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我國農作物種質資源保護利用現狀與展望
時間:2022-09-22 01:07:59 來源:農村工作通訊 作者:郭剛剛 字號:【

  編者按:一年多來,種業振興以磅礴之勢展開,社會各界對種業發展飽含期冀。本刊特邀權威專家學者,聚焦優勢重點領域,解讀種業振興“五大行動”內涵,共同展望種業發展未來。

  種子是農業的“芯片”,種質資源則是農業的“核心芯片”。2020年12月,習近平總書記在中央經濟工作會議上強調,“保障糧食安全,關鍵在于落實藏糧于地、藏糧于技戰略。要加強種質資源的保護和利用,加強種子庫建設”。2021年7月,中央全面深化改革委員會第二十次會議審議通過《種業振興行動方案》,將種質資源保護利用列為首要行動,彰顯了黨和國家對于種質資源保護利用工作的高度重視。

  農作物種質資源指具有實際或潛在利用價值的,攜帶農作物及其野生近緣種遺傳信息的載體。其主要類型包括古老的地方品種、育成的新品種(品系)、野生種、野生近緣種以及創新種質、遺傳材料等。作為農業生物多樣性的重要組成部分,農作物種質資源是種業科技創新的物質基礎,是實現農業可持續發展,保障國家糧食安全、生態安全和能源安全的戰略資源。加強種質資源保護利用,旨在保護農業生物多樣性的同時,為促進科技自立自強、保障種源自主可控夯實基礎。

  農作物種質資源收集保護

  卓有成效

  我國農耕歷史悠久、民族文化多元、自然生態多樣,在長期自然選擇和人工選擇下,形成了多樣性豐富的農作物種質資源。我國農作物種質資源研究工作始于20世紀50年代,確立了“廣泛收集、妥善保存、深入研究、積極創新、充分利用”的基本原則。在幾代種質資源工作者的接續努力下,系統研制了農作物種質資源性狀描述規范和數據質量控制規范,安全保存理論技術體系研發實力也持續提升,農作物種質資源工作逐步實現高質量、標準化、規范化,長期保存的農作物種質資源數量持續增長。到2021年底,種質庫長期保存總量超過52萬份,位居世界第二。

  國家級農作物種質資源科學保護體系持續完善。隨著經濟社會發展,生產方式和生態環境發生變化,一些地方品種、野生種和野生近緣種迅速消失。為加強農作物種質資源保護,我國先后開展了三次全國性的農作物種質資源征集及調查收集工作和區域性的種質資源專項考察收集活動30余次。為使已收集的種質資源得到有效保存,我國逐步建立起原位和異位保護相結合,以長期庫為核心,復份庫與10座中期庫、43個種質圃和214個原生境保護點為支撐,種質資源信息網為紐帶的國家級農作物種質資源保護體系。

  第三次全國農作物種質資源普查與收集行動進展迅速。在全國的強力推動下,目前第三次全國農作物種質資源普查與收集行動已全面完成2323個農業縣的面上普查,全國679個農作物種質資源富集縣的系統調查將于2022年底全面完成,現已完成10.1萬份資源的收集移交,占征集與收集資源總量的90%以上。每年通過評選和宣傳十大優異資源,不僅讓全民保護種質資源的觀念深入人心,“莊紅貢米”“溜溜梅”等一批優異種質的直接開發利用還成為鄉村產業振興的重要抓手。

  新庫建成標志著我國資源保護能力進一步提升。2021年,一座大容量、自動化、信息化、現代化的國家農作物種質資源庫在中國農業科學院落成。新種質庫保存能力極大提升,容量由原先的40萬份提升至150萬份,保存技術手段由單一的低溫種子保存拓展至集低溫種子保存、試管苗保存、超低溫保存和DNA保存于一體的全方位體系化保存,確保有性繁殖和無性繁殖類農作物種質資源均可實現集中長期戰略保存,預計可滿足今后50年全國農作物育種、基礎研究、產業化發展與國際競爭力提升等方面重大需求。

