◇李 飛

從種質(zhì)到種子：加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究 創(chuàng)制育種新材料

◇李 飛

“種瓜得瓜，種豆得豆”，我們常用這句話比喻做了什么事，就會得到相應(yīng)的結(jié)果。事實(shí)上，這句源于佛教經(jīng)典《大涅槃經(jīng)》的俗諺，也是對遺傳現(xiàn)象的生動描述——瓜和豆的繁衍就是由遺傳物質(zhì)決定的。

種質(zhì)資源，是由親代遺傳給子代的遺傳物質(zhì)，它是培育新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類賴以生存和發(fā)展的戰(zhàn)略資源。地球上約有30萬種植物，蘊(yùn)藏著豐富的種質(zhì)資源，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。

近日，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于深化種業(yè)體制改革提高創(chuàng)新能力的意見》，指出要更好地保護(hù)、挖掘、研究和利用種質(zhì)資源，提高種業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)性公益性服務(wù)能力。那么，目前我國農(nóng)作物種質(zhì)資源保存和利用的現(xiàn)狀如何？為作物育種提供了哪些新材料？農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)體系還存在哪些問題？未來一段時(shí)間內(nèi)的工作重點(diǎn)是什么？中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長劉旭教授針對這些問題，一一進(jìn)行解答。

保護(hù)體系建設(shè)

記者：您能否介紹一下我國種質(zhì)資源保護(hù)體系的現(xiàn)狀？

圖為劉旭在從事科研工作

劉旭：我們國家歷來高度重視農(nóng)作物種質(zhì)資源事業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過30多年的不懈努力，現(xiàn)在基本上建成了比較系統(tǒng)的一套保護(hù)體系。目前，我國已建立了包括1座長期庫、1座復(fù)份庫、10座中期庫和43個(gè)種質(zhì)圃相配套的國家農(nóng)作物種質(zhì)資源異位保存體系。截至2013年底，已長期保存種質(zhì)資源43萬份，居世界第二位，同時(shí)對庫圃保存資源不間斷地隨機(jī)抽樣檢測和繁殖更新，確保安全保存。

自2001年起，農(nóng)業(yè)部選擇《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》中瀕危狀況嚴(yán)重、對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義的農(nóng)業(yè)野生植物物種，在國際上率先開展原生境保護(hù)點(diǎn)（區(qū)）建設(shè)工作。截至2013年底，已建成59個(gè)重要農(nóng)業(yè)野生植物物種的169個(gè)原生境保護(hù)點(diǎn)，搶救性保護(hù)了一批重要的農(nóng)業(yè)野生植物資源，有效地保護(hù)了眾多對于未來作物育種和生產(chǎn)具有重要潛在利用價(jià)值的優(yōu)良基因。

繁殖更新與分發(fā)利用

記者：目前的年供種能力如何？

劉旭：現(xiàn)在的年供種能力比項(xiàng)目執(zhí)行初期提高了3倍多，主要是過去10年繁殖更新了30萬份種質(zhì)資源，有效緩解了種質(zhì)資源的供需矛盾。早在2001年，我國就基本上將原已收集到的30多萬份作物種質(zhì)資源，經(jīng)過基本農(nóng)藝性狀及特性鑒定，整理編目，并繁殖種子入國家種質(zhì)庫長期保存。但承擔(dān)種質(zhì)資源分發(fā)供種任務(wù)的中期庫，卻因沒有足夠的種子或種子發(fā)芽率低而無法供育種家利用。另外，種質(zhì)圃保存的種質(zhì)資源也存在長勢弱、衰老退化、病蟲危害重等現(xiàn)象，急需繁殖更新復(fù)壯。因此，對中期庫、種質(zhì)圃的種質(zhì)資源進(jìn)行繁殖更新或提純復(fù)壯是頭等任務(wù)。2001—2012年，中期庫繁殖更新24.5萬份，種質(zhì)圃提純復(fù)壯5.5萬份，累計(jì)向5 504個(gè)單位、34 820人次分發(fā)了27.4萬份（次）種質(zhì)。另外，在繁殖更新的過程中，也實(shí)現(xiàn)了對種質(zhì)資源特性的再認(rèn)識，校正了種質(zhì)資源目錄，發(fā)現(xiàn)了許多新類型、新特性，為育種提供了更多的材料。

調(diào)查收集引進(jìn)

記者：自農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)工作開展以來，我國在種質(zhì)資源的調(diào)查、收集和引進(jìn)方面做了哪些工作？

劉旭：我國農(nóng)作物種質(zhì)資源的調(diào)查、收集工作起步于20世紀(jì)70年代末，國外種質(zhì)資源的引進(jìn)工作主要集中于過去10年內(nèi)，都取得了顯著進(jìn)展。1978年以來，我們開始組織專業(yè)科技人員，針對重點(diǎn)地區(qū)農(nóng)作物種質(zhì)資源和重要農(nóng)業(yè)野生植物種質(zhì)資源開展調(diào)查收集工作。

