我國農作物種質資源儲備現狀與分析

蔡東明 陳耀鋒 王長發 李繼鋼 韓德俊

(西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100)

引言

種質資源是指選育新品種的基礎材料，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制的各種植物的遺傳材料。形態包括根、莖、葉、花、果實等有生命的物質材料。豐富的種質資源是大自然賜予人類最好的饋贈，我國適宜的生存環境促使多種作物在此起源并生長，土地肥沃氣候適宜，為其進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中蘊含著大量的優良遺傳基因，都將成為遺傳育種專家培育農作物新品種的物質材料。

1 作物種質資源的作用

美國大豆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。科學家從3000多份資源中找出小黑豆，并利用其抗病基因培育出優良品種，使美國大豆產業復蘇，而北京小黑豆這一資源已在美國保存了近半個世紀。

我國主持的“為非洲和亞洲資源貧瘠地區培育綠色超級稻”項目，是中國農業科學院作物科學研究所，利用水稻豐富的種質資源，匯聚優良的水稻基因培育高產抗逆品種。這一科研成果經2013年菲律賓超級臺風檢驗顯示，該水稻品種長勢良好，而其它當地品種幾乎絕收。

作物優良的遺傳基因豐富多樣，有已知的也有未知等待開發的，如果對其進行匯聚或重組或疊加充分利用，很可能對作物的產量、品質、抗性等性狀產生質的跨越，因此保護好作物的生物多樣性，就是保存未來作物育種的遺傳基因，可以形象地說：種質資源就是未來農業創新和發展的“芯片”。

2 我國作物種質資源面臨快速滅絕的危險

對我國作物種質資源普查結果顯示，由1956年的11590個下降至2014年的3271個，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，下降至2014年的80個，滅絕率為驚人的94%，表明我國作物種質資源呈快速滅絕趨勢。據初步了解，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著名的雜交水稻起決定性作用，但在其最初發現地海南崖縣，野生稻雄性不育株這一寶貴種質資源已于1991年完全絕跡。

3 種質資源快速滅絕的原因

農業生產追求高產優質，過度依賴單一的優良品種和栽培技術，客觀上導致生物多樣性受到嚴重抑制，最終使種質資源面臨滅絕，基因資源快速消失，這無疑將對農業發展造成無法估量的損失。

隨著農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，許多寶貴的種質資源快速滅絕。據中國農業科學院介紹，我國生物物種正以1個·d-1的速度趨于滅絕，農作物品種每年遞減高達15%，而消失的基因資源則永遠無法恢復。

由于大規模開墾荒地、過度放牧、農藥殘留和環境污染，導致自然生態環境惡化，最終使作物種質資源受到威脅乃至滅絕。

由于我國工業迅猛發展及城市化生活環境不斷擴大，使作物生長的適宜生態區域減少。

4 我國保護生物多樣性采取的措施

4.1 全國農作物種質資源普查

我國于2015年啟動了“第三次全國農作物種質資源普查與收集行動”，西北農林科技大學有幸參加。此次普查明確提出要在全國范圍內確定一批種質資源保護利用研究機構，旨在建立一個由上到下、全領域覆蓋的作物種質資源保護研究利用體系，為我國作物種質資源的深度開發利用奠定基礎。

4.2 建立國家作物種質庫和國家作物種質復份庫

作物種質庫是利用多種儀器和設備控制溫度濕度等貯藏環境，在保證遺傳特性和發芽率的基礎上長期貯存作物種子的倉庫，又稱基因庫或基因銀行。20世紀90年代，我國分別在北京和青海建立了國家作物種質庫和國家作物種質復份庫(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，如遇自然災害或大規模戰爭，以備不時之需。

圖1 位于中國農業科學院的國家作物種質庫

圖2 工作人員正在整理收集各種作物種質資源

4.3 建立種質資源保護配套機構

到2018年，我國已建成全球唯一完整的種質資源保護配套機構，作物種質長期庫1座、作物種質長期復份庫1座、作物種質中期庫10座以及多個作物種質圃，種質資源保存總量突破50萬份，有效地豐富了種質資源的戰略儲備(見表1)。

4.4 增強種質資源保護意識

種質資源保護只依靠國家和科研機構是不夠的，因為我國現今還有許多未被收集，甚至未被發現的種質資源散布于農家和自然界，因此必須增強保護意識、擴大保護范圍、加大保護力度，才能有力促進生物多樣性保護工作的全面穩步發展。

表1 作物種質庫的技術指標

5 國家作物種質庫及其保護配套機構的職能和任務

國家作物種質庫及其保護配套機構負責全國作物種質資源的長期保存，以及主要糧食作物種質資源的中期保存與分發。

研究作物種質資源的低溫保存技術，確保種質資源的低溫安全，以及保存預警和監測更新等工作。

研究無性繁殖作物、頑拗型種子作物等特殊種質的中長期離體保存技術，探索和發展種質資源保存的新方法與新技術。

發揮基因銀行的巨大作用，為基因測序提供幫助，促進分子育種工作快速推進。分子育種與現在的常規育種相比是顛覆性發展，作為嘗試性研究，我國已對3000多份水稻種質資源進行了基因測序，并建立了分子育種平臺。

深入研究種質庫運行技術標準，向國家專業管理部門提出合理化建議，有力促進全國作物種質庫圃，運行管理技術水平整體提高。

6 我國保護生物多樣性還存在的困難和問題

雖然我國種質資源保存總量已突破50萬份，但外界仍然還有許多未被發現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。

目前我國種質庫圃的管理技術依然匱乏，專業人員隊伍和支持經費不足，嚴重影響作物種質庫圃的正常運轉。

保護的目的是利用，我國雖然已經收集保存了50萬份作物種質資源，但利用率大約只有50%，如何高效利用還有待深入研究。

7 結語

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，緩解這個矛盾的主要途徑是發掘、利用和保護自然界的種質資源。第一次農業綠色革命的實質，就是發掘并利用水稻和小麥的矮稈基因選育出高產品種，最終提高了世界糧食的產量。當前，因氣候變暖、環境污染、自然災害以及過度開發等因素，導致人類賴以生存的糧食能源等多種危機，仍然要依賴于種質資源的發掘、利用和保護。農業農村部副部長余欣榮指出：“作物種質資源是農業原始創新的物質基礎，是保障國家糧食安全的戰略資源。”生物多樣性決定著人們的生存和生活水準，因此大家要攜起手來，保存好作物的種質資源，保護好生物多樣性。