  農作物種質資源利用

  效應凸顯

  農作物種質資源保護利用具有基礎性、公益性、戰略性和長期性等顯著特點,加強資源有效保護和促進資源合理利用是農作物種質資源工作的兩大核心,保護是持續有效利用的前提和基礎,利用則是資源保護的價值體現。保證農產品有效供給、保障糧食安全是我國農業在相當長時期內的首要任務,而高產、優質新品種的培育依賴于優異種質資源的深度發掘與有效利用。據不完全統計,2018—2020年期間,國家級農作物種質資源庫(圃)平均每年向國內高等院校、科研院所、企業、政府部門等1300余個單位和個人用戶分發資源實物11萬份次,年均提供信息共享服務30余萬人次,支持培育新品種200余個,有力支撐了新品種選育和推廣;一批基礎性、原創性研究工作的重要研究結果在包括《Nature》《Science》等在內的國際頂級期刊發表;相關重大科技成果獲得國家級重要獎勵。農作物種質資源共享利用對解決重大問題的支撐作用日益顯著,為促進鄉村振興、保障糧食安全和支撐科技進步作出了重要貢獻。

  種質資源直接利用有效助力鄉村振興。為滿足人民群眾美好生活需要,通過發掘綠色優質、營養健康、便宜觀賞等特色資源,培育綠色優質新品種,促進了鄉村產業振興和生態振興。如已在當地絕種多年的“遮放貢米”“京租稻米”等地方“老品種”種質資源,在種質庫得到安全保存和重新發掘利用,在滿足人們從“吃飽”向“吃好”轉變、追求記憶中的“老味道”方面,促進了地方品牌和特色產業發展壯大。同樣,多用途特色資源的利用潛力巨大,觀賞食用型桃樹種質資源、觀賞型油菜等特色種質資源,為欠發達地區提供了農田景觀和旅游資源;營養保健、藥食同源型青稞、燕麥、蕎麥等在面向人民營養健康的功能性產品開發方面空間廣闊。

  種質資源深入鑒定大大提升了資源可利用性。一個基因可以帶動一個產業,一粒種子可以改變一個世界。種質資源是農作物新品種的源頭,農作物育種的每一次重大突破,均離不開地方品種或野生近緣種中關鍵基因的發掘與利用。將資源優勢轉化為種源優勢,是種質資源研究與育種領域的焦點問題。隨著細胞學、遺傳學和各類組學新技術的蓬勃發展,種質資源鑒定的范圍和深度不斷拓展,保護的對象已從生命個體或群體延伸到基因組DNA和基因水平。在揭示水稻、小麥等主要農作物骨干親本形成規律基礎上,我國創建了種質資源有效支撐種業發展的精準鑒定新技術。利用該技術,先后對具有1個以上突出優異性狀的3萬余份種質資源進行了精準鑒定,有效緩解了我國種質資源豐富與育種材料匱乏之間的矛盾;在全基因組水平上對水稻、棉花、油菜、桃、柑橘、蘋果、枇杷等一批農作物的起源、馴化、傳播等進行了分析,豐富了遺傳認知;進一步通過開展大規模的農作物種質資源基因型和性狀精準鑒定,率先開展了種質資源的表型與基因型規模化精準鑒定研究,以期對10%以上的庫存資源進行抗病蟲、抗逆和品質等綜合特性評價,鑒定篩選出一批高產、優質和抗逆性強的種質資源和基因資源,大大提升資源的可利用價值。

  種質創新在支持產業發展方面的作用日益顯著。通過建立規模化創制遺傳穩定、目標性狀突出、綜合性狀優良新種質的技術體系,向栽培種引入野生種的優異血緣基因,我國科學家創制了一批關鍵性狀突出、遺傳基礎明確,育種家想用、育種中好用的育種新材料,有效支持了我國種業及農業發展。通過創制水稻不育系,我國在雜交水稻研究與有效利用方面處于國際領先地位;在小麥新種質創制方面,我國已將小麥與其17個野生近緣種雜交成功,其中4個物種的屬間雜交為國際首次報道,首次攻克利用冰草屬優異基因改良小麥的國際難題,創制一批多粒、產量和廣譜抗病性可同步提高的育種新材料,已成為各麥區主要育種親本,培育出一批“普冰系列”小麥新品種;國家棗葡萄圃自2000年以來為新疆提供了“駿棗”“壺瓶棗”“新鄭灰棗”“七月鮮”等品種,支撐了新疆千億元級紅棗產業的迅速發展;寒地果樹圃選育出我國第一個具有自主知識產權的蘋果品種“金紅蘋果”,成為我國北方寒冷地區的主栽品種,年產量40億公斤,產值80億元;國家核桃板栗圃利用板栗優異資源,育成優質大果型板栗“岱岳早豐”“魯岳早豐”等新品種,支撐山東棗莊建立板栗深加工產業發展,每年出口創匯1000余萬元。

