、路甬祥、萬鋼等領導同志親臨種質資源庫建設現場視察，對種質資源庫的建設成果給予了充分的肯定。

3 發展與展望

3.1 人才隊伍建設

人才是重大科學工程建設的重要組成部分，在種質資源庫方面表現得更為明顯。首先，對于植物種質庫來說，全世界從事相關研究和支撐工作的人員非常有限。1999年起建設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量和專業背景提出了更高要求。其次，野生種質資源的保存是貫穿了從采集、處理、保存、萌發等一系列的過程，這個過程并非一個專業或領域即能完成，其必然涉及到宏觀生物學一整套的體系，這對專業的完整性也提出了更高的要求。最后，野生種質資源庫所涉及到的3個核心學科（分類學、種子生物學、基因組學）目前的人才均比較匱乏——分類學在新興學科的大潮中逐漸衰弱，種子生物學沒有引起足夠的重視，基因組學剛剛興起而有待進一步完善。

在野生生物種質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相比，人才隊伍仍顯不足。同時，由于分類學科的衰退，物種的鑒定能力明顯落后，遠遠不能滿足種質資源庫的建設進度。在種質資源保存方面，目前只有在英國培訓的6位專業人員，且分別處在不同的崗位，而在動物和微生物方面，只有1—2名具有保存專業背景的，保存隊伍后繼乏人。種質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，但由于專業或領域等方面的限制，仍不能滿足需求。

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

3.2 部門間的協調配合

種質資源庫是國家生態文明建設、生物多樣性保護和可持續發展的大事。隨著經濟的快速發展，國家實力進一步增強，國家在科技方面的投入不斷增加，但更應力行節約、提高效率。

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

3.3 資源的實物共享

隨著種質資源庫相關建設內容的不斷完成，資源實物共享成為目前備受關注的問題。從公益保護的角度來說，這些保存的種質資源不僅應實現信息完全共享，同時也應實現實物完全共享。但從國家戰略資源的角度來說，戰略資源不僅不能實現共享，甚至其數據信息也應在一定范圍內保密，特別是對于國際社會。然而，究竟哪些是戰略資源？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中所需要解決的重要問題。依據《野生植物種質資源共享機制和管理規范》，項目組希望通過更加深入的調查和政策研究，提出更加完善的運行機制和措施。同時，也希望更多各領域專家參與，以尋求一個讓更多人廣泛認可的共享機制和管理規范。

3.4 下一個10年的挑戰

通過5年的努力，種質資源庫建設目前已超額完成了預定的目標，但從長遠目標來看，擬于15年內完成的19 000種190 000份野生種質資源的采集、整理和保存，仍是一項艱巨的任務，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，即由過去強調份數向強調種數轉變，未來10年種質資源至少再增10 000種。這將是一個巨大的挑戰。為實現這個目標，不僅需要科學家的不懈努力，更需要國家各部門和社會各界的大力支持。

2010年8月30日