重點(diǎn)地區(qū)工作方面，我國首先調(diào)查了有“植物王國”之稱的云南，隨后調(diào)查了地處世界屋脊的西藏。這兩次調(diào)查不僅收集了一批極其珍貴的種質(zhì)資源，而且獲得了野外種質(zhì)資源調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)?！捌呶濉逼陂g，進(jìn)行了神農(nóng)架和海南省種質(zhì)資源調(diào)查?！鞍宋濉焙汀熬盼濉逼陂g，進(jìn)行了大巴山、黔南桂西山區(qū)、三峽庫區(qū)和贛南、粵北山區(qū)種質(zhì)資源調(diào)查?！笆濉焙汀笆晃濉逼陂g，又對云南及周邊地區(qū)、貴州、沿海地區(qū)11個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）、西部7?。ㄗ灾螀^(qū)）的抗旱耐鹽種質(zhì)資源進(jìn)行聯(lián)合調(diào)查和收集。截至2012年，共收集各類農(nóng)作物種質(zhì)資源8萬余份。

針對重要農(nóng)業(yè)野生植物種質(zhì)資源，同樣做了大量工作。我國幅員遼闊，生態(tài)環(huán)境多樣，孕育了大量農(nóng)作物野生近緣植物種質(zhì)資源，是世界公認(rèn)的八大作物起源中心之一。改革開放之后，我國廣泛開展了野生大豆、野生稻、小麥野生近緣植物、國家重點(diǎn)保護(hù)農(nóng)業(yè)野生植物資源和其他野生植物資源的全國性調(diào)查收集工作，共收集野生植物種質(zhì)資源5萬余份。

另外，過去10年來，我國非常重視從國外引進(jìn)種質(zhì)資源。本著育種急需和戰(zhàn)略儲備相結(jié)合的原則，從30多個(gè)國家收集引進(jìn)種質(zhì)資源23 068份。

篩選、創(chuàng)制優(yōu)異種質(zhì)

記者：具體而言，經(jīng)過鑒定評價(jià)后篩選出了哪些可以作為育種新材料的優(yōu)異種質(zhì)？

劉旭：截至2012年底，共完成145 000份（次）主要農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源的抗病蟲、抗逆和品質(zhì)性狀的特性鑒定，包括糧食作物7 025份、棉花1 876份、油料2 024份、蔬菜1 806份、其他作物1 800份。其中，評價(jià)篩選出3 170份特性突出、有育種價(jià)值的種質(zhì)資源。例如，通過對不同作物、不同病害分生理小種的接種鑒定，篩選出一批抗性突出的優(yōu)異種質(zhì)，抗水稻紋枯病種質(zhì)沈農(nóng)265、靖粳7號等；高抗小麥條銹病的隴鑒64、貴農(nóng)22等。在人工控制逆境環(huán)境下，鑒定篩選出部分抗逆境種質(zhì)，包括水稻孕穗期強(qiáng)耐冷種質(zhì)鐵9868、06-2405等；小麥強(qiáng)全生育期高抗旱種質(zhì)石家莊407、延安18。此外，還通過對主要作物營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)的綜合分析，評價(jià)篩選出一批品質(zhì)特性突出的優(yōu)異種質(zhì)，例如，具有優(yōu)質(zhì)亞基組合的小麥種質(zhì)湘1433、渦80、花培726；具有良好加工品質(zhì)的強(qiáng)筋麥花850512、中4等。

近幾年，通過遠(yuǎn)緣雜交、細(xì)胞工程、分子標(biāo)記輔助選擇與常規(guī)雜交技術(shù)相結(jié)合，大規(guī)模開展種質(zhì)創(chuàng)新，創(chuàng)造高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、耐旱、氮磷高效利用、適應(yīng)氣候變化等作物新種質(zhì)520余份，如超級稻骨干親本“Q611”恢復(fù)系、小麥“普冰”系列種質(zhì)、玉米骨干自交系“昌7-2”、大豆“中品”系列種質(zhì)等，并通過田間展示，提供育種家利用，支撐了現(xiàn)代種業(yè)的發(fā)展。相關(guān)科研單位利用這些優(yōu)異種質(zhì)，培育出糧、棉、油、茶、蔬菜、水果等新品種350多個(gè)，推廣面積1 320萬hm2，產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益，直接產(chǎn)值達(dá)100多億元。

未來工作重點(diǎn)

記者：國務(wù)院辦公廳近日出臺專門意見，提出要進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)性公益性服務(wù)能力。在農(nóng)作物種質(zhì)資源保存利用工作方面，下一步的重點(diǎn)是什么？

劉旭：應(yīng)該說，過去10年來，我國在農(nóng)作物種質(zhì)資源考察收集、奠定評價(jià)、繁殖更新、分發(fā)利用、種質(zhì)創(chuàng)新、設(shè)施條件建設(shè)和人才培養(yǎng)各個(gè)方面都取得了顯著的進(jìn)展，但是，也仍然存在許多亟需解決的問題?？偨Y(jié)起來，下一步的工作重點(diǎn)主要有8個(gè)方面：