  農作物種質資源保護利用

  任重道遠

  改革開放以來,我國農作物種質資源事業得到了長足發展。然而也要清醒地認識到,我國雖然是資源大國,但還不是資源強國。黨中央提出的“保護好、利用好”種質資源的總要求在實現我國農業和種業高質量發展、構筑人類命運共同體的新的時代背景下又有了新的內涵。

  堅持資源保護利用全球視野,加強國際合作交流。農作物種質資源是與人類生存和發展密切相關的戰略資源。糧食安全、資源短缺、氣候變化、人口爆炸、環境污染等全球非傳統安全問題層出不窮,對人類生存和資源保護都形成了嚴峻挑戰。近年來,受戰爭、自然災害以及全球性疫病流行的疊加影響,種質資源國際交流合作受限。

  本著安全、主導、規范的原則,加強與農作物起源中心、資源豐富國家和地區、一帶一路國家和地區,以及相關國際組織等開展跨學科、跨領域的深入合作,開展資源、信息與技術交流,開展雙邊或多邊種質資源聯合調查、共同保護或聯合研究,加強環境氣候變化對農作物種質資源多樣性形成的影響研究;參與《糧食和農業植物遺傳資源國際條約》等相關國際條約/協定談判和規則制定,增強我國參與種質資源保護全球治理的話語權。最終建立立足全球的農作物種質資源保護國際合作交流新機制,提升資源安全保護與高效利用水平。

  加強資源鑒定和創新,推動種業高質量發展。種質創新是優異基因聚合的原始創新過程,創制具有自主知識產權的優異新種質,是育種持續突破的關鍵。以玉米、水稻、小麥等為例,均有擁有遺傳多樣性豐富的地方品種、野生種和野生近緣種,但目前育種實踐中只利用了其中10%~15%的基因資源,對于野生近緣種基因庫的利用研究才剛開始,除少數不育、抗病和抗蟲基因得到直接利用外,眾多基因還有待發掘利用。加強農作物種質資源的精準鑒定與深度發掘,將發掘出的優異種質用于種質創新,將種質資源優勢轉變成育種可利用親本優勢,為培育更多突破性新品種打通種質資源有效利用最后一公里。

  完善農作物種質資源管理體系,促進資源高效共享。全面貫徹落實《國務院辦公廳關于加強農業種質資源保護與利用的意見》,加快提升農作物種質資源管理的信息化、智能化水平,構建基于大數據的統一信息平臺,統籌國家和省級農作物種質資源收集、保存、評價、分發等業務工作,確保信息互聯互通;建立農作物種質資源登記標準規范,健全基于信息系統和分子身份證的農作物種質資源登記、權益保護與惠益分享工作機制,推進資源登記工作,將國家、地方、科研院所、企業和個人所掌握的種質資源納入國家統一管理體系,根據種質資源形成的知識產權屬性進行分類賦權;依托信息管理系統建設開放共享平臺,提高資源共享利用效率,推進創新種質依權受益、掛牌交易,促進優異資源共享利用,充分調動種質資源工作者的積極性和創造性。

  農作物種質資源保護利用工作將緊密圍繞農業科技原始創新和現代種業發展的重大需求,以農作物種質資源的安全保護和高效利用為中心,集中力量攻克重大科學問題和關鍵技術難題,構建系統完整、科學高效的保護與利用體系,顯著提升資源保護與利用水平,為促進種業振興,實現種業科技自立自強、保障種源自主可控,保障國家糧食安全和深入實施鄉村振興戰略奠定堅實基礎。

  (作者單位:中國農業科學院作物科學研究所)

責任編輯:蔡薇萍
    
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