我国农作物种质资源储备现状与分析

蔡东明 陈耀锋 王长发 李继钢 韩德俊

(西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100)

引言

种质资源是指选育新品种的基础材料，包括各种植物栽培种、野生种的繁殖材料以及利用这些繁殖材料人工创制的各种植物的遗传材料。形态包括根、茎、叶、花、果实等有生命的物质材料。丰富的种质资源是大自然赐予人类最好的馈赠，我国适宜的生存环境促使多种作物在此起源并生长，土地肥沃气候适宜，为其进化和变异提供了良好的温床，种类纷繁品种多样的各式作物在此代代相传。而多种多样的作物种质中蕴含着大量的优良遗传基因，都将成为遗传育种专家培育农作物新品种的物质材料。

1 作物种质资源的作用

美国大豆1954年遭受孢囊线虫病侵害，最终使其起死回生的救命稻草竟是北京小黑豆这一宝贵资源。科学家从3000多份资源中找出小黑豆，并利用其抗病基因培育出优良品种，使美国大豆产业复苏，而北京小黑豆这一资源已在美国保存了近半个世纪。

我国主持的“为非洲和亚洲资源贫瘠地区培育绿色超级稻”项目，是中国农业科学院作物科学研究所，利用水稻丰富的种质资源，汇聚优良的水稻基因培育高产抗逆品种。这一科研成果经2013年菲律宾超级台风检验显示，该水稻品种长势良好，而其它当地品种几乎绝收。

作物优良的遗传基因丰富多样，有已知的也有未知等待开发的，如果对其进行汇聚或重组或叠加充分利用，很可能对作物的产量、品质、抗性等性状产生质的跨越，因此保护好作物的生物多样性，就是保存未来作物育种的遗传基因，可以形象地说：种质资源就是未来农业创新和发展的“芯片”。

2 我国作物种质资源面临快速灭绝的危险

对我国作物种质资源普查结果显示，由1956年的11590个下降至2014年的3271个，灭绝率为71.8%。在水稻大省湖南抽查，地方品种由1956年的1366个，下降至2014年的80个，灭绝率为惊人的94%，表明我国作物种质资源呈快速灭绝趋势。据初步了解，其它主要作物地方品种的情况也与此基本类似。更令人惋惜的是，野生稻雄性不育株对著名的杂交水稻起决定性作用，但在其最初发现地海南崖县，野生稻雄性不育株这一宝贵种质资源已于1991年完全绝迹。

3 种质资源快速灭绝的原因

农业生产追求高产优质，过度依赖单一的优良品种和栽培技术，客观上导致生物多样性受到严重抑制，最终使种质资源面临灭绝，基因资源快速消失，这无疑将对农业发展造成无法估量的损失。

随着农作物新品种的大面积推广，古老品种和地方品种被迫压缩甚至淘汰，许多宝贵的种质资源快速灭绝。据中国农业科学院介绍，我国生物物种正以1个·d-1的速度趋于灭绝，农作物品种每年递减高达15%，而消失的基因资源则永远无法恢复。

由于大规模开垦荒地、过度放牧、农药残留和环境污染，导致自然生态环境恶化，最终使作物种质资源受到威胁乃至灭绝。

由于我国工业迅猛发展及城市化生活环境不断扩大，使作物生长的适宜生态区域减少。

4 我国保护生物多样性采取的措施

4.1 全国农作物种质资源普查

我国于2015年启动了“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”，西北农林科技大学有幸参加。此次普查明确提出要在全国范围内确定一批种质资源保护利用研究机构，旨在建立一个由上到下、全领域覆盖的作物种质资源保护研究利用体系，为我国作物种质资源的深度开发利用奠定基础。

4.2 建立国家作物种质库和国家作物种质复份库

作物种质库是利用多种仪器和设备控制温度湿度等贮藏环境，在保证遗传特性和发芽率的基础上长期贮存作物种子的仓库，又称基因库或基因银行。20世纪90年代，我国分别在北京和青海建立了国家作物种质库和国家作物种质复份库(见图1、图2)，将为作物品种改良和生物遗传研究提供极大帮助，更重要的是，如遇自然灾害或大规模战争，以备不时之需。

图1 位于中国农业科学院的国家作物种质库

图2 工作人员正在整理收集各种作物种质资源

4.3 建立种质资源保护配套机构

到2018年，我国已建成全球唯一完整的种质资源保护配套机构，作物种质长期库1座、作物种质长期复份库1座、作物种质中期库10座以及多个作物种质圃，种质资源保存总量突破50万份，有效地丰富了种质资源的战略储备(见表1)。

4.4 增强种质资源保护意识

种质资源保护只依靠国家和科研机构是不够的，因为我国现今还有许多未被收集，甚至未被发现的种质资源散布于农家和自然界，因此必须增强保护意识、扩大保护范围、加大保护力度，才能有力促进生物多样性保护工作的全面稳步发展。

表1 作物种质库的技术指标

5 国家作物种质库及其保护配套机构的职能和任务

国家作物种质库及其保护配套机构负责全国作物种质资源的长期保存，以及主要粮食作物种质资源的中期保存与分发。

研究作物种质资源的低温保存技术，确保种质资源的低温安全，以及保存预警和监测更新等工作。

研究无性繁殖作物、顽拗型种子作物等特殊种质的中长期离体保存技术，探索和发展种质资源保存的新方法与新技术。

发挥基因银行的巨大作用，为基因测序提供帮助，促进分子育种工作快速推进。分子育种与现在的常规育种相比是颠覆性发展，作为尝试性研究，我国已对3000多份水稻种质资源进行了基因测序，并建立了分子育种平台。

深入研究种质库运行技术标准，向国家专业管理部门提出合理化建议，有力促进全国作物种质库圃，运行管理技术水平整体提高。

6 我国保护生物多样性还存在的困难和问题

虽然我国种质资源保存总量已突破50万份，但外界仍然还有许多未被发现和收集的资源正在遭受各种威胁，因此普查和收集工作必须加快脚步。

目前我国种质库圃的管理技术依然匮乏，专业人员队伍和支持经费不足，严重影响作物种质库圃的正常运转。

保护的目的是利用，我国虽然已经收集保存了50万份作物种质资源，但利用率大约只有50%，如何高效利用还有待深入研究。

7 结语

人类与自然界的矛盾，是人类生存需求的不断增加和自然界资源有限性的矛盾，缓解这个矛盾的主要途径是发掘、利用和保护自然界的种质资源。第一次农业绿色革命的实质，就是发掘并利用水稻和小麦的矮秆基因选育出高产品种，最终提高了世界粮食的产量。当前，因气候变暖、环境污染、自然灾害以及过度开发等因素，导致人类赖以生存的粮食能源等多种危机，仍然要依赖于种质资源的发掘、利用和保护。农业农村部副部长余欣荣指出：“作物种质资源是农业原始创新的物质基础，是保障国家粮食安全的战略资源。”生物多样性决定着人们的生存和生活水准，因此大家要携起手来，保存好作物的种质资源，保护好生物多样性。