一是農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源異位保護(hù)體系還需進(jìn)一步建設(shè)完善。要抓緊落實(shí)新國家長期庫、海南熱帶作物種質(zhì)庫建設(shè)，期望“十二五”末投入使用；陸續(xù)建設(shè)七大生態(tài)區(qū)農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源表型鑒定、繁殖更新與引種試種基地，為今后種質(zhì)資源的大規(guī)模表型鑒定、繁殖更新和引種試種提供條件。

二是農(nóng)業(yè)野生植物原生境保護(hù)體系尚需建立。應(yīng)按照《農(nóng)業(yè)生物資源工程建設(shè)規(guī)劃》的建設(shè)內(nèi)容，盡快對列入規(guī)劃的農(nóng)業(yè)野生植物分布點(diǎn)進(jìn)行立項(xiàng)，加快農(nóng)業(yè)野生植物原生境保護(hù)區(qū)和保護(hù)點(diǎn)的建設(shè)進(jìn)度，基本建立起比較完善的農(nóng)業(yè)野生植物原生境保護(hù)體系。

三是國外種質(zhì)資源引進(jìn)和國內(nèi)種質(zhì)資源調(diào)查收集亟需加強(qiáng)。首先，要大規(guī)模開展國外農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源調(diào)查與收集，每年派遣2～3個(gè)專業(yè)考察隊(duì)，分區(qū)域重點(diǎn)調(diào)查重要作物起源地或多樣性中心，收集野生種、近緣種、地方品種以及當(dāng)?shù)赝茝V種植的育成品種。其次，要全面普查、評估和梳理國內(nèi)已調(diào)查的作物和地區(qū)，擬定今后重點(diǎn)調(diào)查的內(nèi)容和范圍。

四是現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源亟需整理編目和入庫保存。按照《農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源技術(shù)規(guī)范》的統(tǒng)一要求，進(jìn)行基本農(nóng)藝性狀鑒定，每份種質(zhì)鑒定項(xiàng)目30~40項(xiàng)。一方面，摸清每份資源的基本特性，為其進(jìn)一步深入挖掘利用和防止流失奠定基礎(chǔ)。另一方面，為編目繁種入長期庫保存提供基本信息。

五是種質(zhì)資源深入鑒定評價(jià)與種質(zhì)創(chuàng)新亟需大規(guī)模開展。針對目前和未來育種和生產(chǎn)的重要性狀（重點(diǎn)是高產(chǎn)、抗病蟲性、抗逆性、特殊品質(zhì)性狀及營養(yǎng)高效利用性狀），構(gòu)建農(nóng)作物種質(zhì)資源表型組學(xué)鑒定平臺，研究完善育種急需性狀的精準(zhǔn)評價(jià)技術(shù)。開展大規(guī)模的種質(zhì)資源創(chuàng)新，為作物育種和現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展提供源源不斷的新材料。

六是農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源安全保存與監(jiān)測需高度重視。確保43萬份種質(zhì)資源的安全保存與預(yù)警監(jiān)測是重中之重的任務(wù)。通過對庫圃保存種質(zhì)資源進(jìn)行定期活力監(jiān)測，擬定每一種作物活力下降的“拐點(diǎn)”，及時(shí)對活力弱或衰老種質(zhì)進(jìn)行更新、復(fù)壯。要盡快建立農(nóng)業(yè)野生植物原生境保護(hù)點(diǎn)（區(qū)）的監(jiān)測預(yù)警體系，使各級農(nóng)業(yè)行政主管部門能夠及時(shí)掌握保護(hù)信息。

七是要加大對植物遺傳資源保護(hù)體系的投入。目前，我國農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源種質(zhì)庫、種質(zhì)圃和原生境保護(hù)點(diǎn) （區(qū)）建設(shè)均已納入相關(guān)保護(hù)規(guī)劃，但保護(hù)設(shè)施的管理、維護(hù)和運(yùn)行缺少穩(wěn)定的財(cái)政支持，重建設(shè)輕管理的現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致部分被保護(hù)的種質(zhì)資源存在得而復(fù)失的風(fēng)險(xiǎn)。因此，國家應(yīng)設(shè)立專項(xiàng)資金，用于已建保護(hù)設(shè)施的正常運(yùn)行、維護(hù)以及日常管護(hù)需求。

八是加強(qiáng)法律法規(guī)建設(shè)。首先，應(yīng)探索對農(nóng)民承包的土地（包括林地）中分布的農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源保護(hù)的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制；其次，應(yīng)探索遺傳資源獲取與惠益分享機(jī)制，明確農(nóng)民承包地（包括林地）中農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源的權(quán)屬，按照國際國內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)，明晰農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源保護(hù)者的責(zé)、權(quán)、利，調(diào)動全民保護(hù)農(nóng)業(yè)植物種質(zhì)資源的積極性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民權(quán)利。另外，要建立從事種質(zhì)資源基礎(chǔ)性、公益性研究人員的科學(xué)合理的績效評價(jià)體系，調(diào)動科研人員的積極性，加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)。